194920. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lignin-szulfonáttal módosított fenol-formaldehid gyanták és ezekből javított tulajdonságú gyantahabok előállítására
1 194920 A találmány tárgya lignin-szulfonátokkal módosított fenol-formaldehidgyanta és ezekből egyenletes cellaszerkezetű, nem morzsalékony, nehezen éghető, utóizzást nem mutató fenol-íormaldehidgyantahab előállítási eljárása. A módosított fenol-formaldehidgyantát úgy állítottuk elő, hogy a fenolt részben lignin-szulfonátokkal helyettesítve formaldehiddel egy vagy két lépésben kondenzáltuk lúgos katalizátor jelenlétében, majd bepároltuk. Az így kapott módosított fenol-formaldehidgyantát habösítóanyaggal, felületaktív anyaggal, szervetlen vagy szerves sav katalizátorral, adott esetben lágyítóval és/vagy égésgátlóval összekeverve habosítottuk. A fenol-formaldehidgyantahabok előállításának napjainkban már jelentős múltja van. Általában folyékony, rezol típusú fenol-formaldehidgyantából, habosítószerrel, felületaktív anyaggal és savas katalizátorral öszszekeverve állítják elő. Ilyen előállítási módokat ismertet például T.H. Ferrigno: Rigid Plastics Foams (Reinhold Publishing Co., 1967.) című könyve és az 1 583 857 számú francia szabadalmi leírás. Ismeretesek novolak típusú gyantából történő előállítási módszerek is, ezeknek azonban ma már nincs gyakorlati jelentősége, mivel a feldolgozási technológiáknál nehezen kezelhetők. A fenolgyantahabok néhány kedvező tulajdonságuk, mint a magas hőállóság, nehezen éghetőség, olcsóság miatt egyre nagyobb jelentőségre tesznek szert a hőszigetelő anyagok között. Elterjedésüket azonban korlátozza, hogy viszonylag alacsony mechanikai szilárdságúak, törékenyek, morzsalékonyak és a láng hatásának kitett habok a láng eltávolítása után folyamatos utóizzásra képesek látható láng nélkül. A fenolgyantahabok többnyire nyílt cellaszerkezetűek, ami rontja a hőszigetelő képességüket, annál is inkább, mert vizet vagy nedvességet képesek felvenni. A fenolgyanták szélesebb körű felhasználása és hátrányos tulajdonságainak kiküszöbölésére régóta kísérleteznek módosított fenolformaldehidgyanták előállításával, így számos szabadalmi leírás ismertet például sztirollal, krezollat, különböző olajféleségekkel, anilinnel, stb. módosított fenol-formatdehidgyantákat (841 125 számú kanadai, 1 581 378 számú francia, 3 549 480 és 3 620 902 számú USA, 1 241 543 számú angol szabadalmi leírások és 2 114 564 számú NSZK közrebocsáitási irat). A 630 127 számú kanadai szabadalmi leírás szerint a fenol-formaldehid gyantát utólagosan elegyítik alkáli-ligninnel,és ezt alkalmazzák rétegelt lemezek előállításánál impregnáló gyantaként. A 7 020 308 számú japán szabadalmi leírás (C.A. 74, 64 926 s) rétegelt lemez gyártásánál papír impregnálására alkalmas gyorsan keményedő fenolgyanta előállítását ismerteti fenolból, formaldehidből, 2 2 toluol-szulfonamidból és ligninből bázikus katalizátor jelenlétében, hexametiléntetramin adagolása mellett. A lignin féleségeket régóta használják fe nol-formaldehidgyanták töltőanyagaként, általában utólagosan a gyantákhoz keverve például faipari ragasztókhoz (3 957 703 számú USA szabadalmi leírás). Javított tulajdonságú faipari ragasztóként felhasználható lignin-fenol-formaldehid gyanta előállítási eljárást ismertet a 4 303 562 számú USA szabadalmi leírás, amely eljárásnál alkáli-lignint használnak és a fenolt 40-70 tömeg%-ban helyettesítik ligninnel. Nem ismeretes azonban a lignin-szulfonátok alkalmazása habosítható fenol-formaldehidgyanták előállítására. Kísérleteinknél a lignin-szulfonátokat a gya.nta fenol komponensének részleges helyettesítésére a gyanta reaktivitásának szabályozására és egyéb, habosításnál használt adalékanyagokkal való összeférhetőség javítására alkalmaztuk. Az ismert fenol-formaldehidgyanta és -hab előállítási eljárások közös hátránya, hogy az így készített habok mechanikai szilárdsága alacsony, morzsalékonyak,és a láng hatásának kitett habok a láng eltávolítása után utóizzításra képesek látható láng nélkül. Másrészt a nem módosított, hagyományos fenol-formaldehidgyanták kedvezőtlenül viselkednek a habosításnál a savval katalizált, úgynevezett hideg keményítős során, ugyanis a térhálósodás túl gyors, nagy a hőfejlődés, emiatt a hajtóanyag gyors elpárolgása következtében a cellafalak könnyen felszakadnak, a keletkezett habok nyílt cellaszerkezetűek lesznek, ami rontja a hőszigetelő képességüket. A találmányunk kidolgozására irányuló kísérleteink célja olyan fenol-formaldehidgyanta és -hab előállítási eljárás kidolgozása volt, mellyel a keletkezett habok mechanikai, hőszigetelő és égéstechnikai tulajdonságai javulnak. Kísérleteink során a fenol-formaldehidgyanta előállításánál a fenolt részben ligninszulfonátokkal helyettesítettük. Mint ismeretes a ligninek alapvetően fenil-propán egységekből épülnek fel,és mint fenolos jellegű vegyüietek képesek a fenolhoz hasonlóan különböző oxovegyületekkel, így például formaldehiddel is reakcióba lépni, gyantaszerű terméket képezve. Azt tapasztaltuk, hogyha önmagában csak lignin-szulfonátot reagáltattunk formaldehiddel, akkor nem képződött megfelelően térhálósítható gyanta, ha azonban fenolt is alkalmaztunk, akkor megfelelő minőségű habosításhoz alkalmas gyantát kaptunk. Meglepő módon azt találtuk, hogy ha a fenol-formaldehidgyanta készítésénél a fenolt 1-40 tömeg%-ban lignin-szulfonát (ok)kai helyettesítettük, akkor a lignin-szulfonát (ok) mennyiségével a gyanta reaktivitása 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
