BE1026321B1

BE1026321B1 - Hardingsmiddel voor het uitharden van een hars

Info

Publication number: BE1026321B1
Application number: BE20185351A
Authority: BE
Inventors: Philippe Willems; Bôke Tjeerdsma
Original assignee: Orineo Bvba
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2020-01-13
Also published as: BE1026321A1; CA3101683A1; CN112204102A; US20210261720A1; AU2019275990A1; EP3802698A1; WO2019229018A1

Abstract

In een eerste aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een hardingsmiddel (100) voor het uitharden van een hars (200), bevattende een mengsel van een organisch zuur (110) en een ester (120).

Description

HARDINGSMIDDEL VOOR HET UITHARDEN VAN EEN HARS

Toepassingsgebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op uithardingsmiddelen voor het uitharden van harsen en in het bijzonder op uithardingsmiddelen gebaseerd op organische zuren, alsook corresponderende methodes voor het uitharden en resulterende producten.

Achtergrond van de uitvinding

Bestaande thermoharders die momenteel courant gebruik worden, zijn hoofdzakelijk gebaseerd op petrochemische grondstoffen en hebben typisch een negatieve impact op het milieu en de volksgezondheid. Het meest gekende epoxyhars wordt bijvoorbeeld afgeleid van epichloorhydrine en bisfenol A, ter vorming van bisfenol A diglycidylether. Deze bisfenol A diglycidylether moet dan verder uitgehard worden door toevoeging van een hardingsmiddel (ook wel uitharder, verharder of vernetter genoemd), typisch een amine of een anhydride. Alternatieve hardingsmiddelen op basis van fenolen en formaldehyden zijn ook gekend.

Voor elk van bisfenol A, epichloorhydrine, aminen en anhydriden zijn significante gezondheidsrisico’s gekend. Deze omvatten bijvoorbeeld irritatie van ogen, huid en luchtwegen; huid- en luchtwegallergieën; beschadiging van interne organen zoals lever, nieren, longen en hersenen; effecten op het centraal zenuwstelsel, de voorplanting en hormonenregeling; carcinogene effecten; genetische schade; giftigheid voor de lever en voortplanting, hormonenbeïnvloeding; etc.

Desalniettemin worden epoxyharsen vaak gebruikt als gietvloeren. Epoxyvloeren zijn vooral populair geworden voor industriële toepassingen door hun slijtvastheid en vloeistofdichtheid. Daarnaast worden epoxyvloeren ook vaak toegepast in kantoren en woningen voor het creëren van een modern of industrieel uiterlijk. Een verdere troef is dat epoxyvloeren in alle kleuren verkrijgbaar zijn. Een nadeel echter zijn de gekende gezondheidsrisico’s voor de verwerkers van de epoxyharsen, de personen die deze harsen aanbrengen in gebouwen, ruimten en op allerlei ondergronden en gebruikers van het

BE2018/5351 gebouw. Tijdens het aanbrengen en uitharden moet voldoende geventileerd worden en moet de regelgeving rond de arbeidsomstandigheden nageleefd worden. De ruimten waarin de lucht van de epoxyvloer zich verspreidt, kunnen op dat moment niet gebruikt worden. Het gebruik van epoxyharsen is dus niet zonder gezondheidsrisico voor de verwerkers; naar schatting een op de vijf van hen ontwikkelt een allergie als het epoxyhars nog niet volledig is uitgehard.

Daarnaast zijn ook epoxyharsen op basis van plantaardige oliën bekend. De olie wordt daartoe geëpoxideerd door reactie van o.a. peroxide op de dubbele bindingen van de vetzuren. Epoxyharsen op basis van geëpoxideerde plantaardige oliën komen gedeeltelijk tegemoet aan de voornoemde problematiek, aangezien voor de geëpoxideerde oliën weinig of geen nadelige gevolgen voor milieu en gezondheid gekend zijn.

Deze epoxyharsen op basis van geëpoxideerde plantaardige oliën moeten echter eveneens uitgehard worden. Daartoe zijn momenteel voornamelijk 3 types hardingsmiddelen gekend: amines, anhydriden en organische zuren. De negatieve gevolgen van het gebruik van amines en anhydriden werden eerder al aangehaald en blijft ook in deze context relevant. Organische zuren zouden een beter alternatief kunnen zijn maar kampen met een gebrek aan reactiviteit; hetgeen gecompenseerd moet worden door het gebruik van hoge temperaturen (vaak >130°C) bij het uitharden en door een combinatie te maken met katalysatoren en/of activators. Deze katalysatoren en/of activators zijn op hun beurt vaak toxisch en bevatten bijvoorbeeld kankerverwekkende organische verbindingen of zware metalen. Het gebruik van hoge temperaturen is verder voor verscheidene toepassingen vaak onpraktisch of onmogelijk; zo is het typisch niet triviaal om een epoxy die ter plaatse aangebracht wordt, bijvoorbeeld ter vorming van een gietvloer, uit te harden op hoge temperaturen.

