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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels für Glasfasern.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Glas oder einem andern thermoplastischen
Stoff umfasst die Zuführung von in der Wärme erweichten oder geschmolzenem Glas in einen hohlen Spinnkopf mit einer grossen Anzahl von Schleuderöffnungen in seiner Seitenwand. Bei sehr hoher Rotationsgeschwindig- keit des Spinnkopfes tritt das erweichte oder geschmolzene Glas unter der Wirkung der Zentrifugalkraft hin- durch. Primärfäden, Fadenströme oder körperliche Gespinste aus Glas werden auf diese Weise hergestellt, welche mit einem ringförmigen Gasstrom beaufschlagt und dabei zu Fasern ausgezogen werden, die in dem
Gasstrom eine hohle Säule aus Fasern bilden.
Bei dem faserbildenden Vorgang ist es üblich, ein nicht gehärtetes Bindemittel wie ein Phenolformalde- hydkondensat in gelöster oder dispergierter Form in einem Bereich unterhalb der Verstreckungszone auf die frisch verstreckten Fasern in der Weise aufzubringen, dass die Fasern mit dem nicht gehärteten Bindemittel besprüht werden. Die so ausgerüsteten Fasern werden auf einem Transportband zu einer Matte gesammelt.
Die Dicke der Matte ist geregelt, so dass sie durch einen Ofen oder eine Härtungszone zur Fixierung des Bin- demittels in der Matte geführt werden kann.
Die vom Spinnkopf herabkommenden Fasern weisen im Bereich, in dem sie besprüht werden, eine Tem- peratur von 260 bis 3160C oder höher auf, obgleich der Aufbringungsbereich des Bindemittels wesentlich un- terhalb der Verstreckungszone liegt. Ältere Verfahren empfehlen eine Kühlung der Fasern durch Besprühen der verstreckten Fasern mit einem verdampfbaren Stoff wie Wasser vor dem Aufsprühen des Bindemittel- harzes. Die Verflüchtigung des Wassers als Dampf und die anschliessende Entfernung des Dampfes in die At- mosphäre ist entweder unbedenklich oder leichtherabsetzbar. Es ergibt sich aber eine bemerkenswerte Ver- dampfung des flüchtigen organischen Bestandteiles des Bindemittels, auch wenn letzteres auf die Fasern bei einer so niedrigen Temperatur aufgebracht wird.
Diese organischen Dämpfe kondensieren beim Abkühlen zu einer Nebelfahne aus Flüssigkeitströpfchen, wobei es sich um einen ähnlichen Vorgang wie bei der Wasserdampfkondensation zu einer Nebelfahne handelt. Obgleich man den Ablauf waschen und filtrieren kann, wird doch zumindest ein Teil der flüchtigen Stoffe und einige Bindemittelteilchen oder Feststoffe durch ein Abzugsrohr, das mit einer Saugeinrichtung in der Nähe der Stelle verbunden ist, wo sich die Fasern auf dem
Förderband sammeln, in die Atmosphäre ausgetragen. So gut wie 30% und mehr gingen von dem Bindemittel in der Vergangenheit durch Verflüchtigung während desAufbringens undAushärtens verloren. Unter Bedacht- nahme auf den Umweltschutz ist dieses Austragen des Lösungsmitteldampfes in die Atmosphäre zu beanstanden.
Die Verwendung des Bindemittels gemäss der Erfindung führt zu einer Verminderung des freien Phenols in den Feststoffteilchen imAbgasrohr und im Waschwasser wegen der Verminderung der angewendeten Phenolmenge bei gleicher Wirksamkeit des Bindemittels und, wie vermutet werden darf, wegen der Gegenwart des Ligninsulfonats, insbesondere, wenn es zur Neutralisierung des Katalysators zugegeben wurde.
Die Herstellung einer Bindemittelzusammensetzung zum Aufbringen beispielsweise auf Glasfasern in der vorerwähnten Weise war Gegenstand einer Reihe von Entwicklungen seit dem Jahre 1945. So ist beispielsweise aus der USA-Patentschrift Nr. 3, 704, 199 seit Jahren bekannt, dass als ein alkalischer Katalysator bei der Bildung des A-Zustandes bzw. des Resolharzes ein stark alkalischer Stoff wie Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd verwendet werden soll. Es war notwendig, den alkalischen Katalysator nach der Resolbildung zu neutralisieren, um ein Weiterreagieren des Resols bis zum unlöslichen Resitzustand zu verhindern, woraus sich die Bildung wasserlöslicher Salze ergab. Von diesen Salzen wurde angenommen, dass sie eine Güteminderung des Produktes, insbesondere bei Feuchtigkeit bewirkten, die sich in einem Abfall der Festigkeit des Bindemittels auswirke.
Die ursprünglich zur Behebung dieser Schwierigkeit entwickelte Arbeitsweise bestand in einer Entfernung der bei der Neutralisierung gebildeten Salze, z. B. durch Ionenaustausch, wie es in der USA-Patentschrift Nr. 2, 758, 101 beschrieben ist.
Sodann wurde gefunden, dass sich das Auftreten freier Natrium- und Kaliumionen im Produkt vermeiden liess, wenn man als Katalysator Bariumhydroxyd verwendet. Diese Arbeitsweise ist Gegenstand der USA-Patentschrift Nr. 3, 704, 199. Wie aus dieser Literaturstelle hervorgeht, bildet ein solcher Katalysator, wenn er mit Schwefelsäure neutralisiert wird, Bariumsulfatteilchen, die, wenn sie im Produkt belassen werden, keinerlei schädigende Wirkung auf die Wetterbeständigkeit des Glasfaserproduktes ausüben. Die benö- tigte Menge des Bindemittels kann in einigen Fällen bei nur 3% liegen und in andern 30% erreichen.
Es stellt daher das Bindemittel, bezogen auf die Kosten des Rohmaterials einen wesentlichen Teil dieser Kosten dar und es bildet folglich die Verminderung dieser Kosten in Verbindung mit einer verbesserten Wirksamkeit des Aufbringens dieses Bindemittels einen wünschenswerten Vorteil. Jede Veränderungin der Zusammensetzung des Bindemittels muss natürlich ohne jedes Absinken unter eine gewünschte Grenze der Wirksamkeit des Bindemittels geschehen. Die brit. Patentschriften Nr. l, 316,911 und Nr. l, 293,744 beschreiben die Möglichkeit einer Verwendung von Ligninsulfonaten als StreckmitteL für Bindemittel zus ätz lieh zu ihrer Wirkung. zusam- men mit Harnstoff eine geregelte Verfestigungszeit für das Bindemittel zu erreichen.
Die Verwendung von Ligninsulfonaten in der in diesen Patentschriften beschriebenen Weise hat eine Einsparung beträchtlicher Kosten durch eine Verminderung der verwendeten Phenolmenge ermöglicht.
