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PATENTANSPRUCH
Wärmedämmstoff, der aus 85 bis 98 Gewichtsteilen Mineralwatte und 15 bis 2 Gewichtsteilen eines auf die genannte Watte aufgetragenen Bindemittels, das ein modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz auf Basis von Phenol, Formaldehyd, Natriumhydroxid, einem hydrophobierenden Zusatzstoff sowie Harnstoff oder Dizyandiamid oder Melamin darstellt, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmedämmstoff ein Mono- oder Polyalkylresorzin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen in der einzelnen Seitenkette oder ein Gemisch solcher Alkylresorzine als hydrophobierender Zusatzstoff enthält, wobei das Verhältnis von Phenol, Formaldehyd, Natriumhydroxyd, Alkylresorzin sowie auch Harnstoff oder Dizyandiamid oder Melamin - in Gewichtsteilen - wie folgt ist: Phenol: 1 Formaldehyd: 0,74 bis 0,96 Natriumhydroxid:
0,03 bis 0,05 ein Mono- oder Polyalkylresorzin mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen in der einzelnen Seitenkette oder ein Gemisch von solchen Alkylresorzinen: 0,075 bis 0,45 Harnstoff oder Dizyandiamid oder Melamin: 0,15 bis 0,35
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmedämmstoff, der zum Wärmeschutz von Stahlbetonfertigteilen, zur Wärmeisolierung von Wänden, Dächern, Rohrleitungen, Behältern und Zisternen geeignet ist.
Es ist ein Wärmedämmstoff bekannt, der aus 85 bis 98 Gewichtsteilen Mineralfaser und 15 bis 2 Gewichtsteilen eines auf die Faser aufgetragenen Bindemittels, das ein modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz auf Basis von Phenol, einer 50%igen wässrigen Formaldehydlösung, Bariumhydroxid, Dizyandiamid, Wasser, Schwefelsäure darstellt, besteht. Zur Aufbereitung des Bindemittels verwendet man Komponenten im folgenden Verhältnis: (in Gewichtsteilen): Phenol 100 50%ige wässrige Formaldehydlösung 154 Bariumhydroxid 15 Dizyandiamid 35 Wasser 24,1 Schwefelsäure bis zu einem bestimmten pH-Wert.
Der Wärmedämmstoff, der aus Mineralfasern und Bindemittel der obenbeschriebenen Zusammensetzung besteht, weist verbesserte Adhäsionseigenschaften im Vergleich zu dem Wärmedämmstoff auf, dessen Bindemittel Natriumhydroxid enthält; die Stabilität des Bindemittels wird dabei schlechter.
Die Lebensdauer des Bindemittels, das in dem oben beschriebenen Wärmedämmstoff enthalten ist, beträgt bei einer Temperatur von + 5 "C 4 Wochen. (Es sind dabei spezielle wärmebeständig ausgeführte Behälter erforderlich).
Da das vorliegende Bindemittel keine hydrophobierenden Zusätze enthält, besitzt der auf dessen Basis hergestellte Wärmedämmstoff keine wasserabweisenden Eigenschaften.
Es ist auch ein Wärmedämmstoff bekannt, der aus Mineralfasern und einem auf die Fasern aufgetragenen Bindemittel, das ein modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz auf Basis von Phenol, Formaldehyd, Bariumhydroxid, Wasser, Harnstoff oder Melamin darstellt, besteht.
Ausserdem ist ein Wärmedämmstoff bekannt, der aus Mineralfasern und einem auf die genannten Fasern aufgetragenen Bindemittel, das ein modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz auf Basis von Phenol, einer 37%igen wässrigen Formaldehydlösung, Dizyandiamid, Natriumhydroxid, Borsäure und einem hydrophobierenden Zusatz Aminopropyltriäthoxysilan (Silan A-1100 ) darstellt, besteht.
Zur Aufbereitung des Bindemittels, das in dem Wär medämmstoff enthalten ist, verwendet man die oben erwähnten Komponenten im folgenden Verhältnis (in Gewichtsteilen): Phenol 100 37%ige wässrige Formaldehydlösung 340 Dizyandiamid 40 Natriumhydroxid 3,7 Silan A-1100 0,001 bis 2 Gew.-% vom Gewicht des sich bildenden Phenolformaldehydharzes; Borsäure bis zu einem pH-Wert von 7,5 bis 8,0.
Das modifizierte Resol-Phenolformaldehydharz auf Basis von Phenol, einer 37%igen wässrigen Formaldehydlösung, Dizyandiamid, Natriumhydroxid, Silan A-1100 und Borsäure wird wie folgt aufbereitet:
In einen Reaktor, der mit einem Rührwerk, einem Rücklaufkühler und einem Heizelement versehen ist, werden 100 Gewichtsteile Phenol, 340 Gewichtsteile einer 37%igen wässrigen Formaldehydlösung, 3,7 Gewichtsteile Natriumhydroxid eingebracht. Der pH-Wert der im Reaktor enthaltenen Lösung soll in einem Bereich von 8,5 bis 9,0 liegen.
Der Prozess wird bei einer Temperatur von 70 "C so lange durchgeführt, bis die Konzentration des freien Formaldehyds im Reaktionsmedium auf einen Stand von unter 12 Gew.-% gebracht wird.
Das Gemisch wird auf eine Temperatur von 40 bis 50 "C abgekühlt und der pH-Wert des Mediums wird mit Borsäure bis zu einem pH-Wert von 7,5 bis 8,0 neutralisiert. Dann werden dem Reaktor 40 Gewichtsteile Dizyandiamid zugesetzt, und das Gemisch wird auf eine Temperatur von 60 bis 70 "C erwärmt. Gleich nach der Auflösung des Dizyandiamids wird das sich bildende modifizierte Resol-Phenolformaldehydharz auf eine Temperatur von 40 "C abgekühlt, und diesem werden 0,001 bis 2 Gew.-% Silan A-1100 zugesetzt.
