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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahrensweisen zur Herstellung
von Dämmprodukten,
insbesondere wärme-
und/oder schalldämmenden
Produkten auf der Basis von Mineralwolle. Sie betrifft im besonderen die
Verbesserung der Schlichte der Wolle, aus der ein solches Produkt
besteht, so daß dessen
mechanische Festigkeit nach Alterung insbesondere im feuchten Milieu
verbessert ist.
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Diese
Produkte, die auf Glas- oder Steinwolle basieren können, liegen üblicherweise
in Form von Rollfilzen, Platten mit einer mehr oder weniger hohen
Steifigkeit, Rohrschalen, oder auch Schleiern vor.
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Die
Herstellung dieser Dämmprodukte
umfaßt
die folgenden Arbeitsschritte:
- – Erschmelzen
der mineralischen Glas- oder Steinzusammensetzung in einem dafür angepaßten Ofen,
- – Zuführen des
mineralischen Schmelzematerials zu einem Zerfaserungsaggregat,
- – Umformen
des Schmelzematerials in Filamente, insbesondere mittels der bekannten
Technik des Schleuderausziehens auf Rädern oder in perforierten Schleudertellern,
wobei die Filamente im allgemeinen unter der Einwirkung eines gasförmigen Stroms
ausgezogen werden,
- – Aufsprühen einer
Schlichtezusammensetzung, die ein wärmeaushärtbares Harz enthält, auf
die derart gebildete Wolle,
- – Ablegen
der geschlichteten Wolle in Form einer Bahn auf einem Ablageorgan,
- – Durchführen einer
Wärmebehandlung
an der Bahn zum Aushärten
des Harzes, und Herstellen der gewünschten Form der Bahn.
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Die
angestrebten Eigenschaften für
das Endprodukt hängen
von der jeweiligen Anwendung ab, jedoch wird generell versucht, über die
Dämmeigenschaften
des Produktes hinaus eine bestimmte Anzahl von mechani schen Merkmalen
zu erzielen, wie etwa Formbeständigkeit,
Eindringwiderstand, Reißfestigkeit,
Zugfestigkeit, Druckfestigkeit.
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Auch
wenn es wichtig ist, daß diese
Eigenschaften nach der Herstellung des Produktes bis zu seiner Verwendung
gut sind, um gute Bedingungen der Installation vor Ort zu gewährleisten,
ist es ebenso wünschenswert,
daß diese
Eigenschaften während
eines bestimmten Zeitraums gut bleiben, wenn das Produkt einmal
installiert ist, um eine ausreichende Standzeit des Produktes zu
gewährleisten.
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Unglücklicherweise
zeigt sich zuweilen ein Verlust von mechanischen Eigenschaften dieser
Produkte nach Alterung, insbesondere wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt
waren, nämlich
unter Bedingungen einer verstärkten
atmosphärischen
Kondensation beispielsweise bei Produkten für die Ausrüstung von Dächern und solchen, die starken
thermischen Zyklen unterliegen.
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Es
ist beispielsweise ebenso nötig,
Vorkehrungen zum Vermeiden solcher Verluste zu treffen, wenn die
Zusammensetzung der Mineralwolle besonders empfindlich gegen Wasser
ist, z.B. wenn es sich um eine Mineralwolle handelt, die in der
Lage ist, sich im physiologischen Milieu aufzulösen.
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Die
Patentschrift WO-A-97/21636 schlägt
vor, die Alterungsbeständigkeit
in Gegenwart von atmosphärischer
Feuchtigkeit von künstlichen
Mineralfasern vom im physiologischen Milieu löslichen Typ (Löslichkeit von
mindestens 20 nm/Tag bei pH 7,5 und 37°C) zu verbessern, indem auf
den Fasern eine Beschichtung ausgebildet wird, die ein (Hydrogen)phosphatsalz
von Ammonium oder quartärem
Ammonium oder einem Alkalimetall, bevorzugt Diammoniumhydrogenphosphat
oder Ammoniumdihydrogenphosphat, umfaßt.
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Die
Alterungsbeständigkeit
im feuchten Milieu wird in dieser Schrift bestimmt, indem aus einer
Messung des pH-Wertes die Auflösungsrate
der Fasern in Tauchtests abgeleitet wird, die eine beschleunigte
Alterung unter normalen Verwendungsbedingungen simulieren. Die Messung
des pH- Wertes wird
schließlich durch
eine Beobachtung der Erosion der Fasern unter dem Mikroskop vervollständigt.
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Dennoch
erweist sich diese Behandlung als unzureichend im Hinblick auf die
Bewahrung der mechanischen Eigenschaften des Produktes, nachdem
sie einem feuchten Milieu ausgesetzt wurden: bei der Durchführung von
Versuchen zur mechanischen Festigkeit an diesen Produkten auf Basis
von Mineralwolle nach beschleunigter Alterung im feuchten Milieu
beobachteten die Erfinder, daß übliche kationische
Mittel auf Basis von Ammonium es nicht ermöglichten, die Verluste von
mechanischen Eigenschaften einzuschränken, nachdem sie einem feuchten
Milieu ausgesetzt waren, und daß ein
Phosphat wie etwa Diammoniumhydrogenphosphat sogar eine negative
Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften nach Alterung im feuchten
Milieu hatte, und zwar in dem Sinne, daß die Verluste dieser Eigenschaften
verstärkt
waren.
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Die
Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen und die
mechanische Festigkeit nach Alterung, insbesondere im feuchten Milieu,
von Dämmprodukten
auf Basis von Mineralwolle zu verbessern, oder anders ausgedrückt eine
Verringerung der Verluste von mechanischen Eigenschaften dieser
Produkte nach Alterung insbesondere im feuchten Milieu zu ermöglichen.
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Diese
sowie weitere Aufgaben, die aus dem nachfolgenden hervorgehen, wurden
gemäß der Erfindung
durch die Hinzufügung
eines Latex zu der Schlichte bei der Herstellung der Produkte erzielt.
