SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA

1. SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA

4. ANYAGMÉRNÖK BSC KÉPZÉS

6. 10. Előadás:

8. Alkidgyanták előállítása

9. és alkalmazása a modern festékgyártásban

11. Jegyzet

14. Dr. Ábrahám József

19. VEGYIPARI TECHNOLÓGIAI SZAKIRÁNY

21. Az emberi tartózkodásra szolgáló lakást, házat kivül-belül festékbevonattal látjuk el (falfesték, homlokzatfesték, zománc, parkettalakk stb), aminek díszítő és az időjárás viszontagságaival szemben védő funkciója van. • A szabadban elhelyezkedő fémtárgyakat (hídak, tartályok, csővezetékek) szintén festékbevonattal védjük a korróziótól. A személy- és tehergépkocsik, autóbuszok festékbevonatainak esőtől, víztől, sótól kell megvédeniük az acél szerkezeti anyagot és nem hanyagolható el az esztétikai szempont sem. • Mindazokat a festékeket, amiket eddig említettem, szakszóval lakkfestékeknek nevezzük, szemben az egyéb festékekkel (pl. nyomdafesték, textilfesték, művészfesték, hajfesték stb). • Ennek az előadásnak nem feladata, hogy a festékek felépítésével, összetevőivel részletekbe menően foglalkozzon. Nem kerülhetjük meg azonban, hogy a lakkfestékek legfőbb összetevőit legalább nevükön ne nevezzük és fő funkciójukat meg ne jelöljük, mielőtt rátérnénk az előadás témájára, az alkidgyanták gyártástechnológiájára.

22. Szerves pigment nagyon sokféle létezik, elegendő, ha csupán az élénk sárga, narancs és piros színű azo pigmenteket említjük példaként, vagy a növényélettanban alapvető jelentőségű klorofill szerkezetét utánzó zöld és kék ftalocianin pigmenteket. • A töltőanyagok alkalmazásával emelni lehet a festékek szárazanyag tartalmát és javítani lehet a bevonat tapadását a festendő felülethez. Többnyire a töltőanyagok a legolcsóbb festék komponensek (pl. kalciumkarbonát, talkum, kaolin). • A műgyanták szoros rokonságban vannak a mindennapi életből jól ismert műanyagokkal. Előállításuk polimerizációval vagy polikondenzációval történik, de a poliaddició is ismert. Legfőbb különbség a műgyanták kisebb moltömegében mutatkozik, ami összefügg az oldószerekben való oldhatósággal is, szemben a nagymolekulájú, oldószekben nem vagy alig oldható műanyagokkal.

23. Példaként említjük, hogy a festékgyártásban széles körben alkalmazott alkidgyanták moltömege átlagosan 4000-5000. • Az akrilát műgyanták rendszerint többféle akrilát monomer (metilmetakrilát, butilakrilát, akrilsav, metakrilsav stb) kopolimerizációjával készülnek. Megkülönböztetünk oldószeres akrilátokat és vizes akrilát diszperziókat. • Az oldószeres akrilátok rendszerint valamilyen funkciós csoportot is tartalmaznak, amelyek más műgyantával kombinálva képeznek filmet (szobahőmérsékleten vagy magasabb hőmérsékleten). Példaként a hidroxil funkciós akrilátokat említhetjük, amelyek izocianáttal reagálva poliuretán gyantát képeznek. • Ha telítetlen zsírsavat alkalmazunk, az így keletkező alkidgyanta oxidatív száradásra lesz képes. Festékipari szakzsargonban ezeket levegőn száradó alkidoknak nevezzük. A “száradó” jelző itt egyérteműen oxidatív, tehát kémia úton történő száradást jelöl. • Az alkidgyantagyártás gyakorlatában a glicerint és a zsírsavat gyakran együtt, növényi olaj formájában viszik be, ami nem más, mint triglicerid. Aszerint, hogy a szintézis során több vagy kevesebb növényi olajat építenek be, beszélünk “rövid olajos vagy rövid olajhosszúságú”, “közép olajos vagy közepes olajhosszúságú”, illetve “hosszú olajos vagy nagy olajhosszúságú” alkidgyantákról.

24. Némileg önkényes és csak tájékoztató jellegű osztályozás szerint:

26. a rövidolajos alkidok triglicerid tartalma 30-40%

27. a középolajos alkidok triglicerid tartalma 40-55%

28. a hosszúolajos alkidok triglicerid tartalma 55-65%.

29. Ha viszont glicerin helyett részben vagy egészben más poliolt használnak, a triglicerid tartalomra való átszámítás miatt a kapott számérték már csak közvetve jellemzi az alkid összetételét és az (1) összefüggés érvényét veszti.

31. A többértékű poliolt tartalmazó módosítatlan poliésztergyanta – ha egyáltalán gélesedés nélkül előállítható – oxidatív úton nem szárad és nem oldódik a festékiparban használatos olcsóbb szénhidrogénekben (lakkbenzin, xilol), legfeljebb a drágább észterekben, ketonokban.

33. 5.2 Polialkoholok

35. Történetileg a glicerin volt az első polialkohol, amelyet alkidgyanta előállításra használtak. Három hidroxil csoportot tartalmaz, ezek közül kettő primer, a harmadik pedig szekunder alkoholos hidroxil. Ez utóbbi kevésbé reakcióképes. Folyékony halmazállapotú. Növényi olajok alkalmazása esetén – lévén ezek trigliceridek – az alkid mindig tartalmaz glicerint. Csak zsírsavakból történő kiindulás esetén lehetséges glicerin mentes alkidot előállítani. [Polialkoholok]

37. A trimetilolpropán három primer alkoholos hidroxil csoportot tartalmaz, ezek egyforma reakcióképességűek. Szilárd halmazállapotú.

39. A pentaeritrit ipari méretben a legnagyobb volumenben alkalmazott poliol. Négy primer alkoholos hidroxil csoportot tartalmaz. Szilárd halmazállapotú.

41. 5.3 Növényi olajok

43. A növényi olajokat (szójaolaj, lenolaj, ricinusolaj stb) – amelyekről már tudjuk, hogy trigliceridek - olajos magvakból préselik, majd finomítják. Zsírsav összetételükben különböznek egymástól.

45. 5.4 Zsírsavak

47. Technikai termékek (szójazsírsav, lenzsírsav, ricinénzsírsav stb), amelyek a megfelelő növényi olaj elbontásával állíthatók elő. Speciális anyag a fenyőfa feldolgozás-papirgyártás melléktermékeként keletkező nyers tall olaj – amely igazából zsírsav és gyantasav keverék – továbbá az ennek finomításával nyert “tofa” (tallolaj zsírsav).

49. Az egyes növényi zsírsavak változó arányban tartalmazzák az alábbi vegyületeket:

50. telített zsírsavak