Verfahren zur Herstellung von mit Kunstharzen gebundenem Fasermateiial mit verbesserter Wasserfestigkeit
Bei der Herstellung von Fasererzeugnissen sowohl aus Holzfasern als auch aus Mineralwolle, z. B. Holzfaserplatten und : NIineralwollmatten, wird zur Zusammenbindung der Fasern ein Bindemittel verwendet. Zu diesem Zweck sind u. a. mehrere Kunstharztypen, z. B. Thermosette, die Phe nolharze, Aminoplaste usw., und Thermoplaste, wie Polyacrylate, Polyvinylverbindungen usw., zur Anwendung gekommen.
Durch den Zusatz dieser Bindemittel wird ausser der unmittelbaren Bindemittelwirkung auch eine Verbesserung der Wasserfestigkeit des Fasererzeugnisses erzielt. Diese Verbesserung ist jedoch in der Regel nicht ausreichend, weshalb neben dem Kunstharz oft auch andere Stoffe hinzugefügt werden, die insbesondere wasserabstossende Wirkung ha ben, wie Paraffin oder paraffinartige Stoffe und Schwermetallsalze von Fettsäuren.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Kunstharzen gebundenem Fasermaterial mit verbesserter Wasserfestigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel mindestens teilweise Kunstharze mit im Molekül eingebauten hydrophoben Gruppen verwendet werden. Es müssen dem Kunstharz also keine besonderen wasserabstossenden Substanzen zugefügt werden.
Durch den Zusatz von solchen modifizierten Kunstharzen wird nicht nur eine Verbesserung der Wasserfestigkeit des Fasererzeugnisses an sich erzielt, die Verbesserung der Wasserfestigkeit erstreckt sich vielmehr auch über einen weiteren Temperaturbereich, als dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist, was offenbar auf den Umstand zurückzuführen ist, dass die hydrophoben Gruppen im Kunstharz eingebaut und im Molekül gebunden sind und nicht durch Dampf oder Wärme ausgetrieben werden können. Aus demselben Grund und infolge des Paraffincharakters der modifizierten Kunstharze wird auch eine bessere Stabilität und Dauerhaftigkeit der nach dem neuen Verfahren behandelten Erzeugnisse erzielt, da die hydrophoben Gruppen, die im Kunstharz eingebaut sind, keinen Dampfdruck haben und die betreffenden Kunstharze deshalb praktisch genommen alterungsbeständig sind.
Als Beispiel für modifizierte Phenolharze, die sich für das erfindungsgemässe Verfahren eignen, seien solche erwähnt, bei denen das Phenol ganz oder teilweise durch ein Alkylphenol ersetzt ist. Je länger die Kohlenwasser- stoffkette des Alkylphenols ist, desto stärker ist die wasserabstossende Wirkung des modifizierten Phenolharzes. Auch bei Amino harzen, insbesondere iE HarnstofFharzen und Melaminharzen und deren Mischkondensaeen, können die eingebauten hydrophoben Gruppen zweckmässig in erster Linie aus Alkylgruppen bestehen. Andere Beispiele für Kunstharze mit eingebauten hydrophoben Gruppen sind Verbindungen, die z. B. durch Verestern oder Veräthern einer Oxymethylengruppe im Molekül mit einer Fettsäure gewonnen werden.
Schliesslich seien als weitere Beispiele Kunstharze erwähnt, bei denen die hydrophoben Eigenschaften auf die An wesenheit von z. B. Alkydharzen, mit Styrol modifiziert, zurückzuführen sind.
Als spezifische Beispiele sind zu erwähnen Phenolformaldehydharze mit eingebauten Butylphenol und Oktyiphenolgruppen, welche Harze durch Kondensation von Phenol mit Butylphenol bzw. Oktylphenol und Formaldehyd, vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators, wie Natriumdioxyd, hergestellt werden können.