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Zu
diesem Zweck hat die Erfindung ein Verfahren zum Verbessern der
mechanischen Festigkeit nach Alterung, insbesondere im feuchten
Milieu, eines Dämmproduktes,
insbesondere eines wärme-
und/oder schalldämmenden
Produktes auf Basis von Mineralwolle zum Gegenstand, das mit einer
Schlichte versehen ist, welche ein wärmeaushärtbares Harz, insbesondere
ein Phenolharz umfaßt,
wobei man bei diesem Verfahren im Zuge der Herstellung des Produktes
der Schlichte ein Latex zugibt.
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Auf
völlig überraschende
Weise konnte festgestellt werden, daß in vielen Fällen die
Zugabe eines Latex zu der Schlichte die mechanischen Eigenschaften
zwar nicht oder nur wenig modifizierte und diese Eigenschaften unmittelbar
nach der Herstellung sogar verschlechterte, aber die Verluste von
Eigenschaften nach Alterung insbesondere im feuchten Milieu im Vergleich
mit einem ähnlichen
Produkt, das kein Latex enthält (Standardprodukt),
auf bemerkenswerte Weise verringert werden konnten, und ein Niveau
der endgültigen Verwendungseigenschaften
nach der Alterung erzielt werden konnte, das dem des Standardproduktes überlegen
war.
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Dieser
Effekt ist vorteilhaft an Produkten auf Basis von Mineralwolle festzustellen,
die sich im physiologischen Milieu auflösen können (sogenannte "biolösliche" Wolle), bei denen
es sich um Produkte handelt, die infolge des ziemlich hohen Gehaltes
an Alkalioxide des mineralischen Materials, oft in Verbindung mit
einem hohen Gehalt von Boroxid, für gewöhnlich eher feuchtigkeitsempfindlich
sind.
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In
der vorliegenden Anmeldung ist unter Latex auf die übliche Weise
eine Emulsion oder wäßrige Dispersion
einer oder mehrerer natürlicher
oder synthetischer, im allgemeinen thermoplastischer polymerer Substanzen
zu verstehen. Das bzw. die Polymere können selbstemulgierend sein,
oder im Gegensatz dazu wird die Emulsion bzw. Dispersion durch geeignete
grenzflächenaktive
Mittel stabilisiert.
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Als
vorteilhaft im Hinblick auf die mechanische Festigkeit nach Kontakt
mit einem feuchten Milieu herausgestellt haben sich Latexe auf Basis
einer Emulsion oder Dispersion einer Polymerphase, die hydrophile Funktionen
trägt,
welche eine Grenzfläche
mit der wäßrigen Phase
darstellen. Diese Funktionen sind insbesondere Hydroxylfunktionen
-OH, Carboxylfunktionen -COOH, oder Esterfunktionen -COOR, wobei
R eine Alkylgruppe bezeichnet, die insbesondere 1 bis 5 Kohlenstoffatome
zählen
kann. Die Esterfunktionen sind besonders bevorzugt, insbesondere
die Essigsäureesterfunktion.
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Dieses
Ergebnis ist völlig überraschend,
da eigentlich anzunehmen war, daß ein hydrophiles Latex durch
Erhöhen
der Wassermenge, die von dem Produkt festgehalten werden kann, den
Verlust von Eigenschaften infolge des feuchten Milieus, insbesondere
von Produkten auf Basis einer sogenannten biolöslichen Mineralwolle, beschleunigen
würde.
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Ohne
sich auf irgendeine wissenschaftliche Theorie festlegen zu wollen,
ist es möglich,
daß die
hydrophile Natur der dispergierten Polymerphase des Latex diesem
eine vorteilhafte Affinität
zu dem die Wolle bildenden Material verschafft, gegebenenfalls infolge
der Bildung von polaren Bindungen, die dem Latex auf irgendeine
Weise die Rolle eines Haftgrundes für das Harz verleihen. Es wurde
nämlich
in vergleichenden Versuchen zur Reißfestigkeit des Harzes festgestellt,
daß die
vorherige Aufbringung eines hydrophilen Latex auf die Mineralwolle
eine verstärkte
Anhaftung des Harzes der Schlichte an der Oberfläche des mineralischen Materials
zur Verfügung
stellt.
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Jedenfalls
führt die
Anwendung eines hydrophilen Latex mit der Schlichte bei der Herstellung
des Dämmproduktes
zu Produkten, welche der Alterung im feuchten Milieu mit verringerten
Verlusten von mechanischen Eigenschaften standhalten.
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Bei
einer bevorzugten Variante ist das Polymer selbst Träger von
hydrophilen Funktionen. Die Polymere, bei denen jedes Monomer Träger von
mindestens einer hydrophilen Funktion ist, erweisen sich in dieser Hinsicht
als vorteilhaft, ob es sich nun um Homopolymere handelt, die von
einem einzigen Monomer abgeleitet sind, oder um Copolymere, die
von mindestens zwei verschiedenen Monomeren abgeleitet sind. Die
Gegenwart eines minoritären
Comonomers, das keine hydrophile Funktion trägt, ist jedoch tolerierbar.
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Vorteilhaft
umfaßt
das Latex ein Polymer oder Copolymer vom Vinyltyp, vom Acryltyp
und/oder Carbonsäurederivat.
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Ganz
besonders bevorzugt sind Latexe vom Vinyltyp, insbesondere mit daranhängenden
Esterfunktionen insbesondere auf Basis von Vinylacetat. Ganz besonders
werden Latexe auf Basis eines Homopolymers von Polyvinylacetat bevorzugt,
jedoch sind als vorteilhafte Latexe auch diejenigen auf der Basis
von Copolymer von Vinylacetat und insbesondere (Meth)acrylsäure und/oder
-ester, Maleinsäureester,
Olefin und/oder Vinylchlorid zu nennen.