Een vergelijkbare problematiek wordt ook teruggevonden bij andere thermoharders, zoals polyurethaanharsen en formaldehydeharsen. We kunnen dan ook stellen dat er tot op vandaag geen thermoharders gekend zijn die in hun totaliteit als veilig en/of duurzaam bestempeld kunnen worden.

BE2018/5351

Er is dan ook nog nood aan uithardingsmiddelen, en combinaties van uithardingsmiddelen en harsen, die op z'n minst gedeeltelijk een oplossing bieden voor de voornoemde problemen.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doelstelling van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om goede hardingsmiddelen voor het uitharden van harsen te voorzien. Deze doelstelling wordt verwezenlijkt door hardingsmiddelen, methodes, kits van onderdelen, producten en/of gebruiken volgens de onderhavige uitvinding.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de hardingsmiddelen gebaseerd zijn op reagentia beschikbaar uit biologische (e.g. plantaardige of dierlijke) bronnen.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de uitharders en de reagentia waarop ze gebaseerd zijn typisch weinig tot niet-toxisch zijn, waardoor de impact van de uitharders op de gezondheid van de verwerkers en gebruikers minimaal kan zijn. Het is een verder voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat ook de impact van de uitharders op het milieu minimaal kan zijn.

Het is een voordeel van minstens sommige uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de uitharders en reagentia waarop ze gebaseerd zijn typisch als voedselveilig worden beschouwd.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de hardingsmiddelen een goede en relatief snelle uitharding van een hars kunnen teweegbrengen, en dit op een gematigde temperatuur (bijvoorbeeld op kamertemperatuur). Het is een verder voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat hierdoor nieuwe toepassingsgebieden voor deze harsen toegankelijk worden.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de hardingsmiddelen op een ecologische en duurzame manier geproduceerd en gebruikt kunnen worden, bijvoorbeeld door het gebruik van hernieuwbare grondstoffen en/of doordat de productie en het gebruik weinig tot niet energie-intensief zijn. Het is een verder voordeel van uitvoeringsvormen van

BE2018/5351 de onderhavige uitvinding dat de hardingsmiddelen op een efficiënte manier geproduceerd en gebruikt kunnen worden, zoals op een manier die weinig stappen vereist en/of weinig arbeidsintensief is.

Het is een voordeel van uitvoeringvormen van de onderhavige uitvinding dat de hardingsmiddelen op een economische voordelige manier bekomen kunnen worden.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de hardingsmiddelen een zure of een neutrale pH kunnen hebben. Het is een verder voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de hardingsmiddelen compatibel zijn met eventuele reagentia of additieven (e.g. vulstoffen) in de hars die gevoelig zijn aan alkalische pH.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de hardingsmiddelen gebruikt kunnen worden voor het uitharden van op biologische reagentia gebaseerde harsen (e.g. geëpoxideerde plantaardige oliën). Het is een verder voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat een uitgehard hars bekomen kan worden dat omzeggens volledig voorkomt uit biologisch beschikbare reagentia (e.g. een uitgehard hars dat voorkomt uit 100% plantaardige of dierlijke reagentia).

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat de reagentia voor het maken van de hardingsmiddelen en/of de hardingsmiddelen zelf en/of de uit te harden harsen en/of de uitgeharde harsen geschikt kunnen zijn voor de aanraking met levensmiddelen (e.g. voedsel).

In een eerste aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een hardingsmiddel voor het uitharden van een hars, bevattende een mengsel van een organisch zuur en een ester. In sommige specifieke uitvoeringsvormen is het organisch zuur een meerwaardig organisch zuur.

In een tweede aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot methode voor het vormen van een hardingsmiddel zoals gedefinieerd in een van de voorgaande conclusies, bevattende: (a) mengen van een organisch zuur en een ester, (b) brengen van het mengsel bekomen in stap a tot een temperatuur tussen 10 en 200 °C, liever tussen 50 en 160 °C, nog liever tussen 120 en 160 °C, en (c) optioneel, afkoelen van het mengsel. In sommige specifieke uitvoeringsvormen is het organisch zuur een meerwaardig organisch zuur.

BE2018/5351

In een derde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een kit van onderdelen voor het vormen van een hardingsmiddel zoals gedefinieerd in het eerste aspect of een uitvoeringsvorm daarvan, bevattende een organisch zuur en een ester. In sommige specifieke uitvoeringsvormen is het organisch zuur een meerwaardig organisch zuur.

