NO743945L - - Google Patents

Description

Støpt urea/formaldehydharpiksprodukt, samt fremgangsmåte for fremstilling derav

Oppfinnelsen vedrører støpte produkter som inneholder urea/formaldehyd(UF)-harpiks, med eller uten melamin/- formaldehyd(MF)-harpiks og/eller fenol/formaldehyd(PF)-harpiks, samt en fremgangsmåte for fremstilling derav. Disse støpte produkter kan fremstilles i form av plater eller med andre fasonger, som har lav spesifikk vekt (0,2^0,8), god mekanisk styrke, tilfredsstillende bestandighet overfor vann og vær,

og med langt bedre brannbestandighet enn for eksempel ekspanderte polyuretanskum-sandwich-materialer. Paneler som fremstilles ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er billige og

kan overflatebehandles slik at man får sandwich-plater med hud

av syntetisk harpiks, som eventuelt kan være forsterket med fibre eller fyllstoffer, eller med trefinér, metallark, papir-

hud eller andre konvensjonelle kledninger.

Det er velkjent at lettvekts-skumstøpeprodukter

med høyt harpiksinnhold kan fremstilles av en løsning av urea/- formaldehyd-harpiks, med eller uten andre harpikser, ved blanding med en herdende katalysator som bevirker gelering og herding av harpiksløsningen (for eksempel en syre- eller syredannende katalysator) og et skummemiddel. Den blandede løsning piskes vanligvis mekanisk for innarbeidelse av findelte luftbobler,

og får så herde i en støpeform, med eller uten oppvarmning.

Slike skummede støpeprodukter har vanligvis meget lav mekanisk styrke og oppviser vanligvis stor krymp, deformering og cracking ved herding, noe som skyldes tap av de betydelige vannmengder som er til stede i blandingen, og også av det vann

som produseres under herdereaksjonen.

Kjente kommersielle metoder for produksjon av

støpte gjenstander av termoherdende harpiks-støpepulvere, spesielt^?urea/formaldehyd, krever et meget høyt støpetrykk (for eksempel 70-350 kg/cm ) i store former og frembringer en endelig, herdet, støpt masse som har spesifikk vekt vesentlig høyere enn 1,0.

Søkeren har oppdaget at en ialt vesentlig tørr, pulverformet, men uherdet, urea/formaldehyd-harpiks, som inneholder opptil ca. 8 % flyktige materialer, vil frembringe en sterk lett, vannfast, ikke-sprekkende, dimensjonsstabil, herdet, støpt plate eller en gjenstand av annen fasong, hvis pulveres oppvarmes til, og holdes ved, en temperatur over 100°C, men under spaltningstemperaturen for harpiksen, uten tilsetning av et esemiddel, i en støpeform som er avpasset slik at innholdet i den vil ekspandere under oppvarmningen, under bare lett innspenningstrykk. Sluttvolumet til det støpte produkt kan være minst det dobbelte av det opprinnelige volum av ikke-sammenpresset,7pulver som er satset i støpeformen.

.Et foretrukket urea/formaldehyd-harpikspulver

for denne fremgangsmåte er det som fremstilles ved den kjente kommersielle forstøvnings-tørkemetode. Pulveret fra denne prosess inneholder normalt ca. 4-8 % flyktige komponenter (for det meste vann og løst bundet formaldehyd) og har et partikkelstørrelseområde på 1-200 mikron.

Under oppvarmningstrinnet i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen smelter pulverpartiklene først og koale-scerer, og de flyktige komponenter for-gasses og dispergeres i den smeltede harpiksmasse, hvilket bevirker ekspansjon av denne, og et hårdt, herdet og lett produkt dannes med en svært jevn indre mikrostruktur.

Fremgangsmåten er likeledes anvendelig for urea/- formaldehyd-harpikser som er fremstilt ved andre tørke-metoder enn ved forstøvningstørkning, forutsagt at tørkebetingeIsene er slik at opptil ca. 8 % flyktig materiale forblir i den tørkede, uherdede harpiks.

Urea/formaldehyd-harpikspulveret kan delvis erstattes av andre uherdede termoherdende syntetisk harpiks-pulvere, for eksempel melamin/formaldehyd-harpikspulver og fenol/formaldehyd-harpikspulver. Fortrinnsvis anvendes en blanding av pulvere, omfattende en hoveddel av urea/formaldehyd-harpikspulver (for eksempel ca. 70-95 vekt%) og en liten andel (for eksempel 5-30 vekt%) av MF- og/eller PF-harpikspulvere. En foretrukken blanding inneholder ca. 75-85 % urea/formaldehyd-harpikspulver og ca. 15-25 % melamin/formaldehyd-harpikspulver.

