DE2446278C3 - Fiber composite of coherent three-dimensional structure - Google Patents
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Faserverbundstoff zusammenhängender dreidimensionaler Struktur aus einer Vielzahl zusammenhängender Fasern, die an ihren Berührungspunkten mit einer kolloidales Siliciumdioxid enthaltenden Biiiderzubereitung aneinander gebunden sind.The invention relates to a fiber composite made of a cohesive three-dimensional structure a multitude of contiguous fibers that at their points of contact with a colloidal silicon dioxide containing image preparation are bound to one another.
Harzgebundene Fasermaterialien sind bekannte Industrieprodukte, die auf den verschiedensten Gebieten verwendet werden. Sie dienen beispielsweise zur Wärmeisolation, Schalldämpfung oder Elektroisolation. Allgemein für Faserplatten, Gewebe und Laminate verwendete Bindemittelharze sind Phenolverbindungen, Melamine, Silicone, Caseine und Epoxide. Als Fasern zur Herstellung derartiger Materialien kommen beispielsweise Cellulosefasern, wie Holzfasern oder Baumwolle, Nylon, Rayon, Polyester, Glas oder Asbest in Frage. Die Art des Bindeharzes hat einen direkten Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften der entsprechenden Fasermaterialien. Ein besonderes Problem in der Industrie ist dabei die Brennbarkeit der Bindeharze, und zwar insbesondere bei der Wärmeisolation. Resin-bonded fiber materials are well-known industrial products that are used in a wide variety of fields be used. They are used, for example, for thermal insulation, soundproofing or electrical insulation. Binder resins commonly used for fiberboard, fabrics and laminates are phenolic compounds, Melamines, Silicones, Caseins and Epoxies. Used as fibers for the production of such materials for example cellulose fibers such as wood fibers or cotton, nylon, rayon, polyester, glass or asbestos in question. The type of binder resin has a direct influence on the physical properties of the appropriate fiber materials. A particular problem In industry, this is the flammability of binding resins, especially in thermal insulation.
Aus der DT-AS 10 29 725 ist die Verwendung von kolloidaler Kieselsäure zusammen mit organischen Bindemitteln als Binder für Glasfasern bekannt.DT-AS 10 29 725 stipulates the use of colloidal silica together with organic Binders known as binders for glass fibers.
In US-PS 37 59 740 wird ein Verfahren zum Binden eines Pigments auf Glasfasergewebe beschrieben, das darin besteht, daß man das Glasfasergewebe mit einer wäßrigen Emulsion aus (1) einem Copolymer aus im wesentlichen 75 bis 85 Molprozent (CHs^SiO-Einheiten und 15 bis 25 Molprozent CbHsSiOj,^ Einheiten, das durch Emulsionspolymerisation hergestellt worden ist, und (2) einem in Wasser dispergierbaren Pigment behandelt und das damit behandelte Material abschließend trocknet.In US-PS 37 59 740 a method for binding a pigment on glass fiber fabric is described which consists in that the glass fiber fabric with an aqueous emulsion of (1) a copolymer of im essentially 75 to 85 mole percent (CHs ^ SiO units and 15 to 25 mole percent CbHsSiOj, ^ units, the by emulsion polymerization, and (2) a water dispersible pigment treated and the material treated with it finally dries.
Die bekannten Bindemittel eignen sich jedoch nicht als Bindeharze zur Herstellung von Faserverbundstoffen, bei denen auf eine Nichtbrennbarkeit des Materials, besonders bei Wärmeisolationen, größter Wert gelegt werden muß. Auch eine Kombination der aus DT-AS 10 24 725 bekannten Verwendung von kolloidaler Kieselsäure mit dem in US-PS 37 59 740 beschriebenen Copolymer würde nicht zum gewünschten Erfolg führen.However, the known binders are not suitable as binding resins for the production of fiber composites, where great importance is attached to the non-combustibility of the material, especially in the case of thermal insulation must become. Also a combination of the use of colloidal known from DT-AS 10 24 725 Silicic acid with the copolymer described in US Pat. No. 3,759,740 would not lead to the desired success to lead.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines bestimmten Faserverbundstoffes, der durch Verwendung einer besonderen Binderzubereitung in wirtschaftlieh interessanter Weist· ein praktisch nicht brennbares Material ergibt.The object of the invention is therefore to create a certain fiber composite that by using a special binder preparation in an economically interesting way · a practically non-combustible one Material results.
Diese Aufgabe wird beim erfindungsgemäßen Faserverbundstoff der eingangs genannten Art dadurch s gelöst, daß die Binderzubereitung 10 bis 75 Gewichts prozent kolloidales Siliciumdioxid enthält, das in einer Matrix aus 25 bis 90 Gewichtsprozent RSiOi/. gleichförmig dispergiert ist, worin R für Alkyl mit 1 bis einschließlich 3 Kohlenstoffatomen, Vinyl, 3,3,3-Trifluorpropyl, gamma-Glycidoxypropyl oder gamma-Methacryloxypropyl steht, wobei wenigstens 70 Gewichtsprozent der Matrix CHjSiO^. sind.This object is achieved with the fiber composite according to the invention of the type mentioned s solved that the binder preparation 10 to 75 weight percent colloidal silicon dioxide contained in a matrix of 25 to 90 percent by weight RSiOi /. is uniformly dispersed, wherein R is alkyl having 1 to 3 carbon atoms inclusive, vinyl, 3,3,3-trifluoropropyl, gamma-glycidoxypropyl or gamma-methacryloxypropyl, at least 70 percent by weight the matrix CHjSiO ^. are.
Der erfindungsgemäße Faserverbundstoff läßt sich herstellen, indem man eine Vielzahl zusammenhängender Fasern mit einer zum Verbinden dieser Fasern an ihren Berührungspunkten ausreichenden Menge einer Binderzubereitimg beschichtet, die aus einer Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid in einer Lösung des Teilkondensats eines Silanols der Formel RSi(OH)j, worin R für Alkyl mit 1 bis einschließlich 3 Kohlenstoffatomen, Vinyl, 3,3,3-Trifluorpropyi, gamma-Glycidoxypropyl oder gamirui-Methacryloxypropyl steht, in einem Gemisch aus aliphatischen! Alkohol und Wasser besteht, wobei wenigstens 70 Gewichtsprozent des Silanols in Form von CHjSi(OH)3 vorliegen, die Zubereitung 1 bis 40 Gewichtsprozent Feststoffe enthält, die praktisch aus 10 bis 75 Gewichtsprozent kolloidalem Siliciumdioxid und 25 bis 90 Gewichtsprozent des genannten Teilkondensats bestehen, und wobei die Zubereitung ferner eine zur Einstellung eines pH-Wertes im Bereich von 3,0 bis 6,0 ausreichende Menge Säure enthält, und das Teilkondensat dann härtet.The fiber composite according to the invention can be produced by coating a large number of coherent fibers with an amount of a binder preparation which is sufficient to connect these fibers at their points of contact and which consists of a dispersion of colloidal silicon dioxide in a solution of the partial condensate of a silanol of the formula RSi (OH) j, where R stands for alkyl with 1 to 3 carbon atoms inclusive, vinyl, 3,3,3-trifluoropropyl, gamma-glycidoxypropyl or gamirui-methacryloxypropyl, in a mixture of aliphatic! Alcohol and water, with at least 70 percent by weight of the silanol in the form of CHjSi (OH) 3 , the preparation containing 1 to 40 percent by weight of solids, consisting practically of 10 to 75 percent by weight of colloidal silicon dioxide and 25 to 90 percent by weight of said partial condensate, and wherein the preparation furthermore contains an amount of acid sufficient to adjust a pH value in the range from 3.0 to 6.0, and the partial condensate then hardens.
