NL1005519C2 - Bindmiddelpreparaat voor minerale wol, en de verkregen minerale wol. - Google Patents

Description

Bindmiddelpreparaat voor minerale wol, en de verkregen minerale wol.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een bindmiddelpreparaat voor minerale wol, en op een minerale wol die is verkregen onder toepassing van een dergelijk bindmiddelpreparaat.

5 Bij de bereiding van minerale wol produkten, worden minerale vezels onderling verbonden door middel van een bindmiddel. Dit bindmiddel bestaat in het algemeen uit een met water verdunbare, thermohardende fenolformaldehyde hars van het resol type. De 10 fenolformaldehyde hars kan worden gebruikt in niet- gepolymeriseerde, initieel gepolymeriseerde of in een gedeeltelijk gepolymeriseerde vorm. Het bindmiddel wordt gesproeid op de minerale vezels die een deken vormen.

Deze deken van minerale wolvezels wordt geleid door een 15 hardingsoven, waarin onder invloed van warmte de thermohardende fenolformaldehyde hars wordt uitgehard. Afhankelijk van de mate van uitgeoefende druk wordt een mineraal wol produkt verkregen met verschillende dichtheden.

20 Aan het bindmiddel kunnen verschillende stoffen worden toegevoegd teneinde de uitstoot van fenol, formaldehyde, ammoniak en dergelijke te vermijden. Dergelijke toevoegstoffen omvatten mono- of oliecholsachariden, ammoniak, en dergelijke.

25 Dergelijke minerale wol produkten kunnen worden gebruikt als isolatieprodukten en bezitten daartoe een goede waterafstotendheid en brandwerendheid. Een nadeel van dergelijke bekende produkten is, dat bij de verwerking minerale vezels uit het produkt vrijkomen, die 30 aanleiding kunnen geven tot huidirritatie en jeuk, en verder tot stofvorming. Een bijkomend nadeel is, dat na 10055 19 2 comprimeren van het minerale wolprodukt bijvoorbeeld vanwege vervoer, na het wegnemen van de comprimatiedruk het produkt zijn oorspronkelijke vorm niet kan hernemen. Al deze nadelen zijn terug te voeren tot het gebruik van 5 fenolformaldehyde hars die na uitharden nagenoeg onbuigzaam is. Daardoor, zal na mechanische belasting minerale vezelbreuk optreden waardoor vezels uit het produkt kunnen vrijkomen.

De onderhavige uitvinding beoogt de hiervoor 10 genoemde nadelen zoveel mogelijk te vermijden en met name in die zin het bindmiddel voor minerale wolprodukten te verbeteren, dat de huidvriendelijkheid en vormherstel na comprimeren verbetert en de stofproduktie vermindert.

Dit wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt 15 door het verschaffen van een waterige dispersie van fenolformaldehyde hars en polyvinylacetaat.

Uit onderzoek is gebleken, dat door het toevoegen van polyvinylacetaat aan de fenolformaldehyde hars een bindmiddelpreparaat wordt verkregen waarvan de 20 flexibiliteit na uitharden aanzienlijk verbetert. De verbeterde flexibiliteit na uitharden vermindert de kans op vezelbreuk na mechanische belasting, waardoor huidvriendelijkheid, vormherstel na comprimeren verbeteren en stofproduktie vermindert. Afhankelijk van 25 de gewenste mate van verbetering van de eigenschappen kan een hoeveelheid polyvinylacetaat worden toegevoegd.

In het algemeen bedraagt de hoeveelheid toegevoegd polyvinylacetaat in gewichtsverhouding ten opzichte van de gewichtsverhouding fenolformaldehyde hars 30 95:5 tot 5:95. Veelal worden goede resultaten bereikt bij verhoudingen die variëren van 90:10 tot 10:90. Optimale resultaten worden verkregen indien de verhouding fenolformaldehyde hars tot polyvinylacetaat varieert van 80:20 tot 60:40. Uitstekende resultaten zijn verkregen 35 bij een verhouding 85:15 tot 70:30.

Indien van het minerale wol produkt verder de flexibiliteit moet worden verbeterd, kan gebruik worden gemaakt van een polyvinylacetaat dat bestaat uit een co- 1005519 3 polymeer van vinylacetaat en etheen. Bijvoorbeeld 95:5 tot 70:30, zoals 90:10 tot 80:20. Meer in het bijzonder 85:15 en 82:18 w/w.

Indien de brandwerendheid van het minerale wol 5 produkt verder moet worden verbeterd, heeft het voorkeur gebruik te maken van een polyvinylacetaat dat bestaat uit een co-polymeer van vinylacetaat en vinylchloride (95:5 tot 70:30, zoals 90:10 tot 80:20 w/w).

