195235. lajstromszámú szabadalom • Eljárás furángyanta-habok előállítására
A találmány tárgya eljárás 30—80 kg/ /m3 térfogati tömegű, egyenletes cellaeloszlású, finomcellás szerkezetű furángyanta alapú habkompozíciók előállítására. A nemzetközi szabadalmi irodalomban már ismeretes néhány furán-típusú habkészítési eljárás. így a 3 390 107 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás kismennyiségü furfuril-alkohol-monomert tartalmazó alapanyagból indul ki, amelyet furfuril-alkohol és furfuro! vagy furfuril-alkohol és formaldehid kondenzációjával állítottak elő. A hab rideg, foszíorsavval térhálósítják a 23°C-on 5000 vagy 10000 mPas viszkozitásúra beállított alapanyagot. Hajtóanyagnak inert gázt, triklór-trifluor-etánt, NaHC03-at, azo-izo-butironitrilt és toluol-diszulfuril-karbonátot használnak. A hab sok nyitott cellát tartalmaz, viszonylag alacsonyabb hőmérsékleten (400—500°C) belobban, hosszabb keményedési időt igényel. A 3 567 662 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban furfuril -alkoholt és alacsony fagyáspontú oldószereket (pl. alkoholok) Friedel-Crafts típusú katalizátorral keményítenek. Az erős sav megfelelő adagolása és szétkeverése nehézkés és azonnali expanzió és térhálósodás miatt, amit csak fokoz a reagálatlan alkohol miatti sejt-összeesés. A 3 975 319 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban furfuril -alkohol, furfuril-alkohol-gyanta és karbamid- formaldehid-furfuril -alkohol-gyanta keverékének polimerizációjával keletkezik íurángyanta-hab erősen savas katalizátor és hajtóanyag jelenlétében. 100 tömeg%-ig terjedő mennyiségű töltőanyagot is adnak a rendszerhez, ahol előnyben részesítik, ha a töltőanyag hidroxil- és/vagy karbonilcsoportokat tartalmaz, hogy reakcióképes legyen a keverék egyik alkotóelemével (pl. ammónium-ligninszulfát, korom, porcukor, liszt stb.). A 4 132 683 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban legalább 50 tömeg% mennyiségű furfuril-alkoholt és furfurolt vagy formaldehidet vagy magában, vagy elő-, illetve kopolimerjeível kombinálva reagáltatnak savas komponensekkel. A savas katalizátor vagy erős szervetlen sav (pl. kénsav vagy H3P04) vagy szerves sav (pl. p-toluol-szulfonsav) vagy ezek elegye. Egyik példában kaolint kevernek a kompozícióhoz, hogy a tűzállóságot javítsák. Az 1639. sz. európai szabadalmi bejelentés szilárd vagy habszerkezetű furángyanta-alapú formatestek előállítását írja le. A szerző töltőanyagként az ipar szinte összes hulladékanyagát, köztük a pernyét is megnevezi, felsorolása több száz anyagra terjed ki. A szerző számára a nagymennyiségű hulladékanyagok „eltüntetése“, a környezetvédelem a cél. Katalizátorként erős savat használ. A közismert fenol-formaldehid műgyantaalapú habosítási és poliuretánhab készíté1 2 si eljárásokkal szemben jelen eljárás legszembetűnőbb előnye az a tény, hogy a petrolkémiai iparra alapuló előállítású fenol- és poliol-, illetve izocianát alapkomponensekkel szemben elsősorban a furfuril-alkoholra alapul, amely mezőgazdasági hulladékanyagokból előállítható. Ezt a tényezőt különösen a világpiaci árak alakulása teszi fontossá. A furángyanta-habok előnye még a fenol-formaldehidgyanta alapú habokkal szemben a fokozott hőállóság, a PUR-habokkal szemben pedig, ezen túlmenően a tűzbiztosság, illetve a rágcsálóállóság. A találmány szerinti eljárásban ismertetett, újtípusú katalizátorok szerves polimersavak, amelyek megfelelően szabályozott térhálósodást idéznek elő, szemben a furángyanták habosításánál eddig használt katalizátorokkal, melyekkel ez az eredmény egyáltalán nem biztosítható. Jelen találmányunk részben azon a felismerésen alapul, hogy az alumínium-szilikát típusú 2000—5000 cm2/g fajlagos felületű erőművi szénpernyék legalább egy furángyűrűt tartalmazó monomereknek vagy ezek elegyeinek max. 100 tömeg% karbamiddal alkotott keverékének formaldehiddel alkotott kondenzált termékével és megfelelően fékezett hatásmechanizmúsú katalizátorral rendkívül finom, egyenletes eloszlású és többségében zártcellás habszerkezetet eredményeznek. Ezáltal a felhasználandó felületaktív anyag és habszabályozó részben vagy egészen elhagyható. Kísérleteink ugyanis azt mutatták, hogy a megfelelő pernye önmagában is habszabályozó hatással bír, és azt, hogy a pernye-tartalmú habszerkezet kiváló tulajdonságait akkor is megtartja, ha esetenként a furángyantához más típusú gyantát is keverünk az előállítás folyamán. A pernyeadagolás ezen felül — a töltőanyagokat jól nedvesítő furángyanta-habok esetében — növeli a hab hő- és tűzállóságát. Találmányunk döntő fontosságú tényezője, hogy katalizátorként ipari mellékterméknek számító trikrezol-elegybői elkülönített p-m-krezolból előállítható p-m-krezol-szulfonsav karbamid-komplexének formaldehiddel kondenzált polimerjét vagy kénsav karbamid-komplexének formaldehiddel kondenzált polimerjét vagy dodecilbenzol-szulíonsav karbamid-komplexének formaldehiddel kondenzált polimerjét alkalmazzuk. Ezeket a katalizátorokat az alábbiak szerint állítottuk elő: a) p-m-krezol 1 mólnyi mennyiségét 90— 110°C-on 1,0—1,2 mól tömény kénsavval reagáltatok 4 órán keresztül, majd 60—80°C-ra lehűtöttük a reakcióelegyet és 30 percig 0,6— 1,0 mól karbamiddal, majd 20 percig 0,21 — 0,28 mól 36 tömeg%-os formaldehid-oldattal reagáltattuk. A kapott p-m-krezol alapú polimersav - katalizátor savszáma 240 — 310 mgKOH/g és viszkozitása 20°C-on 1650— 2600 mPas. b) 1 mól tömény kénsavat 65—75°C-on 30 percig 0,8—3,0 mól karbamiddal, majd 2 195235 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
