NO131981B

NO131981B -

Info

Publication number: NO131981B
Application number: NO650/73A
Authority: NO
Inventors: I Oehberg
Original assignee: Rockwool Ab
Priority date: 1972-02-17
Filing date: 1973-02-16
Publication date: 1975-05-26
Also published as: NL7302122A; SE368949B; IT983455B; GB1400692A; AT319122B; FI58454C; FR2172362B1; CH550067A; FR2172362A1; FI58454B; BE795598A; NO131981C

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av kunstharpiksbundne produkter av uorganiske fibrer. Process for the production of synthetic resin-bonded products from inorganic fibers.

Forskjellige slags uorganiske fibrer, Different kinds of inorganic fibers,

.først og fremst glassfibrer samt slagg- og mineralull, har i lengere tid vært anvendt for fremstilling av kunstharpiksbundne .primarily glass fibers as well as slag and mineral wool, have for a long time been used for the production of synthetic resin-bound

produkter. Eksempler på slike bundne produkter er filt eller matter for isolering av varmtvannsbeholdere, myke plater for kjø-leskapsisolering, halvhårde plater for isolering av vegger i bygninger, hårde plater products. Examples of such bonded products are felt or mats for insulating hot water tanks, soft boards for fridge insulation, semi-hard boards for insulating walls in buildings, hard boards

for_ lydisolering, skåler for rør-isolering samt tynne matter for filter eller arme-ringsformål. for sound insulation, bowls for pipe insulation as well as thin mats for filter or reinforcement purposes.

Et problem i forbindelse med denne fabrikasjon har vært å finne et egnet bindemiddel, som gir en tilfredsstillende bin-ding mellom fibrene og som bibeholder denne i størst mulig utstrekning, selv når de bundne produkter utsettes for innvirkning av fuktighet. Motstandsevnen i fuktig A problem in connection with this fabrication has been to find a suitable binder, which provides a satisfactory bond between the fibers and which maintains this to the greatest possible extent, even when the bonded products are exposed to the influence of moisture. Resistance in damp

luft er særlig lav for produkter som er air is particularly low for products that are

fremstilt av fibrer av et materiale, som i seg selv har lav hydrolytisk motstandsevne, hvilket særlig er tilfelle med billige glasskvaliteter som har et høyt innhold av alkali. made from fibers of a material which itself has low hydrolytic resistance, which is particularly the case with cheap glass qualities which have a high content of alkali.

Man har forsøkt med de hittil anvendte bindemidler i en viss utstrekning å kom-me fra vanskelighetene på to forskjellige veier, nemlig 1. ved å øke innholdet av bindemiddel og 2. ved å anvende et fiber-utgahgsma-teriale med høy hydrolytisk motstandsevne. Attempts have been made with the binding agents used up to now to a certain extent to overcome the difficulties in two different ways, namely 1. by increasing the content of binding agent and 2. by using a fiber output material with high hydrolytic resistance.

Den første av disse forholdsregler fø-rer med seg den ulempe at det ferdige iso-leringsmateriale får et høyt innhold av organisk substans og derved blir brennbart. Videre er i dette tilfelle bindemidlet man-ge ganger dyrere enn fibermaterialet slik at det kan bli økonomisk utilfredsstillende å øke innholdet av bindemiddel. Dessuten forekommer det meget ofte at selv ikke det økete bindemiddelinnhold medfører den ønskede effekt, og sluttelig kan denne me-todikk ikke med fordel anvendes for fremstilling av myke produkter, fordi det økede bindemiddelinnhold medfører øket stivhet. The first of these precautions entails the disadvantage that the finished insulation material has a high content of organic substance and thereby becomes flammable. Furthermore, in this case the binder is many times more expensive than the fiber material so that increasing the content of binder can be economically unsatisfactory. Moreover, it very often happens that even the increased binder content does not bring about the desired effect, and finally, this methodology cannot be advantageously used for the production of soft products, because the increased binder content leads to increased stiffness.

Overagngen til hydrolytisk mere mot-standsdyktige materiale for fiberfremstil-lingen medfører økete omkostninger, da slike materialer må bygges, opp på dyrere kjemikalier, først og fremst borsyre. Videre økes smeltningsomkostningene for utgangsmaterialet ved høyere smeltetempe-ratur og øket angrep på smelteovnens ke-ramiske utforing. The transition to more hydrolytically resistant materials for fiber production entails increased costs, as such materials must be built up on more expensive chemicals, primarily boric acid. Furthermore, the melting costs for the starting material are increased at a higher melting temperature and increased attack on the ceramic lining of the melting furnace.

