NO133146B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår forbedringer av eller i forbindelse med bindemidler for glassfiberisolasjon.

Ved fremstillingen av glassfiberprodukter, slik

som produkter som benyttes til isolasjonsformål, er det van-

lig å binde glassfibre med et bindemiddel mens produktet dannes. Ved en spesiell fremgangsmåte sprayes glassfibrene med et bindemiddel mens de faller gjennom en hette ned på en bevege-lig transportør, på hvilken fibrene danner en matte. Ved en slik fremgangsmåte er herdningstiden for bindemidlet en viktig faktor. Hvis herdningstiden er for kort, kan bindemidlet del-vis herdes før det er presset til den endelige tetthet. Hvis på den annen side herdningstiden er for lang, har matten en tendens til å inneholde "rå flekker", det vil si flekker hvor bindemidlet ennu ikke er tilfredsstillende herdet.

En form for bindemiddel som benyttes er basert på

en fenolformaldehydharpiks som vanligvis blandes med et egnet fyllstoff, som helst bør forbedre bindemiddelegenskapene i sammensetningen. Det er nå funnet at ved et egnet valg av bestanddeler som utgjør bindemidlet, kan geldannelsestiden eller herdningstiden for bindemidlet reguleres. I tillegg er binde-middelsammensetningen ifølge oppfinnelsen funnet å ha større effektivitet, dvs. at prosentandelen bindemiddel som forblir på glassfibrene etter herdning er øket. Dette er antatt å skyldes en reduksjon i tapet av stoff med lav molekylvekt under påføring og herdning av bindemidlet. Det er funnet at urea kan benyttes for å øke herdetiden for bindemidlet, og at et lignosulfonat har en tendens til å nedsette herdningstiden. Tilsetningen av urea til bindemiddelsammensetninger for glassfibre er beskrevet, men kombinasjonen av urea med et lignosulfonat frembringer en kontroll over geldannelsestiden som tid-

ligere ikke var oppnåelig. Bruken av disse relativt billige fyllstoffer gjør det ikke bare mulig å regulere herdningstiden, men omksotningene ved bindemidlet og den nødvendige mengde fenol i bindemidlet kan reduseres. Reduksjonen i fenolinnholdet gjør det mulig å benytte et bindemiddel som muliggjør en minimaliser-ing av problemet med å fjerne fenol fra anleggsavløpet.

Uttrykket "lignosulfonat" benyttes for å beskrive et stoff som er fremstilt som biprodukt ved koking av tremasse. I løpet av denne kokingen med et uorganisk bisulfit, dannes det lignosulfonater, og noe av hemicellulosen omdannes til hydrokar-boner. Den dannede væske kan spraytørkes slik at det gir et faststoff, eller konsentreres til en væske med en spesiell faststoffkonsentrasjon. Lignosulfonat i væskeform er også kjent som en behandlet spillsulfitvæske. Lignosulfonater er lett oppnåe-lige i form av faststoffer eller væske, og det er funnet hensikts-messig å bruke stoff avledet fra fremgangsmåter som benytter kalsium, magnesium og ammoniumbisulfit i kokeprosessen. De resul-terende lignosulfonatstoffer er i ytelse sammenlignbare i bindemidlene ifølge oppfinnelsen.

Ifølge oppfinnelsen frembringes det et bindemiddel til bruk sammen med glassfibre, omfattende et fenol-formaldehydkondensat, eventuelt i form av en kopolymer eller terpolymer med urea og/eller dicyandiamid, som harpiks i bindemidlet, urea og som herdningsmodifiserende middel for bindemidlet et lignosulfonat valgt blant ammonium-, kalsium- og magnesiumlignosulfonat, eventuelt kombinert med andre additiver, og bindemidlet karakter-iseres ved at det inneholder mellom 5 og 20% lignosulfonat og at mengden av de forskjellige bestanddeler for å regulere herdetiden velges på en slik måte at forholdet mellom mengden av lignosul-fonat og summen av mengdene av harpiks pluss urea ligger mellom0,15 og 0,26.