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Mit steigender Verknappung der Rohstoffe und steigendenKosten und steigendem Bedarf an Isolierstoffen zur Energieeinsparung ist es wünschenswert, dass die Kosten des auf die Fasern aufzubringenden Bindemit- tels vermindert werden oder ihre Kostensteigerung so gering als möglich gehalten wird. Dies ist insbeson- dere wichtig im Falle der Glasfasermatten, die für häusliche oder für industrielle Zwecke verwendet wer- den. Zumindest zwei der Rohstoffe, die üblicherweise zur Herstellung hochwertiger Produkte verwendet werden, nämlich Phenol undBariumhydroxyd haben mehrfach einen Preiswechsel und Verknappungen mitge- macht. Eine Bemühung, die Kosten zu reduzieren, besteht daher darin, die Verwendung von Phenol einzu- schränken, wie dies in denbrit. Patentschriften Nr. l, 316,911 und Nr. l, 293,744 beschrieben ist.
Ein weiterer
Versuch würde dahin gehen, Phenol billigerer Qualität einzusetzen und/oder billigere und im Handel leichter erhältliche Katalysatoren wie Natriumhydroxyd und Calciumhydroxyd zu verwenden.
Die Verwendung von Phenolen billigerer Qualitäten wie solcher, die aus Teerdestillaten stammen, be- deutet, dass geringe Mengen von Stoffen, wie es die Kresole sind, im Rohmaterial vorhanden sind. Ihre An- wesenheit im Kondensat führt, sobald das Reaktionsgemisch zur Bildung des Bindemittels verdünnt wird, da- zu, dass sich Kresolkondensate mit Formaldehyd abscheiden und die Eigenschaften des schliesslich erhaltenen
Bindemittels stören. Wie bereits erwähnt, wurde Natriumhydroxyd ausschliesslich in Verbindung mit dem weiteren Verfahrensschritt einer Entfernung der während der Neutralisation gebildeten Salze verwendet.
Die
Fällung von Calciumhydroxyd mit Schwefelsäure. führt zur Bildung von Teilchen in der Grössenordnung von bis zu 20 Il. Derartige Teilchen können nicht im Endprodukt verbleiben und müssen ausgeschieden werden, womit ein weiterer kostspieliger Verfahrensschritt bei der Herstellung des Harzes verbunden ist. Die brit. Patentschrift Nr. l, 285, 938 sieht vor, dass die Fällung der Caleiumlonen mit Schwefelsäure, Phosphorsäure oder deren Ammoniumsalzen lediglich in verdünnten Lösungen vorgenommen wird, was aber zur Entstehung sehr grosser Mengen verdünnter Harze führt, die in der industriellen Praxis unwirtschaftlich sind.
Nach dieser Literaturstelle dient eine Pufferwirkung zur Lösung der Aufgabe, nämlich die Verwendung einer alkalischen Lösung eines sauren Ammoniumsalzes, dessen Anion mit Calcium ein unlösliches Salz bildet.
Es wurde gefunden, dass sich die Herstellungskosten für das Bindemittel beträchtlich herabsetzen lassen, wenn man einen billigeren Katalysator wie Natriumhydroxyd oder Calciumhydroxyd in Verbindung mit, falls gewünscht, einem billigeren Phenol verwendet oder, falls gewünscht, weiterhin Bariumhydroxyd mit einem Phenol billigerer Qualität einsetzt.
Es wurde gefunden, dass man auf diese Weise arbeiten kann, wobei die Nachteile der älteren Verfahren vermieden werden, nämlich die Verwitterung im Falle des Zusatzes von Natriumhydroxyd, einer Abscheidung des Niederschlages im Falle des Zusatzes von Calciumhydroxyd und einer Abscheidung von Kresolkondensat beim Einsatz von Phenol billigerer Qualität, wenn man die organischen oder die Mineralsäuren, die zur Neutralisierung des Harzes am Ende der Kondensation zum A-Zustand dienten durch ein saures Ligninsulfonat oder eine dieses enthaltende Lösung ersetzt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels für Glasfasern, bei dem ein Phenolaldehydkondensat im A-Zustand, insbesondere ein Phenolformaldehydkondensat, in Gegenwart eines Hydroxyds eines Alkali-oder Erdalkalimetalles als Katalysator bereitet wird und dieser Katalysator mit einem sauren Agens neutralisiert wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass als saures Agens ein saures Ligninsulfonat eingesetzt und gegebenenfalls eine zusätzliche Menge eines sauren Agens in Form einer freien Säure zur Vervollständigung der Neutralisation zugefügt wird und dass das Kondensat nach Bedarf verdünnt und gegebenenfalls mit modifizierenden Komponenten versetzt wird.
Solcherart wurde gefunden, wie man Stoffe, für die das bislang für unmöglich gehalten wurde, bei dem Verfahren einsetzen kann, ohne eine beträchtliche Verschlechterung des Endproduktes in Kauf nehmen zu müssen. Es kann ein Produkt mit einer marktgängigen Qualität erreicht werden, wobei ein billigerer und leichter erhältlicher Katalysator zusammen mit synthetischem oder unreinem Phenol eingesetzt wird. Die Verwendung von Ligninsulfonaten bei der Neutralisierung des Katalysators entweder am Ende der Kondensatbildung vor der Verdünnung zur Herstellung des Bindemittels oder während der Verdünnung scheint auch die Verluste an Harz während der nachfolgenden Aufbringung der Bindemittelzusammensetzung auf die Fasern zu vermindern, so dass eine wirksamere Aufbringung auf die Fasern erfolgt.
Die Wirksamkeit wird gemessen durch Erfassung der Feststoffe des Bindemittels, die versprüht wurden und des auf dem Produkt zurückgehaltenen Bindemittels und Berechnung des perzentuellen Anteiles des zurückgehaltenen Bindemittels.
Bei Verwendung von Ligninsulfonaten in der hier beschriebenen Weise wurden Werte von 80% gegenüber 62% nach älteren Verfahren und etwa 72% erhalten, wenn Ligninsulfonate beim Vermischen des Bindemittels mit einem mit Schwefelsäure neutralisierten Harz lediglich zugesetzt worden waren.
Unter Ligninsulfonat wird ein Stoff verstanden, der als Nebenprodukt beim Digerieren von Holzpülpe anfällt. Während des Digerierens mit einem anorganischen Bisulfit werden Ligninsulfonate gebildet und es wird ein Teil der Hemicellulosen zu Kohlehydraten umgesetzt. Die entstandene Lauge kann zu einem festen Pro- dukt sprühgetrocknet oder zu einer Lauge mit einem bestimmten Feststoffgehalt konzentriert werden. In einigen Fällen wird ein reineres Material durch Abscheidung der Kohlehydrate bzw. des Zuckers aus der Rohlauge gebildet. Das Ligninsulfonat in gelöster Form ist auch unter der Bezeichnung Sulfitablauge bekannt.