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Gegebenenfalls
können
die erfindungsgemäß verwendbaren
vinylischen Latexe die üblichen
Zusatzmittel wie etwa Weichmacher umfassen, insbesondere Weichmacher,
die zur Familie der Ester gehören,
insbesondere Phthalate, z.B. n-Butylphthalat. Die plastifizierten
oder nicht plastifizierten Latexe können gegebenenfalls durch Komplexbildner
wie etwa durch Aluminiumhydroxide oder andere Elemente modifiziert
sein, die eine/mehrere Elektronenlücke(n) aufweisen und in der
Lage sind, Komplexe zu bilden, wie etwa insbesondere Bor, Zink,
Titan, Zircon und/oder Zinn.
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Weitere
Latexe, die von Interesse sind, können unter denjenigen ausgewählt sein,
die ein Polymer vom Acryltyp umfassen, insbesondere ein Copolymer
von Acrylnitril und Acrylsäureester,
oder Styrol und Acrylsäure
oder silanisiertem Acrylsäureester
(d.h. copolymerisiert mit einem ethylenisch ungesättigten
Monomer, das mindestens eine Silan- oder Silanolfunktion trägt).
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In
bestimmten Fällen,
insbesondere wenn der Gehalt des Polymers an hydrophilen Funktionen
relativ gering ist, kann es sein, daß das Polymer selbst nicht
einen ausreichend hydrophilen Charakter besitzt, um in einer Emulsion
stabil zu sein und/oder eine für
Glas angepaßte
Affinität
zu besitzen. Somit ist das Latex insofern von Vorteil, als die dispergierte
Phase aus einem Polymer besteht, das mit einem Schutzkolloid mit
hydrophilen Funktionen umgeben ist (und die Gesamtheit ein dispergiertes
Mikro- oder Nanopartikel darstellt), wobei dieses Kolloid die gewünschten
hydrophilen Funktionen an der Oberfläche des in Suspension befindlichen
Teilchens, d.h. an der Grenzfläche
mit der wäßrigen Phase,
einbringt.
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Das
Kolloid besteht im allgemeinen aus einem oder mehreren Makromolekülen; es
kann vorteilhaft auf Polyvinylalkohol oder auch Cellulose basieren.
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Als
besonders vorteilhaft zur Verringerung der Verluste von mechanischen
Eigenschaften nach Alterung haben sich Latexe auf Basis von Poly mer
vom Vinyltyp mit Schutzkolloid herausgestellt. Beispielhaft lassen
sich diejenigen auf Basis von silanisiertem oder nicht silanisiertem
Vinylchlorid-Olefin-Copolymer,
insbesondere einem Vinylchlorid-Ethylen-Copolymer oder insbesondere
bevorzugt ein Vinylchlorid-Vinyllaurat-Ethylen-Terpolymer nennen.
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Als
Variante kann die dispergierte Phase aus dem Polymer bestehen, das
von Tensid umgeben ist, wobei das grenzflächenaktive Molekül ein erstes
Ende aufweist, das in der Lage ist, sich an der Oberfläche der
Polymerphase zu adsorbieren, und ein zweites hydrophiles Ende aufgrund
der adaptierten Funktionen, wobei sich diese Funktionen neu gruppieren,
um die Oberfläche
des dispergierten Partikels zu bilden. Das Tensid kann auf an sich
bekannte Weise aus Molekülen
ausgewählt
sein, die in der Lage sind, das Polymer in Dispersion oder wäßrige Emulsion
zu bringen.
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Es
gelingt mit den Latexen, welche die vorgenannten hydrophilen Gruppen
tragen, auf merkliche Weise die Verwendungseigenschaften nach Alterung
der erfindungsgemäßen Dämmprodukte
im Hinblick auf zahlreiche mechanische Eigenschaften, insbesondere
den Eindringwiderstand oder die Druckfestigkeit, zu verbessern.
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Die
Einbringung von sehr hydrophilem Material in das Dämmprodukt
kann jedoch insbesondere bei Lagerung in Feuchtatmosphäre auf unerwünschte Weise
die Wassermenge erhöhen,
die im Produkt gespeichert werden kann. In diesem Fall ist es möglich, diesem
Nachteil durch Zugabe eines wasserabweisenden Mittels wie Silicon
oder fluorhaltigen Verbindungen zu dem Latex abzuhelfen und dennoch
ausgezeichnete mechanische Eigenschaften nach Alterung beizubehalten.
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Ein
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
nützliches
Latex besitzt vorteilhaft eine Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 100°C, insbesondere weniger als
80°C, insbesondere
weniger als 50°C.
Es wird angenommen, daß es
hierdurch sichergestellt werden kann, daß das in Dispersion befindliche
Polymer im Latex bei Berührung
mit den Filamenten der Mineralwolle eine ausreichende Plastizität erhält, wenn
die Schlichte aufgesprüht
wird, und/oder beim Durchlauf durch den Ofen, so daß es auf
eine mit dem Harz der Schlichte kompatible Weise auf der Mineralwolle
fixiert wird. Dadurch, daß die
minimale Filmbildungstemperatur Tm im allgemeinen
niedriger als die Glasübergangstemperatur
ist, wäre
es auch möglich,
daß diese
Latexe auf der Wolle eine mehr oder weniger gleichmäßige bzw.
durchgehende schützende
Beschichtung bilden, was das Material gegen den Angriff der Feuchtigkeit
schützen
würde.
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Latexe
mit einer Glasübergangstemperatur
Tg von über
80°C sind
im allgemeinen nicht bevorzugt, da sie sehr steife und sogar spröde Ablagerungen
bilden, die für
die gesuchten mechanischen Eigenschaften nicht nutzbringend sind.
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Andererseits
ist die Glasübergangstemperatur
Tg der Latexe vorteilhaft in der Größenordnung
von mindestens –5°C, insbesondere
mindestens 0°C,
insbesondere mindestens 5°C.
