DE3340949A1 - Saeuregehaertete, mit mineralwolle vertraegliche anorganische bindemittelzusammensetzungen - Google Patents

Saeuregehaertete, mit mineralwolle vertraegliche anorganische bindemittelzusammensetzungen

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Description

Säuregehärtetc, mit Mineralwolle verträgliche anorganische Bindemittelzusammensetzungen
Die Erfindung betrifft säuregehärtete anorganische Zusammensetzungen, die für die Verwendung als Bindemittel geeignet und mit Mineralwolle verträglich sind.
Derartige säuregehärteten anorganischen Zusammensetzungen sind wünschenswert bei Verwendung im Zusammenhang mit Mineralwolle enthaltenden Deckenplatten, da die auf diese Wojse erhältlichen Verbunddeckensyslemc Vorteile wie hohe Druck- und
10'Scherfestigkeit, geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit, geringe Schrumpfuna bei hohen Temperaturen (z.B. 1093 C) und ausgezeichnete schallabsorbierende Eigenschaften aufweisen. Verbunddeckensysteme sind besonders geeignet,da sie eine verminderte Tendenz zur Durchbiegung und zum Werfen zeigen, insbesondere wenn sie feuchten atmophärischen Bedingungen ausgesetzt sind. Viele dieser Vorteile sind zumindestens teilweise der Aufnahme von Mineralwolle in die Deckenplatten der Verbunddeckensysteme zu verdanken.
Die genannten Vorteile sind allerdings kurzlebig und werden durch die Tatsache, daß die Mineralwolle dem Angriff der anorganischen Säure im Bindemittelsystem während des Härtungsprozesses ausgesetzt ist, wobei nachfolgend das schädliche HpS-Gas frei wird und es gegebenenfalls zur Zerstörung des Mineralwollefasersystems kommen kann, wiederaufgehoben.
Es ist somit wünschenswert, eine säuregehärtete anorganische Zusammensetzung zu entwickeln, die als Bindemittel verwendet werden kann und die nach dem Härten nicht zum Abbau der Mineralwolle in der Deckenplatte führt, mit der sie verbunden ist, so daß das auf diese Weise erhältlich Verbunddeckensystem die obengenannten Vorteile über lange Zeit behält. Wichtigster Gegenstand der Erfindung ist somit die Bereitstellung eines säurcgehärtcton anorganischen Bindemittels, das diesen Forderungen ontspricht;.
EfAD ORIGINAL
Die erfindungsgemäße mit Mineralwolle verträgliche, mit einer Mineralsäure gehärtete erfindungsgemäße Zusammensetzung wird dadurch hergestellt, daß man in die Zusammensetzung einen Aminoalkohol als Mittel zur Hemmung des Säureangriffs einar-5beitet, das die negativen Wirkungen der anorganischen Säure auf die Mineralwolle hemmt, dabei aber die Aushärtung der Zusammensetzung unter normalen Abbinde- und Ilärtungsbedingungen ermöglicht.
In ihrer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung insbesondere als bindemittel ähnliche Beschichtung, bevorzugt als Rückenbeschichtung in einem gegenüber Durchbiegung und Werfen beständigen, Mineralwolle enthaltende Verbunddeckensystem geeignet.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird hergestellt durch Umsetzung von MgO mit einem sauren Phosphat, einem sauren Sulfat oder einem sauren Chlorid in Anwesenheit eines anorganischen Füllers, eines flüssigen Aminoalkohols zur Hemmung des Säureangriffs und in Anwesenheit von Wasser zur Bildung eines härtbaren Breis. Die bei der Umsetzung von 20MgO mit dem sauren Phosphat, sauren Sulfat oder sauren Chlorid freiwerdende exotherme Wärme bewirkt die Härtung des Breis bei Zimmertemperatur. Für Produktionszwecke kann es jedoch wünschenswert sein, dem Brei zur Beschleunigung des Abdampfens das Wasser aus den Brei zu erwärmen, um auf diese Weise die Härtung zu beschleunigen. Die Temperatur, bei der der Brei .gegebenenfalls erwärmt wird, hängt von den Produktionsbedürfnissen desjoninen, der die Erfindung anwendet, ab.
