203902. lajstromszámú szabadalom • Eljárás javított tulajdonságú polikondenzációs műgyanták előállítására
1 HU 203 902 B 2 A találmány tárgya eljárás polikondenzációs műgyanták sajátságainak javítására, melynek során a polikondenzációt hátrányosan befolyásoló poláris komponensek mennyiségét a kiindulási értékhez képest csökkentjük. A polikondenzációs műgyanták, például a furfurilalkohol és a furfuril-alkohol-formaldehid-alapú furángyanták, továbbá a modifikálatlan rezolgyanták alkalmazástechnikai nehézsége többek között, hogy kötési reakciójuk, kikeményedésük nehezen kézben tartható, a keletkezett termékek térfogata változik, s folyadéktömörsége nem megfelelő. Kitűnő vegyszer- és hőállóságuk ellenére ezért szinte kizárólag kerámia lapburkolatok ágyazó- és kötőanyagául, valamint öntödei magok kötőanyagaként használják. Önállóan vagy összetételben bevonóanyagként, filmképzőként, lakkipari célra vagy szálerősített önhordó műanyag szerkezetek mátrixaként alig használatosak. A kereskedelmi forgalomba kerülő termékek víztartalma magas: 30-401%, szabad aldehidtartalmuk szintén magas: 2,5-10 t% (furfuroltartalmúaknál 15 t% is lehet). A magas víztartalom egy része elpárolog, erőteljes felületi zsugorodást okoz, más része vízzárványt képez, annak ellenére, hogy a furángyanták kötése során vízfelvevő reakció is történik. A kerámia lapburkolásnál a nedvszívó, porózus kerámia az ágyazó habarcsként szolgáló műgyantából a víztartalmat elszívja. A visszamaradó vízzárványok következtében azonban a folyadéktömörség és hőállóság csak 150 'C-ig megfelelő, noha az említett gyanták általában csak 200 °C felett kezdenek termikusán bomlani. A vízzárványok 150 °C felett repedezést okoznak. Furánformaldehid-gyanták szerves bázisokkal szemben nem ellenállóak, és meleg nátrium-hidroxiddal szemben is csak mérsékelten. Számos kísérlet történt már arra vonatkozóan, hogy a polikondenzációs gyanták, elsősorban a furángyanták sajátságait javítsák, és ezzel felhasználási lehetőségüket növeljék. A polikondenzációs műgyantagyártás során feleslegben alkalmazott formaldehid maradéka környezetvédelmi szempontból is kifogásolható. Kiküszöbölésére a 151 536 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás szerint formaldehid helyett monometilol és dimetilol tartalmú előkondenzátumok alkalmaznak a vasöntödéi magkészítés furángyantás kötőanyagában. A karbamidszármazékok savérzékenysége miatt azonban az így módosított furángyanta „savszigetelésre”, valamint korrózió elleni védőbevonatként alkalmatlan. A 102 565 lajstromszámú magyar szabadalmi leírás a formaldehidtartalom csökkentésére folyékony, aromás, savklorid-alapú térhálósítószert ajánl. Az ily módon keletkezett fenol-rezol-formaldehid gyanták vegyszerállósága a nagy formaldehid-emisszió miatt nem megfelelő. A 2 471 438 és a 2 471 600 lajstromszámú amerikai szabadalmi leírások furángyanták előállítására formaldehid helyett furfurolt javasolnak. A furfurol a reakcióelegyben aktív hígító is. A keletkezett gyanta mechanikai tulajdonságai jók, vegyszerállósága azonban a kialakuló térgátlások okozta laza molekulafelépítés miatt nem kielégítő. H. Dudley Barton: Industrial and Engineering Chemistry 66, 7 (1964) közleményében is azt állítja, hogy a furfuril-alkohol-furfurol-gyanták korrózióvédő tulajdonsága nem megfelelő. Az említett eljárások szerint általános tisztítási módszer a gyantaképzési reakció végén, hogy közel semlegesre beállítják a pH-t, majd a víz, a furfuril-alkohol, a formaldehid, stb. zömét vákuumdesztillációval eltávolítják. Ily módon azonban csak változó összetételű, bizonytalan kötési tulajdonságú terméket lehet előállítani. A műgyanta poláris komponensei ugyanis erősen kötődnek a vízhez, befolyásolják a formaldehid leadását és bizonytalanná teszik a térhálósítást. A vákuumdesztilláció során folytatódik a térhálósodási reakció, nő a viszkozitás, „beáll” a gyanta, gumiszerű lesz, még mielőtt elérnénk a megfelelő tisztasági fokot. Az egyszerű vizes dekantálás pedig a formaldehid-feleslegnek csak egy részét tudja eltávolítani. A találmány célja a polikondenzációs műgyanták sajátságainak javítása, a szennyező, a polikondenzációt hátrányosan befolyásoló poláris komponensek mennyiségének csökkentésével. További cél a kapott, jó vegyszerálló tulajdonságú műgyanták széles körű felhasználására, pl. vegyszerálló, korrózióvédő bevonatok készítésére való alkalmassá tétele, a gyanták megfelelő gőz- és gáztömörségének elérése. A találmányi gondolat alapja az a tapasztalat, hogy a polikondenzációs műgyanták képzési reakciója nem vezet egységes termékhez. Poláris szennyező anyagokat tartalmaznak, formaldehidet, hangyasavat, furfurolt, 2,5-bisz-oximetil-furánt. Ezek jelenléte okozza a műgyanták nem megfelelő vegyszerállóságát. További szennyezéseket tartalmazhatnak a gyártás során alkalmazott katalizátorok következtében is, pl. foszforsavkatalizátor esetén nátrium-dihidrogén-foszfátot. Ezek közül a polikondenzációs reakció során vizet megkötő és formaldehidet leadó komponensek már a műgyanták tárolása során is azok viszkozitás-növekedését okozzák. Felismertük, hogy a nélkülözhetetlennek tartott formaldehidfelesleg veszélyezteti a vegyszerállóságot, a jő folyadéktömörséget, sőt a kötés kézben tarthatóságát is. Az említett szennyező komponensek polárisak, így vízoldhatók. A polikondenzációs műgyantákból a nem kívánatos komponenseket 0,5-3-szoros mennyiségű vízzel lehet eltávolítani, úgy, hogy a műgyantát vizes mosással egy vízoldható és egy kevésbé vagy vízben egyáltalán nem oldható frakcióra bontjuk. A szennyező komponenseket a vízoldható frakció elválasztásával lehet eltávolítani. Ezt követően desztillációval lehet betöményíteni a műgyantafrakciót. A végtermék gyanta viszkozitásának beállítására célszerű a vizes mosás során oldószert is alkalmazni. A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eljárás polikondenzációs műgyanták sajátságainak javítására, melynek során a polikondenzációs hátrányo-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