In een vierde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een product bevattende een hars uitgehard met een uithardingsmiddel zoals gedefinieerd in het eerste aspect of een uitvoeringsvorm daarvan.

In een vijfde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een methode voor het uitharden van een hars, bevattende het toevoegen aan de hars van een hardingsmiddel zoals gedefinieerd in het eerste aspect of een uitvoeringsvorm daarvan.

In een zesde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een kit van onderdelen voor het uitharden van een hars, bevattende (i) een hars; en (iia) een uithardingsmiddel zoals gedefinieerd in het eerste aspect of een uitvoeringsvorm daarvan, of (iib) een kit van onderdelen zoals gedefinieerd in het derde aspect of een uitvoeringsvorm daarvan.

In een zevende aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een gebruik van een mengsel van een organisch zuur en een ester voor het uitharden van een hars. In sommige specifieke uitvoeringsvormen is het organisch zuur een meerwaardig organisch zuur.

Specifieke en voorkeursdragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht.

Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen duidelijk zijn van en verhelderd worden met verwijzing naar de hiernavolgende beschreven uitvoeringsvorm(en).

BE2018/5351

Korte beschrijving van de figuren

FIG. 1 illustreert een schematische voorstelling van de stappen in het maken van een hardingsmiddel en een uitgehard hars volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

De figuren zijn enkel schematisch en niet limiterend. In de figuren kunnen de afmetingen van sommige onderdelen overdreven en niet op schaal zijn voorgesteld voor illustratieve doeleinden.

Referentienummers in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd om de beschermingsomvang te beperken. In de verschillende figuren verwijzen dezelfde referentienummers naar dezelfde of gelijkaardige elementen.

Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen

De huidige uitvinding zal beschreven worden met betrekking tot bijzondere uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde tekeningen, echter de uitvinding wordt daartoe niet beperkt maar is enkel beperkt door de conclusies. De beschreven tekeningen zijn slechts schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kunnen voor illustratieve doeleinden de afmetingen van sommige elementen vergroot en niet op schaal getekend zijn. De afmetingen en de relatieve afmetingen komen soms niet overeen met de actuele praktische uitvoering van de uitvinding.

Verder worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt voor het onderscheiden van gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een volgorde, noch in de tijd, noch spatiaal, noch in rangorde of op enige andere wijze. Het dient te worden begrepen dat de termen op die manier gebruikt onder geschikte omstandigheden verwisselbaar zijn en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven geschikt zijn om in andere volgorde te werken dan hierin beschreven of weergegeven.

Bovendien worden de termen bovenste, onderste, boven, voor en dergelijke in de beschrijving en de conclusies aangewend voor beschrijvingsdoeleinden en niet noodzakelijk om relatieve posities te beschrijven. Het dient te worden begrepen dat de termen die zo aangewend worden onder gegeven omstandigheden onderling kunnen gewisseld worden

BE2018/5351 en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven ook geschikt zijn om te werken volgens andere oriëntaties dan hierin beschreven of weergegeven.

Het dient opgemerkt te worden dat de term bevat, zoals gebruikt in de conclusies, niet als beperkt tot de erna beschreven middelen dient geïnterpreteerd te worden; deze term sluit geen andere elementen of stappen uit. Hij is zodoende te interpreteren als het specificeren van de aanwezigheid van de vermelde kenmerken, waarden, stappen of componenten waarnaar verwezen wordt, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van één of meerdere andere kenmerken, waarden, stappen of componenten, of groepen daarvan niet uit. Dus, de omvang van de uitdrukking een inrichting bevattende middelen A en B dient niet beperkt te worden tot inrichtingen die slechts uit componenten A en B bestaan. Het betekent dat met betrekking tot de huidige uitvinding, A en B de enige relevante componenten van de inrichting zijn.

Verwijzing doorheen deze specificatie naar “één uitvoeringsvorm” of “een uitvoeringsvorm” betekent dat een specifiek kenmerk, structuur of karakteristiek beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Dus, het voorkomen van de uitdrukkingen “in één uitvoeringsvorm” of “in een uitvoeringsvorm” op diverse plaatsen doorheen deze specificatie hoeft niet noodzakelijk telkens naar dezelfde uitvoeringsvorm te refereren, maar kan dit wel doen. Voorts, de specifieke kenmerken, structuren of karakteristieken kunnen gecombineerd worden op eender welke geschikte manier, zoals duidelijk zou zijn voor een gemiddelde vakman op basis van deze bekendmaking, in één of meerdere uitvoeringsvormen.