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Ligninsulfonate können leicht in fester oder in flüssiger Form erhalten werden. Sie leiten sich von der Anwendung eines der nachfolgendenbisulfite ab: Ammonium-, Calcium-, Magnesium- und Natriumbisulfit. Die Ligninsulfonate weisen beim Dispergieren in Wasser gewöhnlich einen sauren pH-Wert auf und können daher zur Neutralisierung des alkalischen Katalysators in der wässerigen Lösung eines Phenolformaldehydkondensates dienen. Einige Ligninsulfonate, die bei Verwendung von Natriumbisulfit entstehen, weisen eine alkalische Reaktion auf und können beim erfindungsgemässen Verfahren nicht verwendet werden.
Die Entscheidung, ob ein bestimmtes Ligninsulfonat als Neutralisierungsmittel eingesetzt werden kann, hängt in der Tat von dessen Acidität ab. Diese kann an Hand der Säureäquivalenz gemessen werden. So beträgt beispielsweise der angegebene Säureäquivalenzwert entsprechend der Anzahl der HSO-Gruppen in den sulfonierten Molekülen bei einem im Handel erhältlichen Ammoniumligninsulfonat 400 bis 500. Es wurde gefunden, dass sich geeignete Agenzien durch Messung des pH-Wertes von Lösungen von Ligninsulfonaten mit einem Gehalt von 10% Feststoffen auswählen lassen. Die gefundenen Werte variieren je nach dem Ausgangsmaterial und in einigen Fällen mit der zur Pülpe verarbeiteten Holzart. Es ist natürlich nicht möglich, bei einem natürlichen, unter verschiedenen Bedingungen verarbeiteten Rohstoff alle möglichen Varianten zu definieren.
Es kann aber allgemein gesagt werden, dass es vorzuziehen ist, einen Rohstoff zu wählen, der in Form einer Lösung, die 10% Feststoffe enthält, einen pH-Wert von 3,5 bis 4, 5 aufweist. Das bedeutet aber nicht, dass Stoffe, die ausserhalb dieses Bereiches liegen, nicht auch verwendet werden könnten, wenn sie nur sauer wirken. Es können sich aber Schwierigkeiten beim Bekämpfen der Wirkung von zu wenig oder zu viel Ligninsulfonat in der schliesslichen Bindemittelzusammensetzung mit einer resultierenden Wirkung auf die Aushärtezeit des Bindemittels ergeben.
Gewöhnlich wird die Neutralisierung des Katalysators vor der Verdünnung des Kondensates zur Herstellung des Bindemittels vorgenommen und es kann die Neutralisierungsstufe des erfindungsgemässen Verfahrens im gleichen Arbeitsgang durchgeführt werden. Die Verdünnung des Kondensates mit Wasser unter Bildung des Bindemittels wird gewöhnlich als Bindemittelmischungsstufe bezeichnet. In dieser Stufe können ver-
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als Schmiermittel für die Fasern und Ammoniumsulfat. Es wurde gefunden, dass es die Verwendung von Ligninsulfonat als einziges oder zusätzliches Neutralisierungsmittel ermöglicht, das Harz in der Bindemittelmischstufe dem in nicht neutralisierter Form im Bindemittelmischgefäss befindlichen Bindemittel zuzugeben und den Katalysator während des Mischvorganges zu neutralisieren.
Es erwies sich als wesentlich, bei Verwendung von Verunreinigungen enthaltendem Phenol zur Harzbildung sicherzustellen, dass das saure Ligninsulfonat zugegeben wird, bevor die Verdünnung des Harzes mit Wasser erfolgt.
Die Erfindung umfasst demnach ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels für Glasfasern, bei dem der während der Entstehung des Bindeharzes anwesende Katalysator ganz oder teilweise mit einem sauren Ligninsulfonat neutralisiert wurde.
Vorzugsweise wird beim erfindungsgemässen Verfahren so gearbeitet, dass zunächst ein Phenol mit einer wässerigen Lösung von Formaldehyd in Gegenwart eines Hydroxyds eines Alkali- oder Erdalkalimetalles als Katalysator zur Reaktion gebracht wird und sodann, nach Vervollständigung der Reaktion zum A-Zustand, das Reaktionsgemisch auf einen pH-Wert von 6,5 bis 7,5 gebracht wird, wobei ein saures Ligninsulfonat oder eine Lösung desselben ganz oder teilweise an Stelle einer organischen Säure oder einer Mineralsäure eingesetzt wird.
Die Erfindung ist anwendbar nicht nur auf die Neutralisation des alkalischen Katalysators, der bei der einfachenKondensation eines Phenols mit einem Aldehyd verwendet wird, sondern auch auf die Aminoplaste, die in Gegenwart einer oder mehrerer Aminoverbindungen gebildet werden. Unter den Ausdrücken Phenolaldehydkondensat und Phenolformaldehydkondensat sollen hier stets auch diese andern Kondensate verstanden werden.
Es ist vorzuziehen, ein Ammoniumligninsulfonat in fester oder in gelöster Form als das saure Ligninsulfonat zu verwenden, da man dann, falls gewünscht, auf die normalerweise erfolgende Zugabe von Ammoniumsulfat zu der Bindemittelzusammensetzung verzichten kann. Das Ammoniumsulfat wird in diesem Stadium zugegeben, um ein weiteres Aushärten des Bindemittels zu unterstützen.
Das Ligninsulfonat kann entweder als Pulver oder in Form einer konz. wässerigen Lösung zugesetzt werden. (Bei der Anwendung in Form einer Lösung wird eine Konzentration von etwa 50 Gew.-% an Feststoffen bevorzugt. ) Die verwendete Menge soll so gross sein, dass der Prozentsatz der Feststoffe an Ligninsulfonat im Bindemittel nicht unterhalb 10% fällt und nicht über 20% steigt, wobei sich alle Prozentangaben auf einen Feststoffgehalt im Bindemittel gleich 100% beziehen.
Calciumligninsulfonat kann in der Form einer Lösung mit einem Gehalt von 53% Festsubstanz erhalten werden. Es ist auch in Pulverform erhältlich.
Magnesiumligninsulfonat ist in fester Form oder als Lösung erhältlich.
Im Falle von Natriumligninsulfonat ebenso wie um sicherzustellen, dass das Material einen sauren pH-Wert aufweist, ist es auch wesentlich, dass die Konzentration der Natriumionen in dem Material unter-
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halb 20% (gemessen an 100% Feststoff) beträgt, um irgendeine Folgewirkung auf die Verwitterungseigenschaft irgendeines Produktes auszuschliessen, das unter Verwendung eines Bindemittels hergestellt ist, das ein mit Ligninsulfonat behandeltes Harz enthält.