De brandwerende eigenschappen kunnen bovendien 10 ook in combinatie verder verbeterd worden door aan de waterige dispersie toe te voegen een brandwerende stof bijvoorbeeld 1-10 gew %, zoals 1-5 gew %, zoals halogeenverbindingen, fosforverbindingen, zoals ammoniumpolyfosfaat en fosfonaten.

15 Indien van het minerale wol produkt verder de waterafstotende eigenschappen moeten worden verbeterd, kan gebruik worden gemaakt van een vinylacetaathomopolymeer of co-polymeer met goede hydrofobe eigenschappen. Bovendien kunnen de 20 waterafstotende eigenschappen verder verbeterd worden door een waterafstotend middel toe te voegen aan de waterige dispersie. In dit geval kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van minerale wol en/of silicone olie. Minerale wol kan worden toegevoegd in een hoeveelheid van 25 4 liter/1000 kg. minerale wol en silicone olie kan worden toegevoegd in een hoeveelheid van 0,4 liter/1000 kg minerale wol.

De minerale wol produkten en het daarvoor bestemde bindmiddelpreparaat kunnen bestaan uit alle 30 bekende typen minerale vezels of combinatie van vezels. Bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt glasvezels, slakkenvezels, steenvezels en kwartsvezels. Alle vezels kunnen op hun gebruikelijke wijze worden geproduceerd en hebben de gebruikelijke vezel-diameterverdelingen en 35 vezel-lengteverdelingen. De minerale wol heeft een zeer hoge porositeit, doordat het vaste stofgehalte bedraagt in het algemeen l tot 10 gewichtsprocent, zoals 3-9 1005519 4 gewichtsprocent. Echter alle gebruikelijke porositeiten zijn denkbaar.

De dichtheid die kan worden gerealiseerd voor de minerale wol varieert in het algemeen tussen 5 en 200 5 kg/m3, zoals 10-180 kg/m3 meer in het bijzonder 30-120 kg/m3. Een en ander afhankelijk van het toepassingsdoel van de minerale wol en de bij een dergelijke toepassing mogelijke mechanische belasting. De mechanische belasting is minder indien de minerale wol gebruikt wordt als 10 isolatie in spouwmuren maar is aanzienlijk hoger wanneer gebruikt wordt als dakplaten.

Het bindmiddel preparaat volgens de uitvinding wordt toegevoegd in een hoeveelheid die in het algemeen bedraagt vanaf ongeveer 0,5 tot 10 gewichtsprocent van 15 het preparaat. Voor lichte produkten bedraagt de hoeveelheid bindmiddel in het algemeen minder dan 2 gewichtsprocent. Voor zwaardere produkten bedraagt de hoeveelheid bindmiddel in het algemeen vanaf 2 tot 4 gewichtsprocent. In feite wordt de hoeveelheid toegevoegd 20 bindmiddel bepaald door de gewenste eigenschappen van het minerale wol preparaat en de daarbij te verwachten mechanische belastingen. Minimaal wordt een zodanige hoeveelheid bindmiddel toegevoegd dat een coherent, dat wil zeggen vormbehoudend produkt wordt verkregen.

25 De fenolformaldehyde hars is een conventionele hars en wordt aangeleverd in de vorm van een dispersie met een vast stofgehalte die in het algemeen bedraagt tot circa 50 gewichtsprocent. Bij het aanbrengen van de fenolformaldehyde hars op de vezels vindt evenwel een 30 nadere verdunning plaats in het algemeen tot een vaste stofgehalte van 10 tot 20 gewichtsprocent. Als gevolg van deze nadere verdunning is het mogelijk om in het fenolformaldehyde hars het polyvinylacetaat op te nemen onder behoud van de dispersievorm in water. Bijvoorbeeld 35 kunnen worden gebruik gemaakt van polyvinylacetaat-dispersies met een vaste stofgehalte die in hoofdzaak overeenkomt met het vaste stofgehalte van de fenolformaldehyde hars. Uitgaande van gelijke of 1005519 5 onderling verschillende vaste stofgehalten voor de fenolformaldehyde hars en voor het polyvinylacetaat, kunnen alle gewenste onderlinge gewichtsverhoudingen verkregen worden alvorens het bindmiddelpreparaat wordt 5 aangebracht op de minerale vezels en voorafgaande aan uitharding in de hardingsoven.

Als polyvinylacetaat kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van jowapol (EP 300306) van Jowat GmbH.

