DE60224364T2

DE60224364T2 - Bindemittel für anorganische Fasern und wärmendämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial

Info

Publication number: DE60224364T2
Application number: DE2002624364
Authority: DE
Inventors: Akira Inoue; Yuka Masaki; Manabu Iizuka
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: EP1361200A2; US20030104740A1; ES2298321T3; DE60224364D1; US7019071B2; EP1361200A3; EP1361200B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bindemittel für als Wärmedämmmaterial oder akustisches Material für Gehäuse, Schallschutzwände usw. zu verwendende anorganischen Fasern. Insbesondere betrifft sie ein Bindemittel für anorganische Fasern, die ein hervorragendes Wasserabweisungsvermögen während eines langen Zeitraums verleihen können, und wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial, das ein solches Bindemittel verwendet.
Bis jetzt wurde ein anorganisches Faseraggregat weit verbreitet als Wärmedämmmaterial und akustisches Material für Gehäuse, Bauwerke, Schallisolierwände, Kühltürme, im freien angebrachte Instrumente usw. verwendet, da es eine hohe Porosität aufweist und durch Monofilamente solcher anorganischen Fasern in feine Räume unterteilt ist, damit in einem solchen Aggregat enthaltene Luft sich schwer bewegen kann.
Wenn Wasser, z.B. Regenwasser oder Tautropfen, durch das Aggregat aus anorganischen Fasern absorbiert wird, kann die Wärmedämmfähigkeit oder die akustische Isolationsfähigkeit abfallen, und es kann ein Auftreten von Pilzen oder eine Korrosion von Metallteilen usw., die in Kontakt mit dem Aggregat der anorganischen Fasern sind, auftreten. Ein Aggregat aus anorganischen Fasern, das wahrscheinlich in Kontakt mit Wasser kommt, soll deshalb soweit wie möglich eine geringe Wasserabsorptionsfähigkeit und ein hohes Wasserabweisungsvermögen aufweisen.
Im Hinblick auf ein solches Erfordernis beschreibt z.B. das japanische Patent Nr. 2 863 585 , dass verschiedene Organopolysiloxane als Behandlungsmittel zur Verbesserung des Wasserabweisungsvermögens anorganischer Fasern verwendet werden können.
JP-A-5-330861 beschreibt eine Harzzusammensetzung zum hydrophob machen von wärmedämmenden Glasfasern, die eine Metallseife als wirksame Komponente aufweist.
JP-A-7-10611 beschreibt ein ein Zerstreuen verhinderndes Mittel, das ein Aminsalz einer höheren Fettsäure in einem Mineralöl und/oder synthetischen Öl eingebaut aufweist, das einem geformten Material aus Glaswolle ein hohes Wasserabweisungsvermögen verleihen kann.
Mit den Organopolysiloxanen und der Metallseife, d.h., den im Stand der Technik zur Verwendung als Wasser-Repellent (wasserabweisendes Mittel) vorgeschlagenen Mitteln, ist das Wasserabweisungsvermögen jedoch unzulänglich, und es ist erforderlich, große Mengen solcher Wasser-Repellentien zu verwenden.
Wenn große Mengen von Organopolysiloxanen enthalten sind, kann jedoch eine Klebrigkeit auftreten, wodurch die Verarbeitungseffizienz bei der Anwendung schlecht werden kann, und die Kosten hoch werden können, was unerwünscht ist. Wenn die obige Metallseife in einer großen Menge enthalten ist, kann die Adhäsion anorganischer Fasern mit einander schlecht werden, wodurch das Problem auftrat, dass die Funktion als Bindmittel schlecht wird.
Mit einem ein Organopolysiloxan oder eine Metallseife als Wasser-Repellent verwendenden Bindemittel war außerdem das Problem vorhanden, dass ein Teil des Wasser-Repellents wahrscheinlich aus der Oberflä che der anorganischen Fasern während der Zeit ausfließen kann, wodurch das Wasserabweisungsvermögen im Laufe der Zeit abfallen kann.
Außerdem ist das als Wasser-Repellent zu verwendende organische Organopolysiloxan oder die Metallseife hydrophob, und um sie mit einem wässerigen Bindemittel gleichmäßig zu mischen, ist es erforderlich, sie vorher mittels z.B. einem oberflächenaktiven Mittel zu emulgieren, um eine wässerige Dispersion zu erhalten. Im Bindemittel ist deshalb eine stark hydrophobe wasserabweisende Komponente und ein hydrophiles oberflächenaktives Mittel koexistent, und mit einem Organopolysiloxan oder einer Metallseife, die im Vergleich zu einer Fluorverbindung eines schlechteres Wasserabweisungsvermögen aufweisen, kann sich das Wasserabweisungsvermögen der wasserabweisenden Komponente durch das oberflächenaktive Mittel wahrscheinlich verschlechtern. Wenn die Menge des oberflächenaktiven Mittels andererseits zu gering ist, tendiert die Stabilität des Wasser-Repellents in dem wässerigen Bindemittel dazu, schlecht zu sein, und die Mischbarkeit mit dem wässerigen Bindemittel tendiert dazu, schlecht zu sein, wodurch das gewünschte Wasserabweisungsvermögen in einigen Fällen nicht erhalten werden kann.
Abhängig vom Ort der Anwendung des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials kann außerdem eine Folie zur Verhinderung von Feuchtigkeit oder Staub, oder ein Verkleidungsmaterial als Dekorationsmaterial mit einem Kleber manchmal direkt an die Oberfläche des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials gebunden sein. Wenn ein Organopolysiloxan oder eine Metallseife als Wasser-Repellent verwendet wird, ist es jedoch wahrscheinlich, dass das Wasser-Repellent aus der Oberfläche der anorganischen Fasern ausblutet und die Adhäsion des Klebers gegenüber dem wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial verschlechtert, wodurch der obige Film oder dergleichen nicht richtig gebunden wird, oder die Klebefestigkeit kann während der Zeit abnehmen, und eventuell kann sich die Folie abschälen.
Mit dem wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial, das unter Verwendung des Bindemittels, das ein ein Zerstreuen verhinderndes Mittel enthält, wie in JP-A-7-10611 beschrieben, kann eine ein Zerstreuen verhindernde Wirkung erhalten werden, aber in einigen Fällen kann kein ausreichendes Wasserabweisungsvermögen erhalten werden.
Eine Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Bereitstellung eines Bindemittels für anorganische Fasern, das ein hervorragendes Wasserabweisungsvermögen während eines langen Zeitraums verleihen kann, und das trotzt der Tatsache, dass es vom wässerigen Typ ist, eine hervorragende Stabilität aufweist und frei ist von einer Verschlechterung der Adhäsion mit dem Auskleidematerial usw., und ein wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial, das ein solches Bindemittel verwendet.
Um die vorstehende Aufgabenstellung zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein erstes Bindemittel für anorganische Fasern bereit, das einen Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer und eine Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist (wenn nicht anders angegeben, nachstehend einfach als "Fluorkohlenstoffverbindung" bezeichnet), umfasst.
Erfindungsgemäß weist die Fluorkohlenstoffverbindung ein hohes Wasserabweisungsvermögen auf, und ein ausreichendes Wasserabweisungsvermögen kann sogar bei einer Behandlung mit einer kleinen Menge erhalten werden, und trotzdem wird die Funktion als Bindemittel, wie z.B. die Klebeeigenschaft, nicht verschlechtert.
Im erfindungsgemäßen Bindemittel für anorganische Fasern weist die Fluorkohlenstoffverbindung eine funktionelle Gruppe auf, die mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer oder mit der anorganischen Faser reaktiv ist.
Es ist deshalb möglich, dass zum Zeitpunkt der Applikation des Bindemittels an den anorganischen Fasern, gefolgt durch Hitzehärten, die Fluorkohlenstoffverbindung mit den anorganischen Fasern oder mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer als Hauptkomponente des Bindemittels reagiert, wodurch die Fluorkohlenstoffverbindung fest an das hitzehärtbare Harz und/oder die anorganischen Fasern fixiert wird, wodurch das Wasserabweisungsvermögen der anorganischen Fasern im Laufe der Zeit nicht abnimmt. Weil das Wasser-Repellent im Bindemittel fixiert ist, tritt ferner kein Ausbluten des Wasser-Repellents auf die Oberfläche der anorganischen Fasern auf, wie es in dem Fall beobachtet wird, bei dem ein Organopolysiloxan oder eine Metallseife als Wasser-Repellent verwendet wird.
Im erfindungsgemäßen Bindemittel für anorganische Fasern ist es bevorzugt, dass der mit Aldehydkondensierbare hitzehärtbare Harzvorläufer und die Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist, so enthalten sind, dass, als Feststoffgehalt berechnet, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweisende Fluorkohlenstoffverbindung mit 0,1 bis 10 Massen-Teilen pro 100 Masse-Teile des mit Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufers vorhanden ist.