Die Latexe mit einer Glasübergangstemperatur
Tg von weniger als –5°C bilden Ablagerungen, die im
trockenen Zustand sehr weich und sogar klebrig sind, und die aufgrund
ihres Mangels an Festigkeit keine bedeutsame Auswirkung auf die
mechanischen Eigenschaften nach Alterung im feuchten Milieu besitzen.
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Es
ist nicht nötig,
daß der
Zugabeanteil von Latex sehr groß ist,
um ein zufriedenstellendes Niveau der Verbesserung der mechanischen
Festigkeit der Produkte zu erhalten. Im allgemeinen kann der Gewichtsanteil von
eingebrachtem Latex vorteilhaft weniger als 5% Trockensubstanz bezogen
auf das Gewicht der Mineralwolle betragen, wobei das Latex bereits
bei einem so geringen Gehalt wie 0,01 % wirksam ist. Insbesondere kann
der eingebrachte Gewichtsanteil von Latex in der Größenordnung
von 0,1 bis 5%, insbesondere in der Größenordnung von 0,5 bis 5% Trockensubstanz
bezogen auf das Gewicht der Mineralwolle betragen, jedoch erhält man oft
ein zufriedenstellendes Ergebnis mit einem Latexanteil in der Größenordnung
von 0,1 bis 2%, ja sogar in der Größenordnung von 0,1 bis 1%,
insbesondere in der Größenordnung
von 0,5 bis 1 % Trockensubstanz bezogen auf das Gewicht der Mineralwolle.
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Was
die Art der Einbringung des Latex betrifft, so sind die folgenden
Ausführungsvarianten
zu nennen.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
wird das Latex mit den Bestandteilen der Schlichte bei deren Formulierung
vermischt, daraufhin wird diese modifizierte Schlichtezusammensetzung
auf die übliche
Weise auf die Mineralwolle aufgebracht. Diese Ausführungsform
ist vorteilhaft, wenn das Latex mit den Bestandteilen der Schlichte
verträglich
ist, d.h. wenn die Mischung keine Phasentrennung oder Ausfällung von
Feststoffen hervorruft.
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In
dieser Hinsicht hat die Erfindung des weiteren eine Schlichtezusammensetzung
für Dämmprodukte, insbesondere
wärme-
und/oder schalldämmende
Produkte zum Gegenstand, die ein wärmeaushärtbares Harz und ein Latex
enthält.
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Die
Basisformulierung der Schlichte kann die folgende sein:
| - wärmeaushärtbares
Harz, insbesondere vom Phenol-Formaldehyd-Typ | 50
bis 90 Gewichtsanteile Feststoffe insbesondere 50 bis 70 |
| - Harnstoff | 50
bis 10 Gewichtsanteile insbesondere 50 bis 30 |
| mit
insgesamt Harz + Harnstoff = 100 Trockengewichtsanteile | |
| - Ammoniumsulfat | 0
bis 5 Gewichtsanteile insbesondere 1 bis 3 |
| - Ammoniak | 0
bis 10 Gewichtsanteile (auf Basis von NH3)
insbesondere 2 bis 10 |
| - Silan | 0
bis 2 Gewichtsanteile |
| - Mineralöl | 0
bis 20 Gewichtsanteile |
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Bei
einer zweiten Ausführungsform,
die auch dann anwendbar ist, wenn das Latex in der Mischung nicht
mit den Bestandteilen der Schlichte kompatibel ist, wird das Latex
separat von der Schlichte auf die Mineralwolle aufgetragen. Beispielsweise
kann das Latex in wäßriger Phase
in der Nähe
des Sprühkranzes
für die
Schlichte versprüht
werden, insbesondere durch Anordnen von zwei Sprühkränzen, die der Flugbahn der Mineralwolle
in Richtung auf das Ablageorgan überlegt
sind, wobei ein Kranz (bevorzugt der erste in der Bewegungsrichtung
der Wolle) für
das Latex bestimmt ist, und der andere Kranz für die Schlichte bestimmt ist.
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Bei
den beiden Ausführungsformen
stellt die Gesamtheit der Materialien, die durch die Schlichte und das
Latex auf die Mineralwolle aufgebracht werden, im allgemeinen von
5 bis 15%, insbesondere 7 bis 10 Gew.-% Trockensubstanz bezogen
auf das Gewicht der Mineralwolle dar.
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Die
auf diese Weise geschlichtete Mineralwolle wird anschließend für die Polymerisation
des Harzes der Schlichte im Ofen behandelt, weshalb darauf zu achten
ist, daß die
Bedingungen der Wärmebehandlung im
Ofen (Temperatur, Verweilzeit) nicht die Stabilität des Latex
beeinträchtigen.
In der allgemeinen Regel sind die klassischen Herstellungsbedingungen
völlig
mit der erfindungsgemäßen Verwendung
von Latex vereinbar.
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Die
Erfindung betrifft Dämmprodukte
auf der Basis aller Arten von Mineralwolle, sowohl Glaswolle als auch
Steinwolle. Sie findet eine Anwendung, die insbesondere von Interesse
ist, wenn das Produkt aus Glas- oder Steinwolle besteht, die im
physiologischen Milieu löslich
ist. Beispiele für
solche Materialien sind insbesondere in EP-A-0 412 878, WO-A-95
31 411, WO-A-95 32 927, WO-A-93 22 251, EP-A-0 459 897, WO-A-96 04
213, WO-A-95 31
410 beschrieben.
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Diese
Materialien weisen im allgemeinen eine Auflösungsrate in Salzlösung, die
ein physiologisches Milieu simuliert, von mindestens 30, insbesondere
mindestens 40 oder 50 ng/cm2 pro Stunde
auf, gemessen bei einem pH von 4,5, und von mindestens 30, insbesondere
mindestens 40 oder 50 ng/cm2 pro Stunde,
gemessen bei einem pH von 7,5.