Een andere bruikbare polyvinylacetaat is EP 177 (co-10 polymeren van vinylacetaat en etheen) van Wacker GmbH. Ander geschikt produkt is vinamul R31246 van Vinamul Geleen.

Genoemde en andere kenmerken van het bindmiddelpreparaat volgens de uitvinding dat is gebruikt 15 voor het vervaardigen van minerale wol produkten zullen hierna verder verduidelijkt worden aan de hand van experimentele resultaten voor de diverse eigenschappen van de met een dergelijk bindmiddelpreparaat verkregen minerale wol produkten. Ten overvloede wordt opgemerkt 20 dat deze experimentele resultaten louter gegeven worden ter ondersteuning, ter illustratie en ter verduidelijking en zeker niet bedoeld zijn tot enige beperking van de uitvinding.

De experimentele resultaten zijn vooral opgezet 25 teneinde aan te geven dat de met het bindmiddelpreparaat overeenkomstig de uitvinding verkregen minerale wol produkten goede eigenschappen bezitten met betrekking tot huidvriendelijkheid, stofreductie, recovery, waterafstotendheid en brandwerendheid.

30 Daartoe zijn minerale wolprodukten vervaardigd op basis van steenwolvezels die met het conventionele cascade-spin-proces zijn gegenereerd en waarna het bindmiddelpreparaat volgens de uitvinding door verstuiving is aangebracht op de in de koelende 35 luchtstroom bewegende steenwolvezels die vervolgens zijn opgenomen op een conventionele transportband ter verkrijging van een minerale wol deken. Deze minerale wol deken is vervolgens geleid door een hardingsoven teneinde 1005519 6 het bindmiddelpreparaat volgens de uitvinding uit te harden. Nadien zijn aan de verkregen produkten de experimenten uitgevoerd.

De gebruikte fenolformaldehyde hars bevatte 480 5 liter fenolformaldehyde hars, 35 liter ammoniak, 1270 liter water en bezat een soortelijk gewicht van 1045 kg/m3. Deze hars met een vaste stofgehalte van circa 45% is gebruikt in de hierna aangegeven mengsels met polyvinylacetaat.

10 De verkregen minerale wol produkten in de vorm van platen werden vervolgens onderworpen aan een aantal experimentele testen.

Bij de stofafgiftetest werd de plaat minerale wol geplaatst op een rooster boven een open opvangbak. De 15 plaat minerale wol werd voorzien van een plaat triplex. Vervolgens liet men vanaf een hoogte van 1 meter een gewicht van 5 kilo vallen op de plaat triplex. Vervolgens werd bepaald de hoeveelheid stof in grammen die is opgevangen in de bak bij een opening van 1 m2. Aldus werd 20 bepaald de hoeveelheid stofafgifte in grammen per m2.

Bij de bepaling van de waterafstotendheid werd een bepaalde hoeveelheid van het minerale wol produkt tenminste 2,5 cm gedompeld gehouden onder water en na 5 minuten uit het water verwijderd. Na uitlekken gedurende 25 5 seconden en afschudden van aanhangend water werd door terugwegen de waterafstotendheid bepaald. Een waterafstotendheid van 99,7% geeft aan dat het gewicht van het produkt door onderdompelen is toegenomen met 0,3%.

30 De breuksterkte bepaald teneinde een indruk te krijgen van de bindsterkte van het bindmiddel. Daartoe werd 500 gram gezeefd zand gemengd met 100 milliliter van een 15%-harspreparaatoplossing. In een mal werd gedroogd gedurende 1,5 uur bij 160°C. Na afkoelen werden de 35 staafjes gedurende 3 uur of gedurende 5 uur onder water bij een temperatuur van 80°C gehouden. Vervolgens werd met een trekdrukbank de breuksterkte bepaald.

1005519 7

De recovery is een maat voor het vermogen van een minerale wol produkt na compressie de oorspronkelijke afmetingen te hernemen. Daartoe werd een produkt met een hoogte van 32,0 cm gecomprimeerd voor 25% of voor 50%. De 5 gecomprimeerde toestand werd gehandhaafd gedurende 4 weken. Vervolgens werd de compressie opgeheven en na terugveren van het produkt bepaald tot welke hoogte het produkt terugveerde. De recovery is een maat voor het verlies aan dikte als gevolg van een verminderde 10 terugvering.

De brandwerendheid werd bepaald volgens de DIN-norm 4102. Bepaald volgens deze norm kenmerken klasse-l-produkten zich door een vlamtijd en een gloeitijd van beide 0 seconden. Een klasse-2-produkt mag 15 vlamverschijnselen vertonen voor minder dan 20 seconden en gloeiverschijnselen gedurende minder dan 20 seconden.