Durch Einstellen des Verhältnisses der Fluorkohlenstoffverbindung zum Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer auf ein Niveau, das im vorstehend genannten bevorzugten Bereich liegt, ist es möglich, dem wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial ein ausreichendes Wasserabweisungsvermögen zu verleihen, und die Stabilität des Bindemittels wird nicht verschlechtert. Außerdem ist es bevorzugt, dass das Molekulargewicht oder das Molekulargewicht-Zahlenmittel der vorstehenden Fluorkohlenstoffverbindung mindestens 500 beträgt. Zum Zeitpunkt des Hitzehärtens des Bindemittels besteht deshalb keine Möglichkeit, dass eine Fluorkohlenstoffverbindung, die ein niedrigeres Molekulargewicht aufweist, durch abruptes Erhitzen verdampft, wodurch sich das Wasserabweisungsvermögen selbst bei Anwendung in einer kleinen Menge wirksam entwickeln kann.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein zweites Bindemittel für anorganische Fasern bereit, das einen Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer und ein Ammoniumsalz und/oder ein Aminsalz von mindestens einer Fettsäure, ausgewählt aus C_10-30-gesättigen Fettsäuren und C_10-30-ungesättigten Fettsäuren (wenn nicht anders angegeben, nachstehend einfach als "Fettsäure" bezeichnet) umfasst.
Nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fettsäure zur Ausbildung eines Wasserabweisungsvermögens in Form eines Ammoniumsalzes und/oder eines Aminsalzes vorhanden, wodurch die Hydrophilizität stark wird, und ein Bindemittel mit guter Stabilität erhalten wird, wodurch es nicht erforderlich ist, selbst in Mischung mit einem wässerigen Bindemittel ein oberflächenaktives Mittel zu verwenden. Das wässerige System umfasst hier eine wässerige Lösung, worin Wasser das Lösungsmittel ist, und eine wässerige Dispersion, worin Wasser das dispergierende Medium ist.
Zum Zeitpunkt des Hitzehärtens der anorganischen Fasern, denen dieses Bindemittel appliziert wurde, unterliegen der Aldehyd-kondensierbare hitzehärtbare Harzvorläufer als Hauptkomponente des Bindemittels und ein Teil der Fettsäure einer Veresterung, wodurch die Fixierung des hitzehärtbaren Harzes der Fettsäure und der anorganischen Fasern hervorragend ist. Zum Zeitpunkt des Hitzehärtens wird andererseits der Großteil der Ammoniumionen und/oder Amine, die im Ammoniumsalz und/oder dem Aminsalz der Fettsäure enthalten sind, verdampfen, und der im Bindemittel verbleibende Anteil nach dem Hitzehärten wird gering sein, wodurch das Wasserabweisungsvermögen der anorganischen Fasern nicht verschlechtert wird.
Im zweiten Bindemittel für anorganische Fasern der vorliegenden Erfindung sind der Aldehydkondensierbare hitzehärtbare Harzvorläufer und das Ammoniumsalz und/oder das Aminsalz der Fettsäure so enthalten, dass, als Feststoffgehalt berechnet, das Ammoniumsalz und/oder das Aminsalz der Fettsäure in einem Anteil von 0,1 bis 10 Massen-Teilen pro 100 Massen-Teile des mit Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufers vorhanden sind.
Durch Einstellen des Verhältnisses des Ammoniumsalzes und/oder des Aminsalzes der Fettsäure zum mit Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer auf den vorstehend genannten bevorzugten Bereich kann dem wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial ein ausreichendes Wasserabweisungsvermögen verliehen werden, und die Stabilität des Bindemittels wird trotzdem nicht verschlechtert.
Vorzugsweise umfasst das zweite Bindemittel umfasst außerdem vorzugsweise den Aldehydkondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer und das Ammoniumsalz der Fettsäure. Wenn Ammoniumionen nach der Hitzehärtung im Bindemittel verbleiben, ist es weniger wahrscheinlich, dass diese im Vergleich mit dem Fall, worin Amine zurückbleiben, das Wasserabweisungsvermögen des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials verschlechtern, vorausgesetzt, dass die Fettsäure in beiden Fällen die gleiche ist.
Es ist außerdem bevorzugt, dass das erste oder zweite Bindemittel für anorganischen Fasern ferner einen Silan-Haftvermittler enthält. Es ist dadurch möglich, die Adhäsion des Bindemittels mit den anorganischen Fasern zu erhöhen, wodurch eine Verschlechterung des Wasserabweisungsvermögens im Laufe der Zeit verhindert wird.
Andererseits stellt die vorliegende Erfindung ein wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial bereit, erhalten durch Applizieren des ersten oder zweiten Bindemittels für anorganische Fasern auf anorganische Fasern unmittelbar nach Bildung der anorganischen Fasern, Vereinigen der anorganischen Fasern zu Wolle und nachfolgendem Hitzehärten zur Formbildung.
Erfindungsgemäß ist es möglich, ein wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial zu erhalten, das frei ist von Klebrigkeit der anorganischen Faseroberfläche und dazu fähig, ein hervorragendes Wasserabweisungsvermögen während eines langen Zeitraums beizubehalten, und das ein gutes Klebevermögen mit z.B. einem Auskleidungsmaterial zur Dekoration oder zur Vermeidung von Staub oder Feuchtigkeit aufweist.
Die vorliegende Erfindung wird nun detailliert unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Das erste Bindemittel für anorganische Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen mit Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer und eine Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist.
Das zweite Bindemittel für anorganische Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Aldehydkondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer und ein Ammoniumsalz und/oder ein Aminsalz mit mindestens einer Fettsäure, ausgewählt aus C_10-30-gesättigten Fettsäuren und C_10-30-ungesättigten Fettsäuren.
Als erstes wird der mit Aldehyd-kondensierbare hitzehärtbare Harzvorläufer beschrieben.
Der Aldehyd-kondensierbare hitzehärtbare Harzvorläufer zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung kann z.B. ein Vorläufer eines Phenolharzes vom Resol-Typ, ein Melaminharz, ein Harnstoffharz, ein Furanharz sein. In einem solchen Fall können die Vorläufer allein oder in Kombination als Mischung von zwei oder mehreren von ihnen verwendet werden.
Der Vorläufer bedeutet in der vorliegenden Erfindung die anfängliche Verbindung, die ein Phenolharz vom Resol-Typ, ein Melaminharz, ein Harnstoffharz oder ein Furanharz durch eine Reaktion unter Erhitzen bildet. In einem solchen Fall besteht keine besondere Beschränkung im Hinblick auf die Anteile von Monomer, Dimer usw., die in dem Vorläufer für jedes Harz enthalten sind, oder im Hinblick auf die Zahl der Addition von Methylolgruppen pro Monomer.
Der Aldehyd-kondensierbare hitzehärtbare Harzvorläufer ist eine hochviskose Flüssigkeit oder ein Feststoff, und für seine Anwendung auf anorganischen Fasern ist ein Medium, wie z.B. Wasser oder ein organisches Lösungsmittel, erforderlich. In einem üblichen Verfahren zum Herstellen eines wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials wird in vielen Fällen ein Bindemittel bei mindestens 200°C sofort nachdem das geschmolzene anorganische Material für die Fasern zu Fasern ausgebildet ist, nach einem Zentrifugenverfahren appliziert. Wenn ein entzündliches Lösungsmittel, wie z.B. ein organisches Lösungsmittel, enthalten ist, bersteht deshalb Feuergefahr. Deshalb ist der Aldehyd-kondensierbare hitzehärtbare Harzvorläufer vorzugsweise ein in Wasser gelöster oder dispergierter.
Es wird nun die Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist, beschrieben.
Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Fluorkohlenstoffverbindung ist eine Verbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist, die eine Verbindung mit relativ niedrigem Molekulargewicht bis zu einem Oligomer, Homopolymer oder Copolymer eines Monomers mit einer Polyfluoralkylgruppe umfasst. Die Polyfluoralkylgruppe ist hier eine funktionelle Gruppe, die mindestens zwei Wasserstoffatome in einer durch Fluoratome substituierten Alkylgruppe aufweist, und das Wasserabweisungsvermögen wird durch diese funktionelle Gruppe bereitgestellt. Die Polyfluoralkylgruppe kann eine lineare Struktur oder eine verzweigte Struktur aufweisen.
Die Kohlenstoffzahl der Polyfluoralkylgruppe beträgt vorzugsweise 4 bis 20, und unter diesen Kohlenstoffatomen ist die Zahl der Kohlenstoffatome, an die mindestens ein Fluoratom gebunden ist, mindestens 2, vorzugsweise 4 bis 18, insbesondere 6 bis 16. Der Anteil der Zahl der Fluoratome in der Polyfluoralkylgruppe ist vorzugsweise eine solcher, dass das Verhältnis (Zahl der Fluoratome in der Polyfluoralkylgruppe)/(Zahl aller Wasserstoffatome im Fall einer Kohlenwasserstoffgruppe, die die gleiche Kohlenstoffzahl wie die Polyfluoralkylgruppe aufweist) mindestens 60% beträgt, vorzugsweise mindestens 80%.
Ferner ist es insbesondere bevorzugt, dass der terminale Teil der Polyfluoralkylgruppe eine Perfluoralkylgruppe ist, wobei das Wasserabweisungsvermögen weiter verbessert wird, und die Perfluoralkylgruppe weist vorzugsweise eine lineare Struktur auf. Die Perfluoralkylgruppe ist hier eine solche, die eine Struktur aufweist, in der alle Wasserstoffatome der Polyfluoralkylgruppe durch Fluoratome substituiert ist. Es ist deshalb möglich, dem Bindemittel sogar mit einer kleinen eingearbeiteten Menge ein hohes Wasserabweisungsvermögen zu verleihen.
Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Fluorkohlenstoffverbindung weist ferner vorzugsweise eine funktionelle Gruppe auf, die mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer reaktiv ist, oder eine funktionelle Gruppe, die mit den anorganischen Fasern reaktiv ist, wobei die Fluorkohlenstoffverbindung fest an das Aldehyd-kondensierbare hitzehärtbare Harz als Hauptkomponente des Bindemittels oder an die Oberfläche der anorganischen Fasern gebunden wird, und eine Verschlechterung des Wasserabweisungsvermögens während der Zeit, insbesondere ein Ausfließen des Wasser-Repellents durch wiederholt gebildetes kondensiertes Wasser, wenn das wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterial in einer stark feuchten Umgebung verwendet wird, kann unterdrückt werden. Das Ausbluten, wie es mit Siliconöl oder dergleichen nach dem Hitzehärten des Bindemittels beobachtet wird, findet nicht statt, wodurch die Adhäsion mit dem Verkleidungsmaterial zur Dekoration oder zur Verhinderung von Staub oder Feuchtigkeit hervorragend ist.
Die mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer reaktive funktionelle Gruppe kann z.B. sein eine Hydroxylgruppe, eine Aminogruppe, eine Epoxygruppe, eine Methylolgruppe, eine Carboxylgruppe oder eine Isocyanatgruppe, und vorzugsweise eine Hydroxylgruppe, eine Aminogruppe, eine Epoxygruppe oder eine Methylolgruppe. Unter ihnen ist eine Epoxygruppe oder eine Methylolgruppe besonders bevorzugt, weil sie in kurzer Zeit mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer effizient reaktiv ist.
Die mit der Oberfläche der anorganischen Fasern reaktive funktionelle Gruppe kann z.B. eine Silanolgruppe sein. Bevorzugt ist z.B. eine funktionelle Gruppe, umfassend Chlorsilan, Methoxysilan, Ethoxysilan oder dergleichen, die durch Hydrolyse eine Silanolgruppe bildet. Die folgenden zwei Strukturarten können als bevorzugte Strukturen für eine solche Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist, genannt werden.

(1) Die folgende Struktur, in der in der Hauptkette eine Polyfluoralkylgruppe und die vorstehende funktionelle Gruppe vorhanden sind.

[Polyfluoralkylgruppe]-[bivalente oder höher valente Verbindungsgruppe]-[funktionelle Gruppe]

In der obigen Struktur ist die bivalente oder höher valente Verbindungsgruppe nicht besonders beschränkt. Wie nachstehend erwähnt, ist jedoch eine solche bevorzugt, in der das Molekulartgewicht oder das Molekulargewicht-Zahlenmittel der Fluorkohlenstoffverbindung mindestens 500 beträgt. Genannt werden kann z.B. eine Polyethylengruppe, eine Polyestergruppe, eine Polyurethangruppe, eine Polyethergruppe oder eine Polycarbonatgruppe.

(2) Die folgenden Struktur, in der die Hauptkette aus Polyethylen, Polyester oder dergleichen Seitenketten aufweist, die eine Polyfluoralkylgruppe bzw. die vorstehende funktionelle Gruppe daran addiert aufweisen

Als bivalente (zweiwertige) oder höher valente (höherwertige) Verbindungsgruppe wird vorzugsweise die gleiche Gruppe wie die bivalente oder höher valente Verbindungsgruppe in der vorstehenden Struktur (1) verwendet.
In der vorstehenden Struktur (2) ist ein Copolymer eines Polyfluoralkylgruppe-enthaltenden Monomers mit einem copolymerisierbaren Monomer, das eine funktionelle Gruppe aufweist, besonders bevorzugt, und es ist insbesondere bevorzugt, dass das Polyfluoralkylgruppe-enthaltende Monomer ein Acrylat oder Methacrylat einer Polyfluoralkylgruppe ist, das die folgende Struktur aufweist.

CH₂=CRCOO-[bivalente Verbindungsgruppe]-[Polyfluoralkylgruppe]

Das copolymerisierbare Monomer, das eine funktionelle Gruppe aufweist, ist hier vorzugsweise ein Monomer, das eine funktionelle Gruppe aufweist, wie z.B. eine Hydroxylgruppe, eine Aminogruppe, eine Epoxygruppe oder eine Methylolgruppe. Besonders bevorzugt ist z.B. ein Hydroxyalkylacrylat, ein Hydroxyalkylmethacrylat, ein Glycidylacrylat, ein Glycidylmethacrylat, ein N-Methylolacrylamid, ein N-Methylolmethacrylamid, ein Acrylamid, ein Methacrylamid, ein Diacetonacrylamid, ein Diacetonmethacrylamid oder ein Methyloldiacetonacrylamid. Zusätzlich können z.B. auch Acrylsäure oder Methacrylsäure verwendet werden.
In einem solchen Fall sind die Copolymerisationsanteile des Acrylats oder Methacrylats der Polyfluoralkylgruppe und des copolymerisierbaren Monomers, das eine funktionelle Gruppe aufweist, vorzugsweise solche, dass das die Polyfluoralkylgruppe enthaltende Monomer mindestens 40 Massen-%, vorzugsweise 50 bis 80 Massen-%, bezogen auf die Gesamtmasse der beiden beträgt.
Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Fluorkohlenstoffverbindung weist ferner ein Molekulargewicht oder ein Molekulargewicht-Zahlenmittel von mindestens 500 auf. Ein Molekulargewicht oder ein Molekulargewicht-Zahlenmittel von mindestens 500 bedeutet, dass in einem Fall, in dem die Fluorkohlenstoffverbindung aus einem einzigen Molekül besteht, das Molekulargewicht mindestens 500 beträgt, und in einem Fall, wo es aus einem Oligomer oder einem Polymer aus zwei oder mehreren Molekülen besteht, das Molekulargewicht-Zahlenmittel mindestens 500 beträgt.
Wenn das Molekulargewicht oder das Molekulargewicht-Zahlenmittel geringer als 500 ist, tendiert eine solche Verbindung mit niedrigern Molekulargewicht dazu, durch eine rasche Temperaturerhöhung in der hitzehärtbaren Stufe während oder nach Applikation eines Bindemittels im Verfahren zur Herstellung eines wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials zu verdampfen und zu dissipieren, wodurch das Wasserabweisungsvermögen des resultierenden wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials gering sein wird, was nicht erwünscht ist. Ferner wird ein Überschuss an Fluorkohlenstoffverbindung wird außerdem erforderlich sein, um einen bestimmten Grad an Wasserabweisungsvermögen zu erhalten, was unwirtschaftlich und unerwünscht ist.
Im erfindungsgemäßen Bindemittel für anorganische Fasern ist die Fluorkohlenstoffverbindung vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 10 Massen-Teilen, insbesondere von 0,5 bis 5 Massen-Teilen, in erster Linie von 1 bis 5 Massen-Teilen, pro 100 Masse-Teile des Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufers vorhanden. Wenn der Gehalt der Fluorkohlenstoffverbindung geringer als 0,1 Massen-Teile ist, kann dem resultierenden wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial kein ausreichendes Wasserabweisungsvermögen verliehen werden. Wenn andererseits der Gehalt der Fluorkohlenstoffverbindung 10 Massen-Teile übersteigt, wird das Wasserabweisungsvermögen im Verhältnis zum Anstieg des Gehalts nicht verbessert, was unwirtschaftlich und nicht erwünscht ist.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Fluorkohlenstoffverbindung in Wasser dispergiert wird und dann dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer zugegeben wird, wobei sie gleichmäßig mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer, der auf ähnliche Weise in Wasser dispergiert ist, gemischt werden kann, und die Kompatibilität mit dem Bindemittel wird hervorragend. Außerdem ist es ein wässeriges Dispersionssystem, und im Verfahren zur Herstellung eines wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials kann das Bindemittel für anorganische Fasern sogar bei mindestens 200°C sofort nach dem Schmelzen und Ausbilden des anorganischen Ausgangsmaterials für die Fasern zu Fasern sicher appliziert werden.
Als Verfahren zum Dispergieren in Wasser kann ein Verfahren genannt werden, in dem verschiedene oberflächenaktive Mittel, wie z.B. Polyethylenglykol, Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenpolyoxypropylenglykole, Sorbitanfettsäureester, Polyoxysorbitanfettsäureester, Polyoxyethylenfettsäureester, Ethylenglykolfettsäureester, Glycerinfettsäureester, oberflächenaktive Mittel vom Ethercarbonsäure-Typ und oberflächenaktive Mittel vom Sulfosuccinat-Typ der Fluorkohlenstoffverbindung zugegeben werden können, gefolgt von einem Mischen und Emulgieren.
Insbesondere wenn die Fluorkohlenstoffverbindung ein Copolymer eines eine Polyfluoralkylgruppe enthaltenden Monomers mit einem copolymerisierbaren Monomer, das eine funktionelle Gruppe aufweist, ist, ist die Copolymerisation des die Polyfluoralkylgruppe enthaltenden Monomers mit dem copolymerisierbaren Monomer vorzugsweise eine Emulsionspolymerisation, wobei eine in Wasser dispergierte Fluorkohlenstoffverbindung direkt erhalten werden kann, und zu dem erhaltenen emulgierten Produkt kann, so wie es der Fall erfordert, ein Additiv zugesetzt werden, oder das emulgierte Produkt kann mit Wasser oder dergleichen verdünnt werden.