Foreliggende oppfinnelse angår kunstharpiksbundne produkter av uorganiske fibrer av denne art, hvorved de ovenfor omtalte ulemper i stor utstrekning kan fjernes. Oppfinnelsen er basert på anven-delsen av modifiserte kunstharpiksbinde-midler av den type som danner gjenstan-den for patent nr. 104 629. Fremgangsmå-ten ifølge oppfinnelsen går i henhold til det foran anførte ut på fremstilling av kunstharpiksbundne, filtede mineralfiber-produkter for varme-, kulde- og lydisoler-ende formål, og ved fremgangsmåten går man frem på den måte at mineralfibrene på i og for seg kjent måte suspenderes i en gasstrøm og i denne mineralfiberstrøm innsprøytes en vandig oppløsning som inneholder et fenolformaldehydharpiks av resoltypen og fra 0,075 til 1 vektprosent, basert på den tørre vekt av fenolformaldehydharpikset, av en organisk siliciumforbindelse av den alminnelige formel Rn SiX, „, hvor R er et organisk radikal som inneholder fenolformaldehydharpiks, X er et radikal utvalgt fra gruppen omfattende hydroxylgruppen, alkoxygrupper, aroxygrupper og halogenene, og n er et helt tall i området fra 1 til 3, og forholdet mellom nevnte vannoppløsning og nevnte mine-ralfibrer er slik at fra 1 til 15 vektprosent av tørt harpiks basert på vekten av fibrene utfelles på disse, og de på denne måten be-handlete fibrer overføres til et filtprodukt og harpikset herdes i filtproduktet. The present invention relates to synthetic resin-bound products of inorganic fibers of this kind, whereby the disadvantages mentioned above can be removed to a large extent. The invention is based on the use of modified synthetic resin binders of the type that form the subject of patent no. 104 629. The method according to the invention, according to the above, involves the production of synthetic resin-bound, felted mineral fiber products for heat, cold and sound-insulating purposes, and the method proceeds in such a way that the mineral fibers are suspended in a known manner in a gas stream and into this mineral fiber stream an aqueous solution is injected which contains a phenol formaldehyde resin of the resol type and from 0.075 to 1 percent by weight, based on the dry weight of the phenol-formaldehyde resin, of an organosilicon compound of the general formula Rn SiX,„, where R is an organic radical containing phenol-formaldehyde resin, X is a radical selected from the group consisting of the hydroxyl group, alkoxy groups, aroxy groups and the halogens , and n is an integer in the range from 1 to 3, and the ratio between said water solution and said min e-ral fibers are such that from 1 to 15 percent by weight of dry resin based on the weight of the fibers is precipitated on them, and the fibers treated in this way are transferred to a felt product and the resin is hardened in the felt product.

Ved fremstilling av glassfiberproduk-ter på den foran angitte måte kan man ikke bare fremstille bundne produkter med tilstrekkelig holdfasthet av glass eller an-net fiberdannende materiale med lav hydrolytisk motstand, men det er til og med mulig å fremstille slike produkter på en tilfredsstillende måte med lavere innhold av bindemiddel enn det har vært mulig ved den nuværende produksjon av tilsvarende produkter. Også ved anvendelse av ut-srangsmateriale med høy hydrolytisk motstand for fiberfremstilling har det vist seg mulig å oppnå like gode eller til og med bedre resultater ved lavere innhold av dette modifiserte kunstharpiksbindemiddel enn det kunne oppnåes ifølge de hittil vanlige fremgangsmåter og med hittil vanlige bindemidler. When producing glass fiber products in the manner indicated above, not only can one produce bonded products with sufficient holding strength from glass or other fiber-forming material with low hydrolytic resistance, but it is even possible to produce such products in a satisfactory manner with lower content of binder than has been possible with the current production of similar products. Also when using waste material with high hydrolytic resistance for fiber production, it has been shown to be possible to achieve equally good or even better results with a lower content of this modified synthetic resin binder than could be achieved according to the hitherto usual methods and with hitherto usual binders.