Vergelijkbaar dient het geapprecieerd te worden dat in de beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen van de uitvinding verscheidene kenmerken van de uitvinding soms samen gegroepeerd worden in één enkele uitvoeringsvorm, figuur of beschrijving daarvan met als doel het stroomlijnen van de openbaarmaking en het helpen in het begrijpen van één of meerdere van de verscheidene inventieve aspecten. Deze werkwijze van openbaarmaking dient hoe dan ook niet geïnterpreteerd te worden als een weerspiegeling van een intentie dat de uitvinding meer kenmerken vereist dan expliciet vernoemd in

BE2018/5351 iedere conclusie. Eerder, zoals de volgende conclusies weerspiegelen, liggen inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van één enkele voorafgaande openbaar gemaakte uitvoeringsvorm. Dus, de conclusies volgend op de gedetailleerde beschrijving zijn hierbij expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, met iedere op zichzelf staande conclusie als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.

Voorts, terwijl sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige, maar niet andere, in andere uitvoeringsvormen inbegrepen kenmerken bevatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld als gelegen binnen de reikwijdte van de uitvinding, en vormen deze verschillende uitvoeringsvormen, zoals zou begrepen worden door de vakman. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kunnen eender welke van de beschreven uitvoeringsvormen gebruikt worden in eender welke combinatie.

In de hier voorziene beschrijving worden talrijke specifieke details naar voren gebracht. Het is hoe dan ook te begrijpen dat uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen uitgevoerd worden zonder deze specifieke details. In andere gevallen zijn welgekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail getoond om deze beschrijving helder te houden.

De volgende termen dienen slechts ter ondersteuning bij het begrijpen van de uitvinding.

Zoals hierin gebruikt, en tenzij anders gespecifieerd, wordt onder een “massaverhouding tussen component A en component B van X/Y” begrepen dat de ratio tussen component A en component B zo is dat er per X massadelen van component A, Y massadelen van component B aanwezig zijn.

Zoals hierin gebruikt, en tenzij anders gespecifieerd, wordt onder een “katalysator” begrepen een stof, verschillend van het uithardingsmiddel, die de snelheid van een chemische reactie beïnvloedt zonder zelf verbruikt te worden. Wanneer de stof, verschillend van het uithardingsmiddel, wel verbruikt wordt in de reactie, wordt deze hierin een “activator” genoemd.

Zoals hierin gebruikt, en tenzij anders gespecifieerd, wordt onder “kamertemperatuur” een temperatuur van ongeveer 20 °C begrepen.

BE2018/5351

In uitvoeringsvormen kan de hars een epoxyhars, een isocyanaathars, een acrylhars, een alkydhars, een furaanhars, een siliconenhars, een polyesterhars of een ander reactief hars zijn, bij voorkeur een epoxyhars. In voorkeursdragende uitvoeringsvormen kan de epoxyhars een geëpoxideerde plantaardige olie zijn, zoals maar niet beperkt tot geëpoxideerde lijnzaadolie of geëpoxideerde sojaolie. Geëpoxideerde plantaardige oliën zijn voordelig harsen van plantaardige oorsprong, waardoor ze op een duurzame manier bekomen kunnen worden. Bovendien zijn over deze oliën weinig of geen negatieve gezondheids- of milieueffecten gekend. In uitvoeringsvormen kunnen het hars, het organisch zuur en de ester zo geselecteerd zijn dat het uitgehard hars volledig op basis van uit biologische bronnen beschikbare reagentia bekomen wordt. In sommige uitvoeringsvormen kan de epoxyhars een bisfenol A diglycidylether-hars (i.e. een hars gebaseerd op bisfenol A en epichloorhydrine) zijn. Het gebruik van bisfenol A diglycidylether-harsen is voordelig wijd verspreid en hun verwerking in verscheidene toepassingen is dan ook goed gekend. Bovendien kunnen bisfenol A diglycidylether-harsen ook gedeeltelijk op basis van uit biologische bronnen beschikbare reagentia bekomen worden.In uitvoeringsvormen kan het mengsel een oplossing of suspensie zijn van het organisch zuur in de ester. In uitvoeringsvormen kan het mengsel (e.g. de oplossing of suspensie) op kamertemperatuur een vloeistof of een pasta zijn. Een (al dan niet viskeuze) vloeistof of een pasta laat zich voordelig makkelijk behandelen en/of verwerken.

In uitvoeringsvormen kan het organisch zuur minstens twee zuurfunctionaliteiten (i.e. het organisch zuur kan een meerwaardig, ook wel polyprotisch, zuur zijn) of minstens één zuurfunctionaliteit en één anhydridefunctionaliteit bevatten. In uitvoeringsvormen kan het organisch zuur een koolstofketen bevatten van 1 tot 100 koolstofatomen, bij voorkeur van 2 tot 50.