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Unter
den Parametern, welche die Wasserempfindlichkeit dieser Materialien
beeinflussen, ist ihr ziemlich hoher Gehalt an Alkalioxiden zu nennen,
der bei bevorzugten Glaszusammensetzungen in der Größenordnung
von 8 bis 25%, insbesondere 14 bis 20 Gew.-% betragen kann.
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Hierzu
kommt ein Gehalt an Boroxid, der im allgemeinen in der Größenordnung
von 2 bis 18%, insbesondere mindestens 4%, ja sogar mindestens 7%,
insbesondere von 4 bis 13 Gew.-%, oder auch von 7 bis 15% betragen
kann.
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Insbesondere
kann der Gehalt an Natriumoxid Na2O größer als
oder gleich 16 Gew.-% sein, zum Beispiel in der Größenordnung
von 16,5 bis 19 Gew.-%, mit einem Gehalt an Kaliumoxid in der Größenordnung von
0,2 bis 0,5 Gew.-%.
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Bei
einem besonderen Beispiel ist gemäß der EP-A-412 878 die Zusammensetzung
wie folgt:
| - SiO2 | 57
bis 70% |
| - Al2O3 | 0
bis 5% |
| - CaO | 5
bis 10% |
| - MgO | 0
bis 5% |
| - Na2O+K2O | 13
bis 18% |
| - B2O3 | 2
bis 12%, insbesondere 7 bis 12% |
| - F | 0
bis 1,5% |
| - P2O5 | 0
bis 4% |
| - Verunreinigungen | < 2% |
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Bei
einem weiteren besonderen Beispiel gemäß der WO-A-95 32 27 ist die
Zusammensetzung wie folgt:
| - SiO2 | 45
bis 60% |
| - Al2O3 | < 2% |
| - CaO
+ MgO | 10
bis 16% |
| - Na2O + K2O | 15
bis 23% |
| - B2O3 | 10
bis 18% |
| - P2O5 | 0
bis 4% |
| - BaO | 0
bis 1 % |
| - Verunreinigungen | 0
bis 2% |
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In
dieser Hinsicht hat die Erfindung des weiteren ein Dämmprodukt,
insbesondere ein wärme- und/oder
schalldämmendes
Produkt auf der Basis von Mineralwolle zum Gegenstand, das mit einer
Schlichte auf der Basis eines wärmeaushärtbaren
Harzes, insbesondere eines Phenolharzes, versehen ist, bei dem die Schlichte
ein Latex umfaßt,
welches die mechanische Festigkeit des Produktes nach Alterung insbesondere im
feuchten Milieu verbessert, wobei dieses Produkt ein beliebiges
der obenstehend aufgeführten
Merkmale aufweisen kann.
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Allgemein
gesprochen kann ein verbessertes erfindungsgemäßes Dämmprodukt die üblichen
Dichtemerkmale aufweisen, wobei die Dichte im allgemeinen mindestens
30 kg/m3 beträgt. Bei einer bevorzugten Ausführungsweise
besitzt das Dämmprodukt
eine Dichte von mindestens 50 kg/m3, insbesondere
von mindestens 80 kg/m3. Diese als "schwer" eingestuften Produkte
werden hauptsächlich
bei Unterdachanwendungen verwendet und sind aufgrund der thermischen
Zyklen und der atmosphärischen
Kondensation ganz besonders der Feuchtigkeit ausgesetzt. Gemäß der Erfindung
bewahren sie ein gutes Niveau an mechanischer Festigkeit nach Alterung
unter solchen Bedingungen. Die Erfindung betrifft jedoch ebenso
alle Arten von Produkten, deren Dichte im allgemeinen mindestens
10 kg/m3 beträgt.
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Schließlich hat
die Erfindung die Verwendung eines Latex mit einer Schlichte für eine Dämmprodukt, insbesondere
ein wärme-
und/oder schalldämmendes
Produkt auf Basis von Mineralwolle, zum Verbessern der mechanischen
Festigkeit des Produktes nach Alterung insbesondere im feuchten
Milieu zum Gegenstand.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung detaillierter Beispiele.
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BEISPIEL 1
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Mittels
der Technik der internen Zentrifugierung wird Glaswolle hergestellt,
wobei die Glasschmelzezusammensetzung in Filamente umgewandelt wird
mittels eines Werkzeugs, das als Zentrifugierteller bezeichnet wird
und einen Korb aufweist, der eine Kammer zum Aufnehmen der erschmolzenen
Zusammensetzung bildet, und eine mit einer Mehrzahl von Öffnungen
durchsetzte Umfangswand: der Teller wird hierbei drehend um seine
vertikal angeordnete Symmetrieachse angetrieben, die Zusammensetzung
wird unter der Einwirkung der Fliehkraft durch die Öffnungen
abgeschleudert, und das aus den Öffnungen
austretende Material wird unterstützt von einem gasförmigen Ausziehstrom
in Filamente ausgezogen.
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Auf
klassische Weise ist ein Kranz zum Versprühen von Schlichte unterhalb
des Zerfaserungstellers angeordnet, so daß er die Schlichtezusammensetzung
gleichmäßig auf
die in Bildung begriffene Glaswolle verteilt.
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Die
auf diese Weise geschlichtete Mineralwolle wird auf einem Förderband
abgelegt, das mit internen Ansaugkästen versehen ist, welche es
ermöglichen,
die Mineralwolle in Form eines Filzes oder einer Bahn auf der Oberfläche des
Förderorgans
festzuhalten. Das Förderorgan
läuft daraufhin
in einen Ofen ein, in dem die Polykondensation des Harzes der Schlichte
stattfindet.