Zu den Nachteilen des genannten Wärmedämmstoffes gehört eine komplizierte Synthese und ein hoher Preis des als Bestandteil des Bindemittels anzuwendenden hydrophobierenden Zusatzes, des y-Aminopropyltriäthoxysilans (A-1100). Ausserdem ist es bekannt, (s. USA-Patentschrift Nr. 3 253 948), dass Silan A-1100 als wirksames hydrophierendes Mittel nur zur Behandlung von Mineralfasern verwendet werden kann, die einen hohen Aziditätsmodul (Am = 2,28 + 2,41) aufweisen.
Zweck der vorliegenden Erfindung besteht in der Beseitigung der genannten Nachteile.
Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, in der Zusammensetzung des Bindemittels einen zugänglichen hydrophobierenden Zusatzstoff zu verwenden, dessen Herstellungstechnologie einfach ist und der es gestattet, die Wasseraufnahme des Wärmedämmstoffes zu vermindern und dessen Feuchtigkeitsbeständigkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, dass ein Wärmedämmstoff, der aus 85 bis 98 Gewichtsteilen Mineralwatte und 15 bis 2 Gewichtsteilen eines auf die genannte Watte aufgetragenen Bindemittels, das ein modifiziertes Resol Phenolformaldehydharz auf Basis von Phenol, Formaldehyd, Natriumhydroxid, einem hydrophobierenden Zusatzstoff, sowie auch Harnstoff oder Dizyandiamid oder Melamin darstellt, besteht, erfindungsgemäss als hydrophobierender Zusatzstoff ein Mono- oder Polyalkylresorzin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen in der einzelnen Seitenkette oder ein Ge
misch solcher Alkylresorzine enthält, wobei das Verhältnis zwischen Phenol, Formaldehyd, Natriumhydroxid, Alkylresorzinen sowie auch Harnstoff oder Dizyandiamid oder Melamin (in Gewichtsteilen) wie folgt ist: Phenol 1 Formaldehyd 0,74 bis 0,96 Natriumhydroxid 0,03 bis 0,05 ein Mono- oder Polyalkylresorzin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen in der Seitenkette oder ein Gemisch von solchen Alkylresorzinen 0,075 bis 0,45 Harnstoff oder Dizyandiamid oder Melamin 0,15-0,35.
Der erfindungsgemässe Wärmedämmstoff kann wie folgt hergestellt werden.
In einen Reaktor, der mit einem mechanischen Rührwerk, einem Thermometer und einem Rücklaufkühler versehen ist, werden bei einer Temperatur von 46 bis 70 "C 100 Gewichtsteile Phenol, 3-5 Gewichtsteile Natriumhydroxid (in Form einer 20%igen wässrigen Lösung) und 74-96 Gewichtsteile Formaldehyd (in Form einer 37%igen wässrigen Lösung) eingebracht.
Die Polykondensation wird unter ständigem Rühren bei einer Temperatur von 50 bis 60 "C innerhalb 6 bis 10 Stunden durchgeführt. Anschliessend werden in den Reaktor 7,5-45 Gewichtsteile eines Gemisches von Alkylresorzinen oder eines individuellen Alkylresorzins mit einer Zahl von Kohlenstoffatomen in der Seitenkette von 2 bis 8 eingebracht, und die Polykondensation wird bei einer Temperatur von 50 bis 70 "C innerhalb 1,5 bis 4 Stunden fortgesetzt.
Dann werden in den Reaktor 15-35 Gewichtsteile Harnstoff oder Dizyandiamid oder Melamin eingeführt, und die Polykondensation wird innerhalb 0,5 bis 2,5 Stunden bei einer Temperatur von 50 bis 70 "C durchgeführt.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes kann die gewonnene wässrige Lösung des Bindemittels, d. h. eines modifizierten Resol-Phenolformaldehydharzes auf Mineralwatte durch Zerstäubung in die Kammer für Faserfällung oder durch Imprägnierung der Mineralfasern aufgetragen werden, wonach der Wärmedämmstoff einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird. Durch die Auswahl des Verhältnisses der Ausgangsbestandteile für die Herstellung des Bindemittels gemäss der vorliegenden Erfindung wird nach dreimonatiger Lagerung eine Viskosität des Bindemittels von bis zu 15 cSt und die erforderliche Mischbarkeit mit Wasser (1: 5) gewährleistet. Dabei werden minimale Mengen an dem freien Phenol (bis zu 2,0 Gew.-%) an Formaldehyd (bis zu 2,5%) und der Lauge (bis zu 0,6 Gew.-%) erreicht. Dadurch, dass in das Bindemittel ein hydrophobierender Zusatzstoff, d. h.
ein Alkylresorzin mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen in der Seitenkette oder ein Gemisch solcher Alkylresorzinen eingeführt werden, findet kein Eindringen der Feuchtigkeit durch die Kontaktfläche zwischen dem gehärteten Bindemittel und den Mineralfasern statt, die Bestandteile des Wärmedämmstoffes sind.
Der erfindungsgemässe Wärmedämmstoff übertrifft den Wärmedämmstoff mit dem Bindemittel derselben Rezeptur, das jedoch kein Alkylresorzin enthält, hinsichtlich der Adhäsion um 15%; es weist ausserdem eine niedrige Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse (30 bis 40% anstelle 350 bis 400%) und eine erhöhte Feuchtigkeitsbeständigkeit auf.
(Die Restadhäsion ist nach einer Lagerung innerhalb 72 Stunden in einer feuchten Atmosphäre um ein 1,5- bis 2faches höher).