Meneden av modifisert kunstharpiksbindemiddel som tilføres de anorganiske fibrer avpasses alt etter den ønskede stivhet eller hårdhet hos materialet. The amount of modified synthetic resin binder added to the inorganic fibers is adjusted according to the desired stiffness or hardness of the material.

Bindemidlet tilføres fibermaterialet på vanlig måte idet bindemidlet i form av en vandig oppløsning eller eventuell suspen-sjon sprøytes på fibrene fortrinsvis direkte i forbindelse med fremstillingen av disse, vanligvis i en spesielt oppbygget opptag-ningssjakt. The binder is added to the fiber material in the usual way, with the binder in the form of an aqueous solution or possible suspension being sprayed onto the fibers preferably directly in connection with their production, usually in a specially constructed collection chute.

■ Etter at bindemidlet er tilført, føres fiberbanen inn i en herdeovn hvor bindemidlet på vanlig måte kan herde. ■ After the binder has been added, the fiber web is fed into a curing oven where the binder can harden in the usual way.

For å lette forståelsen av de meget go-de resultater som oppnåes ifølge oppfin- In order to facilitate the understanding of the very good results obtained according to the invention

nelsen skal de undersøkelsesmetoder som anvendes for å bedømme den hydrolytiske motstand hos utgangsmaterialet for fiber-fremstillingen, samt for å bedømme sam-menbindingen mellom fiber og bindemiddel beskrives. nelsen, the examination methods used to assess the hydrolytic resistance of the starting material for the fiber production, as well as to assess the bonding between fiber and binder, shall be described.

Den hydrolytiske motstand hos et si-likat-materiale f. eks. glass, bestemmes på pulver som siktes til 100—140 masker/ tomme. The hydrolytic resistance of a silicate material, e.g. glass, is determined on powder that is sieved to 100-140 meshes/ inch.

Av dette pulver oppveies 10 g, som ko-kes sammen med 30 ml vann i tre timer i en 50 ml målekolbe. Efter avkjøling fylles opp til 50 ml merket med destillert vann. Weigh out 10 g of this powder, which is boiled together with 30 ml of water for three hours in a 50 ml measuring flask. After cooling, fill up to the 50 ml mark with distilled water.

25 ml pipetteres bort og titreres med 0,05 25 ml is pipetted away and titrated with 0.05

n HC1 til PH 7. Den mengde saltsyre som kreves, angis som mål på den hydrolytiske motstand. Dette innebærer at mindre sy-remengde betyr bedre motstandsevne. n HC1 to PH 7. The amount of hydrochloric acid required is indicated as a measure of the hydrolytic resistance. This means that less amount of sewing means better resistance.

For bestemmelse av adhesjonen eller vedhengningen trekkes ut av en platina-digel med et hull i bunnen en fiber fra en smelte ved hjelp av en roterende valse med en diameter av 125 mm. Temperaturen av smeiten og omdreiningstallet innstilles slik at samme fiberdiameter oppnåes for forskjellige smelter. Med et hull i platina-digelen av 1 mm er en temperatur av 1250° C vanlig ved et omdreiningstall av 3000 om-dreininger pr. minutt. Fiberen trekkes i ca. 5 minutter og bindemiddel tilføres før val-sen. Den oppnådde fiberbundt skjæres av, og mere bindemiddel tilføres. Bundten får tørke ved romtemperatur, hvorefter bindemidlet herdes i varmen mens bundten får henge fritt ned. Av de således oppnådde til tynne staver bundne fiberknipper klippes derefter 9 cm. lange nåler. Ti av disse nåler prøves direkte på bøyholdfasthet i et apparat med en størreavstand av 50 mm. Brudd oppstår ikke ved at fibrene brister, men ved at fibrene løsner fra hverandre. Den kraft som behøves for bruddet er således et mål på vedhengningen. Ti andre nåler får først ligge i fuktig luft (mettet) i en uke innen de prøves på bøyholdfast-het, hvilket således blir et mål på vedhengningen efter behandling i fuktig luft. To determine the adhesion, a fiber is drawn from a melt from a platinum crucible with a hole in the bottom by means of a rotating roller with a diameter of 125 mm. The temperature of the melt and the number of revolutions are set so that the same fiber diameter is achieved for different melts. With a hole in the platinum crucible of 1 mm, a temperature of 1250° C is common at a speed of 3000 revolutions per revolution. minute. The fiber is pulled for approx. 5 minutes and binder is added before the roller. The obtained fiber bundle is cut off, and more binder is added. The bundle is allowed to dry at room temperature, after which the binder hardens in the heat while the bundle is allowed to hang freely. 9 cm are then cut from the fiber bundles thus obtained tied to thin rods. long needles. Ten of these needles are tested directly for bending strength in an apparatus with a larger distance of 50 mm. Fracture does not occur by the fibers breaking, but by the fibers coming apart. The force required for the break is thus a measure of the attachment. Ten other needles are first allowed to lie in moist air (saturated) for a week before they are tested for bending strength, which thus becomes a measure of the attachment after treatment in moist air.

