CH618917A5

CH618917A5 - Mineral fibre board adhesion-bonded to a metal foil

Info

Publication number: CH618917A5
Application number: CH1653475A
Authority: CH
Inventors: Bernd Steinkopf; Erich Michael Krzyzanowski
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1980-08-29
Also published as: ATA964875A; FI60667C; NL7514835A; DK583075A; BE836895A; NO754326L; DE2460508B2; IT1051160B; SE7514231L; FI753549A; DE2460508A1; LU74072A1; FR2294840A1; FR2294840B1; NO146870B; SE416787B; FI60667B; GB1514200A; NO146870C

Description

Die Erfindung betrifft eine mit einer Metallfolie kaschierte, als Dämmplatte od. dgl. verwendbare Mineralfaserplatte. The invention relates to a mineral fiber board laminated with a metal foil, which can be used as an insulation board or the like.

Es ist bekannt, als Bindemittel oder Kleber zum Befestigen der Metallfolie auf solchen Mineralfaserplatten einen organischen Kleber zu verwenden (US-PS 2 890 147 und US-PS 3 276 928). It is known to use an organic adhesive as a binder or adhesive for attaching the metal foil to such mineral fiber boards (US Pat. No. 2,890,147 and US Pat. No. 3,276,928).

Die Verwendung solcher organischer Kleber hat jedoch den Nachteil, dass die mit ihrer Hilfe kaschierten Mineralfaserplatten nicht mehr den Vorschriften gerecht werden, die hinsichtlich der Unbrennbarkeit von wärme- und schalldämmenden Materialien zu erfüllen sind. However, the use of such organic adhesives has the disadvantage that the mineral fiber boards laminated with them no longer meet the regulations which have to be met with regard to the incombustibility of heat and sound-insulating materials.

Zum Feuersichermachen von Isolierungen aus Glas- oder Mineralfasern ist an sich aus der DE-PS 957 465 bereits ein Verfahren bekannt, bei welchem wasserlösliche Silikate, also ein anorganisches Mittel, und zwar als Silikat ein solches von geringer Alkalität, Verwendung finden, die auf die Aussen-fläche der Isolierung aufgebracht werden. Hier wird also nur eine Beschichtung einer entsprechenden Dämmplatte hergestellt. For fireproofing insulation made of glass or mineral fibers, a method is already known per se from DE-PS 957 465 in which water-soluble silicates, i.e. an inorganic agent, and in particular as silicate, are used which have a low alkalinity and which are based on Outer surface of the insulation. So here only a coating of a corresponding insulation board is produced.

Als bevorzugte Zusammensetzung eines solchen Silikats ist eine solche genannt, die aus einem Gewichtsanteil Na20 auf 3,2 bis 3,65 (vornehmlich 3,4) Gewichtsanteilen Si02 besteht. The preferred composition of such a silicate is one which consists of a Na20 part by weight to 3.2 to 3.65 (mainly 3.4) parts by weight of SiO2.

Hauptziel der Massnahme war es, den Isolierungen zwar die gewünschte Feuersicherheit zu verleihen, aber zu vermeiden, dass die Silikate infolge ihrer hohen Alkalität die Glasoder Mineralfasern angreifen. Ausserdem wurde erstrebt, die Behandlung der Isolierungen so vorzunehmen, dass schädliche Reizungen der Haut beim Handhaben der Isolierungen nicht mehr vorkommen können. The main aim of the measure was to give the insulation the desired fire safety, but to avoid that the silicates attack the glass or mineral fibers due to their high alkalinity. In addition, efforts have been made to treat the insulation in such a way that harmful irritation to the skin can no longer occur when the insulation is handled.

Das Problem, Mineralfaserkörper mit anorganischen Substanzen zu imprägnieren, um derart ihre Entflammbarkeit weitestgehend herabzusetzen, beschäftigt die Techniker bereits seit langem. The problem of impregnating mineral fiber bodies with inorganic substances in order to reduce their flammability as much as possible has long been a concern of the technicians.