Im Vergleich zu den Wärmedämmstoffen der bekannten Firmen Rockwool A. G. , Schweden, Alström A. G. , Finnland, Jungere Werikschads A. G. , Schweden, deren Bindemittel spezielle siliziumorganische Zusatzstoffe enthält, gestattet es die vorliegende Erfindung, diese Zusatzstoffe durch einfachere Zusatzstoffe, d.h. durch Alkylresorzin oder ein Gemisch von Alkylresorzinen zu ersetzen. Die Wasseraufnahme der optimalen Ausführungsformen der Wärmedämmstoffe, die von den genannten Formen hergestellt werden, beträgt 30 bis 45%.
Zum Charakterisieren der Feuchtigkeitsbeständigkeit des erfindungsgemässen Bindemittels und des Bindemittels mit der bekannten Zusammensetzung, die Bestandteile des Wärmedämmstoffes sind, wird nachstehend eine Tabelle angeführt.
Zu einem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung führen wir folgende Beispiele der Ausführung der Erfindung an.
Beispiel 1
In den Reaktor, der mit einem mechanischen Rührwerk, einem Thermometer und einem Rücklaufkühler versehen ist, werden bei einer Temperatur von 55 + 3 "C 100 Gewichtsteile Phenol, 233 Gewichtsteile einer 37%igen wässrigen Lösung von Formaldehyd, 22,5 Gewichtsteile einer 20%igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid eingebracht. Die Polykondensation wird bei derselben Temperatur innerhalb 8 Stunden durchgeführt. Anschliessend wird in den Reaktor der hydrophobierende Zusatzstoff- 22,8 Gewichtsteile eines Gemisches von Alkylresorzinen eingeführt, und die weitere Polykondensation wird bei einer Temperatur von 60 + 3 "C innerhalb 2,5 Stunden durchgeführt.
Letzten Endes werden in den Reaktor 17,9 Gewichtsteile Harnstoff eingebracht, und das Gemisch wird einer Polykondensation bei einer Temperatur von 65 + 3 "C innerhalb 1,5 Stunden ausgesetzt.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird die wässrige Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis 1: 5) des hergestellten Bindemittels, des modifizierten Phenolformaldehydharzes auf die Mineralwatte nach dem bekannten Verfahren aufgetragen, und darauf wird der Stoff einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt.
Als Gemisch von Alkylresorzinen verwendet man ein Produkt der thermischen Verarbeitung von Brennschiefern, das ein Gemisch von verschiedenen Alkylderivaten von Resorzin mit folgender durchschnittlicher Zusammensetzung (Gewichtsteile) darstellt: Resorzin 3 5-Methylresorzin 45 5-Äthylresorzin 10 4,5-Dimethylresorzin 9 2,5-Dimethylresorzin 15 höhere Homologe von Alkylresorzinen (Polyalkylresorzine) 18
Das fertige Bindemittel weist bei einer Temperatur von 20 "C eine Refraktionszahl von nD = 1,465 auf.
Der hergestellte Wärmedämmstoff besitzt folgende Eigenschaften: Adhäsion 6,1 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 37,4%, und enthält 3,3 Gewichtsteile Bindemittel.
Die Adhäsion wird durch die Messung einer Kraft bestimmt, mit der der Faden aus einem Glasgewebe herausgerissen wird das mit dem Bindemittel imprägniert und gehärtet ist, das zur Zusammensetzung des Wärmedämmstoffes gehört.
(Utschingens R. P. Girsonas Ch. Sch., Bestimmung der Adhäsion von Phenolformaldehydharzen gegenüber den Glasfasern . Sammelwerk der Veröffentlichungen des Institutes WNII für Wärmeisolierung, Ausgabe 6, 1972).
Beispiel 2
Der Prozess wird ähnlich dem im Beispiel 1 beschriebenen durchgeführt; in den Reaktor werden jedoch 200 Ge Bindemittel Adhäsion in kg
Trockenes Probestück nach % von dem
Probestück der Lagerung ursprünglichen innerhalb 72 Stunden Zustand in feuchter
Atmosphäre 1 2 3 4 Modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz, auf Basis von Phenol, Formaldehyd, Natriumhydroxid, Harnstoff, dabei werden die aufgezählten Komponenten im folgenden Verhältnis verwendet (in Gewichtsteilen) Phenol - 100 6,4 2,2 34,3 Formaldehyd 83,3 Natriumhydroxid 3,25 Harnstoff- 17,9 Dieselbe Zusammensetzung, wie oben;
dem Bindemittel gehören ausserdem 22,8 Gewichtsteile hydrophobierender Zusatzstoff, ein Gemisch von Schieferalkylresorzinen folgender Zusammensetzung (in Gewichtsteilen): Resorzin - 3 5-Methylresorzin - 45 7,3 4,1 59,1 5-Äthylresorzin - 10 4,5-Dimethylresorzin 9 2,5-Dimethylresorzin - 15 höhere Homologe der Alkylresorzine - 18 (Polyalkylresorzine) Dieselbe Zusammensetzung, wie oben angegeben; als hydrophobierenden Zusatzstoff verwendet man 20 Gewichtsteile Hexylresorzin 8,3 5,9 71,1 Dieselbe Zusammensetzung, wie oben angegeben;
als hydrophobierenden Zusatzstoff verwendet man y-Aminopropyläthoxysilan in einer Menge von 2 Gew.-% vom Gewicht des sich bildenden Harzes 7,7 4,6 59,7 wichtsteile einer 37%igen wässrigen Lösung von Formaldehyd und als hydrophobierender Zusatzstoff 7,5 Gewichtsteile eines Gemisches von Alkylresorzinen derselben, Zusam- mensetzung wie in Beispiel 1 eingebracht.