In einem solchen Fall ist das oberflächenaktive Mittel, der Polymerisationsinitiator oder die die Polymerisation initiierende Quelle zur Verwendung für die Emulsionspolymerisation nicht besonders beschränkt. Als oberflächenaktives Mittel kann irgendein oberflächenaktives Mittel vom anionischen Typ, kationischen Typ oder nicht-ionischen Typ verwendet werden. Als Polymerisationsinitiator können verschiedenen Polymerisationsinitiatoren, wie z.B. organische Peroxide, Azoverbindungen oder Persulfate, verwendet werden.
Wenn jedoch ein Überschuss an oberflächenaktivem Mittel zur Emulgierung verwendet wird, zieht das oberflächenaktive Mittel wahrscheinlich Wasser an, wodurch das Wasserabweisungsvermögen der Fluorkohlenstoffverbindung verschlechtert werden kann. Die Menge des oberflächenaktiven Mittels beträgt deshalb vorzugsweise 1 bis 30 Massen-Teile, insbesondere 5 bis 20 Massen-Teile, pro 100 Massen-Teile der Fluorkohlenstoffverbindung.
Es wird nun das Ammoniumsalz und das Aminsalz von mindestens einer Fettsäure ausgewählt aus C_10-30-gesättigten Fettsäuren und C_10-30-ungesättigten Fettsäuren beschrieben. Die zum Erhalt des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Ammoniumsalzes und des Aminsalzes zu verwendenden C_10-30-gesättigten Fettsäuren umfassen z.B. Decansäure, Undecylsäure, Laurinsäure, Tridecylsäure, Myristinsäure, Pentadecylsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Nonadecansäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure, Cerotinsäure, Heptacosansäure, Montansäure und Melissinsäure. Die C_10-30-ungestättigten Fettsäuren umfassen z.B. Ölsäu re, Elaidinsäure, Cetoleinsäure, Erucasäure, Brassidinsäure, Linolsäure, Linolensäure und Arachidonsäure. Die obigen Fettsäuren können allein verwendet werden oder zwei oder mehr von ihnen können in Kombination verwendet werden.
Wenn die Kohlenstoffzahl der Fettsäure weniger als 10 ist, ist die gesättigte Fettsäure bei Raumtemperatur flüssig und tendiert deshalb dazu, aus dem wärmedämmenden akustischen anorganischen Material auszufließen, wobei sich wahrscheinlich das Wasserabweisungsvermögen während der Zeit verschlechtert, und kann so eine Klebrigkeit des wärmedämmenden akustischen anorganischen Materials verursachen, was die Verarbeitungseffizienz z.B. bei der Applikation verschlechtern kann, was unerwünscht ist.
Im Falle einer ungesättigten Fettsäure, die weniger als 10 Kohlenstoffatome aufweist, werden ungesättigte Bindungen in der ungesättigten Fettsäure mit einander reagieren und sich zum Zeitpunkt des Hitzehärtens des Bindemittels verfestigen, wodurch sich kein Problem einer Klebrigkeit bei den vorstehend genannten gesättigten Fettsäuren ergibt. Wenn die Kohlenstoffzahl jedoch geringer als 10 ist, wird der hydrophobe lineare Strukturteil in der ungesättigten Fettsäure kurz, und die Zahl der Carboxylgruppen pro Gewichtseinheit steigt relativ an, wodurch das Vermögen der ungesättigten Fettsäuren, Ammoniumionen und/oder Amine einzufangen, hoch sein kann. Als Ergebnis wird sie selbst nach dem Hitzehärten des Bindemittels in Form eines Ammoniumsalzes einer Fettsäure und/oder eines Aminsalzes einer Fettsäure verbleiben und kann dadurch das Wasserabweisungsvermögen des resultierenden wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials verschlechtern, was unerwünscht ist.
Wenn die Kohlenstoffzahl der Fettsäuren andererseits 30 übersteigt, wird die Carboxylgruppe der Fettsäure durch mit Ammoniak und/oder Amin neutralisiert, und selbst in einer solchen Salzform kann eine Auflösung oder Dispersion in Wasser schwierig werden, und ein stabilisiertes Bindemittel vom wässerigen Typ ist schwer zu erhalten, und dem resultierenden wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial dürfte kein ausreichendes Wasserabweisungsvermögen verliehen werden, was unerwünscht ist.
Das für das erfindungsgemäße Bindemittel für anorganische Fasern zu verwendende Ammoniumsalz der Fettsäure kann erhalten werden, indem man die Fettsäure und Ammoniak einer Neutralisationsreaktion unterwirft. Auf ähnliche Weise kann das Aminsalz der Fettsäure durch Neutralisationsreaktion der Fettsäure und eines Amins erhalten werden.
Das vorstehend erwähnte Ammoniak kann z.B. wässeriges Ammoniak sein. Das vorstehende genannte Amin kann z.B. sein Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Isopropylamin, Diisopropylamin, Propylamin, t-Butylamin, sec-Butylamin, Diisobutylamin, 3-(Methylamino)propylamin, 3-(Diethylamino)propylamin, 3-(Dibutylamino)propylamin, 3-(Dimethylamino)propylamin, 3-(2-Ethylhexyloxy)propylamin, 3,3'-Iminobis(propylamin), N-Methyl-3,3'-iminobis(propylamin), 2-Ethylhexylamin, Di-2-ethylhexylamin, 3-Ethoxypropylamin, Tetramethylethylendiamin, Allylamin, Diallylamin, Triallylamin, Tri-n-octylamin, 3-Methoxypropylamin, N,N'-Diethylethanolamin, N,N'-Dimethylethanolamin, N,N'-Dibutylethanolamin, N-(2-Aminoethyl)ethanolamin, N-Methyldiethanolamin, N-Methylethanolamin, Morpholin, N-Methylmorpholin oder N-Ethylmorpholin.
Unter ihnen ist es besonders bevorzugt, ein Ammoniumsalz einer Fettsäure zu verwenden, das das Wasserabweisungsvermögen des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials auch dann nicht verschlechtern wird, wenn es nach dem Hitzehärten zum Zeitpunk des Erhaltens des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials durch Hitzehärten des Bindemittels für anorganische Fasern im Bindemittel verbleibt.
Die wässerige Lösung oder die wässerige Dispersion des für das zweite Bindemittel für anorganische Fasern der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Ammoniumsalzes der Fettsäure kann erhalten werden durch Erhitzen der Fettsäure auf eine Temperatur von mindestens dem Schmelzpunkt, allmähliches Zugeben von wässerigem Ammoniak unter Rühren, gefolgt von einem Auflösen oder Dispergieren in Wasser. Auf ähnliche Weise kann das Aminsalz der Fettsäure unter Verwendung einer wässerigen Lösung eines Amins erhalten werden. Andererseits kann eine bestimmte Menge von wässerigem Ammoniak und/oder eines Amins vorher einem wässerigen Bindemittel, das den Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer enthält, zugegeben werden, und die vorstehende Fettsäure kann später zugegeben werden.
In einem solchen Fall wird das wässerige Ammoniak und/oder das Amin vorzugsweise in einer Menge von 0,7 bis 1,2 Äquivalenten pro Äquivalent der Carboxylgruppen der Fettsäure zugegeben. Es ist außerdem nicht erforderlich, dass alle Carboxylgruppen in der Fettsäure mit dem wässerigen Ammoniak und/oder dem Amin reagieren. In einem Fall, in dem die Temperatur bei der Umsetzung mindestens 100°C zum Zeitpunkt des Erhitzens der Fettsäure wird, ist es wahrscheinlich, dass wässeriges Ammoniak und/oder das Amin zur Neutralisierung der Fettsäure verdampft. Es wird deshalb vorzugsweise unter Druck im Wasser gelöst oder dispergiert.
Im zweiten Bindemittel für anorganische Fasern der vorliegenden Erfindung ist das Ammoniumsalz und/oder das Aminsalz der Fettsäure vorzugsweise in einem Anteil von 0,1 bis 10 Massen-Teilen, insbesondere von 1 bis 5 Massen-Teilen, in erster Linie von 2 bis 4 Massen-Teilen, pro 100 Massen-Teile des Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufers vorhanden.
Wenn der Gehalt des Ammoniumsalzes und/oder des Aminsalzes der Fettsäure geringer als 0,1 Massen-Teile ist, kann dem resultierenden wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial kein ausreichendes Wasserabweisungsvermögen verliehen werden. Außerdem kann, selbst wenn der Gehalt des Ammoniumsalzes und/oder des Aminsalzes der Fettsäure 10 Massen-Teile übersteigt, das Wasserabweisungsvermögen im Verhältnis zum Anstieg des Gehaltes nicht verbessert werden, was deshalb unwirtschaftlich und unerwünscht ist.
Im erfindungsgemäßen ersten und zweiten Bindemittel für anorganische Fasern ist es außerdem bevorzugt, einen Silan-Haftvermittler einzubauen, um die Adhäsion des Bindemittels mit den anorganischen Fasern zu erhöhen.
Die Zahl oder Art der funktionellen Gruppen, die Struktur usw. des hier zu verwendenden Silan-Haftvermittlers sind nicht besonders beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, einen Aminosilan-Haftvermittler oder einen Epoxysilan-Haftvermittler zu verwenden, da er eine gute Reaktivität oder Kompatibilität mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer als Hauptkomponente des Bindemittels aufweist. Der Aminosilan-Haftvermittler kann z.B. sein γ-(2-Aminoethyl)aminiopropyltrimethoxysilan oder γ-(2-Aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilan, und der Epoxysilan-Haftvermittler kann z.B. sein γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan.