In der US-PS 3 002 857 wird bereits erwähnt, dass die Verwendung von Wasserglas oder Natriumsilikat als Bindemittelkomponente bei der Herstellung von überzogenen oder gebundenen Glasfaserkörpern wegen der hohen Natriumkonzentration in handelsüblichen Natriumsilikaten eine Zerstörung und einen Angriff auf die Glasfasern zur Folge haben kann, so dass Produkte entstehen, die schwach und brüchig sind. Diese Patentschrift nennt Bedingungen, die an eine Uberzugs- oder Bindemittelzusammensetzung für Glasfasern oder -filme zu stellen wären: It is already mentioned in US Pat. No. 3,002,857 that the use of water glass or sodium silicate as a binder component in the production of coated or bound glass fiber bodies can result in destruction and attack on the glass fibers because of the high sodium concentration in commercially available sodium silicates that products are created that are weak and fragile. This patent specifies conditions that would be imposed on a coating or binder composition for glass fibers or films:

1. Die Bestandteile der das Bindemittel bildenden Zusammensetzung müssen eine gute Bindung mit den Oberflächen der Glasfasern oder des Glasfilms bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des die Fasern bildenden Glases aufweisen. Diese Bindung soll sich in verhältnismässig kurzer Zeit von ca. 0,25 bis 60 Minuten und bei einer Temperatur unter 650° C und vorzugsweise im Bereich von 315 bis 650° C aufbauen. 1. The constituents of the composition forming the binder must have a good bond with the surfaces of the glass fibers or the glass film at a temperature below the melting temperature of the glass forming the fibers. This bond should build up in a relatively short time of approximately 0.25 to 60 minutes and at a temperature below 650 ° C. and preferably in the range from 315 to 650 ° C.

2. Das Bindemittel oder der Überzug dürfen durch Feuchtigkeit nicht beeinträchtigt werden und sollen unter Feuchtigkeitsbedingungen nach dem Absetzen auf den Oberflächen der Mineralfaserplatte nicht quellen. 2. The binder or the coating must not be affected by moisture and should not swell under moisture conditions after settling on the surfaces of the mineral fiber board.

3. Die Bestandteile des Binde- oder Überzugsmittels dürfen Glasfasern nicht, wie es bei Natriumsilikat der Fall ist, angreifen, wenn sie in Form einer Zusammensetzung vorliegen, die auf die Oberflächen der Glasfasern oder Glasfilme aufgebracht wird. Außerdem dürfen sie Festigkeit, Biegsamkeit und andere wünschenswerte Eigenschaften der Glasfasern oder -filme nicht nachteilig beeinflussen. 3. The components of the binding agent or coating agent must not attack glass fibers, as is the case with sodium silicate, if they are in the form of a composition which is applied to the surfaces of the glass fibers or glass films. In addition, they must not adversely affect the strength, flexibility and other desirable properties of the glass fibers or films.

4. Eine solche anorganische Bindemittel- oder Überzugszusammensetzung sollte gegenüber Metall nicht korodierend wirken. 4. Such an inorganic binder or coating composition should not have a corrosive effect on metal.

5. Die Zusammensetzung sollte sich mit geringen Kosten und aus verhältnismässig leicht verfügbaren Materialien herstellen und mit üblichen Einrichtungen aufbringen lassen, um zu einem verbesserten Produkt zu kommen, ohne die Kosten wesentlich zu erhöhen. 5. The composition should be inexpensive to manufacture, made from relatively readily available materials, and capable of being applied by conventional means to arrive at an improved product without significantly increasing the cost.

Zur Erfüllung dieser Aufgabe schlägt die US-PS 3 002 857 eine Zusammensetzung in Form eines wässrigen Systems vor, bei dem die in der Zusammensetzung enthaltenen Materialien mit den Glasfaseroberflächen bei den oben angegebenen, vergleichsweise hohen Temperaturen reagieren und ein glasartiges Material entsteht, das sich fest mit den Glasfaseroberflächen verbindet. To achieve this object, US Pat. No. 3,002,857 proposes a composition in the form of an aqueous system in which the materials contained in the composition react with the glass fiber surfaces at the comparatively high temperatures indicated above and a glass-like material is formed which solidifies connects with the glass fiber surfaces.

Abgesehen davon, dass die Herstellung einer solchen Beschichtung die Anwendung der angegebenen unwirtschaftlich hohen Temperaturen erfordert, wird mit einem solchen Bindeoder Überzugsmittel lediglich ein Überzugsmaterial für die einzelnen Fasern, gegebenenfalls nur für die oberflächig liegenden Fasern, geschaffen, das mit den Glas- oder anderen Mineralfasern reagiert. Es entsteht offenbar keine zusammenhängende Schicht auf dem aus derartig behandelten Fasern hergestellten Produkt, sondern lediglich eine an jeder einzelnen Faser fest gebundene Umhüllung, um die Fasern so zu modifizieren, dass die aufgestellten Forderungen erfüllt werden können. In addition to the fact that the production of such a coating requires the use of the uneconomically high temperatures indicated, such a binding or coating agent merely creates a coating material for the individual fibers, possibly only for the fibers lying on the surface, that with the glass or other mineral fibers responds. Obviously, there is no coherent layer on the product made from fibers treated in this way, but only an envelope firmly bound to each individual fiber in order to modify the fibers in such a way that the requirements set out can be met.