BE2018/5351

In voorkeursdragende uitvoeringvormen kan het organisch zuur een meerwaardig organisch zuur zijn. In uitvoeringsvormen kan het meerwaardig organisch zuur geselecteerd zijn uit, maar niet beperkt tot, oxaalzuur, malonzuur, maleinezuur, fumaarzuur, barnsteenzuur, appelzuur, wijnsteenzuur, glutaarzuur, itaconzuur, adipinezuur, citroenzuur, 2,5-furaan dicarbonzuur, glucaarzuur, gluconzuur, pimelinezuur, ftaalzuur, tereftaalzuur, kurkzuur, azelaïnezuur, sebacinezuur, brassylzuur een dimeerzuur (e.g. een gedimeriseerd vetzuur), en een trimeerzuur (e.g. een getrimeriseerd vetzuur). Deze meerwaardige organische zuren kunnen voordelig uit biologische (e.g. plantaardige of dierlijke) bronnen ontgonnen worden en kunnen typisch relatief veilig zijn voor de gezondheid en het milieu. In uitvoeringvormen kan het dimeerof trimeerzuur een een koolstofketen bevatten van minstens 10 koolstofatomen, zoals minstens 20 koolstofatomen.

In andere uitvoeringsvormen kan het organisch zuur minstens één zuurfunctionaliteit en één anhydridefunctionaliteit bevatten, zoals, maar niet beperkt tot, trimellietzuuranhydride.

In uitvoeringsvormen kan de ester geselecteerd zijn uit, maar niet beperkt tot, een melkzuurester (i.e. een lactaatester, zoals methyllactaat, ethyllactaat, isopropyllactaat, n-propyllactaat, i-butyllactaat of 2-ethylhexyllactaat), een citroenzuurester (i.e. een citraatester, zoals triethylcitraat, acetyl triethylcitraat, tributylcitraat, acetyltributylcitraat of acetyl tris(2-ethylhexyl)citraat), een azijnzuurester (i.e. een acetaatester), een propionzuurester (i.e. een propionaatester), een benzoëzuurester (i.e. een benzoaatester), een adipinezuurester (i.e. een adipaatester).

Deze esters kunnen voordelig uit biologische (e.g. plantaardige of dierlijke) bronnen ontgonnen worden en kunnen typisch relatief veilig zijn voor de gezondheid en het milieu.

In uitvoeringsvormen kan de massaverhouding tussen de ester en het organisch zuur van 100/40 tot 100/400 zijn.

Binnen de onderhavige uitvinding werd verrassend ontdekt dat een hardingsmiddel op basis van de combinatie van een organisch zuur enerzijds en een ester voordelig een goeie uitharding van een hars toelaat, en dit op een relatief lage temperatuur (e.g. op kamertemperatuur). Bovendien kunnen voor

BE2018/5351 deze reagentia relatief veilige producten gekozen worden, die ook op een duurzame manier bekomen kunnen worden.

In uitvoeringsvormen kunnen kenmerken van het eerste aspect en haar uitvoeringsvormen, onafhankelijk van elkaar, zijn zoals overeenkomstig beschreven voor een ander aspect of haar uitvoeringvormen.

In een tweede aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot methode voor het vormen van een hardingsmiddel zoals gedefinieerd in een van de voorgaande conclusies, bevattende: (a) mengen van een organisch zuur en een ester, (b) opwarmen van het mengsel bekomen in stap a tot een temperatuur tussen 25 en 200 °C, liever tussen 50 en 160 °C, nog liever tussen 120 en 160 °C, en (c) optioneel, afkoelen van het mengsel. In sommige specifieke uitvoeringsvormen is het organisch zuur een meerwaardig organisch zuur.

In uitvoeringsvormen kunnen het organisch zuur en de ester bij het uitvoeren van stap a op kamertemperatuur zijn. In andere uitvoeringsvormen kunnen het organisch zuur en/of de ester bij het uitvoeren van stap a voorverwarmd zijn (e.g. voorverwarmd tot de temperatuur van stap b). In uitvoeringsvormen kunnen stap a en stap b achtereenvolgens of gelijktijdig uitgevoerd worden.

In uitvoeringsvormen kan het organisch zuur een smeltpunt Ts hebben en kan het opwarmen in stap b tot temperatuur tussen Ts-20 °C en Ts+20 °C gebeuren, liever Ts-10 °C en Ts+10 °C, nog liever Ts-5 °C en Ts+5 °C, zoals Ts. In uitvoeringsvormen kan stap b het roeren van het mengsel bevatten.

In uitvoeringsvormen kan stap c het afkoelen van het mengsel tot kamertemperatuur zijn. In uitvoeringsvormen kan dit afkoelen actief of passief gebeuren. In uitvoeringsvormen kan het hardingsmiddel na afkoeling een vloeistof, suspensie of een pasta zijn (cf. supra).

In uitvoeringsvormen kunnen kenmerken van het tweede aspect en haar uitvoeringsvormen, onafhankelijk van elkaar, zijn zoals overeenkomstig beschreven voor een ander aspect of haar uitvoeringvormen.

