DE69617212T3

DE69617212T3 - Verfahren zur herstellung eines mineralwollerzeugnis

Info

Publication number: DE69617212T3
Application number: DE69617212T
Authority: DE
Inventors: Johannus Mathijs HUIJS; Marie Jean CUYPERS; Thor Husemoen
Original assignee: Rockwool Lapinus BV
Current assignee: Rockwool Lapinus BV
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2016-02-21
Also published as: NO973811L; ES2163616T5; ATE209168T1; ES2163616T3; EP0810981B2; SI0810981T1; FI973410A; SK282871B6; PL321897A1; PL185278B1; HU229857B1; EP0810981B1; FI121011B; SI0810981T2; SK112497A3; BG101844A; DE69617212D1; CA2213497C; EE9700180A; CN1179140A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Zuckerzubereitung in einem Verfahren zur Herstellung eines Mineralwolleproduktes. Die Produkte gemäß der Erfindung sind beispielsweise zur Verwendung als thermische und Feuerisolation, Feuerschutz, Geräuschverminderung und Wachstumsregulationsmittelverstärkung von anderen Materialien wie Kunststoffen und Füllstoffen gedacht. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung eines Mineralwolleproduktes, wobei Verwendung von einem Phenol-Formaldehydharz als härtbarem Bindemittel gemacht wird.
Harzzubereitungen, die auf Phenol-Formaldehydharz basieren, sind im Stand der Technik als wärmehärtbare Bindemittel bekannt.
Die US-A-3,231,349 betrifft die Herstellung von glasartigen Faserprodukten und der Geruchsverminderung bei dieser Herstellung. Die verwendete Harzformulierung ist bezüglich Phenol überschüssig und umfasst ein pH-Kontrollmedium, das ein flüchtiges Amino- und ein säurereaktives Material umfasst.
Die Harzzubereitung kann in einer nicht polymerisierten oder teilweise polymerisierten Form verwendet werden. Die Harzzubereitung wird in einen Gasstrom zerstäubt und nach Kontakt mit Mineralfasern darauf abgeschieden und mittels einer Temperaturbehandlung gehärtet, wodurch die Mineralwoll-haltigen Fasern gegenseitig durch das gehärtete Harz verbunden werden.
Das Phenol-Formaldehydharz enthält sowohl Phenol als auch Formaldehyd in einem Molverhältnis von 1:2,8 und mehr, beispielsweise bis zu 1:6. Im Allgemeinen liegt die Menge an Formaldehyd über der stöchiometrischen Menge, wie beispielsweise im Verhältnis von 1:3,1 bis 1:5, beispielsweise 1:3,4. Der Überschuss an Formaldehyd vermeidet die Möglichkeit, dass Phenol in der gasförmigen Form in dem Gasstrom vorhanden bleibt und nach dem Zerstäuben der Harzzubereitung und Verflüchtigung des darin enthaltenen Wassers in die Umgebung abgegeben wird.
Die Harzzubereitung enthält im Allgemeinen auch Ammoniak zum Zweck des Bindens der in Bezug auf Phenol überschüssigen Menge an Formaldehyd unter der Bildung von Aminverbindungen, wie beispielsweise Hexamethyltetraamin. Ein Nachteil bei der Verwendung einer solchen Phenol-Formaldehydharz und Ammoniak-haltigen wässrigen Zubereitung ist die Emission von Ammoniak in Mengen von bis zu 200 ppm.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für diesen Nachteil der Ammoniakemission bereitzustellen, die preisgünstiger als das übliche Verfahren zum Entfernen von Ammoniak aus Gas, beispielsweise durch die Verwendung von Gaswäschern, bereitzustellen. Dies steht jedoch unter dem Vorbehalt der Bedingung, dass das Härten des Phenol-Formaldehydharzes im Wesentlichen nicht nachteilig beeinträchtigt wird und die Emission von Phenol und/oder Formaldehyd im Wesentlichen nicht ansteigt.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Ammoniakemission deutlich unterdrückt werden kann, indem man den Ammoniak in der Harzzubereitung neutralisiert durch Verwendung einer Zuckerverbindung in einem Verfahren zur Herstellung eines Produktes auf der Basis von Mineralwolle. Die Zuckerverbindung kann zugegeben werden, bevor das Bindemittel für die Verwendung fertig ist, sogar bevor der Ammoniak zugegeben wird. Gemäß einem Herstellungsverfahren findet die Zugabe dieser Zuckerverbindung statt, bevor die Harzzubereitung zerstäubt wird, wodurch man aufgrund der Reaktion von Ammoniak mit der Zuckerverbindung die Ammoniakneutralisation letztendlich vermeidet und dadurch die Reduktion der Funktion als Harzstabilisator. Die Zugabe der Zuckerverbindung während der Harzzubereitung ist möglich. Die Harzzubereitung wird schließlich instabil und ungeeignet für die Verwendung als Bindemittel für Mineralwolle. Die Erfindung schlägt daher vor, dass die Zuckerverbindung und/oder der Ammoniak zu der Harzzubereitung rechtzeitig vor der Aufbringung der Harzzubereitung auf die Mineralwolle zugegeben wird.
Eine optimale Verwendung umfasst die Zugabe des Ammoniaks oder Ammoniums als letzte Komponente kurz bevor man das auf Harz basierende Bindemittel auf die Mineralwolle aufbringt.
Die Verwendung gemäß der Erfindung stellt daher die Herstellung eines Produktes auf Basis von Mineralwolle bereit, die Verwendung einer Zuckerzubereitung in der gemäß Anspruch 1.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Verwendung:

i) Herstellung eines Phenol-Formaldehydharzes und einer Ammoniak-haltigen wässrigen Zubereitung,
ii) Mischen der Harzzubereitung mit einer Zuckerzubereitung,
iii) Aufbringen der Mischung der Harzzubereitung und der Zuckerzubereitung auf die Mineralwolle, und
iv) Härten der Mineralwolle, wobei man das Produkt bildet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Verwendung:

i) Herstellen eines Phenol-Formaldehydharzes und einer Zuckerzubereitung-haltigen wässrigen Zubereitung,
ii) Mischen der Harzzubereitung mit einer Ammoniak-haltigen wässrigen Zubereitung,
iii) Aufbringen der Mischung der Harzzubereitung und der Zuckerzubereitung auf die Mineralwolle, und
iv) Härten der Mineralwolle, wobei man das Produkt bildet.

Noch eine weitere Ausführungsform umfasst:

i) Herstellen einer Phenol-Formaldehydharz-haltigen Zubereitung,
ii) Mischen der Harzzubereitung mit einer Zuckerzubereitung und mit einer Ammoniak-haltigen wässrigen Zubereitung,
iii) Aufbringen der Mischung der Harzzubereitung und der Zuckerzubereitung auf die Mineralwolle, und
iv) Härten der Mineralwolle, wobei man das Produkt bildet.