Die für das obige Verfahren verwendete Binderzubereitung ist eine Dispersion aus etwa Ί bis 40 Gewichtsprozent Feststoffen, bezogen auf das Gewicht an kolloidalem Siliciumdioxid, und einem in dem Träger vorhandenen Teilkondensat. Die überwiegende Menge des Teilkondensats ist CH3Si(OH)3, und eine kleinere Menge (30% oder weniger) des Siloxanols stammen von einer Cokondensation mitThe binder preparation used for the above process is a dispersion of about Ί to 40 percent by weight solids, based on the weight of colloidal silicon dioxide, and a partial condensate present in the carrier. The majority of the partial condensate is CH 3 Si (OH) 3 , and a smaller amount (30% or less) of the siloxanol comes from co-condensation
C2H5Si(OH),
C3H7Si(CH)3
CH2=CHSi(OH)3 C 2 H 5 Si (OH),
C 3 H 7 Si (CH) 3
CH 2 = CHSi (OH) 3
CH2=CCOO(CH2)3Si(OH3)3 CH 2 = CCOO (CH 2 ) 3 Si (OH 3 ) 3
CH3
CH2-CHCH2O(CH2J3Si(OH)3 CH 3
CH 2 -CHCH 2 O (CH 2 J 3 Si (OH) 3
o'O'
oder Gemischen hiervon. Vom wirtschaftlichen Standpunkt her und aus Gründen der Nichtbrennbarkeit des gehärteten Binders, verwendet man zur Formulierung des Trägers vorzugsweise nur Monomethyltrisilanol. Durch das Vorhandensein von wenigstens 70 Gewichtsprozent CH3S1O3/2 in der Siloxankomponente der Zubereitung erhält man einen Binder mil niedrigem Gehalt an organischen Materialien. Eine Verringerung des Gehaltes an organischen Materialien im Harz ist ein wesentlicher Faktor für eine schlechte Brennbarkeit.or mixtures thereof. From an economic point of view and for reasons of non-combustibility of the cured binder, it is preferred to use only monomethyltrisilanol to formulate the carrier. The presence of at least 70 percent by weight CH3S1O3 / 2 in the siloxane component of the In the preparation, a binder with a low content of organic materials is obtained. A decrease the content of organic materials in the resin is a major factor in poor flammability.
6«; Die Trisilanole der Formel RSi(OH)3 werden in situ hergestellt, indem man die entsprechenden Triaikoxysilane zu einer sauren wäßrigen Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid gibt. Beispiele geeigneter6 «; The trisilanols of the formula RSi (OH) 3 are prepared in situ by adding the corresponding triaikoxysilanes to an acidic aqueous dispersion of colloidal silicon dioxide. Examples of suitable ones
Trialkoxysilniie sind solche, Jit· Methoxy-, Äthoxy , Isopmpoxy- oder t.-Butoxysubsiiiuenten emhaltei», aus denen nach I lydrolyse der einsprechende Alkohol entsteht, wodurch wenigstens ein '!"oil des in dem flüssigen Hinder vorhandenden Alkohols gebildet wird, s Nach Bildung des Silanols in dem sauren wäßrigen Medium kommt es zu einer Kondensation der llydroxylsubstiluenten unter Bildung von — Si — O — Si-Bindungen. Die Kondensation dauert eine gewisse Zeit und ist nicht vollständig, sondern es bleibt im Siloxan eine ziemliche Menge siliciumgebimdener Hydroxylgruppen vorhanden, wodurch das Polymer in dem Colösungsmittel aus Alkohol und Wasser löslich wird. Dieses lösliche Teilkondensat läßt sich als Siloxanolpolymer bezeichnen, das über wenigstens eine silicium-gebundene Hydroxylgruppe auf je drei -Si-O-Si-Einheiien verfügt. Während des Härtens des Binders kondensieren diese restlichen Hydroxylgruppen unter Bildung eines Silsesquioxans der Formel RSiOj/2.Trialkoxysilniie are those Jit · methoxy, ethoxy, or t-Isopmpoxy- Butoxysubsiiiuenten emhaltei ", from which after I lydrolyse the opponent alcohol is formed, whereby at least a '" oil of the forehand end in the liquid alcohol is formed Hinder!, S After Formation of the silanol in the acidic aqueous medium leads to a condensation of the hydroxyl substituents with the formation of - Si - O - Si bonds. The condensation takes a certain time and is not complete, but rather a fair amount of silicon-bonded hydroxyl groups remains in the siloxane, This soluble partial condensate can be referred to as a siloxanol polymer, which has at least one silicon-bonded hydroxyl group on every three -Si-O-Si units. These condense during the hardening of the binder remaining hydroxyl groups to form a silsesquioxane of the formula RSiOj / 2 .
Die Siliciumdioxidkomponente der Zubereitung liegt als kolloidales Siliciumdioxid vor. Wäßrige Dispersionen enthalten im allgemeinen kolloidales Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße im Bereich von 5—150 Millimikron. Dieses Siliciumdioxidhydrosole werden nach bekannten Verfahren hergestellt und sind im Handel erhaltlich. Aus Gründen einer besseren Lagerbarkeit und Haltbarkeit der Binderzubereitung verwendet man vorzugsweise kolloidales Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße von 15 bis 60 Millimikron. Kolloidale Siliciumdioxide dieser Art sind verhältnismä-Big frei von Natriumoxid und anderen Metalloxiden. Sie enthalten im allgemeinen weniger als zwei Gewichtsprozent, und vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent Natriumoxid. Diese Siliciumdioxide gibt es als saure· und basische Hydrosole. Kolloidales Siliciumdioxid ist von anderen in Wasser dispergierbaren Formen von SiO2 zu unterscheiden, wie Polykieselsäure oder Alkalisilikaten, die erfindungsgemäß nicht geeignet sind.The silicon dioxide component of the preparation is in the form of colloidal silicon dioxide. Aqueous dispersions generally contain colloidal silica with a particle size in the range of 5-150 millimicrons. These silica hydrosols are prepared by known processes and are commercially available. Colloidal silicon dioxide with a particle size of 15 to 60 millimicrons is preferably used for reasons of better storability and durability of the binder preparation. Colloidal silicas of this type are relatively free of sodium oxide and other metal oxides. They generally contain less than two percent by weight, and preferably less than 1 percent by weight, sodium oxide. These silicas are available as acidic and basic hydrosols. Colloidal silicon dioxide is to be distinguished from other water-dispersible forms of SiO 2 , such as polysilicic acid or alkali metal silicates, which are not suitable according to the invention.