Nedenfor er gitt noen eksempler på hvorledes vedhengningen målt efter den ovenfor anførte metode, kan økes kraftig under anvendelse av bindemiddel som er modifisert ifølge oppfinnelsen. Below are some examples of how the attachment, measured according to the above-mentioned method, can be greatly increased using a binder that has been modified according to the invention.

Eksempel 1. Example 1.

Det ble fremstilt fiber av et glass som inneholder bl. a. 4 pst. borsyre og 12 pst. alkali og med en hydrolytisk motstandsevne av 0,9. Vedhengningen ble målt på staver med et bindemiddelinnhold av 6 pst. Fiber was produced from a glass containing, among other things, a. 4 percent boric acid and 12 percent alkali and with a hydrolytic resistance of 0.9. The adhesion was measured on rods with a binder content of 6 percent.

(tørrstof f innhold), av hvilke en del var (dry matter content), some of which were

fremstilt med vanlig bakelitt og en del med produced with ordinary bakelite and some with

bakelitt modifisert med 0,4 pst. aminopro-pyltriethoxysilan: bakelite modified with 0.4% aminopropyltriethoxysilane:

Eksempel 2. Example 2.

Når fiber ble fremstilt av et glass med When fiber was produced from a glass with

en halv prosent borsyre og 14 pst. alkali og med en hydrolytisk utløsning av 3,5, oppnådde man følgende resultat: half a percent boric acid and 14 percent alkali and with a hydrolytic release of 3.5, the following result was obtained:

Eksempel 3. Example 3.

Fibrer av glass med hydrolytisk mot- Fibers of glass with hydrolytic resistance

standsevne av 5,6 og som inneholdt 15 pst. alkali, gav følgende resultater: stability of 5.6 and which contained 15 per cent alkali, gave the following results:

Eksempel 4. Example 4.

Dette eksempel gjelder undersøkelse av plater fremstilt av glassull med en fiberdiameter av 20—25 my, fremstilt efter den såkalte Hager-prosessen, dvs. ved utslyngning av glassmelte ved hjelp av en hurtig roterende skive. Platene er fremstilt av et glass med en hydrolytisk motstandsevne av 4,0 g og er bundet dels med vanlig bakelitt, dels med bakelitt som er modifisert med 0,3 pst. aminopropyltriethoxy-silan. Platene som ble prøvet, hadde en This example applies to the examination of plates made of glass wool with a fiber diameter of 20-25 μm, made according to the so-called Hager process, i.e. by ejecting molten glass with the help of a fast rotating disc. The plates are made from a glass with a hydrolytic resistance of 4.0 g and are bound partly with ordinary bakelite, partly with bakelite which has been modified with 0.3% aminopropyltriethoxy-silane. The plates tested had one

volumvekt av 150 kg/m3 og en tykkelse av , volume weight of 150 kg/m3 and a thickness of ,

30 mm. Bindemidlets bestandighet ble i dette tilfelle målt som den prosentuelle øk-ning av platenes tykkelse (svelling) efterat de i forskjellig tidsrom var utsatt for inn-virkningen av luft av romtemperatur med mellom 90—95 pst. fuktighetsinnhold. Platenes svelling beror på at spenningen i de lange og grove fibrer overvinner den ved 30 mm. In this case, the durability of the binder was measured as the percentage increase in the thickness (swelling) of the boards after they had been exposed for different periods of time to the influence of room temperature air with between 90 and 95 per cent moisture content. The boards' swelling is due to the tension in the long and coarse fibers overcoming that of the wood

fuktighetens innvirkning reduserte binde-kraft hos bindemidlet. Resultatet av un-dersøkelsen er vist i følgende tabell: the influence of moisture reduced the binding power of the binder. The result of the investigation is shown in the following table:

I samtlige tilfeller ble det anvendt samme mengde bakelittoppløsning for fremstilling av prøveplatene og innholdet av bindemiddel, basert på mengden av fibrene, er følgelig direkte proporsjonal med de forskjellige bakeltitoppløsningers bake-littinnhold. In all cases, the same amount of bakelite solution was used for the production of the sample plates and the content of binder, based on the amount of the fibres, is therefore directly proportional to the bakelite content of the different bakelite solutions.