Temperaturen som pulveret oppvarmes til og holdes ved i støpeformen, er fortrinnsvis mellom ca. 130 og 160°C. Det støpte produkt holdes i støpeformen ved denne temperatur til det er blitt tilstrekkelig varmeherdet til å kunne fjernes fra formen og kan så lagres til herdingen er fullstendig.

Søkeren har imidlertid overraskende funnet at varm-herding ved disse temperaturer ikke nødvendigvis frembringer en akseptabel støp, og det er å foretrekke å oppvarme pulveret hurtig under den innledende oppvarmning, slik at det har smeltet og opp-nådd en viss grad av ekspansjon før noen vesentlig herding finner sted. Dette skal beskrives mer i detalj i det følgende.

Oppfinnelsen tilveiebringer følgelig et støpt produkt fremstilt av ialt vesentlig tørt, uherdet urea/formaldehyd-harpikspulver som er blitt smeltet, ekspandert, herdet og formet til produktet ved oppvarmning i en støpeform under lett innspenningstrykk ved en temperatur over 100°C, men under spaltningstemperaturen for harpiksen.

Produktet er lett i vekt, vesentlig vannfast, og prisen på det pr. volumenhet er omtrent lik prisen på konvensjonelt produserte,__sponplater.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for fremstilling av støpte produkter, som omfatter det trinn å oppvarme ialt vesentlig tørt, uherdet urea/formaldehyd-harpikspulver, ved en temperatur over 100°C men under spaltningstemperaturen for harpiksen, i en støpeform under lett innspenningstrykk, slik at det fremstilles et herdet, ekspandert, støpt produkt.

Effekten av oppvarmningen, koblet med egnet lett innspenningstrykk for å regulere ekspanderingshastigheten til den smeltede masse frembringer en bemerkelsesverdig og uventet forbedring i styrke, struktur og dimensjonsstabilitet til den formede gjenstand. Fremgangsmåten krever intet esemiddel.

Innspenningstrykket (for eksempel 0,35-35 kg/cm 2) kan tilveiebringes av vekten av støpeform-lokket og/eller ved påført pneumatisk eller hydraulisk trykk. Det er fortrinnsvis 2,1-21 kg/cm<2>.

Eksempel 1

I en serie på syv forsøk ble 220 g forstøvnings-tørket UF-harpikspulver blandet med 55 g forstøvningstørket MF-harpikspulver og anbragt i en støpeform med dimensjonene 254 mm x 254 mm x 12,7 mm og oppvarmet i henhold til fremgangsmåten i overensstemmelse med oppfinnelsen. I hvert av forsøkene ble det notert detaljer angående oppvarmningshastigheter, oppvarmnings-tider og -temperaturer. Prøveproduktene ble undersøkt med hensyn på kvalitet og ble vurdert som tilfredsstillende bare hvis pulveret ekspanderte til fremstilling av en herdet plate som fullstendig fylte støpeformen, med gode kanter og flate overflater.

Resultatene fra forsøkene er gjengitt nedenunder:

I forsøk nr. 7 ble oppvarmningen utført i en ovn med varmluft-blest.. Prøven ble holdt ved 140°C i ytterligere 1 1/2 timer, men var fremdeles ikke tilfredsstillende.

Resultatene fra forsøk nr. 1-3 (alle utilfredsstillende) og fra forsøk nr. 4-6 (alle tilfredsstillende) viser følgende kontraster. I forsøk nr. 1-3 var temperaturen som ble nådd ett minutt etter at oppvarmningen begynte, bare mellom 37 og 45°C (gjennomsnitt 41°C), mens den i forsøk nr. 4-6 var mellom 78 og 101°C (gjennomsnitt 90°C). I forsøk nr. 1-3 var gjennom-snittstemperaturen som ble nådd etter 11 minutter, bare ca. 95°C, mens den i forsøk nr. 4-6 var 126°C etter en noe lengre tid, nemlig 13 minutter. De respektive temperaturer etter ca. 22 minutter var av størrelsesorden 115 og 136°C. Når det gjaldt de tilfredsstillende produkter var harpikspulveret derfor blitt oppvarmet hurtigere i begynnelsestrinnene, pulverpartiklene var smeltet eller koalescert, og den smeltede masse var ekspandert i større grad enn når det gjaldt de utilfredsstillende produkter før polymer-tverrbinding og herding fulgte. Det utilfredsstillende resultat fra forsøk nr. 7 kan tilskrives den meget langsomme innledende oppvarmningshastighet. Produktets tilfredsstillende eller utilfredsstillende natur er øyensynlig ikke å tilskrive den endelige temperatur som ble nådd og heller ikke oppvarmningens varighet, men snarere den innledende oppvarmningshastighet .