Der Binder besteht aus Siliciumdioxid, das in einer Lösung des Siloxanols in einem Colösungsmittel aus niederem aliphatischen! Alkohol und Wasser dispergiert ist. Geeignete niedere aliphatische Alkohole sind mit Wasser mischbar, und zu ihnen gehören beispielsweise Methanol, Äthanol, Isopropanol oder t.-Butanol. Natürlich lassen sich auch Gemische solcher Alkohole verwenden. Der bevorzugte Alkohol ist Isopropanol, und falls man Alkoholgemischc verwendet, dann enthält ein solches Gemisch vorzugsweise wenigstens 50 Gewichtsprozent Isopropanol. Das Lösungsmittelsystem sollte etwa 20 bis 65 Gewichtsprozent Alkohol enthalten, damit das Siloxanol auch ausreichend löslich ist. Wahlweise können in dem ColösungsmittelsyUem auch kleinere Mengen (nicht mehr als 20 Gewichtsprozent) eines mit Wasser mischbaren polaren Lösungsmittels vorhanden sein, wie Aceton, 2-Butoxyäthanol und dergleichen.The binder consists of silicon dioxide, which is made up of a solution of the siloxanol in a cosolvent lower aliphatic! Alcohol and water is dispersed. Suitable lower aliphatic alcohols are with Miscible in water, and they include, for example, methanol, ethanol, isopropanol or t-butanol. Naturally mixtures of such alcohols can also be used. The preferred alcohol is isopropanol, and if an alcohol mixture is used, then such mixture preferably contains at least 50% Weight percent isopropanol. The solvent system should contain about 20 to 65 percent by weight alcohol so that the siloxanol is also sufficiently soluble is. Optionally, smaller amounts (no more than 20 percent by weight) can be used in the cosolvent system. a water-miscible polar solvent such as acetone, 2-butoxyethanol and like that.
Damit die Binderzubereitung haltbar ist und nur minimal geliert, muß sie eine zur Einstellung eines pH-Wertes von 3,0 bis 6,0 ausreichende Menge einer anorganischen oder mit Wasser mischbaren organisehen Säure enthalten. Als Säuren eignen sich sowohl organische als auch anorganische Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Essigsäure, Chloressigsäure, Zitronensäure, Benzoesäure. Dimethylmalonsäure, Ameisensäure, Glutarsäure, Glycolsäure, Maleinsäure, Malonsäure, Toluolsulfonsäure, Oxalsäure und dergleichen. Die jeweilige Säure hat einen direkten Einfluß auf die Geschwindigkeit der Silanolkondensation, die ihrerseits wiederum die Haltbarkeit der Zubereitung bestimmt. Die Stärkeren Säuren, wie ChlorwasserstoHsäure oder I oluolsulloiisaure, geben eine wesentlich kürzere Haltbarkeit oder Badbesländigkeit und erfordern zur Hersiellung des vorgeschriebenen löslichen Teilkondensats eine kürzere Allerungszeit. Vorzugsweise setzt man :;o viel mit Wasser mischbare Carbonsäure aus der Gruppe Essigsäure, Ameisensäure, Propionsäure oder Maleinsäure zu, daß der pl I-Wert in der Binderzubereilung im Bereich von 4 bis 5,5 liegt. Aus Gründen einer guten Badbeständigkeit sollten die Alkalisalze dieser Säuren ferner löslich sein, wodurch man diese Säuren zusammen mit Siliciumdioxiden verwenden kann, die eine ziemliche Menge (mehr als 0,2% Natriumoxid) Alkalimetall oder Alkalioxid enthalten.So that the binder preparation is durable and only gels minimally, it must be a setting for a pH-value of 3.0 to 6.0 sufficient amount of an inorganic or water-miscible organic organic matter Contain acid. Suitable acids are both organic and inorganic acids, such as hydrochloric acid, acetic acid, chloroacetic acid, citric acid, Benzoic acid. Dimethylmalonic acid, formic acid, glutaric acid, glycolic acid, maleic acid, malonic acid, Toluenesulfonic acid, oxalic acid and the like. The respective acid has a direct influence on the The speed of the silanol condensation, which in turn determines the shelf life of the preparation. The stronger acids, such as hydrochloric acid or Ioluenesulloic acid, give a much shorter one Durability or Badbesländigkeit and require for the production of the prescribed soluble partial condensate a shorter allergy time. It is preferable to use: o a large amount of water-miscible carboxylic acid from the Group acetic acid, formic acid, propionic acid or maleic acid to ensure that the pI value in the binder preparation ranges from 4 to 5.5. For reasons of good bath resistance, the alkali salts should use these Acids can also be soluble, which means that these acids can be used together with silicas, the Contain a fair amount (greater than 0.2% sodium oxide) alkali metal or alkali oxide.
Der Binder läßt sich ohne weiteres herstellen, indem man Trialkoxysilane, wie RSi(OCHj)1, zu einer kolloidalen Siliciumdioxiddispersion gibt, nachdem der pH-Wert der Dispersion durch Zugabe der Säure auf die gewünschte Höhe eingestellt wurde, oder man kann die Säure auch zum Siian oder zum Hydrosol geben, bevor man diese beiden Komponenten vermischt, sofern das Vermischen rasch vorgenommen wird. Die zur Einstellung des gewünschten pH-Wertes erforderliche Säure hängt vom Alkaligehalt des Siliciumdioxids ab, sie macht normalerweise jedoch weniger als 1 Gewichtsprozent der Zubereitung aus. Durch Hydrolyse der silieiumgebunder.en Alkoxysubstituenten entsteht Alkohol, so daß beispielsweise bei Hydrolyse von einem Mol CH3Si(OC2Hs)3 drei Mole Äthanol gebildet werden. Je nach der für die fertige Zubereitung gewünschten prozentualen Feststoffmenge kann man zusätzlich Alkohol, Wasser oder ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel zugeben. Man sollte die Binderzubereitung gut durchmischen und für eine sichere Bildung des Teilkondensats kurzzeitig altern lassen. Die dabei erhaltene Zubereitung stellt eine klare oder nur leicht trübe niederviskose Dispersion dar, die mehrere Tage stabil ist. Die Kondensation von =SiOH verläuft sehr langsam, und es bilden sich in der Zubereitung eventuell Gelstrukturen. Die Badbeständigkeit der Zubereitung läßt sich erhöhen, indem man sie bei einer unterhalb Raumtemperatur liegenden Temperatur, beispielsweise bei 5°C, aufbewahrt.The binder can be easily prepared by adding trialkoxysilanes, such as RSi (OCHj) 1 , to a colloidal silica dispersion after the pH of the dispersion has been adjusted to the desired level by adding the acid, or the acid can also be added to the Add Siian or to the hydrosol before mixing these two components if mixing is done quickly. The acid required to establish the desired pH depends on the alkali content of the silicon dioxide, but it normally makes up less than 1 percent by weight of the preparation. The hydrolysis of the silicon-bonded alkoxy substituents produces alcohol, so that, for example, three moles of ethanol are formed on hydrolysis of one mole of CH 3 Si (OC 2 Hs) 3. Depending on the percentage of solids desired for the finished preparation, alcohol, water or a water-miscible solvent can also be added. The binder preparation should be mixed thoroughly and allowed to age for a short time for reliable formation of the partial condensate. The preparation obtained is a clear or only slightly cloudy, low-viscosity dispersion that is stable for several days. The condensation of = SiOH proceeds very slowly and gel structures may form in the preparation. The bath resistance of the preparation can be increased by keeping it at a temperature below room temperature, for example at 5 ° C.