Geeignete saure Phosphate, die im erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden können, sind z.B. Monoammoniumphosphat (NH.H_PO.), Natriumphosphat (NaH2PO4) und Kaiiumphosphat (KH2PO4). Geeignete Sulfate, die im erfindungsgomäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden können,
sind z.B. Aiumoniuinbi .sul f ii L (NH4HSO4),Natriumhydrogensulfat (NaHSO.) und Ammoniumferrosulfat (NH.) Fe (SO4)„). Geeignete saure Chloride, die im erfindungsgemäßen Verfahren und in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden können, sind z.B. Ammoniumchlorid (NII4Cl) , Zinkchlorid (ZnCl2) und Magnesiumchlorid (MgCl„). Die sauren Phosphate kommen in Frage, wenn die erf induncjsgemäße Zusammensetzung als Pückenbeschichtungnbindemittol in gegenüber Durchbiegung beständigen Deckensystemen verwendet wird. P1Ur solche Zwecke ist das am meisten bevorzugte saure Phosphat - Monoammoniumphosphat.
Die bevorzugte erfindungsgemäße säuregehärtete anorganische Zusammensetzung, die als Beschichtung in einem gegenüber Durchbiegung und Werfen beständigen Deckensystem in Frage kommt, wird durch Umsetzung eines sauren Phosphats mit Magnesiumoxid in Anwesenheit von Wasser, mindestens eines anorganischen Füllers und eines Aminoalkohols zur Hemmung des Säureangriffs zwecks Bildung eines härtbaren Breis hergestellt. Gegebenenfalls kann die Zusammensetzung auch noch mineralsaure. Härtungsbf'schleuniger oder -verzögerer, anorganische und organische Verdicker, anorganische und organische Pigmente sowie anorganische und organische Schäumungsmittel enthalten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das saure Phosphatsalz dem Wasser zugesetzt, das vorzugsweise bei ca, 21°C (70°F) bis ca. 54°C (130°F), insbesondere bei ca. 46°C (115°F) gehalten wird. Danach wird der flüssige Aminoalkohol der Lösung zugesetzt, die bis zur Klärung gerührt wird. Der Lösuna wird (werden) danach der (die) inerte(n) Füller zugesetzt. Schließlich wird das Magnesiumoxid der Lösung zugesetzt, die dann zur Bildung eines homogenen Arbeitsbreis gerührt wird.
Was die übriuen in der Zusammensetzung verwendbaren Komponenten betrifft, so kann dem Brei zu jedem beliebigen Zeitpunkt vor der Zugabe des (der) Füller und des Magnesiumoxids
- ORIGINAL
ein mineralsaurer Härtungsbeschleuniger wie z.B. Phosphor-, Schwefel-, Chlorwasserstoff-, Salpeter- oder Essigsäure zugesetzt werden. Der Beschleuniger beschleunigt die Dauer der Härtung der Zusammensetzung. Durch Verwendung derartiger Beschleuniger kann die Dauer der Härtung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung den praktischen Erfordernissen entsprechend
eingestellt werden. Bei Verwendung eines Beschleunigers ist
es vorzuziehen, diesen nach der Zugabe des flüssigen Aminoalkohols zuzusetzen. Gegebenenfalls kann die Dauer der Verarbei-
10tung bzw. des Vergießens des Breis durch Zugabe einer geringen Menge eines Standarthärtungsverzogerers wie Natriumhydroxid, zur Lösung oder durch Temperaturerhöhung und/oder Verdünnung mit Wasser verlängert werden. In jedem Falle und ungeachtet der in der Zusammensetzung verwendeten Komponente
sollte das Magnesiumoxid zur Vermeidung der Hydroxylierung
immer zuletzt der Lösung zugesetzt werden.