Die Menge des einzubauenden Silan-Haftvermittlers liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 bis 0,5 Massen-Teilen pro 100 Massen-Teile des Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufers. Wenn die Menge des Silan-Haftvermittlers geringer als 0,01 Massen-Teile ist, tendiert die Wirkung zur Erhöhung der Klebefestigkeit der anorganischen Fasern und des Bindemittels dazu, schlecht zu sein, und wenn das resultierende wärmedämmende akustische Material einer Umgebung mit hoher Temperatur von z.B. mindestens 60°C oder hohen Temperatur und Feuchtigkeitsbedingungen ausgesetzt wird, kann das Wasserabweisungsvermögen im Laufe der Zeit in einigen Fällen abnehmen, was unerwünscht ist. Selbst wenn die Menge des Silan-Haftvermittlers 0,5 Massen-Teile übersteigt, wird die Adhäsion zwischen den anorganischen Fasern und dem Bindemittel nicht verbessert, und die Wirkung zur Verhinderung einer Verschlechterung des Wasserabweisungsvermögens im Laufe der Zeit wird in Übereinstimmung mit der erhöhten Menge nicht verbessert, was deshalb unwirtschaftlich und unerwünscht ist.
Dem erfindungsgemäßen Bindemittel für anorganische Fasern kann ein Staubdichtmittel, ein Härtungsbeschleuniger, ein Flammschutzmittel, ein Farbmittel usw., wenn dies der Fall erfordert, zugegeben werden.
Der Härtungsbeschleuniger kann z.B. Natriumsulfat, Ammoniumsulfat, Dodecylbenzolsulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure sein. Das Staubdichtmittel, das ein Mineralöl oder ein synthetisches Öl als Hauptkomponente verwendet, wird hauptsächlich verwendet, um ein Zerstäuben der anorganischen Fasern zu verhindern.
Das vorstehende erste oder zweite Bindemittel für anorganische Fasern wird vorzugsweise mit einem Lösungsmittel, das Wasser als Hauptkomponente enthält, so verdünnt, dass die Menge des Feststoffgehalts 5 bis 30 Massen-% ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Mischen mittels eines mit einem Rührer versehenen Gefäßes, wie z.B. einem Dissolver, durchgeführt, wodurch das erfindungsgemäße Bindemittel für anorganische Fasern erhalten werden kann.
Nun wird das wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterial der vorliegenden Erfindung, das durch Verwendung des vorstehend beschriebenen ersten oder zweiten Bindemittels für anorganische Fasern erhalten wird, beschrieben.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials wird zuerst ein geschmolzenes anorganisches Ausgangsmaterial mittels einer faserbildenden Vorrichtung zu Fasern geformt, und unmittelbar danach wird das vorstehend genannte Bindemittel für anorganische Fasern auf den anorganischen Fasern appliziert. Dann werden die anorganischen Fasern mit dem darauf applizierten Bindemittel für anorganische Fasern auf einem Förderband zu Wolle vereinigt, um ein voluminöses Zwischenprodukt für das wärmedämmende akustische anorganischer Fasermaterial auszubilden, das z.B. einem Paar oberer und unterer beabstandeter Förderbänder zugeführt wird, um eine gewünschte Dicke zu erhalten, und danach unter Druck erhitzt, wird um das Bindemittel für die anorganischen Fasern unter Bildung eines wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials zu härten. Dann kann es, wie dies der Fall erfordert, z.B. mit einem Auskleidungsmaterial bedeckt werden, und das erhaltene wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterial wird geschnitten, um die gewünschte Breite und Länge aufzuweisen, und ein Produkt erhalten. Nun werden die einzelnen Stufen beschrieben.
Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendende anorganische Faser ist nicht besonders beschränkt, und es kann Glaswolle, Mineralwolle und dergleichen, die üblicherweise für ein wärmedämmendes akustisches anorganisches Material verwendet werden, verwendet werden. Als Verfahren zur Ausbildung des anorganischen Ausgangsmaterials zu Fasern können verschiedene Methoden verwendet werden, wie z.B. Superfeinverfahren, ein Dampfblasverfahren und ein Zentrifugenverfahren (oder ein Rotationsverfahren). Insbesonde re, wenn die anorganischen Fasern Glaswolle sind, ist es bevorzugt, ein Zentrifugenverfahren zu verwenden.
Die Dichte der angestrebten wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasern kann eine Dichte sein, die üblicherweise in einem wärmedämmenden Material oder einem akustischen Material verwendet wird, und liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 300 kg/m³.
Um das Bindemittel auf die anorganischen Fasern zu applizieren, kann das Bindemittel mittels z.B. einer Sprühvorrichtung aufgeschichtet oder aufgesprüht werden. Die Menge des applizierten Bindemittels für anorganische Fasern kann nach dem gleichen Verfahren wie für die konventionellen Bindemittel, die kein Wasser-Repellent enthalten, eingestellt werden. Die Menge des zu applizierenden Bindemittels liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 15 Massen-%, insbesondere in einem Bereich von 0,5 bis 9 Massen-%, als Menge an Feststoffgehalt, bezogen auf die Masse des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials, das das applizierte Bindemittel aufweist, obwohl sie abhängig von der Dichte oder der Applikation des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials variieren kann.
Zeitpunkt des Applizierens des Bindemittels auf das wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterial kann irgendein Zeitpunkt nach Bildung der Faser sein. Um das Bindemittel effizient zu applizieren, ist es jedoch bevorzugt, es unmittelbar nach Bildung der Fasern zu applizieren. Die Fluorkohlenstoffverbindung kann als Bindemittel mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer gemischt appliziert werden, aber die Fluorkohlenstoffverbindung kann auch getrennt vor oder nach Applizieren des Aldehydkondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufers appliziert werden.
Durch Applizieren des erfindungsgemäßen ersten oder zweiten Bindemittels für anorganische Fasern auf die anorganischen Fasern ist es möglich, dem wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial ein ausreichendes Wasserabweisungsvermögen zu verleihen. Die anorganischen Fasern, die das durch die vorstehende Stufe applizierte Bindemittel aufweisen, werden auf einem perforierten Förderband zu Wolle vereint, um ein voluminöses Zwischenprodukt der anorganischen Fasern zu bilden. Zum Zeitpunkt des Vereinigens der Fasern zu Wolle auf dem Förderband ist es besonders bevorzugt, ein Absaugen mittels einer Saugvorrichtung, von der der Seite, auf der die anorganischen Fasern zu Wolle vereint werden, gegenüberliegenden Seite durchzuführen. Danach wird das vorstehende Zwischenprodukt der anorganischen Fasern, das kontinuierlich auf dem Förderband befördert wird, einem Paar oberer und unterer beabstandeter Förderbänder zugeführt, um eine gewünschte Dicke zu ergeben, und zur gleichen Zeit wird der im Bindemittel enthaltene vorstehend genannte hitzehärtbare Harzvorläufer durch erhitzte Heißluft gehärtet, um das wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterial zu einer Matte auszubilden, die dann geschnitten wird, um die gewünschte Breite und Länge aufzuweisen.
Die Temperatur zum Härten des in dem Bindemittel enthaltenen vorstehend genannten hitzehärtbaren Harzvorläufers ist nicht besonders beschränkt, kann aber die gleiche sein wie im Falle eines kein Wasser-Repellent enthaltenden konventionellen Bindemittels, und kann 200 bis 350°C betragen. Die Erhitzungszeit wird geeignet innerhalb eines Bereiches von 30 Sekunden bis 10 Minuten, abhängig von der Dicke und der Dichte des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials, ausgewählt.
Das wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterial der vorliegenden Erfindung kann so wie es ist verwendet werden, oder kann mit einem Auskleidungsmaterial bedeckt werden. Als Auskleidungsmaterial kann ein Papier, eine synthetische Harzfolie, eine Metallfolie, ein Faservlies, ein Textilgewebe oder eine Kombination davon verwendet werden. Für das Auskleidungsmaterial ist es außerdem bevorzugt, ein Material zu verwenden, das ein Wasserabweisungsvermögen mit geringer Wasserabsorptionsfähigkeit aufweist.
Das so erhaltene wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterial der vorliegenden Erfindung ist frei von einem Ausbluten oder von einem Ausfließen des Wasser-Repellents, wobei die Klebefähigkeit mit dem Auskleidungsmaterial hervorragend ist.
Selbst beim Aussetzen gegenüber Regenwasser oder Tautropfen wird das Wasser in dem vorstehend genannten wärmedämmenden akustischen Material nicht zurückbleiben, wodurch die wärmedämmende oder akustische Leistungsfähigkeit während eines langen Zeitraums nicht verschlechtert wird, und das Problem eines Verwitterns von Holzteilen oder einer Korrosion von Metallteilen, die damit in Kontakt sind, oder das Keimen von Pilzen kann gelöst werden.
Bei der Herstellung, beim Verarbeiten oder bei Applikation des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials bedeckt die Fluorkohlenstoffverbindung oder die Fettsäure im Bindemittel individuelle Monofilamente der anorganischen Fasern, um sie schwer brechbar zu machen oder um sie so zu fixieren, dass gebrochene Fasern nicht abfallen, wodurch ein Zerstäuben der anorganischen Fasern unterdrückt werden kann. Die Fluorkohlenstoffverbindung oder die hydrophobe Struktureinheit der Fettsäure, die an der Kontaktfläche zwischen dem wärmedämmenden akustischen anorganischen Material und dem Förderband ist, verbessert außerdem die Ablösbarkeit des wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterials vom Förderband, wobei mögliche Störungen während der Herstellung verringert werden können.