Die Zubereitung kann mit gepufferten latenten Kondensationskatalysatoren versetzt werden, wodurch man bei milderen Härtungsbedingungen arbeiten und optimale Eigenschaften des fertigen Überzugs erhalten kann. Eine Klasse solcher latenter Katalysatoren sind Alkalisalze von Carbonsäuren, wie Kaliumformiat. Eine weitere Klasse derartiger Katalysatoren sind die Amincarboxylate und quaternären Ammoniumcarboxylate. Die Katalysatoren müssen natürlich in dem Colösungsmitlelsystem löslich oder wenigstens damit mischbar sein. Die Katalysatoren sind derart latent, daß sie bei Raumtemperatur die Badbeständigkeit der Zubereitung nicht wesentlich verkürzen. Beim Erhitzen dissoziiert der Katalysator jedoch unter Bildung einer die Kondensation fördernden aktiven Katalysatorart, beispielsweise eines Amins. Zur Verhinderung von Einflüssen auf den pH-Wert der Zubereitung werden gepufferte Katalysatoren eingesetzt. Bestimmte der im Handel erhältlichen kolloidalen Siliciumdioxiddispersionen enthalten freies Alkalimetall, das mit der organischen Säure während der Einstellung des pH-Wertes reagiert, wodurch der Carboxylatkatalysator in situ entsteht. Dies gilt besonders dann, wenn man von einem Hydrosol mit einem pH-Wert von 8 oder 9 ausgeht. DerThe preparation can be mixed with buffered latent condensation catalysts, whereby you work with milder curing conditions and get the best possible properties of the finished coating can. One class of such latent catalysts are alkali salts of carboxylic acids such as potassium formate. One Another class of such catalysts are the amine carboxylates and quaternary ammonium carboxylates. The catalysts must, of course, be soluble in, or at least with, the cosolvent system be mixable. The catalysts are so latent that they have the bath resistance of the at room temperature Do not shorten preparation significantly. However, when heated, the catalyst dissociates to form a active type of catalyst promoting condensation, for example an amine. To prevent Influences on the pH of the preparation, buffered catalysts are used. Certain of the im Commercially available colloidal silica dispersions contain free alkali metal that interacts with the organic Acid reacts during the adjustment of the pH, creating the carboxylate catalyst in situ arises. This is especially true when assuming a hydrosol with a pH of 8 or 9. the
Binder kann durch /ugahe von Carboxy l.iten katalysiert werden, wie Dimethv laminaceiat, Aihanolaminaceiai. Dimethylamlinformiat. 1 eiraäthylamnioniumbenzoal, Natriumacetat, Natriumpropionai. Nainumlormiai oder Benz.yllrimethylammoniumacelai. Die Kaialysatornien ge kann in Abhängigkeil von dem gewünsc'iten Härtungszusiaiid variiert werden. bei über etwa I1-") Gewichtsprozent Katalysator in dem Träger isi die Haltbarkeit jedoch kürzer, und die physikalischen Eigenschaften des Harzes können schlechter sein. κ> Vorzugsweise verwendet man daher etwa 0,05 bis 1 Gewichtsprozent KatalysatorBinder can be catalyzed by / ugahe of carboxy lites, such as Dimethv laminaceiat, Aihanolaminaceiai. Dimethylamine formate. 1 eiraäthylamnioniumbenzoal, sodium acetate, sodium propionai. Nainumlormiai or Benz.yllrimethylammonium acelai. The analyzer range can be varied depending on the desired hardening compound. however, if the catalyst is in excess of about 1 % by weight in the carrier, the shelf life is shorter and the physical properties of the resin may be inferior. It is therefore preferable to use about 0.05 to 1% by weight of catalyst
Um die Dispersion möglichst stabil zu machen und gleichzeitig optimale Eigenschaften beim gehärteten Binder zu erhalten, verwendet man vorzugsweise eine ι -, Binderzubereitung mit einem pH-Wert im Bereich von 4 bis 5, und einem Feststoffgehalt von 1 bis 10 Gewichtsprozent. Der Siliciumdioxidanteil hat dabei eine Teilchengröße im Bereich von 10 bis 60 Millimikron, und das Teilkondensat der Formel :ö CHiSi(OH)) liegt in einer Menge im Bereich von 35 his 55 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamten Feststoffe, in einem Colösuiigsmittel aus Methanol. Isopropanol und Wasser vor. wobei die Alkohole 30 bis 60 Gewichtsprozent des Colösungsmutels ausmachen ;v und man als Katalysator Natriumacetat oder Benzyltrimethylammoniumacetat verwendet, und zwar in einer Menge im Bereich von 0.05 bis 0.5 Gewichtsprozent der Zubereitung. FJn solcher Träger ist verhältnismäßig stabil und etwa einen Monat lagerbar. Nach Auftragen _v> auf Fasern kann man den Binder in verhältnismäßig kurzer Zeit bei Temperaturen im Bereich von 75 bis 125' C härten.In order to make the dispersion as stable as possible and at the same time optimal properties for the hardened To obtain binder, one preferably uses a ι -, Binder preparation with a pH value in the range from 4 to 5, and a solids content of 1 to 10 Weight percent. The silicon dioxide content has a particle size in the range from 10 to 60 Millimicrons, and the partial condensate of the formula: ö CHiSi (OH)) is in an amount in the range of 35 his 55 percent by weight, based on total solids, in a solvent of methanol. Isopropanol and water. wherein the alcohols 30 to 60 percent by weight of the cosolvent make up; v and the catalyst used is sodium acetate or benzyltrimethylammonium acetate used in an amount ranging from 0.05 to 0.5 percent by weight of the Preparation. FJn such a carrier is relatively stable and can be stored for about a month. After application _v> The binder can be applied to fibers in a relatively short time at temperatures in the range from 75 to Harden at 125 'C.