In der US-PS 3 002 857 ist auch bereits die Verwendung von Füllmitteln in Form von Ton oder anderen wasserlöslichen oder wasserdispergierenden Silikaten, Karbonaten, Hydroxyden oder Oxyden von Metallen erwähnt, die gewöhnlich in Glas vorhanden sind. US Pat. No. 3,002,857 also mentions the use of fillers in the form of clay or other water-soluble or water-dispersing silicates, carbonates, hydroxides or oxides of metals which are usually present in glass.

In der US-PS 3 286 785 und in der US-PS 3 490 065 wird eine schall- und wärmedämmende Platte aus Mineralfasern beschrieben, die wenigstens auf einer Seite eine dichte Schicht aufweist, deren Funktion in erster Linie darin bestehen soll, dass bei einer Schwächung der nicht imprägnierten, darunter befindlichen Schicht oder beim Erweichen oder Schmelzen derselben und einem Verbrennen des Harzbindemittels für die Mineralfasern nunmehr diese dichte Schicht das hauptsächliche oder alleinige tragende, überspannende Element und damit die einzige Quelle für die strukturelle Unversehrtheit der Platte ist. US Pat. No. 3,286,785 and US Pat. No. 3,490,065 describe a soundproofing and heat-insulating plate made of mineral fibers, which has a dense layer on at least one side, the function of which is to consist primarily in the fact that a Weakening of the non-impregnated layer underneath or when softening or melting the same and burning the resin binder for the mineral fibers, this dense layer is now the main or sole supporting, spanning element and thus the only source for the structural integrity of the plate.

Das für die Herstellung dieser Schicht dienende Imprägniermittel enthält zerkleinertes anorganisches Gut und eine Bindemittelphase, die wiederum aus 5 bis 95 Gewichtsprozent Kieselsäuresol und 95 bis 5 Gewichtsprozent Bentonit besteht, wobei der Gesamtfestkörperanteil im Imprägniermittel bei 2 bis 25 Gewichtsprozent liegt. Das hergestellte Material weist The impregnating agent used to produce this layer contains crushed inorganic material and a binder phase, which in turn consists of 5 to 95 percent by weight silica sol and 95 to 5 percent by weight bentonite, the total solids content in the impregnating agent being 2 to 25 percent by weight. The material produced shows

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

also 1 bis 20 Gewichtsprozent Kieselsäuresol und 1 bis 15 Gewichtsprozent Bentonit auf, wobei noch Bindeton und Feldspat zugesetzt sein können. Auch Füllstoffe können beigegeben sein. Solche Imprägniermittel sind jedoch sehr teuer und ihr Einsatz ist in der Praxis daher nur in Spezialfällen zu verantworten. 1 to 20 percent by weight of silica sol and 1 to 15 percent by weight of bentonite, with binder clay and feldspar also being added. Fillers can also be added. However, such impregnation agents are very expensive and their use in practice is therefore only to be answered in special cases.

Schliesslich ist aus der DE-OS 1 919 764 ein Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen Isolierplatten und Formkörpern bekanntgeworden, bei dem solche Formkörper mit einer Lösung von Kieselgur und Wasserglas zur Bildung einer isolierenden Deckschicht behandelt werden. Die weiter gemachte Angabe, den Formkörper während der Behandlung mit der Kieselgur-Wasserglas-Lösung vibrierend zu bewegen und den Formkörper voll mit dieser Lösung zu tränken, lässt erkennen, dass nicht an eine Beschichtung gedacht ist, die bestimmten Forderungen gerecht werden soll. Insbesondere ergeben sich recht spröde Bindungen. Finally, from DE-OS 1 919 764 a process for the production of fire-resistant insulating plates and moldings has become known, in which such moldings are treated with a solution of diatomaceous earth and water glass to form an insulating cover layer. The information given further, that the shaped body vibrates during the treatment with the diatomaceous earth-water glass solution and soaks the shaped body fully with this solution, shows that there is no thought of a coating that should meet certain requirements. In particular, there are very brittle bonds.