Die vorliegende Erfindung wird nun näher unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. In der folgenden Beschreibung beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, "Teile" und "%" auf die Masse.
Herstellung einer Emulsion einer Fluorkohlenstoffverbindung
Herstellung 1
Zu 100 Teilen einer durch die folgende chemische Formel (I) repräsentierten Fluorkohlenstoffverbindung, die ein Molekulargewicht von 656 aufweist, wurden 50 Teile Methylisobutylketon (MIBK) zugegeben und bei 70°C unter Erhalt einer Lösung gelöst. Dann wurden 8 Teile Polyethylenglykolmonostearat (HLB11.9) und 2 Teile Kokosnussöl-Fettsäuresorbitan (HLB4.7) zugegeben, gefolgt von einem Erhitzen auf 90°C. Dann wurde die Mischung mittels eines Hochdruckhomogenisators emulgiert. Diese Emulsion wurde bei 50°C zur Entfernung von enthaltenem MIBK entlüftet, wodurch eine Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 30% (Gehalt der Fluorkohlenstoffverbindung: 27,3%) erhalten wurde. CF₃(CF₂)₉SO₂N(CH₃)CH₂CH₂OH (I)
Herstellung 2
Eine durch die nachstehende chemische Formel (II) repräsentierte Fluorkohlenstoffverbindung mit einem Molekulargewicht von 398 wurde auf die gleiche Weise wie in Herstellung 1 emulgiert und eine Emulsion erhalten, die einen Feststoffgehalt von 30% aufwies (Gehalt der Fluorkohlenstoffverbindung: 27,3%). CF₃(CF₂)₄CH₂CH₂OH (II)
Herstellung 3
In einem mit einem Rührer ausgestattetes Reaktionsgefäß wurden 120 Teile eines durch die folgende chemische Formel (III) repräsentierten Perfluoralkylethylacrylats, 4 Teile N-Methylolacrylamid, 10 Teile Polyoxyethylenlaurylether (HLB12.4), 2 Teile Dipalmityldimethylammoniumchlorid, 120 Teile Aceton, 350 Teile Wasser und 1 Teil Azobisisobutylamidinhydrochlorid gegeben und ca. 15 Minuten lang unter Rühren ein Ersatz durch Stickstoff durchgeführt. Dann wurde die Temperatur auf 60°C erhöht, um die Polymerisation zu initiieren. Nach Rühren bei der Temperatur von 60°C während 12 Stunden wurde die Mischung abgekühlt und eine Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 31% erhalten (Gehalt der Fluorkohlenstoffverbindung: 28,3%). CH₂=CHCOOCH₂CH₂(CF₂)_nCF₃ (III)(Eine Mischung der Verbindungen, worin n 5, 7, 9, 11 und 13 ist, und der Mittelwert von n 8 ist.)
Herstellung 4
In ein mit einem Rührer und einem Behälter zum Eintropfen eines Monomers ausgestattetes Reaktionsgefäß wurden 10 Teile Polyoxyethylenlaurylether (HLB12.4), 2 Teile Stearyltrimethylammoniumchlorid und 330 Teile Wasser zugegeben und die Temperatur unter Rühren auf 70°C erhöht. Andererseits wurden 120 Teile Perfluoralkylethylacrylat der wie in Herstellung 3 verwendeten Formel (III), 10 Teile 2-Hydroxyethylmethacrylat und 1 Teil Azobisisobutylamidinhydrochlorid gemischt und dann in den Behälter zum Eintropfen eines Monomers gegeben. Das Monomer wurde in das Reaktionsgefäß eingetropft, während die Tropfgeschwindigkeit so eingestellt wurde, dass das Tropfen der gesamten Menge des Monomers in 3 Stunden beendet sein würde. Nach Ablauf von 1 Stunde nach Vervollständigung des Eintropfens wurde eine Mischung, die 0,1 Teil Azobisisobutylamidinhydrochlorid und 1 Teil Wasser umfasste, dem Reaktionsprodukt im Reaktionsgefäß zugegeben. Zu diesem Zeitpunkt wurde das Rühren fortgesetzt, während die Temperatur des Reaktionsprodukts bei 70°C gehalten wurde. Nach 2 Stunden wurde der gleiche Vorgang wiederholt, und das Rühren wurde unter Beibehaltung der Temperatur fortgesetzt. Nach 3 Stunden wurde die Mischung abgekühlt und eine Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 30% erhalten (Gehalt an Fluorkohlenstoffverbindung: 27,4%).
Herstellung einer wässerigen Dispersion von Zinkstearat
Herstellung 5
60 Teile Zinkstearat wurden auf 130°C erhitzt, d.h., höher als auf den Schmelzpunkt, und geschmolzen, und dann wurden 5 Teile Polyoxyethylenpolyoxypropylen unter Rühren zugegeben. Nach Vervollständigung des Mischens wurden 200 Teile Wasser tropfenweise unter Rühren zugegeben und eine wässerige Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 24,5% erhalten (Gehalt an Zinkstearat: 22,6%).
Herstellung einer wässerigen Dispersion von Dimethylpolysiloxan
Herstellung 6
Zu 60 Teilen Dimethylpolysiloxan mit einem Molekulargewicht von ca. 5.000 wurden 15 Teile Polyoxyethylenpolyoxypropylen zugegeben. 200 Teile Wasser wurden tropfenweise unter Rühren zugegeben, und eine wässerige Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 27,3% erhalten (Gehalt an Dimethylpolysiloxan: 21,8%).
Herstellung eines Ammoniumsalzes einer Fettsäure oder eines Aminsalzes einer Fettsäure
Herstellung 7
Zu 100 Teilen Wasser wurden 60 Teile Stearinsäure unter Rühren zugegeben, und die Stearinsäure wurde durch Erhitzen auf 72°C, d.h., den Schmelzpunkt von Stearinsäure, vollständig geschmolzen. In diesem Zustand ist Stearinsäure als ölige Tröpfchen in Wasser vorhanden. Dann wurde eine Mischung aus 73,9 Teilen 10%igem wässerigem Ammoniak und 100 Teilen Wasser tropfenweise zur vorstehend genannten geschmolzenen Stearinsäure/Wasser-Mischung unter Rühren zugegeben, und eine wässerige Dispersion von Ammoniumstearat mit einem Feststoffgehalt von 20% erhalten.
Herstellung 8
Unter Rühren von durch Erhitzen auf 45°C geschmolzener Laurinsäure wurde eine Mischung aus 115,5 Teilen 10%igem wässerigem Ammoniak und 150 Teilen Wasser tropfenweise zugegeben und eine wässerige Dispersion von Ammoniumlaurat mit einem Feststoffgehalt von 22% erhalten.
Herstellung 9
Unter Rühren von 60 Teilen Ölsäure bei Raumtemperatur wurde eine Mischung aus 74,5 Teilen 10%igem wässerigem Ammoniak und 200 Teilen Wasser tropfenweise zugegeben und eine wässerige Lösung von Ammoniumoleat mit einem Feststoffgehalt von 20,2% erhalten.
Herstellung 10
60 Teile Montansäure wurden auf 90°C, d.h., höher als dem Schmelzpunkt, erhitzt und geschmolzen. Unter Rühren der geschmolzenen Montansäure wurden 12,2 Teile N,N'-Dimethylethanolamin zugegeben. Nach Vervollständigung des Mischens wurden 200 Teile Wasser tropfenweise unter Rühren zugegeben und eine wässerige Dispersion eines Aminsalzes von Montansäure mit einem Feststoffgehalt von 26,5% erhalten.
Herstellung einer wässerigen Dispersion einer Fettsäure
Herstellung 11
60 Teile Stearinsäure wurden auf 72°C, d.h., höher als der Schmelzpunkt, erhitzt und geschmolzen, und unter Rühren wurden 3 Teile Polyoxyethylenpolyoxypropylen-Blockpolymer zugegeben. Nach Vervollständigung des Mischens wurden 200 Teile Wasser tropfenweise unter Rühren zugegeben und eine wässerige Dispersion von Stearinsäure mit einem Feststoffgehalt von 24% erhalten.
BEISPIEL 1
Zu 100 Teilen, berechnet als Feststoffgehalt, eines in Wasser dispergierten Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ, umfassend höchstens 10% eines Monomers, mindestens 80% eines Dimers und höchstens 1% freies Phenol, wurden 3 Teile, berechnet als Gehalt an Fluorkohlenstoffverbindung, der in Herstellung 1 erhalte nen Emulsion, 0,2 Teile γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser in einem offenen mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel für anorganische Fasern erhalten.
Auf durch ein Zentrifugenverfahren gebildeten Glasfasern wurde das vorstehende Bindemittel mittels eines Sprühgeräts so aufgeschichtet, dass es in einer bestimmten Menge appliziert wird, und dann wurden die Fasern auf einem perforierten Förderband unter Saugen mittels einer Saugvorrichtung vereint, um ein Zwischenprodukt für ein wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial zu bilden. Das Zwischenprodukt wurde 3 Minuten in Heißluft von 280°C zur Härtung des Binders erhitzt, wodurch eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial von Beispiel 1 erhalten wurde, mit einer Dichte von 32 kg/m³, einer Dicke von 50 mm und einer Menge des applizierten Bindemittels von 6,0%.