BE2018/5351

In uitvoeringsvormen kan de kit van onderdelen het organisch zuur en het ester elk in een afzonderlijke container (e.g. een flacon) bevatten.

In uitvoeringsvormen kunnen kenmerken van het derde aspect en haar uitvoeringsvormen, onafhankelijk van elkaar, zijn zoals overeenkomstig beschreven voor een ander aspect of haar uitvoeringvormen.

In uitvoeringsvormen kan het product een vloer (e.g. gietvloer, of vloeronderdeel zoals een vloertegel, zeil, laminaat of plaat), een flessenstop (e.g. een kurkstop), een bindmiddel (e.g. voor de productie van tegels, vezelplaten, MDF, laminaatvellen, etc.), een matrixmateriaal (e.g. voor het inbinden van korrelige materialen zoals kurkgranulaten, rubbergranulaten, polystyreenkorrels, etc.) of een coating of casting product (e.g. op papier of op een meubelelement) zijn. De vakman zal begrijpen dat deze lijst niet uitputtend is en dat de harsen uitgehard met uithardingsmiddel volgens de onderhavige uitvinding gebruikt kunnen worden in omzeggens alle toepassingen voor deze harsen zoals gekend in het ruime vakgebied.

In uitvoeringsvormen kan het product geschikt zijn voor levensmiddelencontact.

In uitvoeringsvormen kan het product verdere additieven bevatten, zoals vulstoffen (e.g. van plantaardige oorsprong).

In uitvoeringsvormen kunnen kenmerken van het vierde en haar uitvoeringsvormen, onafhankelijk van elkaar, zijn zoals overeenkomstig beschreven voor een ander aspect of haar uitvoeringvormen.

BE2018/5351

In uitvoeringsvormen kan het uitharden verwezenlijkt worden op een temperatuur van 10 tot 220 °C. In uitvoeringsvormen kan het uitharden verwezenlijkt worden op een temperatuur van maximum 150 °C, liever maximum 100 °C, nog liever maximum 60 °C, liefst op kamertemperatuur. In uitvoeringsvormen kan de methode verder het opwarmen, tot de uithardingstemperatuur, van het hars met het daaraan toegevoegde hardingsmiddel bevatten. De methode kan voordelig toestaan om het hars uit te harden op een relatief lage temperatuur, en zelfs op kamertemperatuur. Hierdoor is deze methode voordelig duurzaam en weinig energie-intensief. Bovendien staat het ook toe om het hars uit te harden in omstandigheden waar het opwarmen van het hars niet praktisch of zelf onmogelijk is, zoals bij het in situ uitharden van een gietvloer.

In uitvoeringsvormen kan het hardingsmiddel op kamertemperatuur aan de hars toegevoegd worden. In uitvoeringsvormen kan het hardingsmiddel niet voorverwarmd zijn. De methode laat voordelig dat het hardingsmiddel niet voorverwarmd moet worden. Hierdoor kan het uitharden ideaal in een 1stapsmethode uitgevoerd worden (i.e. samenvoegen van het hardingsmiddel met het hars), optioneel aangevuld met het verwarmen van het hars na samenvoeging (e.g. indien een sneller uitharding gewenst is).

In uitvoeringsvormen kan het uitharden verwezenlijkt worden over een periode van 3 minuten tot 7 dagen. In uitvoeringsvormen kan na het uitharden, waarbij een initiële geschikte hardheid bekomen wordt, het hars nadien nog spontaan verder harden; een omzeggens finale hardheid kan dan bijvoorbeeld bekomen worden na een periode van 28 dagen (gerekend vanaf de start van de initiële harding). De duurtijd van de uitharding hangt typisch af van de gebruikte uithardingstemperatuur, de massa verhoudingen van de componenten en de eventuele additieven, maar kan bijvoorbeeld verder ook afhangen van de gewenste hardheid. Op kamertemperatuur kan bijvoorbeeld een goede

BE2018/5351 hardheid bekomen worden op 4 tot 5 dagen, tussen de 60 en 100 °C op 10 tot 20 minuten en op 120 tot 160 °C op 3 tot 10 minuten.

In uitvoeringvormen kan het uitgeharde hars een Shorehardheid van 40A tot 100A hebben, of 10D tot 80D. In andere uitvoeringsvormen kan ook een zachter materiaalverkregen worden, zoals een uitgehard hars met een met een hardheid op de Shore 00 schaal.

In uitvoeringsvormen kan voor het uitharden geen katalysator of activator gebruikt worden. De onderhavige hardingsmiddelen laten typisch voordelig toe om een relatief goede en snelle uitharding te bekomen zonder het gebruik van katalysatoren en/of activators.