Anzumerken ist, dass es im Prinzip möglich ist, die Zuckerzubereitung und die Harzzubereitung getrennt zu zerstäuben und diese auf die Fasern aufzubringen, solange der Ammoniak mit der Zuckerverbindung reagieren kann, bevor er in die Gasphase übergeht. Für ein optimales Verfahren ist es jedoch stark empfohlen, die Zuckerzubereitung, die die Harzzubereitung umfasst, mit dem Ammoniak kurz vor dem Zerstäuben zu mischen.
Die Zuckerverbindung, im Allgemeinen eine Zuckerzubereitung, kann jede geeignete Zuckerverbindung enthalten, insoweit wie die Zuckerverbindung eine Reaktion mit Ammoniak eingeht und die Wirkung der Harzzubereitung nicht wesentlich unterdrückt. Geeignete Zuckerverbindungen umfassen Aldosen und Ketosen, wie beispielsweise Monosaccharide, beispielsweise Glucose und Fructose, Disaccharide, wie beispielsweise Sucrose, Maltose, Lactose, Oligosaccharide, wie beispielsweise Sirup, insbesondere Glucosesirup und Fructosesirup, und Polysaccharide, insbesondere wasserlösliche Polysaccharide, wie beispielsweise Dextrin und Stärke. Es ist anzumerken, dass die Zuckerzubereitung eine oder mehrere dieser Zuckerverbindungen enthalten kann. Die Zuckerzubereitung kann aus einer Feststoffdispersion bestehen, ist aber bevorzugt eine Lösung in Wasser. Ein optimales Mischen mit der wässrigen Harzzubereitung ist somit möglich.
Die Zuckerzubereitung in der Form einer wässrigen Lösung enthält im Allgemeinen 1–80 Gew.-%, bevorzugt 15–80 Gew.-%, im Allgemeinen 35–75 Gew.-%, beispielsweise 50 Gew.-% der Zuckerverbindung in Wasser. Die Menge an zugegebener Zuckerzubereitung in Bezug auf die Harzzubereitung ist bevorzugt so, dass die Zuckerverbindung in einer stöchiometrischen oder überschüssigen Menge in Bezug auf den Ammoniak zugegeben wird, d. h. in einer Menge, so dass die Ammoniakemission deutlich verringert ist.
Die Menge der Zuckerverbindung in der Zuckerzubereitung und die Menge der Zuckerzubereitung, die in Bezug auf die Harzzubereitung, die diesen Ammoniak enthält, zu verwenden ist, kann mittels Routine-Experimente, wie beispielsweise, dass die Ammoniakemission deutlich abnimmt, ermittelt werden. Die Harzzubereitungen und die Zuckerzubereitungen können beispielsweise verwendet werden, die jeweils die gleiche Menge an Harz und Zucker enthalten, wodurch ein optimales Mischen von beiden Zubereitungen bei einer ausreichend geringen Viskosität möglich ist.
Mineralwolleprodukte umfassen Steinwolle, Glaswolle, Schlackenwolle und Mischungen davon. Die Faserlänge und Durchmesser der Mineralwollefasern sind typisch für die verschiedenen Arten von Mineralwolle.
Wenn es gewünscht ist, kann die Harzzubereitung Additive für die optimale Polymerisation enthalten, wie beispielsweise Amide, insbesondere Harnstoff. In Bezug auf Harnstoff muss jedoch angemerkt werden, dass dieser keine Wirkung auf die Ammoniak-bindende Wirkung von Zucker gemäß der Erfindung hat, weil die Emission von Ammoniak nicht wesentlich abnimmt.
Adhäsionsmittel und Ausbreitungsmittel, wie beispielsweise Silikonöl und Silane, können weiterhin für eine optimale Anhaftung und Ausbreitung des Harzes auf den Mineralwollefasern zugegeben werden.
Erwähnt und weitere Merkmale des Verfahrens und des Kits zum Herstellen von Mineralwolle unter Verwendung eines Phenol-Formaldehydharzes, wobei die Ammoniakemission deutlich verringert ist, wird nachfolgend unter Bezug auf eine Ausführungsform, welche lediglich im Wege eines Beispiels angegeben wird, und welche nicht dazu gedacht sein sollte, die Erfindung darauf zu beschränken, weiter erläutert.
Beispiel 1