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Im
Hinblick auf diese klassische Produktionstechnik wurde für die Erfordernisse
dieses Beispiels ein zweiter Sprühkranz
unmittelbar über
dem Schlichtekranz angeordnet, so daß auf die Wolle eine Latexzusammensetzung
versprüht
wird, die sich zu der Schlichte auf den mineralischen Filamenten
hinzufügt.
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Die
Zusammensetzung des Glases (im nachfolgenden als V1 bezeichnet)
ist von dem in der EP-A-0 412 878 beschriebenen Typ.
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Es
handelt sich hierbei um ein sogenanntes biolösliches Glas, d.h. ein Glas,
das in einem physiologischen Milieu löslich ist. Dieser Glastyp ist
insbesondere empfindlich gegen Berührung mit atmosphärischem Wasser
oder Flüssigkeit über einen
längeren
Zeitraum, wobei der hydrolytische Angriff des Glases die Glasfasern
mit einem potentiellen Verlust an mechanischen Eigenschaften verschlechtern
kann.
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Die
Zusammensetzung der Schlichte ist die folgende (in Gewichtsanteilen):
| - Formaldehyd-Phenolharz
R1 | 55
Gewichtsanteile Feststoffe |
| | (38
Gew.-% Trockenextrakt freies Phenol < 1,2%, freies Formaldehyd < 7%) |
| - Harnstoff | 45
Gewichtsanteile |
| - Mineralöl | |
| - Ammoniumsulfat | 3
Gewichtsanteile |
| - Ammoniak | 6
Gewichtsanteile |
| | (auf
Basis von NH3) |
| - Silan | 0
bis 1 Gewichtsanteile |
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Die
Schlichte wird vor dem Aufsprühen
mit Wasser verdünnt,
wobei das Verdünnungsverhältnis und der
Sprühdurchsatz
so angepaßt
sind, daß in
der Größenordnung
von 7 bis 15%, im allgemeinen in der Größenordnung von 7 bis 10%, von
Trockensubstanz bezogen auf das Gewicht der Glaswolle aufgebracht
wird.
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Das
oberhalb der Schlichte versprühte
Latex ist im Falle dieses Beispiels vom Vinyltyp. Es wird von der
Fa. Wacker unter der Marke VINNOL vertrieben und besteht aus einer
wäßrigen Dispersion
eines Vinylchlorid-Vinyllaurat-Ethylen-Terpolymers,
das mit einem Polyvinylalkohol-Schutzkolloid stabilisiert ist. Das
Polymer besitzt eine minimale Filmbildungstemperatur in der Größenordnung
von 2°C,
seine Glasübergangstemperatur
liegt um ein Geringes höher.
Die wäßrige Dispersion
besitzt einen Trockenextrakt von ca. 50% und weist einen pH in der
Größenordnung
von 4 auf.
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Ein
Bezugsversuch wurde ohne Aufsprühen
von Latex durchgeführt,
und zwei erfindungsgemäße Versuche
wurden mit einer versprühten
Menge von Latex durchgeführt,
die 1 bzw. 2% Trockensubstanz bezogen auf das Glasgewicht entspricht.
Bei diesen Versuchen sowie bei denjenigen der nachfolgenden Beispiele
wurde durchgehend die Wassermenge berücksichtigt, die durch das Latex
eingebracht wird, um die Verdünnung der
Schlichte derart anzupassen, daß die
Glaswolle mit oder ohne Latex die gleiche Wassermenge erhält.
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Das
in diesem Beispiel hergestellte Dämmprodukt ist eine Platte mit
einer Dichte in der Größenordnung
von 80 kg/m3, wobei das Aufsprühen des
Latex den Erhalt der gewünschten
Dichte keineswegs beeinträchtigte.
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Die
hergestellten Produkte werden den folgenden Messungen der charakteristischen
Größen unterzogen:
Wasseraufnahme
bei Immersion: diese Größe charakterisiert
die Fähigkeit
des Produktes, Wasser im Fall eines zufälligen Kontaktes mit flüssigem Wasser
(beispielsweise bei Lagerung auf einer Baustelle) aufzunehmen. Indirekt
gestattet sie eine Quantifizierung des Hydrophiliegrades der Zusätze der
Glaswolle.
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Sie
wird gemessen, indem man eine Tauchprüfung gemäß einem Protokoll ähnlich demjenigen
der Norm ASTM-C 240-72 durchführt.
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Eine
vorausgehend gewogene Probestück
wird bei Umgebungstemperatur 2 Stunden lang horizontal mit einer
Wasserhöhe
von 30 mm über
der Oberseite der Probestück
in Wasser getaucht. Sie wird daraufhin 15 min lang vertikal auf
einer Kante aufgestellt, um sie abtropfen zu lassen, wonach sie
gewogen wird.
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Die
Ergebnisse werden in Masse des absorbierten Wassers in kg pro m3 Materialvolumen dargestellt.
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Brüchigkeit:
diese Größe charakterisiert
den Verlust der Unversehrtheit der Mineralwolle bei der Handhabung
des Produktes. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird sie in
erster Linie gemessen, um eine Angabe über die effektive Natur der
Ablagerung des Latex auf den mineralischen Filamenten zu liefern:
eine Verringerung der Brüchigkeit
ist ein Anzeichen dafür,
daß das
Latex auf mindestens einem Teil der Filamente eine schützende Beschichtung
bildet, die in der Lage ist, im Fall eines Bruches des Filamentes
eine Art Umhüllung zu
bilden, welche das Glas im Dämmprodukt
zurückhält.
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Sie
wird folgendermaßen
gemessen: Probestücke
werden in dem Produkt in Form von Bohrkernen mit einem Durchmesser
von 25 mm genommen, die in Scheiben von ca. 3 mm aufgespalten werden.