Forholdet mellom bindemiddelfaststoffene er forholdet mellom faststoffinnholdet i bindemidlet av partikkelformig lignosulfonat og faststoffinnholdet i bindemidlet av den tilstedeværende harpiks og ekstra urea.

Eksemplene viser i detalj hvordan dette forhold beregnes, og understøtter derfor definisjonen av hva som menes ved bruk av uttrykket"forholdet mellom bindemiddelfaststoffer". En variasjon i verdien av dette forhold gjør det mulig å variere fenolinnholdet i bindemidlet. Det finnes f.eks. at ved en verdi på 0,19 er mengden tilstedeværende fenol ~ 5^%, og ved en verdi på 0,157 er mengden fenol 47?. En verdi for faststoffinnholdsforholdet på 0,157 kan f.eks. oppnås ved bruk av en harpiks med 15% faststoffinnhold pluss 5 vekt-? urea og 15 vekt-? lignosulfonat. Et faststoffinnholdsforhold så høyt som 0,260 kan oppnås ved å bruke harpikset, pluss 15 vekt-? urea og 20 vekt-? lignosulfonat.

Resultatene som oppnås ved sammenlignende stavadhe-sjonsforsøk viser at det er liten forskjell i ytelsen mellom de forskjellige typer lignosulfonater som brukes i bindemidlene ifølge oppfinnelsen. Dette forsøk ble utført ved bruk av et bindemiddel som inneholdt lk% harpiks, 10? urea og 16? lignosulfonat på f aststof fbasis .

Bindemiddel- glass- adhesj on

Det ble først fremstilt en 12?-ig bindemiddelb lan-ding. Dette er standardblandingen for bedømmelse av harpikser.

Bøssingen slåes på og trommelen settes i rotasjon med 3000 omdreininger pr. minutt. Temperaturen i bøssingen tillates å stige i en slik grad at diameteren i fibren er lik

0,1 mm (mens glassnivået i bøssingen holdes konstant). Fibrene trekkes deretter over en pute inn på trommelen og hver stav (3000 fibre) kjøres i 1 minutt. Puten holdes fuktig ved å på-føre harpiksblandingen på den. For hvert bindemiddel lages det 10 staver. Stavene tas deretter av trommelen, dyppes i binde-midde lb landingen og dryppes av i en time. Stavene herdes deretter i en ovn ved 220°C i fem minutter. Deretter deles de i to, en halvpart holdes tilbake og kuttes deretter i to halv-deler. En halvdel prøves for å finne bruddstyrken i stavene. '«Det gjennomføres 15 forsøk og gjennomsnittet beregnes. Den andre halvpartav stavene anbringes i et fuktighetskammer i en time. Temperaturen i kammeret er 50°C og karet i bunnen av kammeret inneholder en mettet oppløsning av kaliumsulfat. Bruddstyrken av disse staver bestemmes deretter, det gjennom-føres igjen 15 forsøk og gjennomsnittet beregnes. Den prosent-vise forskjell mellom de to bruddstyrker er kjent som det pro-sentuale forvitringstap. De oppnådde tall er kun sammenlignende, men det kan bemerkes fra den nedenfor anførte tabell at de alle er av samme størrelsesorden.

Fremgangsmåte til bestemmelse av géldannelsestiden som benyttes i de nedenfor'anf<ø>rte eksempler: Geldannelsestiden ble bestemt ved bruk av følgende innretninger:

1. En termostatisk regulert varm plate av 150°C.

2. En kirurgisk sprøyte i stand til å støte ut 2 cm"' bindemiddel med 15% faststoffkonsentrasjon. 3. En spatel med trehåndtak tilspisset til 6,35 mm i spissen.