Der Ausdruck "Aminoalkohol" bedeutet hier beliebige aminosubstituierte Alkohole und/oder alkoholsubstituierte Amine. Es
wurde gefunden, daß flüssige Aminoalkohole mit einem pH-Wert 20von ca. 10.5 bis ca. 13.5 in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Unterdrückung des Säureangriffs geeignet sind.
Beispiele für geeignete erfindungsgemäß verwendbare flüssige Aminoalkohole sind:
2-Dimethy1-aminoethanol; 2-Amino-2-methyl-1-propanol;
252,2-Iminodiethanol; Ethanolamin, 2-Aminoethanol; Amino-
ethylethanolamin; 1-Amino-2-propanol;
i-Dimethylamino-2-propanol; Dimethy Iisopropylarnin; ·
2-Amino-2-ethyl-1,3-propandioldimethylaminoethanol;
Diethy!ethanolamin; N-Methyldiothanolamin; Dimethylamino-302-methy1-1-propanol und 2-Dimethyl-1-propanol.
Das erfindungsgemäß verwendete Magnesiumoxid liegt in vermahlener, geglühter Form vor und kann entsprechend den in der
US-PS 3,821,0OG beschriebenen Verfahren aus Dolomit (CaMg(CO3)2) Magnesit (MgCO.,) oder aus chemi s;ch ausgefälltem Magnesiumhydroxid hergestellt werden, wobei letzteres für die meisten
BAD ORIGINAL
Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in Frage kommt. Bei der Verwendung als Bindemittel in einem gegenüber Durchbiegung und Werfen beständigen Deckensystem sollte der Grad des Glühens des Magnesiumoxids so eingestellt sein, daß ein spezifisches Gewicht von 3,60+0,05 g/cm erzielt wird, um fast ausschließlich kristallines Magnesiumoxid zu erzeugen. Für derartige Zwecke sollte sich die Teilchengrößenverteilung für MgO außerdem innerhalb des folgenden Bereiches bewegen:
Größe Prozent
über 15 yam 0 bis ca. 30
5 - 15 pm ca. 50 bis ca. 100
unter 5 pm 0 bis ca. 30
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sollten vorzugsweise 5 Gew.Teile bis ca. 25 Gew.Teile des Aminoalkohols zur Unterdrückung des Säureangriffs, bezogen auf die Gesamtgewichtsteile Wasser, verwendet werden.
Das bevorzugte Verhältnis von saurem Phosphat zu MgO in Gewichtsteilen beträgt ca. 1 bis ca. 2,25 Gew.Teile saures Phosphat pro Gewichtsteil MgO. Bei unter 1 Gew.% saures Phosphat zeigt die Zusammensetzung nur eine sehr schwache Härtung, wohingegen bei über ca. 2,25 Gew.Teilen saures Phosphat die Reaktion zwischen dem sauren Phosphat und MgO . zu rasch abläuft und die erhaltene Zusammensetzung zerbröckelt.
Bei Verwendung als Bindemittel für ein gegenüber Durchbiegung beständiges Deckensystem enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung vorzugsweise ca. 40 Gew.% bis ca. 70 Gew.% Füllstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendbare anorganische Füller, sind z.B. Sand, Kieselerde, Kaolinitton, Glimmer, WoT]astonit, Dolomit, Kalkstein, Quarz , Nephelin-Syenit, Talk, Tonerde, Aluminiumtrihydrat, Aluminiumsilikat und/oder Kaolinit.