Alle de ovennevnte forsøk ble utført uten å inn-. arbeide en katalysator i pulverblandingen. Tilsetningen til den av en egnet katalysator kunne i stor grad redusere den oppvarmningshastighet som var nødvendig for å oppnå et tilfredsstillende produkt og den totale oppvarmningstid som var nødvendig for varmeherding.

Det er utenfor denne beskrivelses ramme å gi en detaljert oversikt over den voluminøse litteratur som behandler katalysatorer for gelering og herding av urea/formaldehyd-harpikser og fremgangsmåterbg midler for oppskumming av dem. Standard-fagbøker som behandler disse evner, inkluderer: (1) "Encyclopaedia of Chemical Technology" av Kirk & Othmer, 1963, bind II, s. 225-258 (The Interscience Encyclopaedia Inc., New York) (2) "Amino Resins" av J F Bffiais, 1959 (Reinhold Book Division, New York) spesielt s. 11-14, 207 (3) "Modern Plastics Encyclopaedia", 1967, s. 370-382 (McGraw-Hill Inc., New York) (4) "Amino plastics" av C P Vale, 1950 (Clearer-Hume Press Ltd., London)

(5) "Amino plastics" av P Talet, 1950 (Dunod, Paris)

De herdede produkter som resulterer fra lavtrykks-oppvarmningsprosessen i henhold til oppfinnelsen kan forbedres ytterligere hva angår mekanisk styrke, elastisitet og feighet ved innblanding av forskjellige fyllstoffer, enten i harpiks-væsken før tørkning eller i det pulveriserte produkt før oppvarmning. Disse fy/llstoffer kan være fiber formet eller partikkel-formet eller blandinger av disse varianter. Eksempler på noen egnede fyllstoffer er china clay, fin sand, sagmel og annet organisk fibermateriale avfall, oppkappet stoff, syntetiske fibre, glassfibre, asbest, pigmenter osv. Opptil ca. 40 vekt%

av fiberformede eller partikkelformede fyllstoffer kan innblandes.

Eksempel 2

230 g forstøvningstørket urea/formaldehyd-harpiks ble blandet med samme vekt av kalsiumformiat-pulver. Blandingen ble anbragt mellom ark av silkepapir i en flat metallform som var 12,5 mm tykk og 250 cm i kvadrat, som ble oppvarmet i en presse til 140°C i 30 minutter, idet pressen ble forhåndsopp-varmet til 140°C før blandingen ble helt i. Støpet ble avkjølt i pressen, og en flat plate med dimensjonene 250 mm x 280 mm x 12,5 mm ble tatt ut. Produktet hadde fin cellestruktur og tett-_3

het 0,52 g cm

Eksempel 3

Det ble produsert plater under; anvendelse av den fremgangsmåte som er angitt i eksempel 2. Følgende blandinger ble satset i støpeformen:

A. 230 deler UF-harpiks + 230.deler gips

B. 230 deler UF-harpiks + 115 deler kalsiumformiat

C. 230 deler UF-harpiks + 115 deler brent gips

D. 230 deler UF-harpiks + 57 deler gips

De oppnådde produkter hadde god cellestruktur og tilsvarte støpeformens fasong. Tettheten for hver plate ble målt som følger: _3

A. 0,51 g cm

_3

B. 0,39 g cm

_3 C. 0,37 g cm _3

D. 0,31 g cm

Detekspanderte, herdede støpeprodukt, spesielt

hvis det var fremstilt i en støpeform med glatte flater, hadde en glatt overflate-hud. Imidlertid kan det også anvendes som kjernemateriale og dekkes på en eller begge sider med papir, stoff, trefiner, metallplater, glassforsterket polyester eller epoksyharpikser osv. Slike overflater kan eventuelt impregneres med termoherdende eller andre harpikser og kan bindes til kjerne-materialet, enten under oppvarmningstrinnet eller senere, om nødvendig med et egnet klebemiddel.

Det ekspanderte, herdede støpeprodukt som er fremstilt av urea/formaldehyd-harpiks i henhold til oppfinnelsen, understøtter ikke gjerne forbrenning, men vil forkulle i kontakt med en flamme. Flamme-faste materialer kan om ønskes innblandes i det pulverformede harpiksmateriale før oppvarmning.

Paneler og gjenstander med andre fasonger kan og-

så fremstilles, ved pelletering eller granulering av det fullstendig herdede produkt, belegning av det resulterende granulat med et klebemiddel eller en harpiksløsning, for eksempel urea-harpiks-klebemiddel, melaminharpiks, epoksyharpiks eller polyester , og herding av massen i en støpeform rtied eller uten oppvarmning og/eller trykk.