Das gewonnene Bindemittel weist bei einer Temperatur von 20 "C eine Refraktionszahl von ZD = 1,467.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird das gewonnene Bindemittel, nämlich das modifizierte Resol-Phenolformaldehydharz in Form einer wässrigen Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) nach dem bekannten Verfahren auf die Mineralwatte aufgetragen, wonach der hergestellte Wärmedämmstoff einer Wärmebe- handlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt wird.
Der Wärmedämmstoff weist folgende Eigenschaften auf: Adhäsion 6,8 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 51,5% Er enthält 3,7 Gewichtsteile Bindemittel.
Beispiel 3
Der Syntheseprozess des Bindemittels wird ähnlich dem im Beispiel 1 beschriebenen durchgeführt; in den Reaktor werden jedoch 260 Gewichtsteile einer 37%igen wässrigen Lösung des Formaldehyds und als hydrophobierender Zusatzstoff 45 Gewichtsteile eines Gemisches von Alkylresorzinen derselben Zusammensetzung, wie in Beispiel 1 eingebracht. Das erhaltene Bindemittel - modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz weist bei einer Temperatur von 20 "C eine Refraktionszahl von ND = 1,465 auf.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird das hergestellte Bindemittel in Form einer wässrigen Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) nach dem bekannten Verfahren auf die Mineralwatte aufgetragen, und der Wärmedämmstoff wird einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 14 > 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt.
Der Wärmedämmstoff weist folgende Eigenschaften auf: Adhäsion 8,1 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 38% Er enthält 2,0 Gewichtsteile Bindemittel.
Beispiel 4
Der Syntheseprozess des Bindemittels wird ähnlich wie im Beispiel 1 durchgeführt; in den Reaktor werden jedoch 20 Gewichtsteile von 4-Hexylresorzin als hydrophobierender Zusatzstoff eingebracht. Das hergestellte Bindemittel modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz weist bei einer Temperatur von 20 "C eine Refraktionszahl von 7tD = 1,466 auf.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird das hergestellte Bindemittel in Form-einer wässrigen Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) nach dem bekannten Verfahren auf Mineralwatte aufgetragen, wonach der erhaltene Wärmedämmstoff einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt wird.
Der Wärmedämmstoff weist folgende Eigenschaften auf: Adhäsion 8,3 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 34%.
Er enthält 3,9 Gewichtsteile Bindemittel.
Beispiel 5
Die Synthese des Bindemittels wird ähnlich wie im Beispiel 1 durchgeführt; in den Reaktor werden jedoch als hydrophobierender Zusatz 35 Gewichtsteile 5-Äthylresorzin eingebracht.
Das hergestellte Bindemittel, modifiziertes Resol Phenolformaldehydharz weist bei einer Temperatur von 20 "C eine Refraktionszahl von nD = 1,465 auf.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird das gewonnene Bindemittel in Form einer wässrigen Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) nach einem bekannten Verfahren auf die Mineralwatte aufgetragen, wonach der Wärmedämmstoff einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt wird.
Der Wärmedämmstoff weist folgende Eigenschaften auf: Adhäsion 7,8 Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 40%.
Er enthält 4,2 Gewichtsteile Bindemittel.
Beispiel 6
Der Syntheseprozess des Bindemittels wird ähnlich wie im Beispiel 1 durchgeführt; man verwendet jedoch 35 Gewichtsteile Harnstoff. Das hergestellte Bindemittel, das modifizierte Resol-Phenolformaldehydharz weist eine Refraktionszahl von nD = 1,470 bei einer Temperatur von 20 "C auf.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird das hergestellte Bindemittel in Form einer wässrigen Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) nach einem bekannten Verfahren auf die Mineralwatte aufgetragen, und der erhaltene Wärmedämmstoff wird einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt.
Der Wärmedämmstoff weist folgende Eigenschaften auf: Adhäsion 7,3 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 50%.
Er enthält 15 Gewichtsteile Bindemittel.
Beispiel 7
Der Prozess der Bindemittelsynthese wird ähnlich wie im Beispiel 1 beschrieben durchgeführt; anstelle von Harnstoff werden jedoch in den Reaktor 25 Gewichtsteile Melamin eingebracht.
Das hergestellte Bindemittel, modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz weist bei einer Temperatur von 20 "C eine Refraktionszahl von nD = 1,469 auf.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird das erhaltene Bindemittel in Form einer wässrigen Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) auf die Mineralwatte aufgetragen, und der hergestellte Wärmedämmstoff einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt.
Der Wärmedämmstoff weist folgende Eigenschaften auf: Adhäsion 6,9 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 42% Er enthält 5,9 Gewichtsteile Bindemittel.
Beispiel 8
Der Syntheseprozess des Bindemittels wird ähnlich wie im Beispiel 1 beschrieben durchgeführt; anstelle von Harnstoff werden jedoch 25 Gewichtsteile Dizyandiamid eingebracht.
Das hergestellte Bindemittel, modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz weist eine Refraktionszahl von nD = 1,468 bei einer Temperatur von 20 "C auf.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird das erhaltene Bindemittel in Form einer wässrigen Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) auf die Mineralwatte aufgetragen, und der hergestellte Wärmedämmstoff wird einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt.
Der Wärmedämmstoff weist folgende Eigenschaften auf: Adhäsion 6,8 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 39% Er enthält 5,1 Gewichtsteile Bindemittel.