e*AD ORIGINAL
334Ü9AS
Die Verwendbarkeit der Füller hängt insgesamt von ihrer Wirkung auf die chemischen und rheologischen Eigenschaften des Breis ab. Zeigt der Füller die Tendenz zum Quellen bzw. Absorbieren des Wassers, steigt die Viskosität des Breis so weit an (bis über ca. 1,5 Pa.s (1500 c Ps), daß es zu keiner wirksamen Reaktion zwischen dem Ammoniumphosphat und dem Magnesiumoxid und damit zu keiner Härtung des Breis kommt. (Für die erfindungsgemäßen Zwecke ist die Härtung definiert als Zustand der Härte, der einen
sg.in.) ohne Bruch aushält
2 stand der Härte, der einen Kerbschlag von 70,31 kg/m (15 Ib/
Die Art der konkreten in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu verwendenden Füller hängt weitgehend vom Verwendungszweck der Zusammensetzung ab. Wird z.B. die Zusammensetzung als gegenüber Durchbiegung beständige Beschichtung zwecks Einbau in ein Deckensystem verwendet, sollte vorzugsweise mindestens einer der Füller Dolomit und/oder Siliziumdioxid sein.
Die üblichen erfindungsgemäß verwendbaren organischen und anorganischen Verdicker umfassen z.B. Carboxycellulose, Natriumpolyacrylat, Natriumalginat, amorphe Kieselsäure und Glimmer.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann abgesehen von ihrer Verwendung als anorganisches Bindemittel für Deckensysteme auch noch für andere Verwendungszwecke eingesetzt werden, so z.B. als schützende Oberflächenbeschichtung für Deckenprodukte, Schichten bzw. Innenschichten von neuen Typen von Deckenprodukten, geformte Pappe oder Deckenplatten (im Gemisch mit Mineralwolle), Fußbodenfliesen und/oder Produkte zur Verkleidung von Wänden, Wärmehauben und für Hochtemperaturiso-.liermaterial. Es versteht sich von selbst, daß die Verhältnisse der einzelnen Komponenten in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und die Art der gegebenenfalls in ihr erhaltenen Komponenten vom gewünschten Verwendungszweck der Zusammensetzung abhängen.
BAD ORIGINAL
Bespiel 1
Dieses Beispiel illustriert die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und ihre Verwendung als Rückenbeschichtung zur Verminderung des Durchbiegens in einem Deckenplattensystem.
30,7 g saures Ammoniumphosphat (NH4H2PO4) werden unter Rühren mit 133 g Wasser von 46 C ( 150 F) versetzt.
Danach werden der sauren Lösung 4,5 g 2-Amino-2-methyl-1-propanol zugesetzt. Danach wird die Lösung klargerührt, wonach 6,3 g Phosphorsäure zugesetzt werden. Die Lösung wird anschließend 15 Minuten lang woi1ergorührt.
Danach werden der Lösung 7,8g Kaolinitton, 8,8 g Glimmer und 38,8 g Dolomit zugesetzt und schließlich noch 37,0 g MgO zur Bildung eines reaktionsfähigen Breis.
Zwei 5,1 cm χ 10,2 cm (21 χ 41) Proben einer Mineralfaserdeckenplatte (Platte A) mit einer Dichte von 0,15 g/cm (0,8 lbs./board ft.) und eine andere Platte (Platte B) mit
3
einer Dichte von 0,29 g/cm (1,5 lbs./board ft.) werden
auf der Rückseite mit 602 g/m ( 56 g/ft.) des obengenannten reaktionsfähigen Breis beschichtet. Danach werden die! Platten bei 288 C (550 F) während 3 Minuten getrocknet. Dann wird jede Platte zur Bildung der endgültigen Verbunddeckeneinheiten mit den üblichen organischen Front- bzw. Vorderseitenbeschichtungen überzogen und schließlich mit einem üblichen Deckanstrich versehen. Die Platten A und B zeigen verglichen mit ähnlichen, auf der Rückseite mit üblichen Polymerbeschichtungen (Melaminformaldehyd) überzogenen Platten eine Verringerung der Durchbiegung um 46 bzw. 40 %.
BAD ORIGINAL
16,5 g
42,1 g
2,2 g
3,9 g
26,4 g
8,8 g
- 10 -
Beispiel 2
Die Verfahrensweise entspricht im wesentlichen Beispiel 1, nur werden andere Komponentenmengen und ein anderer Füller
verwendet.
