202565. lajstromszámú szabadalom • Eljárás furángyanták térhálósítására
HU 202565B A találmány tárgya eljárás furángyanták térhálósítására. Furángyanták alatt a jelen leírásban és igénypotokban egyfelől furfurilalkoholgyantákat, másfelől furfurüalkoholformaldehid gyantákat értünk. E gyanták alkalmazástechnikájának egyik problémája azok térhálósítása, kézbentarthatósága. Éppen e nehézségek miatt sokféle megoldás született már eddig is. A kötési problémák az oximetilcsoportot tartalmazó más aromás gyantáknál, elsősorban a fenol (rezol) gyantáknál is hasonlóak. A lényegesebb térhálósítási megoldások elsősorban furángyantáknál, de részben a fenolgyantákra is vonatkoztatva a következők: a. ) Szokás e célra ásványi savak vízzel, esetleg etilalkohollal való elegyét felhasználni (pl. 123.763. sz. magyar, továbbá az 1.665.235 és 1.665.237 sz. USA szabadalmi leírások); b. ) A18126 sz. NDK szabadalmi leírás Lewis-savakat, SnCU-t és AlCl3-t javasol; c. ) A151.536 sz. magyar szabadalmi leírásból ismertté vált maleinsavanhidrid alkalmazása térhálósítóként; d. ) Javaslatba került már szilárd szulfonsavszármazékok, pl. p-toluolszulfoklorid ill. különböző aromás szulfonsavak ammonium sói alkalmazása, pl. a 2.471.600 sz. USA szabadalmi leírás szerint; e. ) Más jellegű megoldást javasol a 3.043.804 sz. USA szabadalmi leírás, éspedig trifenilfoszfitot savas katalizátor jelenlétében; f. ) A 2.653.118 sz. USA szabadalmi leírás szulfaminsav, kénsav, nátriumhidrogénszulfit, p-toluolszulfoklorid és alkánszulfonsav elegyét javasolja; végül g. ) A 159.650 sz. szovjet szabadalom benzolszulfonsav alkalmazását helyezi előnybe. A javasolt megoldások alkalmasak ugyan furángyanták térhálósítására, de az erős ásványi savak, illetve erős szerves savak oldatai alkalmazása esetén meglehetősen nehéz eltalálni azt - az adott hőmérsékletnek, bekevert műgyanta tömegnek és levegő páratartalomnak megfelelő - a savmennyiséget és savtöménységet, amely a teljes kikeményedési folyamatot végigvezeti és ugyanakkor hirtelen felforrósodás, illetve besűrűsödés nélkül bedolgozható műgyanta összetételt ad. Ahirtelen besűrűsödő, felforrósodó műgyanta kompozíció ugyanis hiányos folyadéktömörségű ágyazást eredményez pl. furángyanta habarcsba rakott burkolatoknál. Az aluladagolt, vagy a szükségesnél hígabb térhálósítószer hatására kialakuló hiányos térhálósodású furángyanta pedig pl. vegyszerálló burkolatok kötőanyagaként alkalmazva nem kielégítő szilárdsággal, Uletve vegyszerállósággal rendelkezik, és így használatba vételnél tönkremegy. Ezen ugyan egy 80-100 °C-os tartós hőkezeléssel lehetne segíteni, de az kész burkolat esetén gyakran kivitelezhetetlen. A túl heves kikeményedési folyamat pedig általában egyenetlen minőségű készterméket eredményez. Ha szilárd aromás savkloridot, vagy más szulfonsavszármazékot alkalmaznak, úgy szokás azt ásványi töltőanyaggal társítani. így pl. szokásos p-toluol-szulfoklorid alkalmazása grafittal társítva. A szilárd halmazállapotú térhálósítószerek azonban még 1 gondos diszpergálás mellett is reagálatlan hálósítószemcséket hagynak vissza a kész, kemény műgyantában, ami a késztermék sajátságait pl. vegyi ellenállóképességet rontja. Ha viszont szulfonsavszármazékként ammóniumsókat alkalmaznak, úgy ennek nítrogénatartalma csökkenti a vegyszerállóképességet. Az ammóniumsó formájában lekötött sav ezenkívül nem is katalizálja kielégítő mértékben a kötési reakciót, ami jelentős utólagos hőkezelési igényt jelent. A találmány a fenti hátrányokat kívánja kiküszöbölni olyan térhálósító alkalmazásával, amely biztonsággal kikeményíti a furángyantákat és nem rontja azok minőségét, nem igényel lényeges utólagos hőkezelést. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy szilárd savkloridok helyett szobahőmérsékleten folyékony halmazállapotú aromás szulfokloridokat kell alkalmazni, éspedig célszerűen a reakcióképességet elősegítő adalékokkal. Azt is felismertük, hogy a folyékony térhálósító nem sűrűsíti a bedolgozandó keveréket, hanem éppen hígítja és így kedvezőbb töltési fokú savszigetelő habarcs készítése válik lehetővé. Felismertük végül, hogy a térhálósítási adalékok nem csak magát a térhálósítási segítik elő, hanem többnyire be is épülnek a furángyantákba és azok minőségét javítják. A találmány ezek szerint eljárás furángyanták térhálósítására savas közegben, aromás savklorid térhálósításával, olymódon, hogy a szobahőmérséklekten folyékony, vízmentes aromás savklorid térhálósítóból és az adalékokból homogén oldatot képezünk, ezzel a gyantát oldjuk és a térhálósítást e homogén fázisban végezzük. Aromás savkloridként célszerűen benzol-szulfokloridot alkalmazunk, míg adalékként a következők legalább egyikét: a savkloridban homogén oldatot képező erős ásványi savakat és/vagy azokká hidrolizáló vegyületeket, előnyösen dimetil-diklór-szilánt és/vagy titán-tetrakloridot. Minthogy a térhálósítószerreí nem viszünk be vizet a rendszerbe - szemben a vízzel hígított ásványi sav térhálósítókkal - így a fő reakció, a víz lehasadásával járó polikondenzációs folyamat a tömeghatás törvénye értelmében nincsen fékezve. Ugyanakkor a furángyanta bő feleslegben levő alkoholos hidroxü csoportjai és víztartalma hatására lejátszódó reakcióban keletkező kis koncentrációjú, de folyamatosan képződő sósav végigviszi a kötési reakciót. A jóval kevesebb melléktermék víz nem képez lényeges összefüggő zárványt a töltőanyag pl. grafit szemcsék felületén és így nem rontja a késztermék tömörségét a vízzárványok helyén kialakuló labirintus rendszerrel, ugyanis a térhálósodást kiváltó savklorid részben kémiai vízfelvétel közben fejti ki hatását. Minthogy a folyékony aromás savkloridok reakcióképessége tiszta állapotban kisebb a szilárd savkloridokénál, ezért - elsősorban a térhálósítási folyamat beindítása elősegítésére - célszerű különböző adalékok adagolása. így pl. a folyékony aromás szulfokloridoknál nagyobb hidrolízis sebességgel sósavat leadó és velük jól elegyedő szerves klórvegyületeket, célszerűen ldórszilánokat adagolhatunk a fo2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
