DE1694378A1

DE1694378A1 - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern auf Basis von Mineralfasern

Info

Publication number: DE1694378A1
Application number: DE19661694378
Authority: DE
Inventors: Ball Hugo Dipl-Phys Dr; Kurt Rehnelt
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA; Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA; Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1966-09-30
Filing date: 1966-09-30
Publication date: 1971-10-07
Also published as: DE1694378B2; FR1537631A

Description

"Verfahren zur erstellung von Formkörpern auf Basis von Mineral fasern.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern auf Basis von Mineralfasern unter Verwendung von duroplastischen Formaldehydkondensaten.
Es ist bekannt, Platten oder Filze auf Basis von ineralfasern wie etwa aus Glas- oder Steinwolle, unter Verwendung von Phenolharzen als Bindemittel- herzustellen. Derartige Platten weisen aber den Nachteil auf, bei Hitzeeinwirkung brennbare Gase zu entwickeln. Man kann diesen Nachteil teilweise dadurch ausgleichen, daß man den Phenolharzen andere stickstoffhaltige Verbindungen, wie etwa Harnstoff oder Dicyandiamid zusetzt.
Jedoch genügen Platten-bzw. Filze, welche mit derartigen Bindemitteln gebunden sind, nicht strengen Anforderungen bezüglich der Brennbarkeit, die beispielsweise nach DIN 4102 für nichtbrennbare Baustoffe verlangt werden. Außerdem stört bei Zusatz von Harnstoff der unangenehme Geruch der Platte sowie die unerwünscht starke Hydrolysenanfälligkeit. z Harz) Konzentration c (= ) bezogen. Definitions-10 g Harzlösung gemä# ist also @) spez./c = 0,10 - 0,13.
Die wässrigen Lösungen sollen etwa 0,5 bis 15 % Feststoffgehalt aufweisen. Das Gewichtsverhältnis der beiden Nondensate liegt zwischen etwa 1 : 5 und 1 : 1> vorzugsweise zwischen l : 2 und 1 : 1.
Es kann zweckmä#ig sein, den Lösungen kondensationsfördernde Stoffe wie Ammoniumsulfat, Ammoniumchlorid oder andere sauer reagierende Salze zuzusetzen. In manchen Fällen ist auch der zusatz alkalisch reagierender Substanzen vorteilhaft, z.B.
Borax, Calciumhydroxid, verdünnte Alkalilaugen und Ammoniak und dergleichen. Diese Verbindungen bewirken eine Stabilisierung der Lösung.
Zur Unterstützung der an sich bereits geringen Hydrolysenanfälligkeit der fertigen Formkörper können den Lösungen der Bindemittel hydrophobierend wirkende substanzen, wie etwa Silikon, zugefügt werden.
Als Mineralfasern lassen sich beispielsweise Claswolle, Glaswatte, Asbestfasern oder Schlackenfasern verwenden, insbesondere aber Gesteinsfasern. Derartige Mineralfasern sind Mandelsproduzte und wesen in der Regel eie Durchmesser zwischen etwa 5 - 10 µ auf. Die durchschnittliche Länge der Fasern liegt vorzugsweise zwisc-hen etwa 10 - 100 mm und insbesondere 20 - 30 mm.
Die Behandlung der Mineralfasern mit den Kondensatlösungen kann nach verschiedenen üblichen Methoden erfolgen. Insbesondere kommen infrage das sogenannte Na#verfahren oder das sogenannte Trockenverfahren.
Bei dem Na#verfahren werden die Matten oder Vliese aus den Mineralfasern mit der wässrigen Lösung der Bindemittel durchflutet. Anschlie#end wird der Überschu# der Lösung abgesaugt oder durch Walzen wieder abgepreßt. Daran schließt sich eine Trocknung der Vliese in Trockenkammern an. Die Imprägnierzeit liegt bei aiesem Verfahren etwa zwischen 5 und 10 Minuten.
Bei dem sogenannten Trockenverfahren werden die Mineralfasern mit aem Kondensat besprüht und anschließend getrocknet. Die Weiterverarbeitung ist nach 2 Methoden möglich.
1) Die trocknung der nach einem der Oeschilderten-Verfahren imprägnierten Mineralfasern erfolgt zweckmä#ig bei Temperaturen zwischen etwa 50 und 2500 C. Dabei findet bereits eie gewisse aushärtung statt. Die Zeit für das Trocknen legt Je nach den Temperaturbedingungen zwischen etwa 5 und 30 inuten.