Tenslotte de huidvriendelijkheid door middel van een paneltest. Daartoe werden een aantal proefpersonen gevraagd de applicatie van het produkt na 20 te bootsen en daarbij het produkt te beoordelen op gladheid, stekeligheid, stofafgifte en huidirritatie. Hierbij werd een vergelijking gemaakt met een handelsprodukt waarbij louter gebruik werd gemaakt van fenolformaldehyde hars als bindmiddel. In een proef die 25 is uitgevoerd met 11 personen, werden alle produkten van volgens de uitvinding duidelijk als waarneembaar beter geclassificeerd voor wat betreft de huidvriendelijkheid doordat geen huidirritatie of stekeligheid werd waargenomen door de proefpersonen van het panel.

3 0 Experiment- 1

Een bindmiddelpreparaat werd bereid voor minerale wol. Het bovengenoemde fenolformaldehyde harsmengsel (45% vaste stof) werd gemengd met vinamul R31246 dat een vaste stofgehalte bezit van 45%.

35 Fenolformaldehyde hars en het polyvinylacetaat werden gemengd in een verhouding 70:30.

Dit produkt bezat in het panelonderzoek een opmerkelijk goede huidvriendelijkheid. De stofafgifte 10055 1 9 8 bedroeg slechts 0,25 gr/m2 ten opzichte van een conventioneel produkt dat een stofafgifte gaf van 1,4 gr/m2. Indien de beide proefprodukten werden voorgezaagd teneinde te confectioneren, bedroegen de 5 stofafgiftewaarden voor het produkt volgens de uitvinding 2,3 gr/m2 en voor het conventionele produkt 4 gr/m2.

Het dikteverlies bedroeg voor het conventionele produkt bij 25% comprimeren gedurende 4 weken 5,6% en voor het produkt overeenkomstig de uitvinding slechts 10 1,9%. Bij comprimeren gedurende 4 weken voor 50% bedroeg het dikteverlies voor het conventionele produkt 7,8% en voor het produkt overeenkomstig de uitvinding slechts 2,5%. Duidelijk is dat het produkt volgens de uitvinding het dikteverlies beperkt tot circa 1/3 van het 15 conventionele dikteverlies.

Experiment 2

Teneinde de waterafstotendheid te vergroten werd tijdens de produktie 4 liter minerale wol of 4 liter minerale wol en 0,4 liter silicone olie per ton minerale 20 wol produkt toegevoegd. Minerale wol en silicone olie konden separaat worden ingespoten doch konden ook worden toegevoegd aan het bindmiddelpreparaat volgens de uitvinding. In geval van 4 liter minerale olie per ton werd een waterafstotendheid verkregen van meer dan 94%.

25 In geval van het gecombineerde gebruik van minerale olie en silicone olie werd een waterafstotendheid verkregen van 96%. Opgemerkt wordt dat het produkt een minimale waterafstotendheid moet bezitten van 94%.

Deze produkten werden tevens onderworpen aan 30 een brandtest volgens DIN-norm 4102. Zij vertoonden een vlamtijd van 1-4 seconden. Aldus konden deze produkten worden ingedeeld in de klasse A2.

Experiment 3

Een minerale wolprodukt werd vervaardigd onder 35 gebruikmaking van het bindmiddelpreparaat volgens de uitvinding waarin gebruik werd gemaakt van fenolformaldehyde hars en Jowat/EP 300306 in een verhouding 70:30 en 85:15.

10055 1 9 9

Het conventionele produkt vertoonde een breuksterkte voorafgaande aan de waterbad-test van 2,18 Newton per ram2. Na 3 uur in het waterbad nam de breuksterkte af tot 0,40 en na 5 uur tot 0,36 Newton per 5 ram2.

Het produkt met 30% EP 300306 had een aanvankelijk lagere breuksterkte van 1,66, maar na 3 uur waterbad was de breuksterkte 0,48 en na 5 uur 0,44 Newton per mm2. Het produkt met 15% EP 300306 had een 10 aanvankelijke breuksterkte van 1,32, na 3 uur waterbad van 0,31 en na 5 uur waterbad van 0,27 Newton per mm2.