Av tabellen fremgår det at med dette glass som har en lav hydrolytisk motstandsevne er det ikke mulig selv med så The table shows that with this glass, which has a low hydrolytic resistance, it is not possible even with so

høye konsentrasjoner av bakelitt som 16 high concentrations of bakelite such as 16

pst., når det anvendes umodifisert bakelitt, pst., when unmodified Bakelite is used,

å oppnå et tilfredsstillende resultat, mens to achieve a satisfactory result, while

med samme glass kan det oppnåes et full-stendig tilfredsstillende resultat med 6 pst. with the same glass, a completely satisfactory result can be achieved with 6 per cent.

modifisert bakelitt, basert på vekten av modified Bakelite, based on the weight of

fibrene. the fibers.

Eksempel 5. Example 5.

I dette eksempel er fremstillet plater In this example, plates are produced

av glassfiber, fremstilt ved utslyngning of fiberglass, produced by casting

gjennom en perforert sylinder til en fiber- through a perforated cylinder to a fiber

diameter av 5—7 my. Det til fiberfremstil-lingen anvendte glass, som var temmelig motstandsdyktig, hadde en hydrolytisk diameter of 5-7 m. The glass used for the fiber production, which was fairly resistant, had a hydrolytic

motstandsevne av 1,2. Platene, som dels var bundet med vanlig bakelitt, dels med en bakelitt modifisert med 0,15 pst. amino-propyltriethoxysilan, hadde en volumvekt av 15 kg/m<3>. I dette tilfelle ble endringene i bindingsstyrken hos platene under inn-flytelse av fuktigheten målt som en varia-sjon i den tykkelse til hvilken platene sam-menpresses ved å utsettes for en belastning av 100 kg/m<2>. resistivity of 1.2. The plates, which were partly bonded with ordinary bakelite, partly with a bakelite modified with 0.15% amino-propyltriethoxysilane, had a volume weight of 15 kg/m<3>. In this case, the changes in the bond strength of the boards under the influence of humidity were measured as a variation in the thickness to which the boards are compressed by being subjected to a load of 100 kg/m<2>.

Øket angrep av fuktighet resulterer i mindre tykkelse under belastning. Resultatet fremgår av følgende tabell: Increased attack by moisture results in less thickness under load. The result appears in the following table:

Som det fremgår av tabellen viser en As can be seen from the table, a

plate som er bundet med modifisert harpiks bedre egenskaper i fuktighet ved 6,5 plate that is bonded with modified resin better properties in humidity at 6.5

pst. bindemiddelinnhold, regnet på fibervekten, enn en plate som er bundet med pst. binder content, calculated on the fiber weight, than a board that is bound with

umodifisert harpiks i en mengde av 9 pst., unmodified resin in an amount of 9 percent,

regnet på fibervekten. calculated on the fiber weight.

Claims

1. Procedure for the production of

resin-bound, felted mineral fiber products for heat, cold and sound insulation purposes, characterized in that the mineral fibers are suspended in a known manner in a gas stream, and an aqueous solution containing a phenol formaldehyde resin is injected into this mineral fiber stream the resol type and from 0.075 to 1 percent by weight, based on the dry weight of the phenol formaldehyde resin, of an organosilicon compound of the general for mel RnSiX, _ „ where R is an organic radical containing at least one amino group which is equally reactive towards said phenol formaldehyde resin, X is a radical selected from the group comprising the hydroxyl group, alkoxy groups, aroxy groups and the halogens, and n is an integer in the range from 1 to 3, and the ratio between said water solution and said mineral fibers is such that from 1 to 15 weight percent of dry resin based on the weight of the fibers is precipitated on them, after which the fibers treated in this way are transferred to a felt product and the resin cured in the felt product.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the organic silicon compound is aminopropyltriethoxysilane.