BEISPIELE 2 bis 4
Nach der gleichen Bindemittelherstellung und Herstellungsmethode wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Emulsionen der in den Herstellungen 2 bis 4 erhaltenen Fluorkohlenstoffverbindungen verwendet wurden, wurde Glaswolle als wärmedämmende akustische anorganische Materialien der Beispiele 2 bis 4 erhalten.
BEISPIEL 5
50 Teile des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 40 Teile wasserlöslicher Harnstoffharzvorläufer, 10 Teile wasserlöslicher Methylol-modifizierter Melaminharzvorläufer, 0,2 Teile, berechnet als Gehalt an Fluorkohlenstoffverbindung, der in Herstellung 4 erhaltenen Emulsion, 0,1 Teile γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen, mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel für anorganische Fasern erhalten.
Dann wurde Glaswolle als wärmedämmende akustische anorganische Fasern des Beispiels 5 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass dieses Bindemittel für anorganische Fasern verwendet wurde.
BEISPIEL 6
100 Teile, als Feststoffgehalt berechnet, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 9,5 Teile, berechnet als Gehalt der Fluorkohlenstoffverbindung, der in Herstellung 3 erhaltenen Emulsion, 0,1 Teile γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser wurden in einem mit einem Rührer ausgestatteten offenen Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel für anorganische Fasern erhalten.
Dann wurde Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 6 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass dieses Bindemittel für anorganische Fasern verwendet wurde.
BEISPIEL 7
Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 7 wurde nach der gleichen Herstellung und Herstellungsmethode wie in Beispiel 6 erhalten, mit der Ausnahme, dass die in Beispiel 3 erhaltene Emulsion auf 12,5 Teile, berechnet als Gehalt an Fluorkohlenstoffverbindung, verändert wurde.
BEISPIEL 8
Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 8 wurde unter den Bedingungen einer Dichte von 16 kg/m³, einer Dicke von 100 mm und einer Menge an appliziertem Bindemittel von 4,0% nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 1 unter Verwendung des Bindemittels für anorganische Fasern des Beispiels 1 erhalten.
BEISPIEL 9
Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 9 wurde unter den Bedingungen einer Dichte von 16 kg/m³, einer Dicke von 100 mm und einer Menge an appliziertem Bindemittel von 4,0% nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 1 unter Verwendung des Bindemittels für anorganische Fasern des Beispiels 6 erhalten.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 0,1 Teile γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser wurden in einem mit einem Rührer ausgestatteten offenen Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein kein Wasser-Repellent enthaltendes Bindemittel erhalten.
Außerdem wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Vergleichsbeispiels 1 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass dieses Bindemittel verwendet wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 5 Teile, berechnet als Gehalt an Zinkstearat, der in Herstellung 5 erhaltenen wässerigen Dispersion, und 450 Teile Wasser wurden in einem mit einem Rührer ausgestatteten offenen Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel erhalten.
Außerdem wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Vergleichsbeispiels 2 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass dieses Bindemittel verwendet wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 5 Teile, berechnet als Gehalt an Dimethylpolysiloxan der in Herstellung 6 erhaltenen wässerigen Dispersion, und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen, mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel erhalten.
Außerdem wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Vergleichsbeispiels 3 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass dieses Bindemittel verwendet wurde.
BEISPIEL 10
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 3 Teile, berechnet als Gehalt an Ammoniumstearat, der in Herstellung 7 erhaltenen wässerigen Dispersion, und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel für anorganische Fasern erhalten.
Eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 10 wurde nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass das obige Bindemittel verwendet wurde, und die Dichte 35 kg/m³ und die Menge an appliziertem Rindmittel 8,0% betrugen.
BEISPIELE 11 bis 13
Glaswollen als wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterialien der Beispiele 11 bis 13 wurden nach der gleichen Bindemittelherstellung und der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 erhalten, mit der Ausnahme, dass die wässerige Dispersion oder die wässerige Lösung des Salzes der in den Herstellungen 8 bis 10 erhaltenen Fettsäure verwendet wurden.
BEISPIEL 14
50 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, eines Furanharzvorläufers, 50 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, eines Harnstoffharzvorläufers, 0,1 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, der in Herstellung 10 erhaltenen wässerigen Dispersion des Aminsalzes von Montansäure, 0,1 Teile γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen mit einem Rührer versehenen Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel für anorganische Fasern erhalten.
Dann wurde Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 14 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 erhalten, mit der Ausnahme, dass das oben genannte Bindemittel für anorganische Fasern verwendet wurde, und das Bindemittel in Heißluft von 300°C gehärtet wurde.
BEISPIEL 15
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 9,0 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, der in Herstellung 7 erhaltenen wässerigen Dispersion von Ammoniumstearat, 0,1 Teile γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel für anorganische Fasern erhalten.
Dann wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 15 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 erhalten, mit der Ausnahme, dass das obige Bindemittel für anorganische Fasern verwendet wurde.
BEISPIEL 16
Eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 16 wurde nach der gleichen Herstellung und Herstellungsmethode wie in Beispiel 15 erhalten, mit der Ausnahme, dass die wässerige Dispersion von Ammoniumstearat auf 12,0 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, verändert wurde.
BEISPIEL 17
Eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 17 wurde unter den Bedingungen einer Dichte von 16 kg/m³ und einer Dicke von 100 mm und einer Menge an appliziertem Bindemittel von 4,0% nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 unter Verwendung des Bindemittels für anorganische Fasern des Beispiels 15 erhalten.
BEISPIEL 18
Eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Beispiels 18 wurde unter den Bedingungen einer Dichte von 16 kg/m³ und einer Dicke von 100 mm und einer Menge an appliziertem Bindemittel von 4,0% nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 unter Verwendung des Bindemittels für anorganische Fasern des Beispiels 16 erhalten.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 0,1 Teile γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel, das kein Wasser-Repellent enthält, erhalten.
Außerdem wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Vergleichsbeispiels 4 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 erhalten, mit der Ausnahme, dass dieses Bindemittel verwendet wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 5
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 5 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, der in Herstellung 11 erhaltenen wässerigen Dispersion von Stearinsäure und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel erhalten.
Außerdem wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Vergleichsbeispiels 5 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 unter Verwendung dieses Bindemittels erhalten.
VERGLEICHSBEISPIEL 6
50 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, eines Furanharzvorläufers, 50 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, eines Harnstoffharzvorläufers, 3 Teile Stearinsäurepolyoxyethylenglykolester, 0,1 Teile γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen mit einem Rührer versehenen Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel erhalten.
Außerdem wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Vergleichsbeispiels 6 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 erhalten, mit der Ausnahme, dass dieses Bindemittel verwendet wurde, und das Härten in Heißluft von 300°C durchgeführt wurde.
VERGLEICHSBEISPIEL 7
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 5 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, einer wässerigen Lösung von Ammoniumpolyacrylat mit einem Molekulargewicht von ca. 10.000 und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel erhalten.
Außerdem wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Vergleichsbeispiels 7 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 unter Verwendung dieses Bindemittels erhalten.
VERGLEICHSBEISPIEL 8
100 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, des Phenolharzvorläufers vom Resol-Typ vom in Beispiel 1 verwendeten wässerigen Dispersions-Typ, 5 Teile, berechnet als Feststoffgehalt, der in Herstellung 5 erhaltenen wässerigen Dispersion von Zinkstearat, 0,1 Teile γ-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilan und 450 Teile Wasser wurden in einem offenen mit einem Rührer ausgestatteten Behälter gemischt, und unter ausreichendem Rühren wurde Wasser so zugegeben, dass der Feststoffgehalt 15% beträgt, und ein Bindemittel erhalten.
Außerdem wurde eine Glaswolle als wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial des Vergleichsbeispiels 8 nach der gleichen Herstellungsmethode wie in Beispiel 10 unter Verwendung dieses Bindemittels erhalten.
Alle in den Beispielen 1 bis 18 und Vergleichsbeispielen 1 bis 8 erhaltenen Bindemittel waren in ihrer Stabilität hervorragend. Ferner war die in den Beispielen verwendete Emulsion der Fluorkohlenstoffverbindung oder die wässerige Dispersion oder die wässerige Lösung des Ammoniumsalzes oder des Aminsalzes der Fettsäure dazu fähig, gleichmäßig mit einem wässerigen Bindemittel gemischt zu werden, und wies eine hervorragende Kompatibilität mit anderen Bindemittelkomponenten auf.
TESTBEISPIELE
Bestimmung des Wasserabweisungsvermögens
Von jeder der in den Beispielen 1 bis 18 und Vergleichsbeispielen 1 bis 8 erhaltenen Glaswollen wurde eine Testprobe von 50 × 100 × 100 mm ausgeschnitten. Das Gewicht und die Größe der Probe wurden gemessen, und dann wurde die Probe in Wasser in einer Position von 50 mm von der Oberfläche bei einer Wassertemperatur von 25°C eingetaucht. Nach Verstreichen von 24 Stunden vom Beginn des Eintauchens wurde die Testprobe heraus genommen und auf einem Metallnetz bei Raumtemperatur von 25°C 10 Minuten belassen, wonach die Testprobe gewogen wurde.
Der Gewichtsanstieg nach Eintauchen wurde repräsentiert durch den auf dem Volumen vor dem Eintauchen basierenden Prozentsatz, und als Volumenwasserabsorptionsvermögen bezeichnet. Außerdem wurde die obige Testprobe, von der das Volumenwasserabsorptionsvermögen berechnet wurde, 6 Stunden auf einem Metallnetz stehen gelassen, wonach die Testprobe gewogen wurde, wobei der Gehalt an Wassermasse repräsentiert wurde durch den auf das Volumen vor dem Eintauchen bezogenen Prozentsatz und als Volumenwassergehalt bezeichnet wurde.