Es wurden die pH-Werte von Lösungen gemessen, die 10% Feststoffe verschiedener Im Handel erhältlicher Natriumligninsulfonate enthielten und es wurde der Gehalt an Natriumionen dieser Materialien in Pro-
EMI4.1
EMI4.2
<tb>
<tb> % <SEP> Na <SEP> + <SEP> in <SEP> 100% <SEP>
<tb> pH-Wert <SEP> Feststoff
<tb> Material <SEP> A <SEP> : <SEP> (Flüssigkeit <SEP> mit <SEP> 53%
<tb> Feststoffgehalt) <SEP> 4,3 <SEP> 9,4
<tb> Material <SEP> B <SEP> : <SEP> (Flüssigkeit <SEP> mit <SEP> 15%
<tb> Feststoffgehalt) <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 12,8
<tb> Material <SEP> C <SEP> : <SEP> (Flüssigkeit <SEP> mit <SEP> 8%
<tb> Feststoffgehalt) <SEP> 7,5 <SEP> 27,0
<tb>
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Das Molverhältnis von Phenol zu Formaldehyd wird vorzugsweise im Bereich von 1 Mol Phenol zu 2 bis 3,7 Mol Formaldehyd gewählt. Das obere Ende des Formaldehydbereicheswirdverwendet, wenn andere Reak- tanten wie Harnstoff und/oder Dicyandiamid im Reaktionsgemisch vorhanden sind. Es ist vorzuziehen, einen Überschuss an Formaldehyd zu vermeiden und die Menge an Phenol, die in der schliesslichen, aus dem Harz gebildeten Bindemittelzusammensetzung vorhanden ist, so gering als möglich zu halten. Die Menge des erforderlichen Katalysators ist passend von der Menge des verwendeten Phenols abgeleitet und wird entspre- chend dem gewählten alkalischen Katalysator va. riieren. Sie kann z.
B. im Falle vonBariumhydroxyd im Bereich von 4 bis 12%, im Falle von Caleiumhydroxyd im Bereich von 0,5 bis 4% und im Falle von Natriumhydroxyd im Bereich von 1 bis 4% liegen. Es wurde gefunden, dass die Verwendung eines Ligninsulfonates in der Bindemittelmischstufe sowohl zum Neutralisieren als auch zum Strecken des Harzes es gestattet, in einem regulären wirtschaftlichen Massstab, falls gewünscht, Natriumhydroxyd als Katalysator einzusetzen, trotz der Tatsache, dass dieses Material üblicherweise nicht in einem wirtschaftlichen Massstab eingesetzt wird.
Es scheint, dass die Anwesenheit des Ligninsulfonates und die verhältnismässig geringen Mengen an Phenol, die bei der Harzbildung zur Anwendung kommen, im wesentlichen die Schwierigkeiten beseitigt haben, die früher mit der Verwendung von Natriumhydroxyd zur Bildung des zur Herstellung von Bindemitteln für Produkte aus Glaswolle benutzten Harzes verknüpft waren.
Die erfindungsgemässe Verwendung von Ligninsulfonaten als Streckmittel und zur Modifizierung von mit Natrium katalysierten Phenolformaldehydharzen im A-Zustand zeigt, dass diese Ligninsulfonate als Sequestrierungsmittel für die Natriumionen in der gemischten Bindemittellösung zu wirken scheinen.
Um zu zeigen, dass Natriumhydroxyd in befriedigender Weise verwendet werden kann, wurden zwei Bindemittel aus einem mit Natriumhydroxyd katalysierten Harz hergestellt. Im einen Fall wurde das Harz mit dem weiter oben näher bezeichneten Ammoniumligninsulfonat und im andern Fall mitSchwefelsäure neutrali- siert.
Haftversuche (rod adhesion tests), wie sie später noch näher beschrieben werden, erbrachten die folgenden Ergebnisse :
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<tb>
<tb> Bruchfestigkeit
<tb> Beginn <SEP> Ende
<tb> Adhäsion <SEP> Feuchtigkeit
<tb> g <SEP> g <SEP>
<tb> Mit <SEP> Na <SEP> katalysiertes <SEP> Phenolformaldehydharz <SEP> im <SEP> A-Zustand,
<tb> allein <SEP> 246 <SEP> 193
<tb> Mit <SEP> Na <SEP> katalysiertes <SEP> Harz <SEP> im
<tb> A-Zustand <SEP> 60% <SEP> + <SEP> NH-Ligninsulfonat <SEP> 344 <SEP> 232
<tb>
Es ergibt sich, dass die Verwendung des Ligninsulfonats zur Neutralisierung des Katalysators die Wirkung der Natriumionen herabgedrückt hat. Es wird noch bemerkt, dass diese Versuche in Abwesenheit von Silan ausgeführt wurden.
Es wurde gefunden, dass die Verwitterungseigenschaften des Materials dazu neigten, unbefriedigend zu werden, sobald sich der pH-Wert dem Neutralpunkt näherte oder auf die alkalische Seite geriet.
Die Verwitterungseigenschaften wurden mit Hilfe eines Adhäsionstestes (rod adhesion test) bestimmt.
Die Ergebnisse wurden weiter oben angegeben. Bei diesen Prüfungen wurde eine Bindemittelzusammensetzung verwendet, die 12% Feststoffe enthielt. Bei weiteren Prüfungen wurde diese Menge Feststoffe aus 74% Harz, 10% Harnstoff und 16% Ligninsulfonat (als 100%Bindemittelfeststoffe) zusammengesetzt. Diese Prüfun- gen wurden zur Bewertung der verschiedenen Natriumligninsulfonate veranstaltet. Die Prüfung wurdewie nachfolgend beschrieben ausgeführt, wobei auf jedem Prüfstab die gleiche Menge Bindemittel aufgebracht war.
Ein Metalltiegel mit geschmolzenem Glas, der eine einzige Bohrung aufwies, wurde verwendet, um mittels einer mit 300 Umdr/min umlaufenden Trommel einen Einzelfaden zu ziehen. Die Temperatur der Ziehbuchse liess man so lange ansteigen, dass der Durchmesser des Fadens 0,01 cm betrug (wobei das Niveau des Glases in der Ziehdüse konstant gehalten war). Der Faden wurde sodann über eine Konsole auf die Trommel gezogen, so dass eine Reihe von Bündeln oder Stäben mit 3000 Fäden entstand. Die Konsole wurde durch löffelweise Aufgabe des Harzgemische feucht gehalten. Für jedes Bindemittelgemisch wurden zehn derartige Stäbe hergestellt. Die Stäbe wurden von der Trommel abgenommen, in das Bindemittelgemisch getaucht und 1 h lang abtropfen gelassen. Die Stäbe wurden dann 5 min lang in einem Ofen bei 2200C gehärtet.
Sie wur-
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den hierauf zweigeteilt. Eine Hälfte wurde umgewendet und sodann in zwei Hälften geteilt. Eine Hälfte wurde zur Feststellung der Bruchfestigkeit der Stäbe geprüft. Es wurden 15 Ablesungen genommen und der Mittelwert bestimmt. Die andere Hälfte wurde 1 h lang in einen Feuchtraum eingesetzt, in welchem die Temperatur 500C betrug und auf dessen Boden sich eine Schale mit einer gesättigten Kaliumsulfatlosung befand.