Komponente . Menge
NH4H2PO4
Wasser 46°C (115°F)
2-Amino-2-methyl-1-propanol
Phosphorsäure
SiO2-Füller
MgO
Eine Platte C mit einer Dichte von 0,15 g/cm (0,8 lbs./board ft.) und eine Platte D mit einer Dichte von 0,29 g/cm (1,5 lbs./board ft.) werden auf der Rückseite jeweils mit 409 g/cm des aus der obenangeführten Formulierung bereiteten reaktionsfähigen Breis beschichtet. Danach werden die Platten getrocknet und, wie in Beispiel 1 angegeben, mit den üblichen organischen Front- bzw. Vorderseitenbeschichtungen überzogen. Die Platten C und D zeigen, verglichen mit ähnlichen, auf der Rückseite mit Melaninformaldehyd beschichteten Platten eine Verringerung der Durchbiegung von 92 % bzw. 93 %.
Anhand einer Zeichnung, die perspektivisch ein Ausführungsbeispiel zeigt, wird die Erfindung näher erläutert.
Auf die Rückseite 3 einer Deckenplatte 1 aus Mineralwolle ist eine Schicht 2 einer säuregehärteten, anorganischen, mit Mineralwolle verträglichen Bindemittel zusammensetzung angeordnet, die zur Hemmung des Säureangriffs einen Aminoalkohol, vorzugsweise 2-Amino~2-methyl-l-propanol enthält.
BAD ORIGINAL

Claims (8)

F U N f f-i f H H I N G H Λ U S FINCK r> Λ I I N I Λ N W Λ I 1 1 f U (■> O C I Λ N I ■ A Γ I- N T ATTORNEYS ΜΛΙΊΛΜΙΙ F IM Al/ V Λ 3, MUNfMI N !K) MOSlADWI Sf.I I'Cli.irACH H{> OI (>(>, D H(K)O MUNCHf N »5 ARMSTRONG WORLD INDUvSTR]ES, INC. DEAA-31298.1 11. November Säuregehnrtete, mit Mineralwolle verträgliche anorgani sehe Bi ndeinittolzuKemunonset ziingcn Patentansprüche
1. Säuregehärtete, im Härtungszustand mit Mineralwolle verträgliche anorganische Bindemittelzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet , daß diese einen Aminoalkohol als Mittel zur Hemmung des Säureancjrif f s enthält.
2. Bindemittel zusammensetzung neich Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Aminoalkohol 2-Amino-2-methyl-l-propanol ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man ein saures Phosphat, ein saures Sulfat oder ein saures Chlorid mit Magnesiumoxid in Anwesenheit von Wasser, mindestens eines anorganischen Füllers und eines flüssigen . Aminoalkohols umsetzt, der einen pH-Wert von ca. 10,5 bis ca. 13,5 aufweist, wodurch ein Brei entsteht, der nach dem Härten die anorganische Bindemittelzusammensetzung bildet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das saure Phosphat ein Monoammoniumphosphat ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Magnesiumoxid ein spezifisches Gewicht von ca. 3,55 bis ca. 3,65 g/cm aufweist, und ca.
BAD ORIGINAL
O bis ca. 30% der Magnesiumoxidteilchen einen Durchmesser von über 15 ^iurn, ca. 50 bis ca. 100% der Magnesiumoxidteilchen einen Durchmesser von ca. 5 ajm bis ca. 15 /um und ca. 0 bis ca. 30% der Magnesiumoxidteilchen einen Durchmesser von unter ca. 5 yam aufweisen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet , daß der inerte anorganische Füller zumindest einen der beiden Stoffe Dolomit oder Siliziumdioxid enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet , daß als flüssiger Amino- . alkohol 2-Amino-2-methyl-l-propnnol verwendet wird.
8. Verwendung der säuregehärteten anorganischen Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 oder hergestellt
nach einem der Ansprüche 3 bis 7 als Schicht (2) auf der
Rückseite (3) einer Mineralwolle enthaltenden Decken-
platte (1) von gegen Durchbiegung und Verwerfen beständigen Deckensystemen.
BAD ORIGINAL
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