Beispiel 9
In einen Reaktor, der mit einem mechanischen Rührwerk, einem Thermometer und einem Rücklaufkühler versehen ist, werden bei einer Temperatur von 50 + 3 "C 100 Gewichtsteile Phenol, 200 Gewichtsteile einer 37%igen wässrigen Lösung von Formaldehyd, 15 Gewichtsteile einer 20%igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid eingebracht. Die Polykondensation wird bei derselben Temperatur innerhalb 6 Stunden durchgeführt. Dann werden in den Reaktor als hydrophobierender Zusatzstoff 7,5 Gewichtsteile eines Gemisches von Alkylresorzinen derselben Zusammensetzung wie im Beispiel 1 eingeführt. Die Polykondensation wird bei einer Temperatur von 55 + 3 "C innerhalb 2,5 Stunden durchgeführt.
Abschliessend werden in den Reaktor 15 Gewichtsteile Harnstoff eingeführt, und das Gemisch wird einer Polykondensation bei einer Temperatur von 55 + 3 "C innerhalb 0,5 Stunden ausgesetzt.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird die wässrige Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) des hergestellten Bindemittels, nämlich des modifizierten Resol-Phenolformaldehydharzes auf die Mineralwatte nach einem bekannten Verfahren aufgetragen, und der erhaltene Wärmedämmstoff wird einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt.
Das fertige Bindemittel, modifiziertes Resol-Phenolformaldehydharz weist bei einer Temperatur von 20 "C eine Refraktionszahl von nD = 1,466 auf.
Der hergestellte Wärmedämmstoff weist folgende Eigenschaften auf: Adhäsion 6,4 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 50% Er enthält 5 Gewichtsteile Bindemittel.
Beispiel 10
In einen Reaktor, der mit einem mechanischen Rührwerk, einem Thermometer und einem Rücklaufkühler versehen ist, werden bei einer Temperatur von 65 + 3 "C 100 Gewichtsteile Phenol, 260 Gewichtsteile einer 37%igen wässrigen Lösung von Formaldehyd, 25 Gewichtsteile einer 20%igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxid eingebracht.
Die Polykondensation wird bei derselben Temperatur innerhalb 10 Stunden durchgeführt. Dann werden in den Reaktor als hydrophobierender Zusatzstoff45 Gewichtsteile eines Gemisches von Alkylresorzinen derselben Zusammensetzung wie im Beispiel 1 eingeführt. Die Polykondensation wird bei einer Temperatur von 65 + 3 "C innerhalb 4 Stunden durchgeführt. Abschliessend werden in den Reaktor 35 Gewichtsteile Harnstoff eingebracht, und das Gemisch wird einer Polykondensation bei einer Temperatur von 65 + 3 "C innerhalb 2,5 Stunden ausgesetzt.
Zur Herstellung des Wärmedämmstoffes wird die wässrige Lösung (bei Verdünnung in einem Verhältnis von 1: 5) des hergestellten Bindemittels, nämlich des modifizierten Resol-Phenolformaldehydharzes auf die Mineralwatte nach dem bekannten Verfahren aufgetragen, und der erhaltene Wärmedämmstoff wird einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 140 bis 200 "C innerhalb 30 Minuten ausgesetzt.
Das fertige Bindemittel, das modifizierte Resol-Phenolformaldehydharz weist bei einer Temperatur von 20 "C eine Refraktionszahl nD = 1,469 auf.
Der hergestellte Wärmedämmstoff weist fölgende Eigenschaften auf: Adhäsion 7,5 kg Wasseraufnahme, bezogen auf die Masse 45% Er enthält 15 Gewichtsteile Bindemittel.
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PATENT CLAIM
Thermal insulation material consisting of 85 to 98 parts by weight of mineral wadding and 15 to 2 parts by weight of a binder applied to said wadding, which is a modified resol-phenol-formaldehyde resin based on phenol, formaldehyde, sodium hydroxide, a hydrophobic additive and urea or dicyandiamide or melamine, characterized in that the thermal insulation contains a mono- or polyalkylresorzine with 2 to 8 carbon atoms in the individual side chain or a mixture of such alkylresorzines as a hydrophobizing additive, the ratio of phenol, formaldehyde, sodium hydroxide, alkylresorzine and also urea or dicyandiamide or melamine - in Parts by weight - as follows: phenol: 1 formaldehyde: 0.74 to 0.96 sodium hydroxide:
0.03 to 0.05 a mono- or polyalkylresorzine with 1 to 8 carbon atoms in the single side chain or a mixture of such alkylresorzines: 0.075 to 0.45 urea or dicyandiamide or melamine: 0.15 to 0.35
The present invention relates to a thermal insulation material which is suitable for the thermal protection of precast reinforced concrete parts, for the thermal insulation of walls, roofs, pipelines, containers and cisterns.
A thermal insulation material is known which consists of 85 to 98 parts by weight of mineral fiber and 15 to 2 parts by weight of a binder applied to the fiber, which is a modified resole-phenol-formaldehyde resin based on phenol, a 50% aqueous formaldehyde solution, barium hydroxide, dicyandiamide, water, sulfuric acid represents exists. To prepare the binder, components are used in the following ratio: (in parts by weight): phenol 100 50% aqueous formaldehyde solution 154 barium hydroxide 15 dicyandiamide 35 water 24.1 sulfuric acid up to a certain pH.
The thermal insulation material, which consists of mineral fibers and binders of the composition described above, has improved adhesive properties compared to the thermal insulation material, the binder of which contains sodium hydroxide; the stability of the binder becomes worse.
The lifespan of the binder contained in the thermal insulation material described above is 4 weeks at a temperature of + 5 "C. (special heat-resistant containers are required).
Since the present binder does not contain any hydrophobic additives, the thermal insulation material produced on the basis of it does not have any water-repellent properties.
A thermal insulation material is also known which consists of mineral fibers and a binder applied to the fibers, which is a modified resole-phenol-formaldehyde resin based on phenol, formaldehyde, barium hydroxide, water, urea or melamine.