4. En stoppeklokke.

Før forsøkene gjennomføres justeres harpikser og bindemidler til pH 6. En 2 cm^ prøve på bindemiddel føres til . sentrum av den varme plate fra sprøyten. Stoppeklokken startes i det øyeblikk prøven kommer i kontakt med den varme, plate. Bindemidlet holdes i sentrum av den varme plate ved hjelp av spatélen. Etter at massen av fortynnende vann har fordampet, beveges spatelen i en opp og nedadrettet bevegelse slik at spat-elens flate spiss er i kontakt med den oppvarmede rest. Geldannelsestiden er når resten begynner å danne strenger. Tiden noteres ved hjelp av stoppeklokken og det gjennomføres tre for-søk for hver harpiks, og den gjennomsnittlige tid er geldannelsestiden.

Eksempel I

I tillegg til å illustrere en bindemiddelsammenset-ning ifølge oppfinnelsen illustrerer dette eksempel også frem-gangsmåten til å beregne faststoffinnholds forholdet.

Det ble fremstilt en kopolymerharpiks til bruk i et bindemiddel ifølge oppfinnelsen ved bruk av de følgende molfor-hold av reaktanter. 1 mol fenol : 2,7 mol formaldehyd : 1 mol urea :

0,005 mol "carbowax 600" : 0,045 mol bariumhydroksyd.

Ved fremstilling av en sats harpiks ble det benyttet følgende mengder reaktanter:

Reaksjonsrekkefølgen er som følger: Katalysatoren tilsettes fenolformaldehydb landingen. Reaksjonen skrider frem ved 46,1°C og pH 8,5 - 9 i to timer. Temperaturen heves til 62,8°C i to timer. Polyetylenglykol tilsettes. Temperaturen heves til 73,9°C og holdes der i en til en og en kvart time. Urea tilsettes i løpet av et kvarter og omsettes ved 73,9°C i ytterligere tredve minutter. Harpiksen avkjøles til 37,8°C og nøytraliseres til pH 7a2 med svovelsyre.

Denne harpiks kan benyttes til å fremstille binde-middelf ormuleringer mens man varierer faststoffinnholdsforholdet innen området 0,15 til 0,26.

Det ble fremstilt en bindemiddeloppløsning ved bruk av de følgende mengder bestanddeler og med det ovenfor frem-stilte stoff som harpiks.

Kolonne A viser den benyttede stoffmengde, kolonne B viser faststoffinnholdet i kg og kolonne C massen i kg. Kolonne B gir et totalt effektivt faststoffinnhold på 173,88 kg (dvs. unntatt ammonimsulfat, silan og fargestoff), og kolonne C gir 1325,68 kg (innkludert vannet). Det totale innhold av bindemiddelfaststoffer kan deretter beregnes Ved å utelukke innholdet av emulgert olje på 16,3^ kg og således trekkes 16,34 kg fra 173,88 kg.

For å beregne forholdet mellom bindemiddelfaststoffene i ammoniumlignosulfonat og i fenol, formaldehyd og urea, utelukkes det inerte stoff som dannes fra katalysatoren, da dette ikke går inn i bindevirkningen. I nærværende eksempel vil 118,04 kg harpiks inneholde 6,8l kg bariumsulfat, så forholdet mellom bindemiddelfaststoffinnholdene beregnes på følgende måte:

Forholdet mellom bindemiddelfaststoffinnholdene i ammoniumlignosulfonat og i fenol, formaldehyd og urea var 0,19. Dette bindemiddel gå en geldannelsestid på 186 sek. Geldannelsestiden ble målt ved hjelp av de varmeplateforsøk som er beskrevet ovenfor.

Eksempel II

Det ble fremstilt en kopolymerharpiks hvor de molare forhold mellom reaktantene var som følger: Fenol 1; formaldehyd 2,5; urea 1; Ba(0H)20,0^5 Bariumhydroksyd er tilstede som katalysator. 138,92 1 formaldehyd (konsentrasjon 37?), 68, 1 1 fenol, 45,36 kg urea.(i pulverform) og 8,94 kg Ba(OH)25H20 ble anbragt i en omrørt reaktorbeholder. Temperaturen i reaktant-blandingen ble øket til 46,1°C under omrøring, og temperaturen ble deretter holdt i to timer på 46,1°C, hvoretter den ble øket til 58,3°C i ytterligere to timer og til slutt til 68,3°C i en time. Harpiksen ble deretter avkjølt til 37,8°C og nøytrali-sert- til pH 7,2 ved tilsetning av H-jSOjj med en spesifikk vekt på 1,25.