Bestimmung der Klebeeigenschaften
Auf jede der in den Beispielen 1 bis 9 und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 erhaltenen Glaswollen wurde ein Heißkleber vom Olefin-Typ gleichmäßig in einem Anteil von 40 g/m² aufgeschichtet, und dann wurde eine Testprobe mit einer Breite von 100 mm und einer Länge von 300 mm ausgeschnitten, auf die ein Aluminiumpapier (Aluminum-Craft-Paper) gebunden wurde, und die Schälfestigkeit (Schälwiderstand) des Aluminiumpapiers wurde mittels einer Zugversuch-Vorrichtung gemessen.
Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 9 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3 sind in Tabelle 1 angegeben.
Aus Tabelle 1 ist es ersichtlich, dass das Volumenwasserabsorptionsvermögen der Testproben der Beispiele 1 bis 9 gering ist und der Volumenwassergehalt nach Verlauf von 6 Stunden nach Herausnehmen aus dem Eintauchen, im Vergleich zu den Testproben der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, ebenfalls gering ist. Dies zeigt, dass das Wasserabweisungsvermögen der Glaswollen durch die verschiedenen in den Beispielen verwendeten Fluorkohlenstoffverbindungen verbessert wurde.
Aus einem Vergleich zwischen Beispiel 6 und Beispiel 7 ist ersichtlich, dass auch dann keine wesentliche Verbesserung im Wasserabweisungsvermögen erhalten wurde, wenn die Fluorkohlenstoffverbindung in einer Menge enthalten ist, die den vorstehend genannten bevorzugten Bereich übersteigt. Aus einem Vergleich zwischen Beispiel 1 und Beispiel 2 ist es außerdem ersichtlich, dass das Wasserabweisungsvermögen höher ist, wenn die Fluorkohlenstoffverbindung das vorstehend genannte bevorzugte Molekulargewicht aufweist.
Außerdem ist es ersichtlich, dass in Vergleichsbeispiel 1, worin kein Wasser-Repellent zugegeben wurde, sowohl das Volumenwasserabsorptionsvermögen als auch der Volumenwassergehalt nach 6 Stunden wesentlich schlechter ist als in den Beispielen.
Im Vergleichsbeispiel 2, worin Dimethylpolysiloxan in Wasser anstelle der Fluorkohlenstoffverbindung des Beispiels 1 dispergiert war, und im Vergleichsbeispiel 3, worin eine wässerige Dispersion von Zinkstearat verwendet wurde, ist das Wasserabweisungsvermögen im Vergleich zu den Beispielen, worin die Fluorkohlenstoffverbindungen verwendet werden, schlecht, obwohl das Volumenwasserabsorptionsvermögen abnimmt.
Im Hinblick auf die Klebeeigenschaft des Aluminiumpapiers als Auskleidungsmaterial sind die Testproben der Beispiele 1 bis 9 im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1, worin kein Wasser-Repellent eingebaut wurde, nicht wesentlich schlechter. Andererseits ist es aus Vergleichsbeispiel 2, worin Dimethylpolysiloxan verwendet wurde, und aus Vergleichsbeispiel 3, worin Zinkstearat verwendet wurde, ersichtlich, dass die Klebefestigkeit mit dem Auskleidungsmaterial sich wesentlich verschlechtert.
Ergebnisse der Beispiele 10 bis 18 und der Vergleichsbeispiele 4 bis 8 sind in Tabelle 2 angegeben.
Aus Tabelle 2 ist es ersichtlich, dass mit den Testproben der Beispiele 10 bis 18 das Volumenwasserabsorptionsvermögen gering ist und der Volumenwassergehalt nach Verlauf von 6 Stunden nach Herausnehmen aus dem Eintauchen, im Vergleich zu den Testproben der Vergleichsbeispiele 4 bis 8, ebenfalls gering ist. Dies zeigt, dass das Wasserabweisungsvermögen der Glaswollen durch in den Beispielen verwendete verschiedene gesättigte Fettsäuren und ungesättigte Fettsäuren verbessert wurde.
Aus einem Vergleich zwischen Beispiel 15 und Beispiel 16 ist es außerdem ersichtlich, dass auch dann, wenn die Fettsäure in einer Menge zugegeben wird, die den vorstehend genannten bevorzugten Bereich übersteigt, keine wesentliche Verbesserung im Wasserabweisungsvermögen erhalten wurde.
Im Vergleichsbeispiel 4, worin kein Wasser-Repellent zugegeben wurde, im Vergleichsbeispiel 6, worin ein Stearinsäurepolyoxyethylenglykolester anstelle des Aminsalzes von Montansäure in Beispiel 14 verwendet wurde, und im Vergleichsbeispiel 7, worin eine wässerige Lösung von Ammoniumpolyacrylat mit einem Molekulargewicht von ca. 10.000 anstelle der wässerigen Lösung von Ammoniumstearat in Beispiel 10 verwendet wurde, sind sowohl das Volumenwasserabsorptionsvermögen als auch der Volumenwassergehalt nach 6 Stunden im Vergleich zu den Beispielen wesentlich schlechter.
Im Vergleichsbeispiel 5, worin Stearinsäure mittels eines Polyoxyethylenpolyoxypropylen-Blockcopolymers als oberflächenaktives Mittel dispergiert war, anstelle einer wässerigen Dispersion von Ammoniumstearat in Beispiel 10, und im Vergleichsbeispiel 8, worin eine wässerige Dispersion von Zinkstearat anstelle der wässerigen Dispersion von Ammoniumstearat in Beispiel 15 verwendet wurde, ist es ersichtlich, dass der Volumenwassergehalt nach 6 Stunden hoch ist, obwohl das Volumenwasserabsorptionsvermögen abfällt. Es ist ersichtlich, dass im Vergleichsbeispiel 5, worin nur die Fettsäure verwendet wurde, und im Vergleichsbeispiel 6, worin der Fettsäureester verwendet wurde, das Wasserabweisungsvermögen im Vergleich mit den Beispielen, worin das Ammoniumsalz der Fettsäure oder das Aminsalz der Fettsäure verwendet wurde, schlecht war.
Wie vorstehend beschrieben, enthält das erfindungsgemäße Bindemittel für anorganische Fasern eine Fluorkohlenstoffverbindung, oder ein Ammoniumsalz und/oder ein Aminsalz der Fettsäure, und kann dadurch einem wärmedämmenden akustischen anorganischen Fasermaterial ausreichendes Wasserabweisungsvermögen verleihen, und selbst wenn ein Auskleidungsmaterial zur Dekoration oder zum Verhindern von Feuchtigkeit oder Staub gebunden ist, wird die Adhäsion nicht verschlechtert. Außerdem weist das erfindungsgemäße Bindemittel für anorganische Fasern trotz der Tatsache, dass es vom wässerigen Typ ist, eine hervorragende Stabilität auf. Das erfindungsgemäße wärmedämmende akustische anorganische Fasermaterial, das dieses Bindemittel für anorganische Fasern verwendet, weist außerdem ein wärmedämmendes und akustisches Verhalten auf, das während eines langen Zeitraums nicht abfällt, selbst wenn es Regenwasser oder Tautropfen ausgesetzt ist, und es ist deshalb möglich, das Problem einer Pilzkeimung oder einer Verschlechterung von Holzteilen oder einer Korrosion von Metallteilen, die damit in Kontakt sind, zu lösen. Es ist deshalb als wärmedämmendes Material oder als akustisches Material für Gehäuse, Bauwerke, Schallisolationswände, Kühltürme oder im Freien installierte Instrumente geeignet.
Die gesamten Beschreibungen der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-340296 , angemeldet am 6. November 2001, der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-045067 , angemeldet am 21. Februar 2002, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-258401 , angemeldet am 4. September 2002, einschließlich der Be schreibungen, Ansprüche und Zusammenfassungen, sind hier durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit mit umfasst.

Claims

Bindemittel für anorganische Fasern zur Verwendung als Wärmedämmmaterial oder als akustisches Material, wobei das Bindemittel umfasst (a) einen Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer und (b) eine Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe und eine funktionelle Gruppe, die mit dem Aldehyd-kondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufer oder mit anorganischen Fasern reaktiv ist, aufweist.
Bindemittel für anorganische Fasern nach Anspruch 1, worin der Aldehyd-kondensierbare hitzehärtbare Harzvorläufer und die Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist, so enthalten sind, dass, berechnet als Feststoffgehalt, die Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist, in einer Menge von 0,1 bis 10 Massen-Teilen pro 100 Massen-Teile des Aldehydkondensierbaren hitzehärtbaren Harzvorläufers enthalten ist.
Bindemittel für anorganische Fasern nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin die Fluorkohlenstoffverbindung, die eine Polyfluoralkylgruppe aufweist, ein Molekular- gewicht oder ein Molekulargewicht-Zahlenmittel von mindestens 500 aufweist.
Wärmedämmendes akustisches anorganisches Fasermaterial, erhalten durch Applizieren des in einem der Ansprüche 1 bis 3 definierten Bindemittels für anorganische Fasern auf anorganische Fasern unmittelbar nach Bildung der anorganischen Fasern, Vereinigen der anorganischen Fasern zu Wolle, und nachfolgendes Hitzehärten zur Formgebung.