CS249737B1

CS249737B1 - Binder for the production of hydrophobised mineral fiber and glass fiber products

Info

Publication number: CS249737B1
Application number: CS468385A
Authority: CS
Inventors: Leopold Domcik; Lumir Mach; Jiri Zvonar
Original assignee: Leopold Domcik; Lumir Mach; Jiri Zvonar
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1987-04-16

Abstract

Řešení se týká výroby minerálně vlá knitých a sklovláknitých výrobků. Účelem vynálezu je dosáhnout vysoké a trvalé hydrofobit^ finálního výrobku. Tohoto účelu je dosazeno pomoci pojivá na bázi fenolformaldehydové nebo močovinoformaldehydové pryskyřice, které je tvořeno emulzí kapalného polydimetylsiloxanového polymeru a/ npbo polydimetylsiloxanového polymeru ve formě roztoku v organických rozpouštědlech, jako toluenu nebo xylenu, ve vodném roztoku základní složky, přičemž obsah uvedeného polymeru v emulzi je O,x až 10 hmotnostních % vztaženo na sušinu pojivá.The solution relates to the production of mineral fiber and glass fiber products. The purpose of the invention is to achieve high and permanent hydrophobicity of the final product. This purpose is achieved by using a binder based on phenol formaldehyde or urea formaldehyde resin, which is formed by an emulsion of a liquid polydimethylsiloxane polymer and/or a polydimethylsiloxane polymer in the form of a solution in organic solvents, such as toluene or xylene, in an aqueous solution of the basic component, the content of said polymer in the emulsion being 0.x to 10% by weight based on the dry matter of the binder.

Description

Vynález se týká pojivá pro výrobu hydrofobizovaných minerální vláknitých a sklovláknitýoh výrobků na bázi fenolformaldehydové pryskyřice, moČovinoformaldehydové pryskyřice nebo jejich směsi s případnou modifikací močovinou a s přídavkem dalších látek.The invention relates to a binder for the production of hydrophobized mineral fiber and glass fiber products based on phenol-formaldehyde resin, urea-formaldehyde resin or mixtures thereof, optionally modified with urea and with the addition of other substances.

Minerálně vláknité výrobky, zvláště jsou-li určené pro náročnější aplikace, je třeba chránit před vlhkostí, neboť navlhnutím výrazně poklesnou jejioh fyzikálně mechanické vlastnosti a zejména pak tepelně izolační sohopnosti. Možným způsobem ochrany těchto výrobků před vlhkostí je jejioh hydrofobizaoe. Hydrofobní účinek na minerálně vláknité výrobky má jejioh lubrikaoe minerálním olejem. Oxidační nestálost minerálních olejůuvšak způsobuje, že hydrofobizační účinek je v takovém případě jen krátkodobý. Účinnějším způsobem lze odolnosti proti vlhkosti finálních výrobků dosáhnout prostřednictvím vysoké hydrofobity látky použité pro pojení vláken, která po aplikaoi vytváří na povrchu vláken souvislou ochrannou vrstvu. Zvýšení hydrofobity pojidel se dosáhne přídavkem látek s výrazně vodoodpudivými účinky. Takovými látkami jsou některé organokřamičité sloučeniny zejména polysiloxany. Polysiloxany jsou však ve vodě a vodných systémech nerozpustné, a proto je není možno k roztoku pojivá přidávat bez další úpravy. Je však možno je ve vodě emulgovat a emulsi smísit s roztokem pojivá. Polysiloxany, nechť jde o silikonové oleje, nebo kryskyřiče, nejsou emulgovatelné bez přídavku emulgátorů. Třebaže s přídavkem emulgátoru je možno připravit stabilní emulze, není možno tento postup považovat za optimální. Emulgátory, které jsou vždy bifilní, působením svých hydrofilních skupin schopných poutat molekuly vody, snižují hydrofobní účinek silikonů. V krajním případě při vysokém dávkováníMineral fiber products, especially when designed for more demanding applications, should be protected from moisture, since their dampness will significantly reduce their physical-mechanical properties, and in particular their thermal insulation properties. A possible way of protecting these products from moisture is by their hydrophobization. Its hydrophobic effect on mineral fiber products is its lubricant with mineral oil. However, the oxidative instability of mineral oils causes the hydrophobizing effect to be short-lived. More effectively, the moisture resistance of the final products can be achieved by the high hydrophobicity of the fiber binder, which upon application forms a continuous protective layer on the fiber surface. The hydrophobicity of the binders is increased by the addition of substances with highly water-repellent effects. Such substances are some organosilicon compounds, in particular polysiloxanes. However, the polysiloxanes are insoluble in water and aqueous systems and therefore cannot be added to the binder solution without further treatment. However, they can be emulsified in water and mixed with the binder solution. Polysiloxanes, whether silicone oils or crystals, are not emulsifiable without the addition of emulsifiers. Although stable emulsions can be prepared with the addition of an emulsifier, this process cannot be considered as optimal. Emulsifiers, which are always bifile, reduce the hydrophobic effect of silicones by virtue of their hydrophilic groups capable of binding water molecules. In extreme cases at high dosage