Die Verbesserung des wasserabstossenden Vermögens derartiger Harze werden in der nachstehenden Tabelle Ergebnisse angegeben, die bei Kontaktwinkelmessungen, ausgeführt bei Modeliversuchen, erzielt wurden:
Kontaktwinkel gegen Wasser Harzschicht, hergestellt aus Phenolformaldehydharz 630 Harzschicht, hergestellt aus Formaldehydharz, enthaltend:
90% Phenol + 10% t-Butylphenol 71" 80% + 20% 850 70% + 30% 76" 40% > > + 60% 760 10% + 90% 68" 80% + 20% Oktylphenol 86
Aus der obigen Tabelle geht hervor, dass der wasserabstossende Effekt bei der Verwendung von Kunstharzen mit eingebautem t-Butylphenol mit steigendem Gehalt des Butylphenols zuerst zunimmt, um dann wieder zu sinken.
Die besten Werte werden in einigen Fällen demgemäss bei einem Gehalt von 10-30% mit einem Höchstwert, der ungefähr bei einem Gehalt von der Grössenordnung 20% liegt, erzielt. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei Oktylphenol.
Durch Erhitzen von Tallöl mit Styrol in Gegenwart von Benzoylperoxyd und Verestern, z. B. mit Pentaerytritol, wird ein dickflüssiges Ö1 erhalten, die mit Lösungsmitteln verdünnt oder in Wasser emulgiert werden kann. Vergleichsversuche haben gezeigt, dass der Kontaktwinkel gegen Wasser für die styrolisierte und veresterte Tallöl auf 125 gestiegen ist, während er für die veresterte, aber nicht styrolisierte Tallöl nur 1020 beträgt.
Durch Verestern von Tallöl mit Araldit - Harz (eingetragene Schutzmarke) von einem Molekulargewicht von etwa 1000 wird ein verestertes Produkt erhalten. Der Wert des Kontaktwinkels gegen Wasser des so erhaltenen Öls ist von den Mengenverhältnissen der Bestandteile abhängig, z. B. wie folgt: Araldit -llarz verestert mit Tallöl in dem Molekularverhältnis :
1:0,25 86"
1:Q50 98"
1:1 1200
Die Zuführung des modifizierten Kunstharzes kann in demselben Stadium des Herstellungsverfahrens und in derselben Weise wie der Zusatz von Bindemittel bei früher bekannten Verfahren zur Herstellung von Faserplatten und dergleichen stattfinden. So kann z. B. bei der Herstellung von Faserplatten eine Menge von 3-10% des Kunstharzes entweder zur Faseraufschlämmung oder auch zum bereits gefilzten Material zugesetzt werden.
In beiden Fällen wird der Faserfilz dann gepresst, z. B. während 6-15 Minuten, bei einem Höchstdruck von 30 bis 80 kg/cm2, wodurch eine harte Faserplatte erhalten wird. Die Wasserabsorption dieser Platte ist durch den Zusatz des modifizierten Kunstharzes gemäss der Erfindung um etwa 8% erniedrigt.
Bei der Herstellung von Mineralwolle kann das Kunstharz z. B. in der Form eines feinen Nebels zugeführt und auf die Mineralfasern als gleichmässiger Überzug niedergeschlagen werden. Eine in dieser Weise imprägnierte Mineralwollmatte zeigt bei kurzzeitigem Eintauchen in Wasser eine Verminderung der Tiefe der Eindringung des Wassers von 25-50%.
Für das vorliegende Verfahren wird der Schutz nur so weit beansprucht, als es sich nicht um eine für die Textilindustrie in Betracht kommende Behandlung von Textilfasern zum Zwecke deren Veredlung handelt.
Process for the production of synthetic resin bonded fiber material with improved water resistance
In the manufacture of fiber products from both wood fibers and mineral wool, e.g. B. wood fiber boards and: NIineral wool mats, a binding agent is used to bind the fibers together. For this purpose, u. a. several types of resins, e.g. B. Thermosette, the Phe nolharze, aminoplasts, etc., and thermoplastics, such as polyacrylates, polyvinyl compounds, etc., have been used.
The addition of these binders, in addition to the direct binder effect, also improves the water resistance of the fiber product. However, this improvement is usually not sufficient, which is why other substances are often added in addition to the synthetic resin that have a particularly water-repellent effect, such as paraffin or paraffin-like substances and heavy metal salts of fatty acids.