In uitvoeringsvormen kan een massaverhouding tussen de hars en het hardingsmiddel van 100/10 tot 100/150 zijn. Het gebruik van een relatief grote hoeveelheid hardingsmiddel kan in sommige uitvoeringsvormen een economisch voordeel opleveren, aangezien de hars typisch duurder is dan het hardingsmiddel.

In uitvoeringsvormen kunnen kenmerken van het vijfde aspect en haar uitvoeringsvormen, onafhankelijk van elkaar, zijn zoals overeenkomstig beschreven voor een ander aspect of haar uitvoeringvormen.

In uitvoeringsvormen kan de kit van onderdelen de hars en het uithardingsmiddel, of de hars, het organisch zuur en de ester, elk in een afzonderlijke container (e.g. een flacon) bevatten.

In uitvoeringsvormen kunnen kenmerken van het zesde aspect en haar uitvoeringsvormen, onafhankelijk van elkaar, zijn zoals overeenkomstig beschreven voor een ander aspect of haar uitvoeringvormen.

BE2018/5351

In een zevende aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een gebruik van een mengsel van een organisch zuur en een ester voor het uitharden van een hars.

In uitvoeringsvormen kunnen kenmerken van het zevende aspect en haar uitvoeringsvormen, onafhankelijk van elkaar, zijn zoals overeenkomstig beschreven voor een ander aspect of haar uitvoeringvormen.

De verschillende aspecten kunnen eenvoudig met elkaar worden gecombineerd, en de combinaties corresponderen aldus eveneens met uitvoeringsvormen volgens de huidige uitvinding.

Voorbeeld 1 : vorming van uithardingsmiddelen en hun gebruik voor het uitharden van harsen

Verscheidene uithardingsmiddelen 100 werden bereid door het mengen van een ester 120 met een organisch zuur 110; zoals schematisch weergegeven in Fig. 1. Als ester werd ethyllactaat of butyllactaat gebruikt. Als organisch zuur werd citroenzuur, trimellietzuuranhydride of een mengsel van beiden gebruikt. Specifieke verhoudingen voor 4 verschillende stalen zijn weergegeven in onderstaande tabel. Voor het bereiden van een elk uithardingsmiddel werd de ester en het organisch zuur (of het mengsel daarvan) gemengd en vervolgens, onder continue roeren, verwarmd aan 145 °C tot een heldere homogene oplossing bekomen werd.

Daarna werden verscheidene harssystemen bereid door het vermengen van het uithardingsmiddel 100 met een hars 200; zoals schematisch weergegeven in Fig. 1. Daartoe werden 0,375 massaequivalenten van het uithardingsmiddel gereageerd met 0,625 massaequivalenten geëpoxideerde lijnzaadolie.

Deze harssystemen werden nadien in een siliconenmal gegoten en verhard aan 90 °C gedurende 30 minuten om uitgeharde harsen 300 te bekomen. Vervolgens werden deze afgekoeld tot kamertemperatuur voor evaluatie. Verschillend testen werden uitgevoerd op deze uitgeharde harsen om hun hardheid, sterkte en optisch voorkomen te bepalen en zodoende hun goede eigenschappen te confirmeren.

BE2018/5351

Staal nr.	Uithardingsmiddel	Hars
Ester	Organisch zuur
Ethyllactaat	Butyllactaat	Citroenzuur	Trimellietzuuranhydride	Geëpoxideerde lijnzaadolie
Massafractie (in %)	Massafractie (in %)	Massafractie (in %)	Massafractie (in %)	Massafractie (in %)
1	12,5	-	25	-	62,5
2	-	12,5	25	-	62,5
3	20	-	-	17,5	62,5
4	12,5	-	12,5	12,5	62,5

Voorbeeld 2: uithardingsduur voor verschillende uithardingstemperaturen 75 g ethyllactaat en 75 g citroenzuur werden gemengd en opgewarmd tot

155 °C gedurende 1 uur, tot een lichtgele oplossing verkregen werd. Na afkoeling tot kamertemperatuur werd de oplossing viskeuzer, maar deze bleef niettemin vloeibaar. 12 g van deze oplossing werd gemengd met 20 g geëpoxideerde olie en 10 g perskoek van veenbessen en in een siliconenmal overgegoten.

Verscheidene stalen werden daarop op een verschillende temperatuur uitgehard totdat deze uitgehard waren. Zo werd bijvoorbeeld een hars dat volledig uitgehard en niet langer kleverig was bekomen na 4 dagen uitharden op kamertemperatuur; deze en andere resultaten zijn weergegeven in onderstaande tabel.