249 737 v249 737 h

nebo vhodném výběru emulátoru by byl hydrofobní účinek silikonů zoela potlačen. Uvedené nedostatky odstraňuje a danou problematiku řeší pojivo podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno emulzí polysiloxanu ve vodném roztoku základní složky pojivá, přičemž obsah polysiloxanu v emulzi je 0,1 až 10 hmotnostních vztaženo na sušinu pojivá.or a suitable choice of emulator would suppress the hydrophobic effect of the zoela silicones. The above-mentioned deficiencies are eliminated and the problem is solved by a binder according to the invention, which consists in that it consists of an emulsion of polysiloxane in an aqueous solution of the basic binder component, wherein the content of polysiloxane in the emulsion is 0.1 to 10% by weight.

Pro dosažení maximálních hydrofóbníoh účinků tohoto pojivá je třeba jej připravit způsobem podle vynálezu, podle nějž se polysiloxan emulguje přímo ve vodném roztoku základní složky. Postup podle vynálezu umožňuje emulgovat silikonové sloučeniny, které jsou jinak emulgovatelné pouze s přídavkem enrcufegátorů. U pojivové emulze připravené postupem podle vynálezu se příznivé účinky silikonové přísady projeví v plné míře. Polysiloxany je možno emulgovat v menším množství roztoku pojivá a po vytvoření emulze ji ředit zbývající-m množstvím roztoku* Tento postup umožní využívat méně výkonná emulgační zařízení. Koncentraci polysiloxanu v pojívu je možno volit v širokém rozmezí požadovaného stupně hydrofobity finálního výrobku. Základní pojivovou složkou je fenolformaldehydová nebo močovinoformaldehydová pryskyřice s případnou modifikaci močovinou a s obsahem neutralizačních činidel, organofunkčních silanů zlepšujících spojení mezi anorganickým vláknem a organlokým pojivém, zvláště za podmínek zvýšené vlhkosti, a dalších látek, jejichž obsah v pojivu je 5 až 25 hmotnostních dílů na 100 hmotnostníoh dílů pojivá. Při přípravě pojivá způsobem podle vynálezu není tedy třeba přidávat žádné emulgátory a stačí emulzi stabilizovat malým množstvím ochranného koloidu, např. polyvinylalkoholu. Jestliže jsou v roztoku dispergované tuhé částice, například síran barnatý, vzniklý srážením hydroxidu barnatého síranovými ionty, není třeba pro přípravu dostatečně stabilní emulze přidávat ani oohranných koloidů.In order to achieve the maximum hydrophobic effects of this binder, it is necessary to prepare it by the process according to the invention, in which the polysiloxane is emulsified directly in an aqueous solution of the base component. The process according to the invention makes it possible to emulsify silicone compounds which are otherwise emulsifiable only with the addition of enrichment agents. In the binder emulsion prepared by the process of the invention, the beneficial effects of the silicone additive are fully demonstrated. The polysiloxanes can be emulsified in a smaller amount of binder solution and diluted with the remaining amount of solution after emulsion formation. This procedure makes it possible to use less efficient emulsifiers. The concentration of polysiloxane in the binder can be selected over a wide range of the desired degree of hydrophobicity of the final product. The basic binder component is a phenol-formaldehyde or urea-formaldehyde resin, optionally modified with urea and containing neutralizing agents, organofunctional silanes improving the bond between the inorganic fiber and the organo-binder, especially under elevated moisture conditions, and other substances having 5 to 25 parts by weight per 100 binder parts by weight. Thus, in the preparation of the binder according to the invention, no emulsifiers are required and it is sufficient to stabilize the emulsion with a small amount of a protective colloid, e.g. polyvinyl alcohol. If solid particles are dispersed in the solution, for example barium sulphate, formed by precipitation of barium hydroxide with sulphate ions, it is not necessary to add protective colloids to prepare a sufficiently stable emulsion.

Byly vzájemně srovnávány vlastnosti minerálně vláknitýoh desek s objemovou hmotností 170 kg.m připravených laboratorně pojením minerální vlny roztokem pojivá s různě velkými přídavky polysiloxanu· Po vysušení a vytvrzení byla hodnocena nasákavost a vzlínavost vzorků po uložení ve vodě. Porovnávané vzorky vykazovaly následující procentuální přírůstky hmotnosti.The properties of mineral fiber boards with a density of 170 kg.m prepared by laboratory bonding of mineral wool with a solution of binder with different sized polysiloxane additions were compared. · After drying and curing, the absorbency and capillarity of the samples after storage in water were evaluated. The compared samples showed the following percent weight gains.

249 737 číslo vzorku koncentrace polysiloxanu (%) vzlínavist (¢) nasákavost (%)249 737 sample number polysiloxane concentration (%) capillarity (¢) water absorption (%)

33

O 2 4O 2 4

2,59 1,47 0,892.59 1.47 0.89

45,2 6,0 5,145.2 6.0 5.1

Praktický způsob přípravy pojivá podle vynálezu a jeho aplikace bude ukázán na následujících příkladech:A practical method of preparing the binder of the invention and its application will be shown in the following examples:

Příklad 1Example 1

500 ml 40-ti procentního vodného roztoku metylolfenolů bylo upraveno přídavkem 40 ml 25-ti procentní čpavkové vody.500 ml of a 40% aqueous solution of methylphenol was treated by adding 40 ml of 25% ammonia water.