Es werden 3 g dieser Probennahme abgewogen, die daraufhin in einem
Sieb mit einer Maschengröße von 1
mm mit 4 Gummikugeln angeordnet werden. Das Sieben wird mit einer
Rüttelamplitude
von 2,5 mm 3 min lang durchgeführt. Daraufhin
wird das im Sieb verbliebene Material gewogen. Die Ergebnisse sind
ausgedrückt
durch den Gewichtsprozentsatz von Material, das durch die Siebmaschen
hindurchgetreten ist, bezogen auf das Anfangsgewicht.
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Eindringwiderstand
(in Newton), Reißfestigkeit
(in kPa) und Druckfestigkeit (in kPa, bei einer Dickenverringerung
von 10% und 25%) werden ebenfalls auf klassische Weise gemessen.
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Diese
Merkmale werden unmittelbar nach der Herstellung und nach einer
beschleunigten Alterung (NORDTEST) von 7 Tagen (168 Stunden) in
einer Klimakammer gemessen, die auf eine Temperatur von 70°C und eine
relative Feuchtigkeit von 90-95% geregelt ist.
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Die
Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt, die
für jeden
Versuch den Prozentsatz des Verlustes der Eigenschaft angibt, gemessen
in Bezug auf den anfänglichen
Zustand nach der Herstellung, und bei jedem Versuch mit Latex den
Prozentsatz der Verbesserung der Eigenschaft im gealterten Zustand, berechnet
in Bezug auf die Bezugsprobe ohne Latex ebenfalls im gealterten
Zustand.
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Daraus
geht hervor, daß das
verwendete Latex die Wasseraufnahmefähigkeit des Produktes ziemlich wenig
beeinflußt,
und zeigt einen global hydrophoben Charakter des Produktes. Wenn
der Latexanteil 2% erreicht, tritt eine begrenzte hydrophile Tendenz
auf, was den relativ hydrophilen Charakter des Latex zeigt, der insbesondere
auf die hydrophilen Funktionen des Polyvinylalkohols zurückzuführen ist.
Das Latex scheint durch die Glaswolle sehr ordentlich fixiert zu
sein, da diese weniger brüchig
ist als im Bezugsprodukt.
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Es
ist erstaunlich, festzustellen, daß das Latex anfänglich keinen
bedeutsamen Einfluß auf
die Brüchigkeit
besitzt, jedoch ein positiver Effekt fortschreitend mit der Alterung
des Produktes auftritt, und nach 7 Tagen Alterung im feuchten Milieu
zu einem viel geringeren Verlust als beim Bezugsprodukt führt. Das
erfindungsgemäße Produkt
ist im gealterten Zustand in etwa zweimal so unversehrt wie das
Bezugsprodukt.
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Was
die mechanischen Eigenschaften betrifft, so ist ersichtlich, daß es die
Verwendung von Latex ermöglichte,
die Verluste einer Eigenschaft im Verlauf der Alterung merklich
zu verringern, sowie das Niveau nach Alterung einer jeden der untersuchten
Eigenschaften zu verbessern. Die bemerkenswertesten Verbesserungen
betreffen den Eindringwiderstand und die Reißfestigkeit.
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Auch
hier ist überraschend
festzustellen, daß die
Reißfestigkeit
und die Druckfestigkeit (10 und 25%) in dem Produkt unmittelbar
nach seiner Herstellung im Vergleich mit dem Bezugsprodukt nicht
verbessert und sogar verschlechtert sind. Die Einbringung von Latex
macht das Produkt hingegen im Lauf der Zeit viel stabiler, und zwar
insofern, als es viel geringere Verluste von Eigenschaften als das
Bezugsprodukt erfährt.
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BEISPIELE 2 und 3
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Die
obigen Beobachtungen wurden validiert, indem das Beispiel 1 mit
zwei weiteren Formaldehyd-Phenolharzen R2 und R3 reproduziert wurde,
deren Eigenschaften von denjenigen des Harzes R1 geringfügig verschieden
sind.
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Es
wurde jedes Mal ein entsprechendes Bezugsprodukt ohne Latex vorbereitet.
Die erhaltenen Resultate sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.
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Es
zeigt sich eine Verbesserung aller Eigenschaften in der gleichen
Größenordnung
wie bei Beispiel 1. Es ist anzumerken, daß Beispiel 3 allgemein ein
sehr hohes Niveau an Verwendungseigenschaften erreicht.
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BEISPIELE 4 und 5
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Dieses
Beispiel illustriert die Reproduktion von Beispiel 1 mit anderen
Latexen, nämlich:
- – Bsp.
4: ein Copolymer von Vinylacetat/Methacrylsäureester und Methacrylsäure mit
einer minimalen Filmbildungstemperatur in der Größenordnung von 80°C (Trockenextrakt
ca. 50%; pH in der Größenordnung von
8);
- – Bsp.
5: ein Polyvinylacetat-Homopolymer mit einer Glasübergangstemperatur
von ca. 33°C
(Trockenextrakt ca. 55%; pH in der Größenordnung von 4 bis 5).
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Diese
beiden Latexe basieren auf einem Polymer, bei dem jedes Monomer
hydrophile Funktionen trägt.
Wie aus der nachfolgenden Tabelle 3 hervorgeht ist das Polyvinylacetat-Homopolymer
stark hydrophil, was zu einer starken Wasseraufnahme durch das Dämmprodukt
führt.
Die ergänzende
Zugabe eines Silicons als wasserabweisendes Mittel in einem sehr
geringen Anteil in der Größenordnung
von 0,2% ermöglicht
es, die Absorption auf ein akzeptables Niveau zu bringen und dabei
die gleiche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften zu bewahren.
Es ist möglich,
das Silicon durch ein wasserabweisendes Mittel von einem fluorhaltigen
Typ zu ersetzen, um die Wasserabsorption zu verringern und dabei
das gleiche vorteilhafte Niveau der mechanischen Eigenschaften zu
bewahren.
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Es
ist festzustellen, daß das
hydrophile Latex von Beispiel 4 einen sehr günstigen Einfluß auf den
Eindringwiderstand und die Reißfestigkeit
besitzt, und einen geringeren Einfluß auf die Druckfestigkeit.