Anschlie#end an die Vortrocknung bzw. Vorhärtung erfolgt das Verdichten der imprägnierten Fasern unter einem Druck von etwa 0,2 - 50 kp/cm2. Die Pressen werden zweckmä#ig auf Temperaturen von etwa 100 - 250° C aufgeheizt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, zur Verkürzung der Pre#zeit das Pre#gut mittels eines Kochfrequenzfeldes zusätzlich zu erwärmen. Dadurch können die Aushärtungszeiten bis auf otwa 30 Sckunden verringert werden. Das Raumgewicht der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Formkörper sehwankt zwischen 100 kp/m3 und 1000 kp/m3.
2) Die imprägnierten Vliese werden in einem Arbeitsgang in einem Trockenkanal getrocknet und ausgehärtet. Die Temperatur beträgt 100 - 200° C. Die Raumgewichte des entstehenden Produkts betragen 10 bis 150 kg/m3.
Eine weitere Verbesserung der nach dem erfindungsgemä#en Verfahren hergestellten Formkörper bezüglich des Brandverhaltens nach DIN 4102 erreicht man dadurch, da# man in den Bindemittellösungen die vorstehend beschrichenen, freies melamin enthaltenden Gemische von methylolmelaminen teilweise durch oligomere Melamin-Formaldehyd-Kondensate ersetzt, deren Wasserverträglichkeit bei 1 : 2 bis 1 : 20 liegt, d.h. ein Gewichtsteil Festkörper lä#t sich mit 2 bis 20 Gewichtsteilen Wasser bis zur Ausflockung verdünnen. Derartige eligomere Kondensate können in den Tränklösungen bis zu etwa 20 %, bezogen auf den Gesamtgehalt an Melamin-Formaldehyd-Kondensat, enthalten sein.
Die Herstellung dieser oligomeren Kondensate erfolgt nach üblichen Methoden, z.B. durch Kondensation einer Melamin und Formaldehyd im Molverhältnis 1 : 2,5 bis 1 : 3,5 enthaltenden wässrigen Lösung bei Temperaturen von 75 bis 95° C und einem pH-Wert von 7,5 bis 9 während 1 bis 4 Stunden bis zu einer Fällungszahl von 1 : 6, d.h. ein Teil der Kondensatlösung lä#t sich mit 6 Teilen Wasser bis zur Trübung verdünnen.
Die erfindungsgemä# erhältlichen Formkörper eignen sich als Isoliermaterial für die Wärme-, Kälte- oder Schalldämmung, Die Formstücke mit höherem Raumgewicht und der dadurch bedingten höheren Festigkeit sind insbesondere als Wärme- und schallisolierende Wandverkleidungen im bauwesen, beispielsweise in Waschinenräumen und dergleichen, sowie auf Schiffen zu verwenden. Die Formkörper zeichnen sich durch eine besonders geringe Hydrolysenanrälligkeit und durch Unbrennbarkeit aus, die auch den Anforderungen nach DIN 4102 genägen.
Beispiele: Zur Tränkung von Gesteinsfasern(mittlerer Durchmesser 8 µ, Länge 25 mm) wurden Lösungen eines Melamin-Formaldehyd-Kondensats und eines Phenol-Formaldehyd-Kondensats verazendet. Das Melamin-Formaldehyd-Nondensat enthielt 14 % Melamin 19 % Monomethylolmelamin 25 % Dimethylolmelamin 12 % Trimethylolmelamin 13 % Tetramethylolmelamin 12 / Pentamethylolmelamin 4 % Hexamethylolmelamin.
Das verwendete Phenolharz hatte eine spezifische Viskosität/c von 0,11, eine Alkalität von 6,04, cinen Gehalt an freiem Phenol von 5,2 %. Der Sulfataschegehalt betrug 2,3 %.
Den Lösungen wurde außerdem 0,1 1, bezogen auf die Lösung, einer handelsüblichen Polysiloxanemulsion zugesetzt (Silan A 1100).
Die Vliese wurden im Überflutungsverfahren imprägniert und im DurchlauStrockner bei 900 C vorgetrocknet. Die Verpressung, der Platten erfolgte unter einem Druck von 0,4 kp/cm2, bei einer Temperatur von 2000 C. Gleichzeitig wurde ein Hochfrequenzfeld von 3,5 MHz. und 1,5 KV/cm angelegt. Die Preßzeit betrug etwa 1 Minute.
Zum Vergleich wurden Platten unter Verwendung von wasserlöslichem Phenolharz ohne Zusätze (A) und mit einem Zusatz von Dicyandiamid (n) hergestellt.
In der nachfolgenden Tabelle sind wiedergegeben das Mischungsverhältnis von Phenol-Formaldehyd-Kondensat zu dem Melamin-Formaldehyd-Kondensat bzw. dem Zusatz von Dicyandiamid. Ferner ist die Konzentration der wässrigen Tränklösung bezüglich des Bindemittels angegeben sowie die Konzentration des aufgenommenen Bindemittels in der Platte. Schließlich ist das Raumgewicht der Platte angegeben in kp/m3 sowie die PrüS-ergebnisse nach DIN 4102.