The present invention relates to a process for the production of synthetic resin-bound fiber material with improved water resistance, characterized in that synthetic resins with hydrophobic groups built into the molecule are used as binding agents. There is therefore no need to add any special water-repellent substances to the synthetic resin.
The addition of such modified synthetic resins not only results in an improvement in the water resistance of the fiber product itself, the improvement in water resistance also extends over a wider temperature range than is the case with the known processes, which is obviously due to the fact that the hydrophobic groups are built into the synthetic resin and bound in the molecule and cannot be driven out by steam or heat. For the same reason and due to the paraffinic character of the modified synthetic resins, better stability and durability of the products treated according to the new process is achieved, since the hydrophobic groups that are built into the synthetic resin have no vapor pressure and the synthetic resins in question are therefore practically resistant to aging.
As an example of modified phenolic resins which are suitable for the process according to the invention, there may be mentioned those in which the phenol is wholly or partly replaced by an alkylphenol. The longer the hydrocarbon chain of the alkylphenol, the stronger the water-repellent effect of the modified phenolic resin. In the case of amino resins too, in particular urea resins and melamine resins and their mixed condensates, the built-in hydrophobic groups can usefully consist primarily of alkyl groups. Other examples of synthetic resins with built-in hydrophobic groups are compounds z. B. be obtained by esterifying or etherifying an oxymethylene group in the molecule with a fatty acid.
Finally, synthetic resins are mentioned as further examples, in which the hydrophobic properties are due to the presence of z. B. alkyd resins modified with styrene can be traced back.
Specific examples to be mentioned are phenol-formaldehyde resins with built-in butylphenol and octylphenol groups, which resins can be prepared by condensation of phenol with butylphenol or octylphenol and formaldehyde, preferably in the presence of a catalyst such as sodium dioxide.
The improvement in the water-repellent properties of such resins is given in the table below, results obtained from contact angle measurements carried out in model experiments:
Contact angle against water Resin layer made from phenol-formaldehyde resin 630 Resin layer made from formaldehyde resin containing:
90% phenol + 10% t-butylphenol 71 "80% + 20% 850 70% + 30% 76" 40%>> + 60% 760 10% + 90% 68 "80% + 20% octylphenol 86
The table above shows that when synthetic resins with built-in t-butylphenol are used, the water-repellent effect increases with increasing butylphenol content, and then decreases again.
The best values are accordingly achieved in some cases at a content of 10-30% with a maximum value which is approximately at a content of the order of magnitude of 20%. The situation is similar for octylphenol.
By heating tall oil with styrene in the presence of benzoyl peroxide and esterification, e.g. B. with pentaerytritol, a thick oil is obtained, which can be diluted with solvents or emulsified in water. Comparative tests have shown that the contact angle against water for the styrenated and esterified tall oil has increased to 125, while it is only 1020 for the esterified but not styrenated tall oil.
An esterified product is obtained by esterifying tall oil with araldite resin (registered trademark) of a molecular weight of about 1000. The value of the contact angle with water of the oil thus obtained depends on the proportions of the constituents, e.g. B. as follows: araldite-larz esterified with tall oil in the molecular ratio:
1: 0.25 86 "
1: Q50 98 "
1: 1 1200
The supply of the modified synthetic resin can take place at the same stage of the manufacturing process and in the same manner as the addition of binder in previously known processes for manufacturing fiberboard and the like. So z. B. in the production of fiberboard an amount of 3-10% of the synthetic resin either to the fiber slurry or to the already felted material.
In both cases the fiber felt is then pressed, e.g. For 6-15 minutes, at a maximum pressure of 30 to 80 kg / cm2, whereby a hard fiberboard is obtained. The water absorption of this plate is reduced by about 8% through the addition of the modified synthetic resin according to the invention.
In the manufacture of mineral wool, the synthetic resin can, for B. supplied in the form of a fine mist and deposited on the mineral fibers as a uniform coating. A mineral wool mat impregnated in this way shows a reduction in the depth of penetration of the water of 25-50% when it is briefly immersed in water.
For the present process, protection is only claimed insofar as it is not a question of a treatment of textile fibers for the purpose of their finishing that is considered in the textile industry.