Pellets eller granulat av produktet kan også anvendes som aggregat for byggematerialer, for eksempel sement

og gips, for eksempel ved fremstilling av lette, varme- og lyd-isoilerende byggeblokker , heller og konstruksjoner. De kan også anvendes som lettvekt-fyllstoffer og ekstendere for støpte plastprodukter, for eksempel som løs fyllmasse for takisolasjon eller for toppbelegg i tanker for forhindring av fordampning av tankens innhold, eller som flyte-tepper. Fint granulat kan anvendes som filtermedium ved filtreringsprosesser. Paneler og formede gjenstander som er laget av det ufylte eller fylte produkt (som, om ønskes, også kan være overflatebelagt), kan anvendes i bygnings- og konstruksjonsindustrien, spesielt som isolasjonsplater, som økonomisk erstatning for konvensjonelle sponplater for tilveiebringelse av vannfasthet og dimensjonsstabilitet, eller som erstatning for oppskummede eller cellulære termoplastiske kjernematerialer, såsom skum-polyuretan, til be-tydelig lavere pris. Lettvekts-konstruksjons-sandwich-paneler kan også fremstilles.

Produktet i henhold til oppfinnelsen kan også anvendes for fIotasjonsutstyr, emballasjeformål og for mange andre formål.

Claims (18)

1. Støpt produkt/ karakterisert ved at det er fremstilt av ialt vesentlig tørt, uherdet urea/formaldehyd-harpikspulver som er smeltet, ekspandert, herdet og formet til produktet ved oppvarmning i en støpeform under jlett innspenningstrykk ved en temperatur over 100°C, men under spaltningstemperaturen for harpiksen, for eksempel mellom ca. 130 og 160°C.

2. Produkt som angitt i krav 1, karakterisert ved at urea/formaldehyd-harpikspulvere er blandet med ialt vesentlig tørre, uherdede melamin/formaldehyd- og/eller fenol/formaldehyd-harpikspulvere.

3. Produkt som angitt i krav 2, karakterisert ved at urea/formaldehyd-harpikspulvere utgjør mellom 70 og 95 vekt%, fortrinnsvis 75-85 vekt%, av blandingen av melamin/formaldehyd- og/eller fenol/formaldehyd-harpikspulverne utgjør mellom 5 og 30 vekt%, fortrinnsvis 15-25 vekt%, regnet på blandingen.

4. Produkt som angitt i hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at det ialt vesentlig tørre, uherdede urea/formaldehyd-harpikspulver inneholder opptil 8, fortrinnsvis 4-8, vekt% flyktige materialer.

5. Produkt som angitt i hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at det har en spesifikk vekt mellom ca. 0,2 og 0,8.

6. Produkt som angitt i hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at det omfatter ett eller flere fyllstoffer.

7. Produkt som angitt i hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at trykket er mellom ca. 0,35 og 35 kg/cm 2 , fortrinnsvis mellom 2,1 og 21 kg/cm 2.

8. Støpt produkt, karakterisert ved at det er fremstilt av ialt vesentlig tørt, uherdet urea/formaldehyd-harpikspulver, ialt vesentlig som her beskrevet.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av støpte produkter, karakterisert ved det trinn som går ut på å oppvarme ialt vesentlig tørt, uherdet urea/formaldehyd-harpikspulver, ved en temperatur over 100°C, men under spaltningstemperaturen for harpiksen, i en støpeform under lett innspenningstrykk for fremstilling av et herdet, ekspandert støpeprodukt.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 9, karakterisert ved at oppvarmningen utføres ved en temperatur mellom ca. 130 og 160°C.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 9 eller 10, karakterisert ved at harpikspulveret oppvarmes hurtig til støpetemperaturen.

12. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 9-11, karakterisert ved at urea/formaldehyd-harpikspulveret blandes med ialt vesentlig tørre, uherdede melamin/formaldehyd- og/eller fenol/formaldehyd-harpikspulvere.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at urea/formaldehyd-harpikspulvere ut-gjør mellom 70 og 95 vekt%, fortrinnsvis 75-85 vekt%, av blandingen av melamin/formaldehyd- og/eller fenol/formaldehyd-harpikspulverne utgjør mellom 5 og 30 vekt%, fortrinnsvis 15-25 vekt% av blandingen.

14. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 9-13, karakterisert ved at det ialt vesentlig tørre, uherdede urea/formaldehyd-harpikspulver inneholder opptil 8, fortrinnsvis 4-8, vekt% flyktige materialer.

15. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 9-14, karakterisert ved at det anvendes et innspenningstrykk på mellom ca. 0,35 og 35 kg/cm 2, fortrinnsvis mellom 2,1 og 21 kg/cm 2.

16. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av kravene 9-15, karakterisert ved at harpikspulveret blandes med ett eller flere fyllstoffer.

17. Fremgangsmåte for fremstilling av støpte produkter, vesentlig som her beskrevet.

18. Støpt produkt, karakterisert ved at det er fremstilt en fremgangsmåte vesentlig som her beskrevet.