In addition, a thermal insulation material is known which consists of mineral fibers and a binder applied to the fibers mentioned, which is a modified resol-phenol-formaldehyde resin based on phenol, a 37% aqueous formaldehyde solution, dicyandiamide, sodium hydroxide, boric acid and a hydrophobizing additive aminopropyltriethoxysilane (silane A- 1100).
To prepare the binder contained in the thermal insulation material, the components mentioned above are used in the following ratio (in parts by weight): phenol 100 37% aqueous formaldehyde solution 340 dicyandiamide 40 sodium hydroxide 3.7 silane A-1100 0.001 to 2% by weight. -% by weight of phenol formaldehyde resin being formed; Boric acid up to a pH of 7.5 to 8.0.
The modified resol-phenol-formaldehyde resin based on phenol, a 37% aqueous formaldehyde solution, dicyandiamide, sodium hydroxide, silane A-1100 and boric acid is prepared as follows:
100 parts by weight of phenol, 340 parts by weight of a 37% strength aqueous formaldehyde solution and 3.7 parts by weight of sodium hydroxide are introduced into a reactor which is provided with a stirrer, a reflux condenser and a heating element. The pH of the solution contained in the reactor should be in the range from 8.5 to 9.0.
The process is carried out at a temperature of 70 ° C. until the concentration of free formaldehyde in the reaction medium is brought to a level of below 12% by weight.
The mixture is cooled to a temperature of 40 to 50 ° C. and the pH of the medium is neutralized with boric acid to a pH of 7.5 to 8.0. Then 40 parts by weight of dicyandiamide are added to the reactor, and that Mixture is heated to a temperature of 60 to 70 "C. Immediately after the dizyandiamide has dissolved, the modified resol-phenolformaldehyde resin which forms is cooled to a temperature of 40 ° C., and 0.001 to 2% by weight of silane A-1100 are added to it.
The disadvantages of the thermal insulation mentioned include a complicated synthesis and a high price of the hydrophobizing additive to be used as a component of the binder, the y-aminopropyltriethoxysilane (A-1100). In addition, it is known (see U.S. Patent No. 3,253,948) that silane A-1100 can only be used as an effective hydrophilicizing agent for the treatment of mineral fibers which have a high modulus of acidity (Am = 2.28 + 2.41 ) exhibit.
The purpose of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned.
The present invention was based on the object of using an accessible hydrophobizing additive in the composition of the binder, the production technology of which is simple and which allows the water absorption of the thermal insulation material to be reduced and its moisture resistance to be increased.
This object was achieved in that a thermal insulation material consisting of 85 to 98 parts by weight of mineral wadding and 15 to 2 parts by weight of a binder applied to the named wadding, a modified resole phenol formaldehyde resin based on phenol, formaldehyde, sodium hydroxide, a hydrophobic additive, as well as Represents urea or dicyandiamide or melamine, there is, according to the invention as a hydrophobizing additive, a mono- or polyalkylresorzine having 2 to 8 carbon atoms in the individual side chain or a Ge
Mixture of such alkyl resorzines, the ratio between phenol, formaldehyde, sodium hydroxide, alkyl resorcinols and also urea or dicyandiamide or melamine (in parts by weight) being as follows: phenol 1 formaldehyde 0.74 to 0.96 sodium hydroxide 0.03 to 0.05 Mono- or polyalkylresorzine with 2 to 8 carbon atoms in the side chain or a mixture of such alkylresorzines 0.075 to 0.45 urea or dicyandiamide or melamine 0.15-0.35.
The thermal insulation material according to the invention can be produced as follows.
100 parts by weight of phenol, 3 to 5 parts by weight of sodium hydroxide (in the form of a 20% strength aqueous solution) and 74-7 ° C. are placed in a reactor equipped with a mechanical stirrer, a thermometer and a reflux condenser at a temperature of 96 parts by weight of formaldehyde (in the form of a 37% strength aqueous solution) were introduced.
The polycondensation is carried out with constant stirring at a temperature of 50 to 60 ° C. within 6 to 10 hours. 7.5-45 parts by weight of a mixture of alkylresorzines or an individual alkylresorzine with a number of carbon atoms in the side chain of 2 to 8 are introduced, and the polycondensation is continued at a temperature of 50 to 70 ° C. within 1.5 to 4 hours.
Then 15-35 parts by weight of urea or dicyandiamide or melamine are introduced into the reactor and the polycondensation is carried out at a temperature of 50 to 70 ° C. within 0.5 to 2.5 hours.
To produce the thermal insulation material, the aqueous solution of the binder obtained, i.e. H. a modified resole-phenol-formaldehyde resin can be applied to mineral wadding by atomization in the fiber precipitation chamber or by impregnation of the mineral fibers, after which the thermal insulation material is subjected to a heat treatment. By selecting the ratio of the starting components for the preparation of the binder according to the present invention, a viscosity of the binder of up to 15 cSt and the required miscibility with water (1: 5) are ensured after three months of storage. Minimal amounts of the free phenol (up to 2.0% by weight) of formaldehyde (up to 2.5%) and the alkali (up to 0.6% by weight) are achieved. The fact that in the binder a hydrophobic additive, i.e. H.
an alkylresorzine with 2 to 8 carbon atoms in the side chain or a mixture of such alkylresorzines is introduced, there is no penetration of moisture through the contact surface between the hardened binder and the mineral fibers, which are components of the thermal insulation material.
The thermal insulation material according to the invention outperforms the thermal insulation material with the binder of the same formulation, but which does not contain alkyl resorcinol, by 15%; it also has a low water absorption, based on the mass (30 to 40% instead of 350 to 400%) and an increased moisture resistance.
(The residual adhesion is 1.5 to 2 times higher after storage in a moist atmosphere within 72 hours).