Die flüssige Binderzubereiiung kann unter Anwendung üblicher Techniken auf eine Fasermasse aufgetra- ;,> gen werden. Liegen die Fasern beispielsw eise in Form einer Folie, eines Gewebes, einer Matte oder einer Bahn vor. dann kann man diese Struktur durch Sprühen. Tauchen. Bürsten und dergleichen imprägnieren. Diskrete oder einzelne Fasennassen können mit der ^o Bindemittclz.ubereitung beschichtet, zu einer Struktur geformt und dann gehärtet werden. wodurch die Fasern an ihren Berührungspunkten aneinander gebunden werden. So kann man beispielsweise Asbestfaser!! in dem flüssigen Binder aufschlämmen und dann in eine j* Form oder auf eine Oberfläche sprühen, wodurch man ein Wärmeisoliermaterial erhält. Die optimale prozentuale Feststoffmenge (kolloidales Siliciumdioxid und Teilkondensat) in der flüssigen Binderzubereitung ist von der Faserart abhängig, und der Auftrag erfolgt im allgemeinen in einem Bereich von 1 bis 40 Gewichtsprozent Feststoffe. Zum Sprühen von GLsfasermatenalien ist eine Zubereitung mit 2 bis 10 Gewichtsprozent Feststoff gehalt sehr w irksam.The liquid binder preparation can be applied to a fiber mass using conventional techniques be genes. If the fibers are, for example, in the form of a film, a fabric, a mat or a web before. then you can spray this structure up. Dive. Impregnate brushes and the like. Discreet or individual bevel masses can be used with the ^ o Coated binder preparation to form a structure shaped and then hardened. thereby making the fibers are bound to each other at their points of contact. For example, asbestos fiber !! in slurry in the liquid binder and then pour it into a j * Form or spray onto a surface, whereby a thermal insulating material is obtained. The optimal percentage Amount of solids (colloidal silicon dioxide and partial condensate) is in the liquid binder preparation depends on the type of fiber, and the application takes place in generally in the range of 1 to 40 weight percent solids. For spraying glass fiber materials a preparation with a solids content of 2 to 10 percent by weight is very effective.
Nach Aufbringen der Binderzubereitung auf eine Fasermasse wird die I ösungsmittelsomponenie verdampft
und der Siloxananteil gehärtet. Ein Härten über eine weitere Kondensation der Silanolfunktionalitäi
unter Bildung von = SiOSi =-Bindungen erfolgt bereits
bei Raumtemperatur Du Hänungsgcschw i:id:Lke;- :..
wird ledoch bei höheren Temperature--. beschleunig;,
lane völlige Härtung erhält ma" ^ei 23Ci C r weniger
als 30 Minuten, i.-d celluOsischc rasen- ko'v.en i2
Stunden be; etw ,.<, S3 C sx-häne; w erder. Nach de!~"
Marien erhält man cmc Fascrsii"i:k!i:r. derc:: fasern .-." ·-
ihre:1 Beriihnings;->;;nk!cn mit einer .". 'h · eaung gebunden
Sind, die praktisch aus 'λ' bis ~:; k cw ichtspro/etv.
kolloidalen' Si'viumdioxid und 2^ bi>
0O Gew ichisrrozeni
Silsec|Uio\anpol> int-i dei I omik.-I RSiOi . li
worin R obige Bc icutung hai. Selbstverständlich muli
das Polymer nicht völlig kondensiert wurden, und das
Harz kann daher restliche llydroxylsiibstiiueiiien
enthalten. Der Res'.hyJroxvlgchalt eines solchen I larz'.-s
kann bis /ti 10% betragen. In-rechnet auf Prozent ;ui
s SiOH. Mi dem Binder beschichten- elastische
Fasermassen können während der I lärtiingssuile
gepreßt wurden, damit die zusammenhängenden lasern an ihren Berührungspunkten sicher gebunden werden.
Die Menge an in der Struktur vorhandener gehärteter Binderzubereiiung kann in Abhängigkeit vom jeweiligen
Verfahren der AufDringung und der Art der Faser schwanken, sie beträgt normalerweise jedoch 1 bis '30
Gewichtsprozent des Gegenstandes. Die erfindungsgcmäß
erhaltenen Gegenstände haben eine feste kohärente dreidimensionale Struktur, für die es in der Industrie
vielfach Verwendung gibt. Geeignete Fasern zur Herstellung dieser Strukturen sind beispielsweise
Cellulosefasern, anorganische Fasern, Polymerfasern oder Metallfasern oder auch Gemische hiervon. 'Zu
geeigneten Cellulosefasern gehören beispielsweise
Holzxellulose, wie Pulpen von Hartholz. Weichhölzern
und holzigen Jahrespflanz.cn. Hanf. Baumwolle od-.-r
Jute. Als anorganische Fasern oder Materialien lasse:;
sich Materialien aus Glas. Asbest, Titandioxid, Aluminiumoxid, Graphit und dergleichen verwenden. Ms
Synihesepolymerfasern eignen sich sowohl Homopoiymere
als auch Copolymere, wie durch Polymerisation von Yinylhalogeniden oder Copolymerisation eines
V'inylhalogenids mit einem Vinylester hergestellte Vinylharze, Polyolefine,beispielsweise Polyäthylen oder
PoIvpropylen. Polyurethane. Polyamide, beispielsweise
Poiyhexamethylenadipamid. Acrylharze. Polyester. Poly aldehyde und Celluloseester, wie Nitrate. Acetate oder
Propionate. Zu metallischen Faserstrukturen gehören
aus Eisen. Kupfer. Aluminium. Stahl, Titan und dergleichen hergestellte Fasern. Gcwünschtenfalls lassen
sich auch Hohlfasern verwenden. Die Fasern können zur Verbesserung der Adhäsion des Binderharzes
mit einem Grundiermittel vorbehandelt oder beschichtet werden. Es muß jedoch eine Vielzahl an
Fasern in ausreichender Menge vorhanden sein, und diese müssen so zueinander angeordnet sein, daß ein
Faser-zu-Faser-Kontakt besteht, der für die für das Endprodukt gewünschten physikalischen Eigenschaften
notwendig ist. Die Fasern können daher die Form einer Folie, einer Bahn, eine- Matte, eines Gewebes, eines
Taus, eines Bündels, eines Laminats oder dergleichen
haben.After the binder preparation has been applied to a fiber mass, the solvent component is evaporated and the siloxane component is hardened. Hardening via a further condensation of the silanol functionality with the formation of = SiOSi = bonds already takes place at room temperature . -: .. will however at higher temperatures--. accelerated ;, lane complete hardening is obtained ma "^ ei 23Ci C r less than 30 minutes, i.-d celluOsischc rasen- ko'v.en i2 hours be; something,. <, S3 C sx-hane; w erder. nach de ! ~ "Marien you get cmc Fascrsii" i: k! i: r. derc :: fibers .-. " · - their 1 Beriihnings ->;; nk cn with a '' higher-eaung bound are that practically 'λ' to ~: k cw ichtspro / etv colloidal. '!.. Si'viumdioxid and 2 ^ bi> 0 O Gew ichisrrozeni Silsec | Uio \ anpol> int-i dei I omik.-I RSiOi. li
in which R the above description hai. Of course, the polymer must not have fully condensed, and the resin may therefore contain residual hydroxyl fragments. The resistance of such a larz can be up to 10%. In-calculated on percent; ui s SiOH. Coating with the binder - elastic fiber masses can be pressed during the lärtiingssuile so that the connected lasers are securely bound at their points of contact. The amount of hardened binder formulation present in the structure can vary depending upon the particular method of application and the type of fiber, but is normally from 1 to 30 percent by weight of the article. The articles obtained according to the invention have a solid, coherent three-dimensional structure for which there are many uses in industry. Suitable fibers for producing these structures are, for example, cellulose fibers, inorganic fibers, polymer fibers or metal fibers or also mixtures thereof. 'Suitable cellulose fibers include for example Holzxellulose as pulping of hardwood. Softwoods and woody annual plants. Cn. Hemp. Cotton or jute. As inorganic fibers or materials let :; materials made of glass. Use asbestos, titanium dioxide, aluminum oxide, graphite, and the like. Both homopolymers and copolymers are suitable as synthetic polymer fibers, such as vinyl resins, polyolefins, for example polyethylene or polypropylene, produced by polymerization of vinyl halides or copolymerization of a vinyl halide with a vinyl ester. Polyurethanes. Polyamides, for example polyhexamethylene adipamide. Acrylic resins. Polyester. Poly aldehydes and cellulose esters, such as nitrates. Acetates or propionates. Metallic fiber structures include iron. Copper. Aluminum. Fibers made from steel, titanium and the like. If desired, hollow fibers can also be used. The fibers can be pretreated or coated with a primer to improve the adhesion of the binder resin. However, there must be a sufficient quantity of a plurality of fibers and these must be arranged in relation to one another in such a way that there is a fiber-to-fiber contact which is necessary for the physical properties desired for the end product. The fibers can therefore be in the form of a film, sheet, mat, woven fabric, rope, bundle, laminate, or the like.
