185961. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilikát szálas szigetelőanyagok kötőanyagként alkalmas alacsony formaldehid tartalmú fenol-formaldehid-karbamidgyanta oldat előállítására
1 185 961 2 A találmány tárgya eljárás szilikát-szálas szigetelőanyagok kötőanyagaként alkalmazható fenolformaldehid-karbamid gyanta vizes oldatának előállítására. Szilikátszálas szigetelőanyagokat az építő és szerelő kivitelező ipar használja fel, nagyobb részt hőszigetelésre, kisebb részt hangelnyelés, zajcsökkentés céljára. Bár kiindulási anyagaik alapján megkülönböztetve ásvány- ill. üveggyapotról szoktak említést tenni, az egyébként ismert előállítási technológiáiknak közös vonása, hogy szilikátok olvadékából kiindulva, abból valamilyen mechanikai hatás (fúvás, húzás, centrifugálás) segítségével szálat képeznek. A szálképzést követően juttatják a szálhalmazba a végső forma kialakításához szükséges hőre keményedő kötőanyag oldatot, melyet ezután e porózus anyagon átjuttatott meleg levegővel keményítenek ki. A kötőanyag az egyes elemi szálakat rögzíti, így a szálhalmaz formatartóvá válik, ami mind a gyártás, mind a felhasználás technológiájában elsőrendű követelmény. A kötőanyag ezen szilikátszálas szigetelőanyagoknál általában rezol típusú fenol-formaldehid gyanta, ill. ennek vizes oldata, amint az megtudható a Szilikáttechnika 1980. 2 40. oldalán „Szilikátbázisú, könnyű építőanyagok VI.” c. közleményből üveggyapotra vonatkozóan (szerző dr. Tóth Kálmán), ill. az Építőipari kézikönyv (1973) 234. oldalán szereplő leírásból az ásványgyapotra vonatkozóan, A kötésre használt fenol-formaldehid gyanta ún. rezol típusú (lúgos katalizátorral készülő) 40-60% szárazanyag-tartalmú vizes oldat. Alapvető követelmény vele szemben az igen jó vízoldhatóság (lehetőleg még ötszörös mennyiségű víz hozzáadására se csapódjon ki), valamint az alacsony, 12 cp-t meg nem haladó viszkozitási érték. Mindezekre azért van szükség, hogy lehetővé váljon a szálas anyagra vonatkozóan csekély mennyiségű (0,5 és 5 súíy% közötti) kötőanyag egyenletes eloszlatása porlasztással, homogén módon. E feltételek megvalósítása csak úgy lehetséges, ha a rezoigyanta előállításánál egy jól meghatározott fenol-formaldehid-mólarányt tartunk, nevezetesen ez az arány 1:2, fenolra vonatkoztatva. E kikötés eredményeképpen, bár az előírt követelményeknek a rezoigyanta megfelel, igen sok az elreagálatlan alapanyag, számszerűen a maradék fenoltartalom 8-10 sú!y%, a reagálatlan formalintartalom 2,5-3,0 súly%, 45-47 súly% gyanta tartalmú vizes végtermék esetében. E nagy maradó alapanyag-tartalomnak hátrányos következménye, hogy 1. az elreagálatlan anyagok a kötés kialakításában nem vesznek részt, így jelentősen növelik az anyagköltséget; 2. a technológia (szilikátszálas anyagok kötése) során a szabad fenol, ill. formalin részben az üzemben a környezeti szabad légtérbe juthat, és lévén mindkét anyag egészségre káros, valamint veszélyes környezetszennyező, lekötésük, ill. megsemmisítésük igen nehéz, költséges berendezéseket igénylő feladat, A maradó reagálatlan alapanyag mennyiségének csökkentésére nincs mód a katalizátor minőségének, ill. mennyiségének változtatásával, mert így elsősorban csak a reakciósebességet lehet befolyásolni. A formaldehid-mennyiség növelésével a reagálatlan anyagok mennyisége ugyan csökken, de a vízoldhatóság (hígíthatóság) romlik, és ezzel együtt a viszkozitás a kritikus 12 cp érték fölé emelkedik, (Ambrus Győző: Fenő plasztok és Aminoplasztok, gyanták és sajtolóanyagok készítése, BME Továbbképzőjegyzete 1971. 11-14. old.) Ismeretes a PL 109 966. sz. lengyel szabadalmi bejelentés (közzététel 1981. 08. 31., bejelentés 1977. 09. 30), „Eljárás vízoldható fenol-formaldehidkarbamid gyanta előállítására” címmel. Az eljárás lényege, hogy fenol-formaldehid gyantát készítenek 1:2,8-4,5 fenol-formaldehid mólaránnyal, 0,5 súly%-ig terjedő mennyiségű kalcium-oxid katalizátor jelenlétében, 70-96 °C-on kivitelezve a reakciót. Az így keletkezett gyanta 1-20 súly%, előnyösen 3-12 súiy% szabad (elreagálatlan) formaldehidet tartalmaz. E formaldehid lekötésére 5-40 súly%, előnyösen 10-30 súly% karbamidot adagolnak és a főzést 70-96 °C között addig folytatják, amíg a szabad (elreagálatlan) formaldehid-tartalom 2,0 súly% alá nem csökken. Ezután a gyantát 25 °C alá hütik és a pH-t 8,0 ± 1-re állítják ásványi savval, vagy ásványi sav ammóniumsójával. Fenti eljárás több szempontból csak részben küszöböli ki az előzőekben leírt problémákat. Az elreagálatlan fenol és formalin mennyisége valóban lecsökken a korábbiakhoz képest, de a viszkozitása a kritikus 12 cp fölötti és vízoldhatósága is lecsökken. A fent említett lengyel szabadalmi bejelentésben leírt eljárás nagy hátránya abban van, hogy a reakció kivitelezése 70-96 °C-on történik, és mint ez ismeretes, a karbamid ilyen körülmények között ammóniára és szén-dioxidra bomlik. E keletkező nemkívánatos melléktermékek károsan befolyásolják a reakció menetét és a végtermék minőségét a következők miatt:- a szén-dioxid reagál a lúgos katalizátorral, így a katalizátor mennyisége csökken, ennek következtében a reakciósebesség menet közben változik, ami a konverzió romlását okozza és a reakció menetének követését nehezíti. Ha a katalizátor kalcium-oxid (mint ez a szóban forgó lengyel eljárásban szerepel), a széndioxid ezzel oldhatatlan csapadékot ad, amely csapadék a gyanta további kezelhetőségét rontja, elsősorban a porlasztást nehezíti meg.- a keletkező ammónia a formaldehiddel hexametilén-tetramint alkot, ami egy látszólagos formaldehid-mennyiségcsökkenést eredményez csak, mert e formaldehid a gyantaképződésben részt nem vesz és a kikeményedés körülményei között (150-250 °C között) bomlást szenvedve növeli a környezetszennyező anyagok mennyiségét. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, melynek segítségével lehetőség nyílik alacsony viszkozitású (kisebb mint 12 cp) és jó vizoldhatóságú (hígíthatóságú) hőre keményedő műgyanta oldat előállítására, melyben a reagálatlan alapanyagok mennyisége az eddig ismert kötőanyagokhoz viszonyítva lényegesen kevesebb, nevezetesen a szabad fenoltartalom nem haladja meg az 5 súIy%-ot, a szabad formaldehid-tartalom a 0,5 súly%-ot, jól porlasztható, és kevésbé környezetszennyező. 5 10 15 20 25 3C 35 40 45 50 55 60 65 2