In comparison to the thermal insulation materials from the well-known companies Rockwool A.G., Sweden, Alström A.G., Finland, Jungere Werikschads A.G., Sweden, whose binders contain special organosilicon additives, the present invention allows these additives to be obtained by simpler additives, i.e. to be replaced by alkylresorzine or a mixture of alkylresorzines. The water absorption of the optimal embodiments of the thermal insulation materials which are produced from the above-mentioned forms is 30 to 45%.
A table is given below for characterizing the moisture resistance of the binder according to the invention and of the binder with the known composition, which are constituents of the thermal insulation material.
For a better understanding of the present invention, we give the following examples of the implementation of the invention.
example 1
100 parts by weight of phenol, 233 parts by weight of a 37% aqueous solution of formaldehyde, 22.5 parts by weight of a 20% are placed in the reactor, which is provided with a mechanical stirrer, a thermometer and a reflux condenser, at a temperature of 55 + 3 "C. aqueous solution of sodium hydroxide. The polycondensation is carried out at the same temperature within 8 hours. The hydrophobicizing additive - 22.8 parts by weight of a mixture of alkylresorzines is then introduced into the reactor, and the further polycondensation is carried out at a temperature of 60 + 3 " C performed within 2.5 hours.
Ultimately, 17.9 parts by weight of urea are introduced into the reactor and the mixture is subjected to polycondensation at a temperature of 65 + 3 "C within 1.5 hours.
To produce the thermal insulation material, the aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5) of the binder produced, of the modified phenolformaldehyde resin, is applied to the mineral wadding by the known method, and the material is then subjected to a heat treatment at a temperature of 140 to 200 ° C. exposed within 30 minutes.
As a mixture of alkyl resorcinols, a thermal processing product for burning shale is used, which is a mixture of various alkyl derivatives of resorcinol with the following average composition (parts by weight): Resorzine 3 5-methylresorzine 45 5-ethylresorzine 10 4,5-dimethylresorzine 9 2.5 -Dimethylresorzine 15 higher homologues of alkylresorzine (polyalkylresorzine) 18
The finished binder has a refractive index of nD = 1.465 at a temperature of 20 ° C.
The thermal insulation material produced has the following properties: Adhesion 6.1 kg water absorption, based on the mass 37.4%, and contains 3.3 parts by weight of binder.
Adhesion is determined by measuring a force with which the thread is torn from a glass fabric that is impregnated and hardened with the binder that belongs to the composition of the thermal insulation material.
(Utschingens R. P. Girsonas Ch. Sch., Determination of the Adhesion of Phenolformaldehyde Resins to the Glass Fibers. Compilation of the Publications of the Institute WNII for Thermal Insulation, Edition 6, 1972).
Example 2
The process is carried out similarly to that described in Example 1; however, 200 Ge binder adhesion in kg are in the reactor
Dry sample after% of that
Sample of storage original within 72 hours in moist condition
Atmosphere 1 2 3 4 Modified resole-phenol-formaldehyde resin, based on phenol, formaldehyde, sodium hydroxide, urea, the components listed are used in the following ratio (in parts by weight) phenol - 100 6.4 2.2 34.3 formaldehyde 83.3 Sodium hydroxide 3.25 urea - 17.9 same composition as above;
the binder also includes 22.8 parts by weight of a hydrophobic additive, a mixture of slate alkyl resorcinols of the following composition (in parts by weight): resorzine - 3 5-methylresorzine - 45 7.3 4.1 59.1 5-ethylresorzine - 10 4,5-dimethylresorzine 9 2,5-dimethylresorzine - 15 higher homologues of alkylresorzine - 18 (polyalkylresorzine) The same composition as stated above; 20 parts by weight of hexylresorzine 8.3 5.9 71.1 are used as the hydrophobicizing additive. The same composition as stated above;
y-aminopropylethoxysilane is used as the hydrophobizing additive in an amount of 2% by weight of the weight of the resin which forms 7.7 4.6 59.7 parts by weight of a 37% aqueous solution of formaldehyde and 7.5 parts by weight of one as the hydrophobizing additive Mixtures of alkyl resorcinols of the same composition as introduced in Example 1.
The binder obtained has a refractive index of ZD = 1.467 at a temperature of 20 ° C.
To produce the thermal insulation material, the binder obtained, namely the modified resol-phenol-formaldehyde resin, is applied to the mineral wadding in the form of an aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5), after which the thermal insulation material produced is subjected to a heat treatment at a Temperature of 140 to 200 "C is exposed within 30 minutes.
The thermal insulation material has the following properties: Adhesion 6.8 kg water absorption, based on the mass 51.5%. It contains 3.7 parts by weight of binder.
Example 3
The synthesis process of the binder is carried out similarly to that described in Example 1; However, 260 parts by weight of a 37% strength aqueous solution of formaldehyde and, as a hydrophobizing additive, 45 parts by weight of a mixture of alkyl resorcinols of the same composition as in Example 1 are introduced into the reactor. The resulting binder - modified resol-phenol formaldehyde resin has a refractive index of ND = 1.465 at a temperature of 20 ° C.
To produce the thermal insulation material, the binder produced is applied in the form of an aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5) to the mineral wadding using the known method, and the thermal insulation material is subjected to heat treatment at a temperature of 14> 200 ° C within 30 Exposed for minutes.
The thermal insulation material has the following properties: Adhesion 8.1 kg water absorption, based on the mass 38%. It contains 2.0 parts by weight of binder.
Example 4
The synthesis process of the binder is carried out similarly as in Example 1; however, 20 parts by weight of 4-hexylresorzine are introduced into the reactor as a hydrophobizing additive. The binder-modified resole-phenol-formaldehyde resin produced has a refractive index of 7tD = 1.466 at a temperature of 20 ° C.