Das sehr hydrophile Latex von Beispiel 5 zeigt eine ganz ausgezeichnete
Befähigung,
alle untersuchten Eigenschaften nach Alterung zu verbessern, während die
Verwendungseigenschaften unmittelbar nach der Herstellung nicht verbessert
sind.
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BEISPIEL 6
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Es
wird ein anderes Dämmprodukt
auf die in Beispiel 1 angegebene Weise mit einem Zusatz von 2% Latex,
aber mit einem anderen Glas (im nachfolgenden als V6 bezeichnet)
von dem in der WO-A-95 32 927 beschriebenen Typ hergestellt.
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Bei
diesem anderen Glas ermöglicht
es der Zusatz von Latex, den Prozentsatz des Verlustes einer jeden
der untersuchten Eigenschaften zu verringern. Insbesondere festzustellen
ist eine bemerkenswerte Verbesserung des Eindringwiderstandes nach
Alterung, der im Verhältnis
zum Widerstand der Bezugsprobe ohne Latex sogar verdoppelt ist.
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BEISPIEL 7
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Es
wird ein anderes Dämmprodukt
auf die in Beispiel 6 angegebene Weise, aber ohne das in Beispiel 4
verwendete Latex (Polyvinylacetat-Homopolymer) hergestellt, unter Hinzufügung von
1,5% Latex bezogen auf das Gewicht der Glaswolle mit 0,2% Silicon
bezogen auf das Gewicht der Glaswolle.
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Dieses
hydrophile Latex ermöglicht
eine ausgeprägtere
Verringerung des prozentualen Eigenschaftenverlustes als im Beispiel
6. Das Niveau einer jeden der mechanischen Eigenschaften ist des
weiteren erheblich erhöht,
mit insbesondere einer Verbesserung des Eindringwiderstandes von
250% und einer Verbesserung der Reißfestigkeit von mehr als 90%.
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BEISPIEL 8
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Es
wird ein anderes Dämmprodukt
mit einer geringeren Dichte in der Größenordnung von 50 kg/m3 unter Bedingungen hergestellt, die ansonsten
mit denjenigen von Beispiel 2 identisch sind (Glas V1, Harz R2, 2%
Latex Vinnol).
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Im
Falle dieses relativ leichten Produktes ist die mechanische Festigkeit
im Vergleich mit der Bezugsprobe sehr deutlich verbessert.
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BEISPIELE 9 und 10
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Es
werden andere Dämmprodukte
mit einer Dichte in der Größenordnung
von 50 kg/m3 mit dem Glas V6 unter Bedingungen ähnlich denen
von Beispiel 6 hergestellt, die angepaßt sind, um die Dichte des
Produktes zu modifizieren, wobei die Zugabe von Vinnol-Latex nur
1 % beträgt.
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In
Beispiel 9 wird das Harz R2 mit Anteilen von Harz/Harnstoff in einem
Verhältnis
von 55/45 verwendet, und die Zugabe von Latex wird durch Versprühen oberhalb
durchgeführt.
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Das
allgemeine Niveau der mechanischen Festigkeit ist im Vergleich mit
dem Bezugsprodukt stark erhöht.
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In
Beispiel 10 wird das Harz R1 verwendet, wiederum mit Anteilen von
Harz/Harnstoff in einem Verhältnis
von 55/45, wobei das Latex mit der Schlichte vermischt ist, und
das Ganze mit einem einzigen Sprühkranz
auf die Glaswolle aufgebracht wird.
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Diese
neuen Bedingungen der Aufbringung des Latex sind ebenfalls günstig für die Verbesserung
der mechanischen Festigkeit nach Alterung.
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Die
für die
Produkte der Beispiele 6 bis 10 erhaltenen Ergebnisse sind in der
nachfolgenden Tabelle 5 dargestellt.
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BEISPIELE 11 und 12
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Es
wird wie in Beispiel 3 ein Dämmprodukt
mit einer Dichte von ca. 80 kg/m: hergestellt, mit dem Harz R3,
unter Zugabe von nur 1 % Latex zu der Schlichte mittels Versprühen mit
einem oberen Kranz, und unter Verwendung noch eines weiteren Glases
(im nachfolgenden als V11 bezeichnet) von dem in der WO-A-95 329 27
beschriebenen Typ. Es werden zwei neue Latexe verwendet, nämlich:
- – Bsp.
11: ein silanisiertes Styrol-Acrylsäureester-Copolymer, das von
der Fa. Wacker unter der Bezeichnung Vinnapas LL6030 vertrieben
wird (Filmbildungstemperatur 24°C)
- – Bsp.
12: ein Vinylchlorid-Ethylen-Copolymer, das von der Fa. Wacker unter
der Bezeichnung Vinnol CE 752 vertrieben wird (Filmbildungstemperatur
7°C). Es
handelt sich um ein hydrophobes Latex.
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Unterzieht
man diese Produkte den gleichen Prüfungen wie den vorausgehend
beschriebenen, ergeben sie die in der nachfolgenden Tabelle 4 aufgeführten Ergebnisse.
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Die
Erfindung, die am besonderen Fall von Dämmprodukten auf Basis von Glaswolle
von einem im physiologischen Milieu löslichen Typ beschrieben wurde,
ist keinesfalls auf diese Ausführungsweise
beschränkt.
Insbesondere kann das Latex verwendet werden, um die mechanische
Festigkeit nach Alterung von Produkten auf Basis von Gläsern zu
verbessern, die weniger empfindlich gegen Kontakt mit Wasser sind,
oder selbst von Produkten auf Basis einer anderen Mineralwolle wie
etwa Steinwolle. Ausgehend von den Angaben in der allgemeinen Beschreibung
wird der Fachmann die Wahl der Materialien gemäß seinen besonderen Bedürfnissen
anpassen.
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