Den således oppnådde harpiks ble benyttet til fremstilling av et bindemiddel ved å blande det med urea og et ammon-iumlignosulf onat kjent under handelsnavnet "Totanin".

I Virkning av lignosulfonat for å forkorte geldannelsestiden.

II Virkningen av urea/lignosulfonat for å regulere geldannelsestiden og for å oppnå en geldannelsestid på 3 min. og 30 sek.

Kopolymerharpiks alene

(en annen prøve enn den ovenfor) 4 min. 40 sek. Kopolymerharpiks + 10% "Totanin" 3 min. 35 sek.

5? urea

Eksempel III

Virkningen av urea for å forlenge geldannelsestiden

og urea/lignosulfonat for å regulere geldannelsestiden.

Harpiksen som ble innarbeidet i bindemiddelbland-ingen ble fremstilt som i eksempel II, bortsett fra at de molare forhold mellom reaktantene ved fenol 1, formaldehyd 3,1, dicyandiamid 0,11, urea 0,23 og bariumhydroksyd 0,068.

Eksempel IV

En harpiks som var fremstilt på samme måte som beskrevet i eksempel III ble benyttet for å danne bindemidlet. Dette var stoff som er oppnåelig under betegnelsen "kalsiumlut", (sulfittavlut inneholdende kalsiumlignosulfonat).

Geldannelsestiden for bindemidlet som ble oppnådd ved å variere andelene av urea og kalsiumsulfonat med den ovenfor nevnte harpiks i en bindemiddelformulering, var som følger:

Eksempel V

Geldannelsestiden for bindemidlet som ble.oppnådd ved å benytte varierende andeler av urea og kalsiumligonsulfo-nat med en fenolformaldehydharpiks, var som følger:

Eksempel VI

En harpiks som ble fremstilt på samme måte som beskrevet i eksempel II ble benyttet til fremstilling av en serie bindemiddelsammensetninger hvor virkningen på geldannelsestiden av å variere mengdene urea og magnesiumlignosulfonat (som en væske med 60? faststoffinnhold ble undersøkt. Bindemidlet ble fremstilt slik at det hadde et faststoffinnhold på 15?, og forholdet mellom bindemiddelfaststoffene ble valgt å ligge i området 0,15 til 0,26. De oppnådde resultater er vist i tabellen nedenfor. De i tabellen angitte tider er i sekunder, prosent-andelene betyr vektprosentandeler basert på 100? som vekten av bindemiddelfaststoffer, dvs. for f.eks. 5% urea og 20% ligno-sulf onat så er harpiksinnholdet i bindemiddelfaststoffene 75?.

Eksempel VII

Det ble gjennomført en rekke stavadhesjonsforsøk ved bruk av harpiksen fremstilt slik som i eksempel II og ved bruk av magnesiumsulfonater slik som i eksempel VI. De oppnådde resultater er gitt i tabellen nedenfor:

Claims (2)

1. Bindemiddel til bruk sammen med glassfibre, omfattende et fenol-formaldehydkondensat, eventuelt i form av en kopolymer eller terpolymer med urea og/eller dicyandiamid, som harpiks i bindemidlet, urea og som herdningsmodifiserende middel for bindemidlet et lignosulfonat valgt blant ammonium-, kalsium- og magnesiumlignosulfonat, eventuelt kombinert med andre additiver,karakterisert vedat bindemidlet inneholder mellom 5 og 20% lignosulfonat og at mengden av de forskjellige bestanddeler for å regulere herdetiden velges på en slik måte at forholdet mellom mengden av lignosulfonat og summen av mengdene av harpiks pluss urea ligger mellom 0,15 og 0,26.

2. Bindemiddel ifølge krav 1,karakterisert vedat faststoffinnholds forholdet er 0,19.