Die Verwendung üblicher Zusätze zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gegenstände ist ebenfalls möglich. Hierzu können Materialien wie Pigmente, Farbstoffe. Antioxydationsmittel und Antistatika verwendet werden. Die Faserstruktur kann ferner spezielle Materialien enthalten, die erforderlich sind, wenn man eine für die Verwendung des jeweiligen Gegenstandes erforderliche spezielle Eigenschaft haben möchte. Zur Herstellung schalldämpfende: Ziegel werden daher oft Vermiculit ο de Peru: in Kombination mit de° Fasern ν erw ende;.The use of customary additives for the production of the objects according to the invention is also possible. Materials such as pigments, dyes. Antioxidants and antistatic agents used we r the. The fiber structure can also contain special materials which are required if one wishes to have a special property required for the use of the respective article. To produce sound-absorbing: bricks are therefore often vermiculite ο de Peru: in combination with de ° fibers ν use ;.
Z:!'" Hf-Tv'e!i; "ü von NNS'—e.soianonsroaienalien ν erw ende; ::\;r j:> rv> or/Jg;o S:":ik:ur ruch; gew obene G!as:aser:r,..:;er" (B.::.^. ■·■;■■·.) d;e nv.t eine" Zubereitung aus 30 bis 50 Gew kT.-sr.roi'om SiCi; (kolloidales S1 j;;:--:j;o\:ol und 50 r;s "0 Gewichtsprozent ^H-SiO1; gebL:ncer «coo: wo"c: die Bindermense be: C'-e·· sO'Cuen S;-..k-l.- '·-- Fk-c1." ·>■"'- 3 bis 25Z :! '"Hf-Tv'e! I;" ü from NNS' — e.soianonsroaienalien ν wende; :: \; rj:>rv> or / Jg; o S: ": ik: ur ruch; gew above G! as: aser: r, ..:; he" (B.::.^. ■ · ■ ; ■■ ·.) D; e nv.t a "preparation of 30 to 50 wt. KT.-sr.roi'om SiCi; (colloidal S 1 j ;;: - : j; o \: ol and 50 r ; s "0 percent by weight ^ H-SiO 1 ; gebL: nce r « coo: wo "c: the binding term be: C'-e ·· sO'C u en S; - .. k - l.- '· - - Fk-c 1. "·>■"'- 3 to 25
Gewichtsprozent liegt. Zusammen mit Glasfasern ergibt diese spezielle Binderzubereitung eine optimale Retention der Festigkeit bei erhöhten Temperaturen und praktisch nicht entflammbare Materialien.Percent by weight. Together with glass fibers, this special binder preparation results in optimal retention the strength at elevated temperatures and practically non-flammable materials.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by means of the following examples.
Beispiel 1example 1
Ein Gramm Eisessig werden zu 50 g einer wäßrigen Dispersion aus kolloidalem Siliciumdioxid mit einer Teilchengröße von 13 bis 14 Millimikron (30% Feststoffe und 0,32% Natriumoxid) gegeben, worauf man 30,4 g Methyltrimethoxysilan zusetzt. Nach einstündigem Vermischen wird die Binderzubereitung filtriert. Die Zubereitung enthält 50 Gewichtsprozent S1O2 und 50 Gewichtsprozent des Teilkondensats (berechnet auf das Gewicht an CH3S1O3/2) in einem Medium aus Methanol und Wasser. Zur Bildung des Teilkondensats wird das Ganze zwei Tage gealtert, worauf man zur Herstellung einer Reihe von Bindern, die 0,4 bis 3,2 Gewichtsprozent Feststoffe enthalten und pH-Werte im Bereich von 4,5 bis 5,2 haben, Teilmengen der Zubereitung mit Isopropanol verdünnt.One gram of glacial acetic acid becomes 50 g of an aqueous dispersion of colloidal silica with a Particle size of 13 to 14 millimicrons (30% solids and 0.32% sodium oxide) was added, followed by 30.4 g of methyltrimethoxysilane are added. After mixing for one hour, the binder preparation becomes filtered. The preparation contains 50 percent by weight S1O2 and 50 percent by weight of the partial condensate (calculated on the weight of CH3S1O3 / 2) in a medium of methanol and water. To form the Partial condensate is aged for two days, after which a series of binders, containing 0.4 to 3.2 weight percent solids and having pH values in the range 4.5 to 5.2, subsets of the preparation diluted with isopropanol.
Aus einer vorher durch 72stündiges Erhitzen auf 3500C zur Entfernung der Stärkeschlichte gereinigten Glasfasermatte werden 6 Proben ausgeschnitten, die etwa 100 mm breit, 305 mm lang und 27,7 mm stark sind. Die Matten haben eine Dichte von etwa 1,254 kg/m2. Fünf Glasfasermatten werden mit den mit dem Isopropanol verdünnten Zubereitungen durch Sprühen beschichtet, bis die Matten durch und durch naß sind. Die sechste Teilmenge wird als unbehandelter Vergleich verwendet.From a glass fiber mat previously cleaned by heating to 350 ° C. for 72 hours to remove the starch size, 6 samples are cut out which are approximately 100 mm wide, 305 mm long and 27.7 mm thick. The mats have a density of about 1.254 kg / m 2 . Five glass fiber mats are coated with the preparations diluted with the isopropanol by spraying until the mats are thoroughly wet. The sixth subset is used as an untreated comparison.