Durch die Erfindung soll eine mit einer Metallfolie, vorzugsweise Aluminiumfolie kaschierte, als Dämmplatte od. dgl. verwendbare Mineralfaserplatte geschaffen werden, welche folgende Forderungen zu erfüllen gestattet; The invention is intended to create a mineral fiber board laminated with a metal foil, preferably aluminum foil, which can be used as an insulation board or the like and which allows the following requirements to be met;

Die Platte soll nicht brennbar sein, d. h. hinsichtlich der Nichtbrennbarkeit wenigstens eine Klasse höher liegen als die üblichen, mit Hilfe eines organischen Klebers kaschierten Platten. The plate should not be flammable, i. H. with regard to the non-combustibility, they are at least one class higher than the usual panels laminated with the aid of an organic adhesive.

Ausserdem darf der Kleber für die Verbindung von Mineralfaserplatte und Metallfolie die Fasern und/oder ihre Bindung nicht angreifen. In addition, the adhesive for the connection of mineral fiber board and metal foil must not attack the fibers and / or their binding.

Der Kleber darf auch keinen nachteiligen Einfluss auf die zum Kaschieren verwendete Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie, haben, diese also im wesentlichen nicht korrodieren oder wenigstens örtlich verspröden oder in anderer Weise nachteilig beeinflussen. The adhesive must also have no adverse influence on the metal foil used for lamination, in particular aluminum foil, that is to say essentially not corrode or at least locally embrittle or otherwise adversely affect it.

Schliesslich soll der eingesetzte Kleber leicht auftragbar sein. Die angegebenen Forderungen bereiten in ihrer Erfüllung gewisse Schwierigkeiten, da darauf zu achten ist, dass die Erfüllung der einen Forderung nicht die Erfüllung einer anderen Forderung ausschliesst. Finally, the adhesive used should be easy to apply. The specified requirements present certain difficulties in their fulfillment, since care must be taken that the fulfillment of one requirement does not preclude the fulfillment of another.

Die Erfindung geht somit aus von einer mit einer Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie, kaschierten Mineralfaserplatte und kennzeichnet sich dadurch, dass als Kleber zur Verbindung der Platte mit der Metallfolie ein solcher auf der Basis von Wasserglas mit einem Zusatz von tonmineralischen Stoffen mit der im Anspruch 1 definierten Zusammensetzung in Gewichtsprozenten verwendet wird. The invention is thus based on a mineral fiber plate laminated with a metal foil, in particular aluminum foil, and is characterized in that, as an adhesive for connecting the plate to the metal foil, one based on water glass with the addition of clay mineral substances as defined in claim 1 Composition is used in percentages by weight.

Als tonmineralische Stoffe eignen sich Kaolin, Ton od. dgl., Talk bzw. entsprechende Mischungen dieser Zusätze. Suitable clay mineral substances are kaolin, clay or the like, talc or corresponding mixtures of these additives.

Als Pigmente wählt man vorzugsweise Fe203, Fe OOH, T1O2, Cr2O3. Fe203, FeOOH, T1O2, Cr2O3 are preferably chosen as pigments.

Die genannten Phosphate oder Borate ein- bis dreiwertiger Metalle, die bis zu 5 % in gelöster bzw. feinteiliger Form vorhanden sind, dienen zum Verringern der Sprödigkeit. The above-mentioned phosphates or borates of mono- to trivalent metals, which are up to 5% in dissolved or finely divided form, serve to reduce the brittleness.

Die Forderung, dass die Nichtbrennbarkeit einer solchen Platte um mindestens eine Klasse verbessert sein soll, ist erfüllt durch die ausschliessliche Verwendung mineralischer Bestandteile. The requirement that the non-combustibility of such a plate should be improved by at least one class is met by the exclusive use of mineral components.

Durch die Wahl der Zusätze zum Wasserglas, ihren prozentualen Anteil und insbesondere die Feinheit der Zusätze Through the choice of the additives to the water glass, their percentage and in particular the fineness of the additives

618 917 618 917

lässt sich ein zusammenhängender Film bilden, der auch bei Lagerung erhalten bleibt und nicht versprödet. Ein korrodierender Angriff des Klebers auf die Metallfolie findet nicht statt. a coherent film can be formed that is preserved even when stored and does not become brittle. The adhesive does not corrode onto the metal foil.

Insbesondere ist durch die Wahl der Mengen an Oxiden oder Karbonaten der Erdalkalien und des Zinks, Oxiden oder Hydroxiden des Aluminiums und/oder Bariumsulfat in den angegebenen Grenzen sichergestellt, dass für den aufgetragenen Kleber die Gefahr der Versprödung möglichst gering gehalten ist. In particular, the choice of the amounts of oxides or carbonates of alkaline earth and zinc, oxides or hydroxides of aluminum and / or barium sulfate within the specified limits ensures that the risk of embrittlement for the applied adhesive is kept as low as possible.