Hierauf wurde die Bruchfestigkeit der so behandelten Stäbe bestimmt und dabei erneut das Mittel aus 15 Ablesungen genommen. Die Prozentdifferenz zwischen der Bruchfestigkeit der nicht bewetterten und der bewetterten Probe ergibt bekanntlich den Verwitterungsverlust in Prozenten.
Vergleichende Adhäsionsteste für verschiedene Natriumligninsulfonat enthaltende Ablaugen zeigten, dass konz. Substanzen die besseren sind, dass aber auch andere Substanzen verwendbar sind, wobei jedoch solche mit Gehalten von 27% Natriumion (bezogen auf 100% Feststoff) in der Leistung andern Substanzen unterlegen waren.
Die oben angegebenen Zahlenergebnisse wurden mit immer dem gleichen Bindemittelgehalt ohne Zusatz eines Kupplungsmittels (Silan) ermittelt. Ohne einen solchen Zusatz ist die Bindung einem Angriff durch die Feuchtigkeit stärker unterworfen.
Wie bereits bemerkt, kann das Phenol in Form eines Rohmaterials zur Anwendung kommen, das Kresole und sonstige Verunreinigungen enthält. Ein solches Rohmaterial hat z. B. die folgende analytische Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> Phenol <SEP> 81%
<tb> o-Kresol <SEP> 15%
<tb> m-und <SEP> p-Kresol <SEP> 3%
<tb> nicht <SEP> identifiziert <SEP> 1%.
<tb>
Es wird angenommen, dass es die Verwendung von Ligninsulfonaten in derNeutralisierungsstufe möglich macht, ein derartig unreines Phenol oder diesem ähnliche Produkte im Verfahren als Phenole einzusetzen.
Sie können natürlich auch mit einem synthetischen Phenol verschnitten sein, um die Menge der Verunreinigungen herabzusetzen. Es soll Sorge getragen werden, jeden Rohstoff auf seinen Nutzen zu prüfen für den Fall, dass Spurenbestandteile die Bindeeigenschaften der herzustellenden Bindemittelzusammensetzung stören. Beispielsweise müssen grössere Mengen Kresylsäure vermieden werden.
Die Bedingungen, unter denen ein Kondensat eines Phenols mit einem Aldehyd im A-Zustand hergestellt werden, sind vorbekannt.
Die Kondensationsreaktion erfolgt gewöhnlich durch mehrstündiges Erhitzen der Reaktanten unter Rühren, wobei die Temperatur stufenweise gesteigert wird, z. B. 2 h auf 43 C, 2 h auf 580C und schliesslich 1 h auf 64 C. Beim Verfahren nach der brit. Patentschrift Nr. 932, 690 sind es 3 h bei 43 C, 4 h bei 52 C und 6 h bei 600C. Im Falle der Verwendung von Calciumhydroxyd können die Reaktanten ohne den Katalysator wegen des exothermen Verlaufes der Reaktion gemäss der brit.
Patentschrift Nr. l, 285, 938 zunächst auf etwa 38 C und dann während 60 min ansteigend auf 520C erwärmt werden, wobei das CaO während 15 min zugegeben
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bei der Verwendung anderer Katalysatoren eingehalten werden.
Um die erfindungsgemässe Neutralisationsstufe zu illustrieren, wurde eine Reihe von Harzkondensaten im A-Zustand hergestellt. Dieselben illustrieren sowohl die Herstellung einfacher Phenolformaldehydkondensate als auch die Herstellung von Co-Kondensaten in Gegenwart von Harnstoff. Die Kondensate wurden unter Verwendung von Bariumhydroxyd, Natriumhydroxyd und Caleiumhydroxyd als Katalysator hergestellt.
Kondensat I : Das Molverhältnis der Reaktanten war folgendermassen :
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<tb>
<tb> Phenol <SEP> 1 <SEP> Mol
<tb> Formaldehyd <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> Mol
<tb> Polyäthylenglykol <SEP> 1 <SEP> Mol
<tb> Harnstoff <SEP> 1 <SEP> Mol
<tb> Bariumhydroxyd <SEP> 0,045 <SEP> Mol.
<tb>
Bei der Herstellung des Kondensates wurden die Reaktanten in den folgenden Mengen eingesetzt :
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<tb>
<tb> Phenol <SEP> 10461
<tb> Formaldehyd <SEP> 37gew.-% <SEP> ig <SEP> 2273 <SEP> l <SEP>
<tb> Harnstoff <SEP> 694 <SEP> kg
<tb> Polyäthylenglykol <SEP> 35, <SEP> 4 <SEP> kg <SEP>
<tb> Bariumhydroxydpentahydrat <SEP> 136 <SEP> kg
<tb>
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Phenol und Formaldehyd werden in einem Reaktionsgefäss miteinander gemischt und der Katalysator hin- zugefügt. Die Reaktion liess man bei 46 C 2 h lang vor sich gehen. Sodann wurde die Temperatur auf 2 hauf 630C erhöht. Hierauf wurde das Polyäthylenglykol zugesetzt. Dann wurde die Temperatur auf 74 C gesteigert und das Reaktionsgemisch 1 h lang auf dieser Temperatur gehalten.
Hierauf wurde der Harnstoff im Verlaufe von 15 min zugegeben und die Reaktion bei 740C weitere 30 min fortgesetzt. Das Kondensat wurde sodann für die Neutralisierung auf 37, 80C abgekühlt.
Kondensat II : Das Molverhältnis der eingesetzten Reaktanten betrug
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<tb>
<tb> 1 <SEP> Mol <SEP> Phenol
<tb> 2,05 <SEP> Mol <SEP> Formaldehyd
<tb> 0,045 <SEP> Mol <SEP> Bariumhydroxydpentahydrat
<tb>
Zur Herstellung des Ansatzes des Harzes wurden die Reaktanten in den folgenden Mengen angewendet
EMI7.2
<tb>
<tb> Phenol <SEP> 763, <SEP> 81 <SEP>
<tb> Formaldehyd <SEP> 37 <SEP> gew.-% <SEP> ig <SEP> 1291, <SEP> 4 <SEP> l <SEP>
<tb> Bariumhydroxydpentahydrat <SEP> 104 <SEP> kg.
<tb>
Der Katalysator wurde zu dem Gemisch aus Phenol und Formaldehyd in dem Reaktionsgefäss hinzugefügt und die Temperatur für 2 h auf 43 C angehoben. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde dann 2 h lang auf 580C und hernach 1 h lang auf 640C angehoben. Das entstandene Kondensat wurde für die Neutralisation auf 380C gekühlt.