Eine herkömmliche Harzzubereitung wird mit einem Molverhältnis zwischen Phenol und Formaldehyd von 1:3,4 hergestellt, Katalysator bis zu pH > 8,6 zugegeben. Wenn die Reaktionstemperatur > 80°C erreicht ist, wird eine 50%-ige Zuckerzubereitung auf Basis eines Glucosesirups (3% Dextrose, 11% Maltose, 17% Maltotriose und 69% Oligopolysaccharide) in einer Menge von 1 Teil zu 0,77 Teilen Phenol zugegeben. Wenn das Harz in der Lage ist, etwa 8 Teile Wasser auf eine Teil Harz zu lösen, wird Harnstoff in einer Menge von 1 Teil Harnstoff zu 1,6 Teilen an verwendetem Phenol zugegeben. Das Harz wird mit Wasser auf 40% Feststoffe verdünnt und auf 20°C gekühlt. Am nächsten Tag (oder Woche) wird der Katalysator neutralisiert, Ammoniak wird zugegeben und das Harz wird weiter mit Wasser auf 20% Feststoffe verdünnt. Der Ammoniak wird eingestellt, um eine Wasserverdünnbarkeit von etwa 1 Teil Harz auf 3 Teile Wasser zu erreichen. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Harzzubereitung ohne Glucosesirup wird die Ammoniakemission auf weniger als 50 ppm verringert.
Beispiel 2
Eine herkömmliche Harzzubereitung (44 Gew.-%) enthielt 8 Gew.-% Ammoniak und 12% Harnstoff. Diese Harzzubereitung wird mit Wasser auf 15 Gew.-% verdünnt und enthält etwa 3 Gew.-% Ammoniak. Aufgrund der Anwesenheit von Ammoniak ist die Harzzubereitung ohne Weiteres wasserverdünnbar und in der Lagerung stabil. Die Harzzubereitung kann weiterhin eine Silanverbindung enthalten.
Getrennt zubereitet wird eine Zuckerzubereitung auf Basis eines Glucosesirups (3% Dextrose, 11% Maltose, 17% Maltotriose und 69% Oligopolysaccharide). Der Glucosesirup wird auf 15 Gew.-% verdünnt.
Drei Teile der verdünnten Harzzubereitung und ein Teil der Zuckerzubereitung werden unmittelbar vor dem Zerstäuben in der Spinkammer, in der Mineralwollefasern auf herkömmliche Weise in einem Luftstrom gesponnen werden, zusammengemischt. Die Mischung der Harzzubereitung und der Zuckerzubereitung werden auf den Fasern abgeschieden und bilden nach dem Härten eine feste Verbindung zwischen den Mineralwollefasern.
Wenn nur die Harzzubereitung verwendet wird oder nach Verdünnung mit nur einem Teil Wasser, beträgt die Ammoniakemission etwa 200 ppm. Wenn die Harzzubereitung jedoch gemäß der Erfindung mit der Zuckerzubereitung verdünnt wird, wird die Ammoniakemission nachfolgend auf deutlich weniger als 50 ppm verringert.
Beispiel 3
Ein Harz wir mit einem Molverhältnis von Phenol zu Formaldehyd zu 1:3,8 hergestellt, und ein basischer Katalysator wird zugegeben, um pH > 8,6 einzustellen. Wenn die Umsetzungstemperatur oberhalb von 80°C liegt, wird eine 75% Zuckerlösung zugegeben. Die Zuckerlösung wird auf Basis von Glucosesirup (3% Dextrose, 11% Maltose, 17% Maltotriose und 69% Oligopolysaccharide) hergestellt. Die Zuckerlösung wird zu dem Harz in einer Menge von 1 Teil Zuckerlösung zu 0,77 Teilen Phenol zugegeben. Wenn die Wasserverdünnbarkeit von 1 Teil Harz 8 Teile Wasser beträgt, wird Harnstoff zugegeben: 1 Teil Harnstoff pro 1 Teil an verwendetem Phenol.
Das Harz wird dann mit Wasser zu einer Feststoffkonzentration von 40% verdünnt, und das Harz wir auf 20°C gekühlt. Bevor das Harz auf die Fasern aufgebracht wird, wird es auf 20% Feststoff verdünnt, der verwendete Katalysator wird neutralisiert und Ammoniak wird zugegeben, um eine Wasserverdünnbarkeit von 1 Teil Harz auf 3 Teile Wasser zu erhalten.
Die Ammoniakemission aus der Produktion von Mineralfasern wurde auf weniger als 30 ppm verringert.
Für den Fachmann ist es verständlich, dass sämtliche Arten von Abwandlungen in der Zusammensetzung der Harzzubereitung und der Zuckerzubereitung insoweit möglich sind, wie beide Zubereitungen zuerst in wechselseitigem Kontakt in einem Moment kommen, so dass die Harzzubereitung stabil bleibt, ein ordentlich gehärtetes Harzbindemittel auf den Fasern gebildet wird und die Ammoniakemission deutlich verringert wird. Dies impliziert, dass die Mengen an Phenol, Formaldehyden, Ammoniak und Zucker, die verwendet werden sollen, mittels Routine-Experiment in Mengen wechselseitig eingestellt werden, so dass gemäß der Erfindung die Phenolemission, die Formaldehydemission und die Ammoniakemission deutlich verringert sind.