Tabelle

Beispiele Vergleichsproben

1 2 3 A B

Teile von Melamin-Form-

aldehyd-Kondensat/Phenol- 1:2 1:1 2:1,8+ 0:1 Dicyandiamid:Phenol-

Formaldehyd-Kondensat harz 1:2,6

Konzentration in wässri-

ger Lösung 7% 12% 7% 6,6% 7,8%

Konzentration Bindemittel

in der Platte 5,8% 7,3% 5,8% 6,1% 6,1%

Raumgewicht der Platte in

kp/m3; Prüfung DIN 4102 400 394 520 525 543

Entflammung - - - + +

Temperaturerh. 43°C 44°C 41°C 50°C 46°C

brennbare Gase - - - + +

+)+0,2 Teile oligomere Melamin-Formaldehyd-Kondensate mit einer Fällungszahl von 4 bis 16 P a t e-n t a n s p r ü c h e 1) Verfahren zur Herstellung von Formkörpern auf Basis von Mineralfasern unter Verwendung von duroplastischen Formaldehyd-Kondensaten, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel eine wässrige Lösung von a) einer freies Melamin enthaltenden und von Oligomeren im wesentlichen freien Mischung monomerer Methylolmelamine und b) wasserv-erdünnbaren Phenol-Formaldehyd-Kondenæaten vom Resol-Typ mit einem Gehalt von etwa 3 - 6 % an freiem Phenol, welche eine spezifische Viskosität von etwa 0,10 - 0,13 und eine Alkalität von etwa 4 - 8 (ml## HCl/g Lösung) aufweisen, eInsetzt.

2)Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Formaldehyd-Kondensate in etwa 3- bis 15%iger wässriger Lösung einsetzt.
3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Melamin-Formaldehyd-Kondensat zu 3henol-Formaldehyd-Sondensat zwischen etwa 1 : 5 und 1 : 1, vorzugsweise zwischen 1 : 2 und 1 : 1, liegt.
4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zusätzlich oligomere Melamin-Formaldehyd-Kondensate einer Wasserverdünnbarkeit von etwa 1 : 2 bis 1 : 20 in einer Menge bis zu etwa 20 %, bezogen auf den Gesamtgehalt an Melamin-Formaldehyd-Kondensat, enthält.