Kondensat III : Ein Kondensat wurde unter Verwendung der Reaktanten in den folgenden Molverhältnissen hergestellt :
1 Mol Phenol
1 Mol Harnstoff
2,7 Mol Formaldehyd 37 gew.-ige Losung
0,7 Mol Ca (OH) 2
Zur Herstellung eines Ansatzes des Harzes wurden die Reaktanten in den folgenden Mengen verwendet :
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<tb>
<tb> Phenol <SEP> 909 <SEP> l
<tb> Formaldehyd <SEP> 2000 <SEP> 1
<tb> Harnstoff <SEP> 608 <SEP> kg
<tb> Ca <SEP> (OH) <SEP> 2 <SEP> 52, <SEP> 2 <SEP> kg. <SEP>
<tb>
Phenol und Formaldehyd wurden in einem Reaktionsgefäss gemischt, das mit einer Kühleinrichtung ausgerüstet war. Der Katalysator wurde zugegeben und die dabei entstandene Wärme durch Kühlung abgeführt. Sobald der Katalysator zugegeben war, wurde die Temperatur auf 46 C gesteigert und dabei 2 h lang gehalten. Die Temperatur wurde sodann für 2 h auf 630C und hernach für 1 h auf 740C gesteigert. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Harnstoff zugesetzt und die Temperatur weitere 30 min lang auf 74 C gehalten. Das Harz wurde für die Neutralisation auf 380C abgekühlt.
Kondensat IV : EinKondensat wurde unter Einsatz derReaktantenindenfolgenden Molverhältnissen hergestellt :
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<tb>
<tb> 1 <SEP> Mol <SEP> Phenol
<tb> 2,7 <SEP> Mol <SEP> Formaldehyd
<tb> 1 <SEP> Mol <SEP> Harnstoff
<tb> 0,045 <SEP> Mol <SEP> Natriumhydroxyd.
<tb>
Bei der Herstellung eines Ansatzes des Harzes wurden die Reaktanten in den folgenden Mengen eingesetzt :
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<tb>
<tb> Phenol <SEP> 1306 <SEP> 1
<tb> Formaldehyd <SEP> 2839 <SEP> 1
<tb> Harnstoff <SEP> 1044 <SEP> kg
<tb> Na <SEP> OH <SEP> (462ge <SEP> Lösung) <SEP> 45, <SEP> 51.
<tb>
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Die Herstellung erfolgte wie beim Kondensat m.
Kondensat V : Ein Kondensat wurde unter Einsatz der Reaktanten in den folgenden Molverhältnissen hergestellt :
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<tb>
<tb> 1 <SEP> Mol <SEP> Phenol
<tb> 3,2 <SEP> Mol <SEP> Formaldehyd
<tb> 0,045 <SEP> Mol <SEP> Natriumhydroxyd
<tb>
Bei der Herstellung eines Ansatzes des Harzes wurden die Reaktanten in den folgenden Mengen verwendet :
EMI8.2
<tb>
<tb> Phenol <SEP> 1159 <SEP> l
<tb> Formaldehyd <SEP> 3000 <SEP> 1
<tb> NaOH <SEP> (46% <SEP> tge <SEP> Losung) <SEP> 34, <SEP> l <SEP> l <SEP>
<tb>
Phenol und Formaldehyd wurden in einem mit einer Kühleinrichtung ausgestatteten Reaktionsgefässgemischt. Der Katalysator wurde zugegeben und die entstandene Wärme durch Kühlung abgeführt. Sobald der gesamte Katalysator zugegeben war, wurde die Temperatur auf 430C gesteigert und 2 h lang gehalten.
Die Temperatur wurde hierauf auf 630C gesteigert, 2 h lang gehalten, hierauf auf 750C gesteigert und 1 1/2 h lang gehalten. Sodann wurde das Harz für die Neutralisierung abgekühlt.
Die nachfolgenden Beispiele illustrieren die Erfindung, ohne sie einzuschränken. Die pH-Werte für die Ligninsulfonate sind die gleichen, wie sie für eine Lösung mit 10% Feststoff gemessen werden.
Beispiele : Die Beispiele 1 bis 5 erläutern die Neutralisierung des alkalischen Katalysators nach Beendigung der Kondensation und vor der Verdünnung zur Herstellung der Bindemittelzusammensetzung. In allen Fällen wurden die Kondensate nach der Neutralisierung unter Verwendung eines sauren Ligninsulfonates als dem einzigen sauren Material oder in Verbindung mit einer freien Säure, wie in den einzelnen Beispielen angegeben ist, zur Herstellung einer Bindemittelzusammensetzung verwendet, die zum Aufbringen auf Glaswolle bestimmt ist. Die Leistung des Endproduktes war in allen Fällen vergleichbar mit jener bei Verwendung einer Bindemittelzusammensetzung eins, bei welcher das Harz in Gegenwart von Bariumhydroxyd hergestellt und Schwefelsäure als Neutralisierungsmittel für den Katalysator verwendet worden war.
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1:Beispiel 5 : Es wurde Beispiel 1 mit der geringfügigen Änderung wiederholt, dass die Phosphorsäure durch organische Säuren ersetzt wurde. Bei der Anwendung von Ameisen- und Essigsäure wurde gefunden, dass sich für jede der beiden Säuren beim Abstehen ein geringfügiger Niederschlag bildet. Dieser Niederschlag war jedoch geringer als die Menge, die während der weiteren Verarbeitung und der Aufbringung zum Endprodukt in Suspension verblieb.
Die Beispiele 6 bis 9 schildern die Neutralisation des alkalischen Katalysators in der Bindemittelmischstufe. Es bestehen zwei Wege zum Mischen eines Bindemittels. Der eine wird durch das Beispiel 6 und der andere durch das Beispiel 8 erläutert. Wie in den Fällen der Beispiele 1 bis 5 ergibt die Aufbringung der Bindemittelzusammensetzung, die in dieser Weise hergestellt ist, auf Glaswolle zur Herstellung eines gebundenen Produktes ein Produkt mit einem vergleichbaren Standard.
Bei s pie 1 6 : Bei der Herstellung eines Bindemittels gemäss der Erfindung wurde zunächst ein Harz wie unter Kondensat H beschrieben, hergestellt. Die in dem Bindemittel angewendete Menge war so berechnet, dass der Feststoffgehalt in dem erhaltenen Bindemittel 70% Harz, 15% Ligninsulfonat und 15% Harnstoff ausmachte. Das Harz kann mit Ligninsulfonat neutralisiert werden, ehe das Bindemittel in äquivalenter Proportion zu dem oben für die endgültige Bindemittelzusammensetzung angegebenen Verhältnis hergestellt wird.
Alternativ kann die Menge nicht neutralisierten Harzes für einen bestimmten Ansatz während der Herstellung des Bindemittels neutralisiert werden, wie dies weiter unten erläutert ist. Das Ammoniumligninsulfonat liegt in Form einer Flüssigkeit, gelöst in Wasser, z. B. mit 50% Feststoffgehalt vor.