Staal nr.	Uithardingstemperatuur	Uithardingsduur
5	kamertemperatuur	4 dagen
6	70 °C	15 minuten
7	80 °C	15 minuten
8	90 °C	10 minuten

Voorbeeld 3: productie van kurkagglomeraten g ethyllactaat en 75 g citroenzuur werden gemengd en opgewarmd tot

155 °C gedurende 1 uur, tot een lichtgele oplossing verkregen werd. 7,5 g van deze oplossing werd gemengd met 7,5 g geëpoxideerde lijnzaadolie. Dit

BE2018/5351 mengsel werd daarna door 100 g kurkkorrels geroerd en onder druk uitgehard bij 140°C gedurende 30 minuten. Een vaste kurken blok werd verkregen die bovendien watervast bleek te zijn.

Claims

Conclusies

1. - Een hardingsmiddel (100) voor het uitharden van een hars (200), bevattende een mengsel van een organisch zuur (110) en een ester (120).
2. - Het hardingsmiddel (100) volgens conclusie 1, waarin de hars (200) een epoxyhars, een isocyanaathars, een acrylhars, een alkydhars, een siliconenhars, een polyesterhars of een furaanhars is.
3. - Het hardingsmiddel (100) volgens conclusie 2, waarin het epoxyhars een geëpoxideerde plantaardige olie is.
4. - Het hardingsmiddel (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin het mengsel een oplossing of suspensie is van het organisch zuur (110) in het ester (120).
5. - Het hardingsmiddel (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin het organisch zuur minstens twee zuurfunctionaliteiten of minstens één zuurfunctionaliteit en één anhydridefunctionaliteit bevat.
6. - Het hardingsmiddel volgens conclusie 5, waarin het organisch zuur (110) geselecteerd is uit oxaalzuur, malonzuur, maleinezuur, fumaarzuur, barnsteenzuur, appelzuur, wijnsteenzuur, glutaarzuur, itaconzuur, adipinezuur, citroenzuur, 2,5-furaan dicarbonzuur, glucaarzuur, gluconzuur, pimelinezuur, ftaalzuur, tereftaalzuur, kurkzuur, azelaïnezuur, sebacinezuur, brassylzuur dimeerzuren, trimeerzuren en trimellietzuuranhydride.
7. - Het hardingsmiddel (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de ester (120) geselecteerd is uit een melkzuurester, een citroenzuurester, een azijnzuurester, een propionzuurester, een benzoëzuurester en een adipinezuurester.
8. - Het hardingsmiddel (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin een massaverhouding tussen de ester (120) en het organisch zuur (110) van 100/40 tot 100/400 is.
9. - Het hardingsmiddel (100) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin het hardingsmiddel voedselveilig is.
10. - Een methode voor het vormen van een hardingsmiddel (100) zoals gedefinieerd in een van de voorgaande conclusies, bevattende:

BE2018/5351

a. mengen van een organisch zuur (110) en een ester (120),

b. brengen van het mengsel bekomen in stap a tot een temperatuur tussen 10 en 200 °C, liever tussen 50 en 160 °C, nog liever tussen 120 en 160 °C, en

c. optioneel, afkoelen van het mengsel.
11. - Een kit van onderdelen voor het vormen van een hardingsmiddel (100) zoals gedefinieerd in een van conclusies 1 tot 9, bevattende

- een organisch zuur (110) en

- een ester (120).
12. - Een product bevattende een hars (300) uitgehard met een uithardingsmiddel (100) zoals gedefinieerd in een van conclusies 1 tot 9.
13. - Een methode voor het uitharden van een hars (200), bevattende het toevoegen aan de hars (200) van een hardingsmiddel (100) zoals gedefineerd in een van conclusies 1 tot 9.
14. - De methode volgens conclusie 13, waarbij het uitharden verwezenlijkt wordt op een temperatuur van maximum 150 °C, liever maximum 100 °C, nog liever maximum 70 °C, liefst op kamertemperatuur.
15. - De methode volgens conclusie 13 of 14, waarbij voor het uitharden geen katalysator of activator gebruikt wordt.
16. - De methode volgens een van conclusies 13 tot 15, waarin een massaverhouding tussen de hars (200) en het hardingsmiddel (100) van 100/10 tot 100/150 is.
17. - Een kit van onderdelen voor het uitharden van een hars (200), bevattende

i. een hars (200); en iia. een uithardingsmiddel (100) zoals gedefinieerd in een van conclusies 1 tot 9, of iib. een kit van onderdelen zoals gedefinieerd in conclusie 11.
18. - Gebruik van een mengsel van een organisch zuur (110) en een ester (120) voor het uitharden van een hars (200).
19. - Gebruik van een mengsel overeenkomstig conclusie 18, voor het uitharden van een hars (200) bij kamertemperatuur.
20. - Gebruik van een mengsel overeenkomstig één der conclusies 18 tot 19, waarin het uitgeharde product voedselveilig is.