Experiment 4

Met behulp van een bindmiddelpreparaat overeenkomstig de uitvinding op basis van 15 fenolformaldehyde hars en vinylacetaat etheen copolymeer (EP 177 van Wacker Chemie) werden breuksterktetesten uitgevoerd. De controleresultaten gaven dezelfde waarden als in het voorafgaande experiment. Polyvinylacetaat in een hoeveelheid van 30% gaf een aanvankelijke 20 breuksterkte van slechts 1,80 Newton per mm2, maar de breuksterkte na 3 uur nam slechts af tot 0,60 en na 5 uur tot slechts 0,52 Newton mm2. In geval van 15% EP 177 was de aanvankelijke breuksterkte hoger (1,85 Newton per mm2) en nam na 3 uur af tot 0,42 en na 5 uur af tot 0,4 Newton 25 per mm2.

Opgemerkt wordt dat de breuksterkteresultaten alle bepaald zijn aan de hand van tenminste 2 metingen.

De voorafgaande resultaten tonen aan dat met het bindmiddelpreparaat overeenkomstig de uitvinding dat 30 is gebaseerd op fenolformaldehyde hars en polyvinylacetaat minerale wol produkten kunnen worden verkregen met een sterk verbeterde huidvriendelijkheid, sterk verlaagde stofreductie en sterk verminderd dikteverlies. Waterafstotendheid en brandwerende 35 eigenschappen kunnen naar wens aangepast worden.

1005519

Claims (10)

1. Bindmiddelpreparaat bevattende een waterige dispersie van fenolformaldehyde hars en polyvinylacetaat.

2. Bindmiddelpreparaat volgens conclusie 1, waarin de gewichtsverhouding fenolformaldehyde hars en 5 polyvinylacetaat varieert van 95:5 tot 5:95, bij voorkeur van 90:10 tot 10:90.

3. Bindmiddelpreparaat volgens conclusie 2, waarin de gewichtsverhouding fenolformaldehyde hars en polyvinylacetaat varieert van 80:20 tot 60:40.

4. Bindmiddelpreparaat volgens conclusie 1-3, waarin het polyvinylacetaat een co-polymeer is van vinylacetaat en etheen.

5. Bindmiddelpreparaat volgens conclusie 1-3, waarin het polyvinylacetaat een co-polymeer is van 15 vinylacetaat en vinylchloride.

6. Bindmiddelpreparaat volgens conclusie 1-5, bevattende een waterafstotend middel, zoals minerale wol, silicone olie.

7. Bindmiddelpreparaat volgens conclusie 1-6, 20 bevattende een brandwerende stof, zoals halogeenverbindingen, fosforverbindingen, ammonium polyfosfaat.

8. Minerale wol, bevattende een coherente matrix van minerale wolvezels gebonden met een uitgehard 25 bindmiddelpreparaat volgens conclusie 1-7.

9. Minerale wol volgens conclusie 8 met een stofafgifte kleiner dan 1 gr/m2, bij voorkeur kleiner dan ~<,5 gr/m2, meer bij voorkeur kleiner dan 0,3 gr/m2.

10. Minerale wol volgens conclusie 8 of 9 met 30 een dikteverlies na 25% compressie gedurende 4 weken van minder dan 5%, bij voorkeur minder dan 3%, meer bij voorkeur kleiner dan 2%. * * * * * 1005519 v • IT · SAMENWERKINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHEIDSONDERZOEK VAN INTERNATIONAAL TYPE IDENTIFIKATIE VAN OE NATIONALE AANVRAGE Kenmerk van da aanvragar of van de gemachtigde I __P HP/ih/RwL-68_ Nederlandse aanvrage nr. Indianinjidetuin 1005519 13 maart 1997 Ingeroepen voornngsditum Aanvragar (Naam) ROCKWOOL LAPINUS B.V. Datum van hat verzoek voor aan onderzoek van internationaal type Door de Instantie voor Internationaal Onderzoek (ISA) aan het verzoek voor een onderzoek van internationaal type toegekend nr. SN 29323 NL I. CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij toepassing van verschillende classificaties, alle classificatiesymbolen opgeven) Volgens de Internationale classificatie (IRC) Int. Cl.C 08 L 61/06, C 08 L 31/04,// (C 08 L 61/06, C 08 L 31:04), (C 08 L 31/04, C 08 L 61:06) II. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK Onderzochte minimum documentatie Classificatiesysteem Classificatiesymbolen Int. Cl.6 C 08 L, C 03 C Onderzocht» andere documentaire oen de minimum documentatie voor zover dergeliike documenten in de onderzocht» 9ebieden zijn opgenomen »1- T I GEEN ONDERZOEK MOGELUK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerkingen op aanvullingsblad) I-1 GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerkingen op aanvullingsblad) iG ---- Corm Oη-·^„ρΛ n-f , Q*y0