Die obigen Glasfasermatten werden zwischen Metallplatten gelegt, die durch 27,7 mm starke Abstandshalter voneinander getrennt sind, und dann 16 Stunden bei 85°C gehärtet. Nach Entfernen aus dem Härteofen werden die Proben einzeln gewogen. Zur Bestimmung des Bindcgradcs mißt man die Stärke einer jeden Matte unter einer Druckbelastung von 0,62 g/cm2. Auf die gehärteten Matten wird eine 190 g schwere Metallplatte mit den Abmessungen 100 χ 305 mm gelegt, und es werden um den äußeren Rand herum zur Bestimmung der mittleren Sliirke b Messungen vorgenommen, /tir Ermittlung, ob der gehartete Binder bei hohen Temperaturen zerstört wird, werden die beschichteten Probestücke unter einer Belastung von 0,b2 g/cm-' in einen auf 350"C geheizten Ofen gebracht. Nach 100 Stunden werden die komprimierten Matten aus dem Ofen genommen und gewogen, worauf ninn wiederum ihre Sliirke mißt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle I ziisammeiigefaßl.The above fiberglass mats are placed between metal plates separated by spacers 27.7 mm thick, and then cured at 85 ° C. for 16 hours. After removing from the curing oven, the samples are weighed individually. To determine the degree of binding, the thickness of each mat is measured under a pressure load of 0.62 g / cm 2 . A 190 g heavy metal plate with the dimensions 100 χ 305 mm is placed on the hardened mats, and measurements are made around the outer edge to determine the mean width b, / to determine whether the hardened binder is destroyed at high temperatures, the coated test pieces are placed under a load of 0.2 g / cm- 'in an oven heated to 350 "C. After 100 hours, the compressed mats are removed from the oven and weighed, whereupon their thickness is again measured. The results of this Investigations are summarized in Table I.
Eine durch Erhitzen gealterte Malle (Nr. 5) wird mil 50% ihrer ursprünglichen Stärke zusammengedrückt und ctwii 2 Minuten bei Riumitcmpcnilur gehalten. Nach Einlernen des Druckes expandiert sich die Mail".' auf über f)5% ihrer ursprünglichen Sliirke.A heat aged malle (# 5) is mil 50% of its original strength compressed and held at Riumitcmpcnilur for 2 minutes. After teaching in the pressure, the mail "." Expands. to over f) 5% of their original size.
Obige Worte zeigen,daß sich crfiiKliuipg'.'inal.» stinke zusammenhangende und hochtcinperiiturfcNtc Glas-Itisci'sti'iikuircn herstellen lassen.The above words show that crfiiKliuipg '.' Inal. " stink Contiguous and highly periiturfcNtc glass Itisci'sti'iikuircn can be produced.
B e i s ρ i e I 2B e i s ρ i e I 2
Es werden vier verschiedene HiiKlcrziibcrciUingcii mit 25 bis 50 Gewichtsprozent TeilkoiidoiiMit (bcrcch-Mcl als Prozent von ClliSiOj/j) und IO bis 75 Gewichtsprozent SiOi. bezogen mifden FeslslolTgehiilt, hergestellt, indem man die einsprechenden Mengen mit Metlivltrimethoxvsiliiii zu Teilmengen einer wlMrigen Dispersion von kolloidalem Siliciumdioxid gibt, die 34% SiO2 enthält, wobei weniger als 0,01% Natriumoxid vorhanden sind und die mittlere Teilchengröße 16 bis 22 Millimikron Durchmesser beträgt, und die man vorher mit Essigsäure versetzte. Die Zubereitungen werden eine Stunde geschüttelt, worauf man den pH-Wert einer jeden Zubereitung bestimmt, der demzufolge zwischen 4,0 und 4,5 liegt. Nach 4tägiger Alterung werden die Zubereitungen durch Zugabe von Isopropanol auf 4There are four different HiiKlcrziibcrciUingcii with 25 to 50 percent by weight of TeilkoiidoiiMit (bcrcch-Mcl as percent of ClliSiOj / j) and IO to 75 percent by weight SiOi. based on solids, prepared by adding the appropriate amounts with metal trimethoxylsiliiii to portions of an aqueous dispersion of colloidal silicon dioxide which contains 34% SiO 2 , less than 0.01% sodium oxide being present and the mean particle size being 16 to 22 millimicrons in diameter , and which were previously mixed with acetic acid. The preparations are shaken for one hour, after which the pH of each preparation is determined, which is accordingly between 4.0 and 4.5. After aging for 4 days, the preparations are made 4 by adding isopropanol
ίο Gewichtsprozent Feststoffgehalt verdünnt.ίο weight percent solids content diluted.
Durch Erhitzen gereinigte Glasfasermatten, die den oben erwähnten ähnlich sind, mit der Ausnahme, daß sie eine Stärke von 56 mm haben, werden gewogen und dann bis zur gründlichen Durchnässung mit einer der Binderzubereitungen besprüht. Eine fünfte Matte wird nicht besprüht und dient als Vergleich. Die Mattenproben werden zwischen Metallplatten gelegt, die durch Abstandhalter 56 mm voneinander getrennt sind, und 15 Minuten bei 232°C gehärtet. Nach dem Härten wiegt man die Proben und berechnet den Bindergehalt, worauf man ihre Stärke unter einer Belastung von 0,62 g/cm2 wie in Beispiel 1 beschrieben mißt. Die beschichteten Matten werden 100 Stunden bei 3500C unter Druck wie oben beschrieben durch Erhitzen gealtert. Die dabei erhaltenen Ergebnisse gehen aus Tabellen hervor.Heat cleaned fiberglass mats similar to those mentioned above except that they are 56 mm thick are weighed and then sprayed with one of the binder compositions until thoroughly soaked. A fifth mat is not sprayed and is used as a comparison. The mat samples are placed between metal plates separated by 56 mm spacers and cured for 15 minutes at 232 ° C. After curing, the samples are weighed and the binder content is calculated, whereupon their strength is measured under a load of 0.62 g / cm 2 as described in Example 1. The coated mats are aged for 100 hours at 350 ° C. under pressure as described above by heating. The results obtained are shown in tables.
Obige Werte zeigen, daß man durch den niedrigeren Monomethylsilsesquioxangehalt (25%) zwar eine gewisse Festigkeitsretention bei erhöhten Temperaturen erhält, ein Monomethylgehalt von 30 Gewichtsprozent oder darüber jedoch zu wesentlichen Verbesserungen der Festigkeitsretention führt.The above values show that the lower monomethylsilsesquioxane content (25%) results in a certain Maintains strength retention at elevated temperatures, a monomethyl content of 30 percent by weight or above, however, leads to substantial improvements in strength retention.
Zwei der obigen Probestücke (Nr. 4 und Nr. 5) werden über die Flamme eines Laborbrenners gehalten. DieTwo of the above specimens (# 4 and # 5) are held over the flame of a laboratory burner. the
.15 Glasfasern schmelzen zwar infolge der Hitze, und es bildet sich auf den Fasern durch die Zersetzung des Binders eine Siliciumdioxidablagcrung, es entwickelt sich jedoch weder Rauch noch Feuer. Nach Entfernung der Probeslücke von der Brennerflamme brennt nichts mehr..15 Glass fibers melt as a result of the heat, and it forms on the fibers as a result of the decomposition of the Binder forms a silica deposit, but neither smoke nor fire develops. After removal the test gap from the burner flame is no longer burning.