Oo 100 ml takto upraveného roztoku byl v mixéru po dobu 3 minut vmícháván přídavek 5 ml lineárního polydimetylsiloxanu s viskozitou 100 m Pa.s a 2 ml l6-ti procentního roztoku polyvinylalkoholu. Vzniklá emulze pak byla zředěna přídavkem zbylého množství pojivového roztoku a 1000 ml vody. Přípravná pojivo bylo stříkáno na minerální vlnu, která pak byla tvarováha, vysušena a vytvrzena při teplotě 180 až 200 °C horkým vzduohem.About 100 ml of the thus treated solution was mixed in the mixer for 3 minutes with the addition of 5 ml of linear polydimethylsiloxane having a viscosity of 100 mPa.s and 2 ml of a 16% polyvinyl alcohol solution. The resulting emulsion was then diluted by adding the remaining amount of binder solution and 1000 ml of water. The binder was sprayed onto the mineral wool, which was then shaped, dried and cured at 180-200 ° C by hot air.

Příklad 2Example 2

K 500 ml 4o-ti procentního roztoku nízko nakondenzovaná fenolformaldehydová pryskyřice, obsahující především metylolfenoly s obsahem hydroxidu barnatého, který při její přípravě působil jako katalyzátor, bylo postupně přidáváno 38 ml 20-ti procentního roztoku síranu amonného, kterým se síran barnatý v jemné formě vysrážel. Roztok pryskyřice byl dále upraven přídavkem 20 g technická močoviny a 4Ó ml 25-ti procentní čpavková vody. L00 ml tohoto roztoku bylo v mixeru po dobu 3 minut mícháno s 15 ml 50 % hmotnostní roztoku polydimetylsiloxam v toluenu, jehož konzistence výtokovým pohárkem č.4 při 20 °C byla 20 sec. Vzniklá emulze byla zředěna přidáním zbylého množství upraveného pojivá a 1000 ml vody. Připravené pojivo bylo použito stejným způsobem jako v předchozím případě.To a 500 ml 4o-percent solution of a low-condensed phenol-formaldehyde resin, containing mainly methylphenols containing barium hydroxide, which acted as a catalyst in its preparation, was gradually added 38 ml of a 20% ammonium sulfate solution to precipitate fine barium sulfate . The resin solution was further treated with 20 g of technical urea and 40 ml of 25% ammonia water. 100 ml of this solution was mixed with 15 ml of a 50% by weight solution of polydimethylsiloxam in toluene in a mixer for 3 minutes, the consistency of which was effected by a discharge cup # 4 at 20 ° C for 20 sec. The resulting emulsion was diluted by adding the remaining amount of treated binder and 1000 ml of water. The prepared binder was used in the same manner as in the previous case.

Příklad 3Example 3

500 ml 40% ního roztoku metylolfenolů bylo upraveno přídavkem 40 ml 25 % čpavkové vody. D6 100 ml takto upraveného roztoku x500 ml of a 40% methylphenol solution was treated by adding 40 ml of 25% ammonia water. D6 100 ml of the thus treated solution x

249 737 byl v mixeru po dobu 3 minut vmioháván přídavek 5 «1 polydimetylsiloxanu s viskositou 100 mPa.s, 10 ml 50 % ního roztoku polydimetylsiloxanu v toluenu, jehož konsistence výtokovým pohárkem 6,4 při 20 °C byla 20 sec, 3 ml ló % ního roztoku pólyvinylalkoholu a 0,2 ml gama-aminopropyltrietoxysilanu. Vzniklá emulze pak byla zředěna přídavkem zbylého množství pojivového roztoku a 1000 ml vody. Připravené pojivo bylo použito jako u příkladu 1.249,737 was added to the mixer for 3 minutes with the addition of 5 < 1 > polydimethylsiloxane with a viscosity of 100 mPa.s, 10 ml of a 50% solution of polydimethylsiloxane in toluene, the consistency of which was 6.4 sec. % of a solution of polyvinyl alcohol and 0.2 ml of gamma-aminopropyltriethoxysilane. The resulting emulsion was then diluted by adding the remaining amount of binder solution and 1000 ml of water. The prepared binder was used as in Example 1.

Claims

Binder for the manufacture of hydrophobised mineral fiber products, the basic constituent of which is phenol-formaldehyde or urea-formaldehyde resin or mixtures thereof and optionally modified by urea or other substances, characterized in that it consists of an emulsion of liquid polydimethylsiloxane polymer and / or polydimethylsiloxane polymer in solution % toluene or xylene, in an aqueous solution of the base component, wherein the content of said polymer in the emulsion is 0.1 to 10% by weight, based on the dry weight of the binder.