Die Mengen der Komponenten, die zur Herstellung eines Ansatzes des Bindemittels verwendet wurden, waren
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<tb>
<tb> 204 <SEP> 1 <SEP> Harz <SEP> 245 <SEP> kg
<tb> 40, <SEP> 91 <SEP> Ammoniumligninsulfonatlösung <SEP> (50% <SEP> Feststoffe) <SEP> 40,8 <SEP> kg
<tb> 13, <SEP> 61 <SEP> Ammoniumlösung <SEP> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 0,880 <SEP> 11,8 <SEP> kg
<tb> 141, <SEP> 7 <SEP> g <SEP> Silan <SEP> 14 <SEP> kg
<tb> 25,4 <SEP> kg <SEP> Harnstoffpulver <SEP> 11,8 <SEP> kg
<tb> 45, <SEP> 5 <SEP> l <SEP> emulgiertes <SEP> Öl <SEP> (40%igues
<tb> Konzentrat) <SEP> 40, <SEP> 8 <SEP> kg <SEP>
<tb> 1091 <SEP> l <SEP> Wasser <SEP> 1091 <SEP> kg
<tb>
Ein solches Bindemittel weist 12 Gew.-% Feststoffe auf, die sich aus 70% Harz, 15% Ammoniumligninsulfonat und 15% Harnstoff zusammensetzen.
Die Bindemittelzusammensetzung wurde wie folgt hergestellt : Ein Mischgefäss mit einem Flügelrührer wurde mit 204 l Harz in der Form von Kondensat m beschickt. Es wurden 40, 9 l Ammoniumligninsulfonat (50% Feststoffe) zugegeben. Ferner wurde Ammoniumlösung und die Silanlösung rezeptmässig zugesetzt. Da-
EMI9.2
ver zugegeben. Der Inhalt des ersten Gefässes, welches das Harz und Zusatzstoffe enthielt, wurde in das zur Verdünnung dienende Wasser im zweiten Mischgefäss eingetragen. Schliesslich wurden, sobald sich die beiden Lösungen miteinander vermischt hatten, 45, 5 l emulgiertes Mineralöl zugesetzt. Der pH-Wert betrug 9, 5 und das Bindemittel enthielt 12 Gew.-% Feststoffe, von denen 70% Harz, 15% Ammoniumligninsulfonat und 15% Harnstoff waren.
Diese Arbeitsweise musste auch bei einem Harz verwendet werden, das, wie im Beispiel 10, ein Rohphenol enthält.
Beispiel 7 : Es werden ähnliche Ergebnisse erzielt, wenn ein Harz verwendet wird, das als Kondensat I oder Kondensat IV hergestellt wurde.
Beispiel 8 : Ein weiteres Bindemittel kann hergestellt werden mit dem Kondensat V, das mit Ligninsulfonat wie im Beispiel 1 beschrieben, neutralisiert wurde. Die Bindemittelzusammensetzung wurde folgendermassen hergestellt.
Ein Mischgefäss, das mit einem Flügelrührer ausgestattet war, wurde mit 204 l als Kondensat V hergestelltem Harz beschickt. Es wurde die Ammonium- und die Silanlösung zugesetzt. Davon getrennt wurde
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122 1 Ammoniumligninsulfonatlösung (50% Feststoffe) zugesetzt. Der Inhalt des ersten Behälters, der das Harz enthielt, wurde dem zweiten Behälter zugefügt und schliesslich 45, 5 1 emulgiertes Öl zugesetzt. Der PH-Wert des Bindemittels betrug 8, 4 und das Bindemittel enthielt 12 Gew.-% Feststoffe, von denen 45% aus Harz, 40% aus Ammoniumligninsulfonat und 15% aus Harnstoff bestanden.
Die Mengen der Komponenten für einen Ansatz des Bindemittels betrugen
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<tb>
<tb> 204 <SEP> l <SEP> Harz <SEP> 2319 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 122 <SEP> 1 <SEP> Ammoniumligninsulfonatlösung <SEP> (50% <SEP> Feststoffe) <SEP> 1590 <SEP> 1
<tb> 13, <SEP> 61 <SEP> Ammoniumlösung <SEP> spez. <SEP> Gewicht <SEP> 0, <SEP> 880 <SEP> 11, <SEP> 8 <SEP> kg
<tb> 141, <SEP> 7 <SEP> g <SEP> Silan <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> kg <SEP>
<tb> 28, <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> Harnstoffpulver <SEP> 28, <SEP> 1 <SEP> kg
<tb> 45, <SEP> 5 <SEP> l <SEP> emulgiertes <SEP> Öl <SEP> (40%iges
<tb> Konzentrat) <SEP> 40, <SEP> 8 <SEP> kg
<tb> 1309 <SEP> 1 <SEP> Wasser <SEP> 1309 <SEP> kg
<tb>
Dieses Bindemittel enthielt 12 Gew.-% Feststoffe der Zusammensetzung 45% Harz, 40% Ammoniumligninsulfonat und 15% Harnstoff.
Beispiel 9 : Dieses Beispiel schildert die Verwendung eines Phenols mit den folgendenAnalysenwer- ten, die bei der fraktionierten Destillation gefunden wurden :
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<tb>
<tb> Wasser <SEP> 9%
<tb> Phenol <SEP> 57%
<tb> Kresole <SEP> 23%
<tb> Teerrückstand <SEP> 11%
<tb>
Es wurden zwei Harze unter Verwendung dieses Materials zum teilweisen Ersatz von eingesetztem synthetischen Phenol hergestellt.
Für das erste Harz betrugen die eingesetzten Mengen
EMI10.3
<tb>
<tb> Phenol <SEP> 0,8 <SEP> Mol <SEP> 47,3 <SEP> l
<tb> Formaldehyd <SEP> (37%ige <SEP> Lösung) <SEP> 2,7 <SEP> Mol <SEP> 129 <SEP> 1
<tb> Rohphenol <SEP> 0,2 <SEP> Mol <SEP> 11,8 <SEP> 1
<tb> Harnstoff <SEP> 1,0 <SEP> Mol <SEP> 39,5 <SEP> kg
<tb> Caleiumhydroxyd <SEP> 0,079 <SEP> Mol <SEP> 3, <SEP> 63kg
<tb> Ammoniumligninsulfonat <SEP> --- <SEP> 25, <SEP> 4 <SEP> kg
<tb>
Der Katalysator wurde mit dem Formaldehyd, dem Phenol und dem Rohphenol vereinigt und das Reaktionsgemisch in der folgenden Weise erhitzt :
EMI10.4
<tb>
<tb> 2 <SEP> h <SEP> bei <SEP> 460C <SEP>
<tb> 2 <SEP> h <SEP> bei <SEP> 630C <SEP> und
<tb> 1 <SEP> h <SEP> bei <SEP> 740C.
<tb>
Hierauf wurde im Verlauf von 15 min der Harnstoff dem Reaktionsgemisch zugesetzt und dieses 30 min lang bei 740C gehalten. Dann wurde das Ammoniumligninsulfonat hinzugefügt und das Harz gekühlt. Das Harz wurde zur Herstellung einer Bindemittelzusammensetzung mit 12% Feststoffen verwendet und nach dem Ad- b. sionstest mit einem Standard-Bindemittel verglichen, das unter ausschliesslicher Verwendung von synthetischem Phenol hergestellt worden war.