In der in Beispiel 2 beschriebenen Weise stelll man eine Reihe Binderzubereilungen mit 50 bis 100 Gewichtsprozent Cl I jSiOj/2 und 0 bis 50 Gewichtsprozent SiC); her, wobei allerdings abweichend als Siliciumdioxidkomponcnle die kolloidale Dispersion gemiiß Beispiel I mil einem Fcstslofigehalt von JO1Mi verwendet wird. Nach Miigiger Alterung werden die 4%In the manner described in Example 2, a series of binder preparations with 50 to 100 percent by weight of Cl I jSiOj / 2 and 0 to 50 percent by weight of SiC) are made; although the colloidal dispersion according to Example I with a solubilizing agent content of 1 ml is used as the silicon dioxide component. After a little aging, the 4%
si) Hni/feMsioH'e in einem Colösungsmillel aus IsopropaiKil, Methanol und Wasser auf 5(> 111111 starke Glasfasermatten gesprüht und zwischen Metaliplatten, die durch Abslandshalter 50 mm voneinander getrennt sind, 15 Minuten bei 2 J2"C gohiirtet. Nach dem Harten werdensi) Hni / feMsioH'e in a co-solution mill made of IsopropaiKil, Methanol and water on 5 (> 111111 strong glass fiber mats sprayed and between metal plates, which are separated from each other by 50 mm foreign holders, 15 Minutes at 2 J2 "C gohiirtet. After being hard
ss die Probestücke gewogen, worauf man ihren Bindergeluill berechnet und die Starke unter einer Belastung von 0,b2 g/ein? wie vorher beschrieben mißt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle IM zusammengefaßt. ss the specimens weighed, whereupon their binder geluill calculated and the strength under a load of 0, b2 g / a? measure as previously described. The one with it The results obtained are summarized in Table IM.
do Obigen Werten und den aus Beispiel 2 hervorgehenden Daten kann entnommen werden, daß man ein Material mil überlegener Festigkeit erhalt, wenn JO bis MO Gewichtsprozent des Binders Silsesquioxan sind. Dus Optimum im Stllrkerelenlioii für diese Gliisfiiserslruklurdo the above values and those resulting from example 2 It can be seen from data that a material with superior strength is obtained when JO to MO is weight percent of the binder silsesquioxane. You Optimum in the form of strength for this glare-fulcrum structure
ds erhall man mit einem Binder mit 50 bis 70Gewichtsprozent CIIiSiOw. Eine weitere Untersuchung zeigt, daß man beim Aufbringen eines Binderharzes aus 50% und 40('/(i SiO; auf die Glasfasermatte imsThis is obtained with a binder with 50 to 70 percent by weight CIIiSiOw. A further investigation shows that when applying a binder resin of 50% and 40 ( '/ (i SiO; ims
fefe
ίοίο
einer Lösung/Dispersion mit 6% Feststoffen, eine Binderaufnahme von 11,9% Harz erhält, wobei die Matte beim Komprimieren mit der Belastung von 0,62 g/cm2 82,5% ihrer ursprünglichen beibehält.a solution / dispersion with 6% solids, a binder uptake of 11.9% resin, the mat maintaining 82.5% of its original when compressed with the load of 0.62 g / cm 2.
Die Binderzubereitung gemäß Beispiel I wird zur Beschichtung von Asbestfasern verwendet, die die Form von Zugfestigkeitsprüfstäben haben. Nach entsprechendem Altern verdünnt man die Binderzubereitung mit lsopropanol auf 5% Feststoffgehalt. Mit dem verdünnten Binder (200 g) werden 90 g Chrysolitasbestfasern beschichtet, die sich lose in einer hundeknochenartigen Form befinden. Es werden 6 Probestücke hergestellt. Die Asbeststrukturen werden 2 Stunden bei 2000C gehärtet und dann 12 Stunden auf 80°C gehalten, damit das gesamte Bindercolösungsmittel sicher entfernt wird.The binder preparation according to Example I is used to coat asbestos fibers, which have the form of tensile strength test bars. After appropriate aging, the binder preparation is diluted with isopropanol to a solids content of 5%. 90 g of chrysolite asbestos fibers, which are loosely in a dog-bone-like shape, are coated with the diluted binder (200 g). 6 test pieces are made. The asbestos structures are cured for 2 hours at 200 0 C and then kept for 12 hours at 80 ° C so that the entire Bindercolösungsmittel will be removed safely.
Zwei dieser Strukturen werden etwa 96 Stunden bei 3500C in der Hitze gealtert, und auf ein weiteres Paar hiervon läßt man 96 Stunden 100% relative Feuchtigkeit Two of these structures are aged in the heat at 350 ° C. for about 96 hours, and a further pair of these are left at 100% relative humidity for 96 hours
bei 33°C einwirken. Das in der Hitze gealterte Material ergibt einen Gewichtsverlust von etwa 1%, wobei die Probestücke in der Befeuchtungskammer weniger als 0,5% Wasser aufnehmen. Die Zugfestigkeiten der Probestücke liegen zwischen 1,76 und 2,81 kg/cm2.act at 33 ° C. The heat aged material results in a weight loss of about 1%, with the specimens in the humidification chamber taking up less than 0.5% water. The tensile strengths of the test pieces are between 1.76 and 2.81 kg / cm 2 .
Die Probestücke werden in die Flamme eines Bunsenbrenners gebracht, wobei sie weder entflammen noch Rauch entwickeln.The specimens are placed in the flame of a Bunsen burner, whereby they do not ignite still develop smoke.
Zerfetztes Tuchpapier wird mit dem verdünnter Binder von Beispiel 4 beschichtet und zu einem Zugfestigkeitsprüfstab geformt. Überschüssiger Binder wird von dem geformten Prüfling abgepreßt. Nach 12stündiger Härtung bei 500C und einstündiger Härtung bei 1250C enthält die cellulosischc Struktur 7f Gewichtsprozent ChhSiOj^-SiCVBinder. Die Struktui verfügt über eine Zugfestigkeit von 1,9 kg/cm2 und isi flammabweisend.Shredded tissue paper is coated with the diluted binder from Example 4 and shaped into a tensile strength test bar. Excess binder is pressed off the shaped test specimen. After 12 hours of curing at 50 0 C and one-hour cure at 125 0 C the cellulosischc structure contains 7f weight percent ChhSiOj ^ -SiCVBinder. The structure has a tensile strength of 1.9 kg / cm 2 and is flame-resistant.
TabellenNo. 5
Tables
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/482,298 US3944702A (en) | 1974-06-24 | 1974-06-24 | Fibrous structures bonded with a silsesquioxane-containing composition |
| US48229874 | 1974-06-24 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2446278A1 DE2446278A1 (en) | 1976-01-08 |
| DE2446278B2 DE2446278B2 (en) | 1977-01-20 |
| DE2446278C3 true DE2446278C3 (en) | 1977-09-01 |
Family
ID=
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