Der Zusatz von tonmineralischen Stoffen stellt darüber hinaus sicher, dass der erfindungsgemäss verwendete Kleber die Fasern und/oder ihre Bindung praktisch nicht angreifen kann. The addition of clay mineral substances also ensures that the adhesive used according to the invention can practically not attack the fibers and / or their bond.

Von besonderem Vorteil ist, dass die Zusätze an tonmineralischen Stoffen und an Pigmenten sich wechselseitig ergänzen oder ersetzen können und durch die Begrenzung der wasserunempfindlich machenden Stoffe nach oben sichergestellt ist, dass der Kleber elastisch und biegsam bleibt. Dabei ist von besonderer Bedeutung die Einhaltung eines Trocknungsgrades dahingehend, dass unter den für die Reaktion der Härter notwendigen Bedingungen getrocknet wird. It is particularly advantageous that the additions of clay mineral substances and pigments can complement or replace each other and that the upper limit of the water-insensitive substances ensures that the adhesive remains elastic and pliable. It is particularly important to maintain a degree of drying so that drying is carried out under the conditions necessary for the reaction of the hardener.

Der erfindungsgemäss verwendete Kleber lässt sich wegen der in sehr feinem Zustand vorliegenden Füllstoffe ohne weiteres durch Zugabe von Wasser verdünnen und damit leicht auftragbar einstellen. The adhesive used in accordance with the invention can be diluted easily by adding water because of the fillers present in a very fine state and can therefore be easily applied.

Da der erfindungsgemäss verwendete Kleber die Metallfolie nicht nur nicht korrodiert, sondern sogar verstärkt, kann diese relativ dünn gewählt werden, was zu einer Einsparung an Folienmaterial führt. Since the adhesive used according to the invention not only does not corrode, but even reinforces the metal foil, it can be chosen to be relatively thin, which leads to a saving in foil material.

Das Auftragen des Klebers erfolgt vorzugsweise vollflächig, wodurch sich eine Festigkeitssteigerung der Metallfolie ergibt. The adhesive is preferably applied over the entire surface, which results in an increase in the strength of the metal foil.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, wobei mit der Abkürzung FS der Anteil an Festsubstanz bezeichnet ist und mit der Abkürzung M.V. das Molverhältnis angegeben wird. Die Prozente bedeuten Gewichtsprozente. Exemplary embodiments are to be explained in more detail below, the abbreviation FS denoting the proportion of solid substance and the abbreviation M.V. the molar ratio is given. The percentages mean percentages by weight.

Beispiel I Example I

89,5% Natronwasserglas FS 35% MV 3,3 8 % Kaolin <10,« 89.5% soda water glass FS 35% MV 3.3 8% kaolin <10, «

2,5% ZnO < 1 n 2.5% ZnO <1 n

Beispiel II 86% Natronwasserglas FS 35% MV 3,3 8% Ton <5ju 3% MgO <10/i 3% Fe203 <l/i Example II 86% sodium silicate FS 35% MV 3.3 8% clay <5ju 3% MgO <10 / i 3% Fe203 <l / i

Beispiel III 85% Kaliwasserglas FS 29% MV 4,1 7% Talk <10^ Example III 85% potassium water glass FS 29% MV 4.1 7% talc <10 ^

4% AI OOH <5/i 4% Natriumpolyphosphat 4% AI OOH <5 / i 4% sodium polyphosphate

Man kann dem Kleber je nach der Natur der zu verklebenden Materialien eine bestimmte Menge Wasser zusetzen. Depending on the nature of the materials to be bonded, a certain amount of water can be added to the adhesive.

3 3rd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

S S

Claims

618 917

1 to 5% oxides or carbonates of alkaline earths or zinc, oxides or hydroxides of aluminum and / or barium sulfate 0 to 5% pigments

0 to 5% phosphates or borates of mono-, di- or trivalent metals in dissolved or finely divided form.

1. Mineral fiber plate glued to a metal foil, characterized in that the adhesive has the following composition in percent by weight:

60 to 95% water glass 4 to 16% clay mineral substances

2. Fiberboard according to claim 1, characterized in that the clay mineral substances are kaolin, clay or talc or mixtures thereof.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Fiberboard according to claim 1, characterized in that the pigments are Fe203, FeO • OH, Ti02 or Cr203.

4. Fiberboard according to claim 1, characterized in that the adhesive contains 1-5% MgO, MgC03, A1203 or AIO (OH).