Claims

Verwendung einer Zuckerzubereitung in einem Verfahren zur Herstellung eines Produktes auf Basis von Mineralwolle, das umfasst: i) Herstellen eines Phenol-Formaldehydharzes, welches Phenol und Formaldehyd in einem Molverhältnis von 1:2,8 bis 1:6 umfasst, von Ammoniak und einer Zuckerzubereitung-haltigen wässrigen Zubereitung; ii) Aufbringen der Zubereitung auf die Mineralwolle, und iii) Härten der Mineralwolle, wobei man das Produkt bildet, zur Verringerung der Ammoniakemission.
Verwendung gemäß Anspruch 1, die umfasst: i) Herstellen eines Phenol-Formaldehydharzes und einer Ammoniak-haltigen wässrigen Zubereitung; ii) Mischen der Harzzubereitung mit einer Zuckerzubereitung; iii) Aufbringen der Mischung aus der Harzzubereitung und der Zuckerzubereitung auf die Mineralwolle und iv) Härten der Mineralwolle, wobei man das Produkt bildet.
Verwendung gemäß Anspruch 1, die umfasst: i) Herstellen eines Phenol-Formaldehydharzes und einer Zuckerzubereitung-haltigen wässrigen Zubereitung; ii) Mischen der Harzzubereitung mit einer Ammoniak-haltigen wässrigen Zubereitung, iii) Aufbringen der Mischung aus der Harzzubereitung und der Zuckerzubereitung auf die Mineralwolle, und iv) Härten der Mineralwolle, wobei man das Produkt bildet.
Verwendung gemäß Anspruch 1, die umfasst: i) Herstellen einer Phenol-Formaldehydharz-haltigen Zubereitung, ii) Mischen der Harzzubereitung mit einer Zuckerzubereitung und mit einer Ammoniak-haltigen wässrigen Zubereitung, iii) Aufbringen der Mischung aus der Harzzubereitung und der Zuckerzubereitung auf die Mineralwolle, und iv) Härten der Mineralwolle, wobei man das Produkt bildet.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Harzzubereitung Ammoniak in einer Menge enthält, so dass der pH größer als 7 ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1–5, wobei der pH der Harzzubereitung 8–11, bevorzugt 8–10, noch bevorzugter 8,5–9,5 beträgt.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1–6, wobei die Zuckerzubereitung Monosaccharide, Disaccharide, Oligosaccharide und/oder Polysaccharide enthält.
Verwendung gemäß Anspruch 7, wobei die Zuckerzubereitung Glucose, Fructose, Sucrose, Maltose, Sirup, Melasse und/oder Dextrin enthält.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1–8, wobei die Zuckerzubereitung als 1–80 gew.-%ige, bevorzugt 15–80 gew.-%ige, Lösung in Wasser zugegeben wird.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1–8, wobei die Zuckerzubereitung in einer stöchiometrischen oder überschüssigen Menge in Bezug auf Ammoniak zugegeben wird.