To produce the thermal insulation material, the binder produced is applied in the form of an aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5) to mineral wadding using the known method, after which the thermal insulation material obtained is subjected to heat treatment at a temperature of 140 to 200 ° C. within 30 Minutes is suspended.
The thermal insulation material has the following properties: Adhesion 8.3 kg water absorption, based on the mass 34%.
It contains 3.9 parts by weight of binder.
Example 5
The synthesis of the binder is carried out similarly as in Example 1; However, 35 parts by weight of 5-ethylresorzine are introduced into the reactor as a hydrophobizing additive.
The binder produced, modified resole phenol formaldehyde resin, has a refractive index of nD = 1.465 at a temperature of 20 ° C.
To produce the thermal insulation material, the binder obtained is applied in the form of an aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5) to the mineral wadding using a known method, after which the thermal insulation material undergoes heat treatment at a temperature of 140 to 200 ° C. within 30 minutes is exposed.
The thermal insulation material has the following properties: Adhesion 7.8 Water absorption, based on the mass 40%.
It contains 4.2 parts by weight of binder.
Example 6
The synthesis process of the binder is carried out similarly as in Example 1; however, 35 parts by weight of urea are used. The binder produced, the modified resol-phenol-formaldehyde resin, has a refractive index of nD = 1.470 at a temperature of 20 ° C.
To produce the thermal insulation material, the binder produced is applied to the mineral wadding in the form of an aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5) by a known method, and the thermal insulation material obtained is subjected to heat treatment at a temperature of 140 to 200 ° C. within Exposed for 30 minutes.
The thermal insulation material has the following properties: Adhesion 7.3 kg water absorption, based on the mass 50%.
It contains 15 parts by weight of binder.
Example 7
The binder synthesis process is carried out similarly to that described in Example 1; however, 25 parts by weight of melamine are introduced into the reactor instead of urea.
The binder produced, modified resol-phenol formaldehyde resin, has a refractive index of nD = 1.469 at a temperature of 20 ° C.
To produce the thermal insulation material, the binder obtained is applied to the mineral wadding in the form of an aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5), and the thermal insulation material produced is subjected to heat treatment at a temperature of 140 to 200 ° C. within 30 minutes.
The thermal insulation material has the following properties: Adhesion 6.9 kg water absorption, based on the mass 42%. It contains 5.9 parts by weight of binder.
Example 8
The synthesis process of the binder is carried out similarly to that described in Example 1; 25 parts by weight of dizyandiamide are introduced instead of urea.
The binder produced, modified resol-phenol formaldehyde resin, has a refractive index of nD = 1.468 at a temperature of 20 ° C.
To produce the thermal insulation material, the binder obtained is applied to the mineral wadding in the form of an aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5), and the thermal insulation material produced is subjected to a heat treatment at a temperature of 140 to 200 ° C. within 30 minutes.
The thermal insulation material has the following properties: Adhesion 6.8 kg water absorption, based on the mass 39%. It contains 5.1 parts by weight of binder.
Example 9
100 parts by weight of phenol, 200 parts by weight of a 37% aqueous solution of formaldehyde, 15 parts by weight of a 20% aqueous solution are placed in a reactor which is equipped with a mechanical stirrer, a thermometer and a reflux condenser at a temperature of 50 + 3 "C. The polycondensation is carried out at the same temperature within 6 hours, and then 7.5 parts by weight of a mixture of alkyl resorcinols of the same composition as in Example 1 are introduced into the reactor as a hydrophobizing additive, and the polycondensation is carried out at a temperature of 55 + 3 "C performed within 2.5 hours.
Finally, 15 parts by weight of urea are introduced into the reactor, and the mixture is subjected to polycondensation at a temperature of 55 + 3 "C within 0.5 hours.
To produce the thermal insulation material, the aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5) of the binder produced, namely the modified resol-phenolformaldehyde resin, is applied to the mineral wadding in accordance with a known method, and the thermal insulation material obtained is subjected to heat treatment at a temperature of 140 exposed to 200 "C within 30 minutes.
The finished binder, modified resol-phenol formaldehyde resin, has a refractive index of nD = 1.466 at a temperature of 20 ° C.
The thermal insulation material produced has the following properties: Adhesion 6.4 kg water absorption, based on the mass 50%. It contains 5 parts by weight of binder.
Example 10
100 parts by weight of phenol, 260 parts by weight of a 37% aqueous solution of formaldehyde, 25 parts by weight of a 20% aqueous solution are placed in a reactor which is provided with a mechanical stirrer, a thermometer and a reflux condenser at a temperature of 65 + 3 "C. Solution of sodium hydroxide introduced.
The polycondensation is carried out at the same temperature within 10 hours. Then 45 parts by weight of a mixture of alkyl resorcinols of the same composition as in Example 1 are introduced into the reactor as a hydrophobizing additive. The polycondensation is carried out within 4 hours at a temperature of 65 + 3 "C. Finally, 35 parts by weight of urea are introduced into the reactor and the mixture is subjected to polycondensation at a temperature of 65 + 3" C within 2.5 hours.
To produce the thermal insulation material, the aqueous solution (when diluted in a ratio of 1: 5) of the binder produced, namely the modified resol-phenolformaldehyde resin, is applied to the mineral wadding by the known method, and the thermal insulation material obtained is subjected to a heat treatment at a temperature of 140 exposed to 200 "C within 30 minutes.
The finished binder, the modified resol-phenol formaldehyde resin, has a refractive index nD = 1.469 at a temperature of 20 ° C.
The thermal insulation material produced has the following properties: Adhesion 7.5 kg water absorption, based on the mass 45%. It contains 15 parts by weight of binder.