Dabei wurden folgende Resultate erzielt :
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
<tb>
<tb> vor <SEP> nach <SEP> nach <SEP> Ver- <SEP> Binder- <SEP> Gelier- <SEP>
<tb> der <SEP> Verwitterung <SEP> lust <SEP> gehalt <SEP> zeit
<tb> Bindemittel <SEP> % <SEP> sec
<tb> Standardbindemittel <SEP> gemäss
<tb> Beispiel <SEP> 1 <SEP> der <SEP> brit. <SEP> Patentschrift <SEP> Nr. <SEP> l, <SEP> 316,911, <SEP> wobei
<tb> Ca-ligninsulfonat <SEP> durch
<tb> NH-ligninsulfonat <SEP> ersetzt <SEP>
<tb> war <SEP> 426 <SEP> 417 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 6,6 <SEP> 197
<tb> Bindemittel <SEP> unter <SEP> teilweiser
<tb> Verwendung <SEP> von <SEP> Rohphenol <SEP> (A)
<tb> hergestellt <SEP> 449 <SEP> 445 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 6,6 <SEP> 172
<tb>
EMI11.2
Der Adhäsionstest ergab folgende Resultate :
EMI11.3
<tb>
<tb> vor <SEP> nach
<tb> der <SEP> Verwitterung <SEP> Verlust <SEP> Bindergehalt <SEP>
<tb> Bindemittel
<tb> Standard <SEP> 404 <SEP> 407 <SEP> 0 <SEP> 5,4
<tb> Bindemittel <SEP> unter
<tb> teilweiser <SEP> Verwendung
<tb> von <SEP> Rohphenol <SEP> (B) <SEP>
<tb> hergestellt <SEP> 415 <SEP> 411 <SEP> 1,0 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
Das erste Harz erbrachte, wenn es als Bindemittel aus Glasfasern aufgebracht wurde, die folgende Trennfestigkeit (parting strength), verglichen mit einem Standardbindemittel :
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<tb>
<tb> Trennfestigkeit
<tb> vor <SEP> nach <SEP> Festigkeits-Binder- <SEP>
<tb> Bindemittel <SEP> der <SEP> Verwitterung <SEP> verlust <SEP> gehalt
<tb> Standardbindemittel <SEP> wie <SEP>
<tb> wie <SEP> oben <SEP> angegeben <SEP> 0, <SEP> 26 <SEP> kg/g <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP> kg/g <SEP> 31,7% <SEP> 6,2%
<tb> Bindemittel <SEP> mit
<tb> Rohphenol <SEP> (A) <SEP> 0,27 <SEP> kg/g <SEP> 0,14 <SEP> kg/g <SEP> 48,0% <SEP> 5,2%
<tb>
EMI11.5
<Desc/Clms Page number 12>
Die Herstellung von Glasfasern, die mit erfindungsgemäss hergestellten Bindemitteln gebunden sind, kann in einer Vorrichtung ausgeführt werden, wie sie in der Zeichnung veranschaulicht ist. Die Vorrichtung zur
Zufuhr und zur Zerfaserung von Glas ist hier dargestellt. Die Fasern werden hergestellt durch Zufuhr eines
Stromes geschmolzenen Glases zu einem Spinnkopf in vorbekannter Weise, wobei der Spinnkopf rotiert, so dass das Schmelzgut gegen die mit Spinnöffnungen versehene Seitenwand des Spinnkörpers geschleudert wird und unter der Wirkung der Zentrifugalkraft durch die Spinnöffnungen hindurchtritt und ausgezogen wird. Der Spinnkopf ist von einer ringförmigen Verbrennungskammer umgeben, die so geformt ist, dass heisse Ver- brennungsgase abwärts an der mit den Spinnöffnungen versehenen Seitenwand entlang gerichtet werden.
Die heissen Gase halten die ausgezogenen Glasfäden in erweichtem Zustand. Es ist ferner einBlasstromvon hoher Geschwindigkeit auf die Glasfäden gerichtet und zieht sie zu feinen Fasern aus. Die verstreckten Fasern bilden unterhalb des Spinnkopfes einen hohlen bzw. rohrförmigen Schleier und fallen in einen Faserverteiler - -1--, der von einem Oszillator --2-- in hin und her schwingender Bewegung gehalten wird. Die Fasern fallen an Sprühdüsen --3-- vorbei, welche die Bindemittelzusammensetzung auf die herabfallenden Fasern aufsprühen. Die Fasern fallen zwischen beweglichen Wänden --4-- durch einen Raum --4a-- auf ein Transportband --7--, das sich im rechten Winkel zur Zeichenebene bewegt.
Auf dem Transportband wird aus den Fasern eine Matte --9-- gebildet, wobei die Oszillation des Faserverteilers --1-- sicherstellt, dass die Fasern gleichmässig quer über das Transportband verteilt werden. Unterhalb des Transportbandes ist ein Ge- hause --10--, das eine Absaugkammer --8-- darstellt, angeordnet. Die Matte der mit dem Bindemittelbedeckten Fasern, die auf dem Transportband gesammelt wurden, weist gewöhnlich eine Temperatur zwischen 93 und 1210C auf. Vor dem Überziehen mit der Bindemittelzusammensetzung beträgt ihre Temperatur vielleicht 260 bis 316 C. Bei solchen Temperaturen neigt ein Teil des Bindemittelharzes dazu, sich bei der Berührung der Fasern zu zersetzen.
Der dabei verminderte Gehalt an Phenol im Harz und die Anwesenheit eines Ligninsulfonates unterstützen eine Verminderung der Menge an mit Wasserdampf flüchtigen Stoffen und Zersetzungsprodukten, welche die Abluft aus der Absaugkammer verunreinigen.
Die Matte aus Fasern und nicht gehärtetem Bindemittel geht mit dem Transportband durch einen Ofen, der eine Temperatur von etwa 2040C aufweist, um eine Härtung des Bindemittels zu erzielen.
Falls erforderlich, kann in diesem Stadium der Herstellung die Matte auf dem Transportband zusammengepresst werden, so dass ein brettartiges Produkt entsteht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels für Glasfasern, bei dem ein Phenolaldehydkondensat im A-Zustand, insbesondere ein Phenolformaldehydkondensat, in Gegenwart eines Hydroxyds eines Alkali- oder Erdalkallmetalles als Katalysator bereitet wird und dieser Katalysator mit einem sauren Agens neutralsiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass als saures Agens ein saures Ligninsulfonat eingesetzt und gegebenenfalls eine zusätzliche Menge eines sauren Agens in Form einer freien Säure zur Vervollständigung der Neutralisation zugefügt wird und dass das Kondensat nach Bedarf verdünnt und gegebenenfalls mit modifizierenden Komponenten versetzt wird.