NO135283B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår bindemidler for

behandling av glassfibre.

Ved fremstilling av glassfiberprodukter, slik som produkter som benyttes for isoleringsformål, er det vanlig praksis å binde glassfibre med et bindemiddel mens produktet dannes. I en spesiell fremgangsmåte sprøytes bindemiddel på glassfibrene når disse faller gjennom en hette ned til en bevegelig transportør på hvilken fibrene danner en matte. Ved en slik fremgangsmåte er herdningstiden for bindemidlet en vik-

tig faktor. Hvis herdningstiden er for kort, kan bindemidlet delvis herdes før det er presset til den endelige tetthet.

Hvis på den annen side herdningstiden er for lang, er det en

tendens til dannelse av "råflekker", dvs. flekker hvor binde-

midlet ikke er tilfredsstillende herdet, i matten.

En form for bindemiddel som benyttes er basert på

et fenolformaldehydharpiks som vanligvis blandes med et egnet fyllstoff, som helst bør understøtte bindeegenskapene i sammen-setningen. Det er nå funnet at ved egnet valg av bestand-

delene som utgjør bindemidlet, så kan geldannelses- eller herdningstiden i bindemidlet reguleres. I tillegg er bindemiddelsammensetningen ifølge oppfinnelsen funnet å ha en større effektivitet, dvs. at prosentandelen bindemiddel som forblir på glassfibrene etter herdning økes. Dette er antatt å skyldes en reduksjon i tapet av stoff med lav molekylvekt under påføring og herdning av bindemidler. Det er funnet at urea kan benyttes for å øke herdningstiden i bindemidler og et stoff kjent som natriumlignosulfonat tenderer til å avkorte herdningstiden. Tilsetningen av urea til bindemiddelsammen-

setninger for gJLassfibre er beskrevet, men kombinasjonen av urea

med natriumlignosulfonat frembringer en regulering over gel-dannelsestiden som tidligere var uoppnåelig. Bruken av disse relativt billige fyllmidler gjør det ikke bare mulig å regulere herdningstidene, men gjør det også mulig å redusere omkostnin-gene for bindemidlet og redusere mengden av fenol som er nødven-dig i bindemidlet. Reduksjonen av fenolinnholdet muliggjør en bruk av bindemidlet som muliggjør en minimalisering av proble-met med å fjerne fenol fra anleggsavløpet. Det er tidligere betraktet uønsket å ha natrium tilstede i bindemiddelstoffer til bruk for glassfibre, da det er kjent at nærvær av natrium har en ugunstig virkning på forvitringsegenskapene for produkter som dannes ved spraying av glassull med et bindemiddel. Forutsatt at konsentrasjonen åv natrium i natriumlignosulfonat-stoffet er mindre enn en bestemt verdi, er det funnet at det ikke foreligger noen ugunstig virkning på forvitringsegenskapene, muligens på grunn av arten og mengden av det benyttede natrium-lignosulfonat. Natrium-lignosulfonat er oppnåelig i form av en behandlet spillsulfittvæske, og kan f.eks. foreligge i form av en konsentrert væske med omkring 53 % faststoffer eller i en mere fortynnet form med fra 7 - 15 % faststoffer.

Et spraytørket faststoff er også oppnåelig.

Ifølge oppfinnelsen frembringes det en vandig bindemiddelsammensetning egnet for behandling av glassfibre og omfattende en oppløsning eller dispersjon i vann av et fenol-formaldehydharpiks, urea og lignosulfonat som faste effektive bindemiddelstoffer, eventuelt kombinert med additiver, og bindemiddelsammensetningen karakteriseres ved at de faste effektive bindemiddelstoffer omfatter 35-90 vekt-% fenol-formaldehydharpiks , 5-45 vekt-% urea og 5-20 vekt-% natriumlignosulfonat med et natriuminnhold på 5-20 vekt-% i forhold til den totale mengde fast natriumlignosulfonat, der de andre prosentandeler er beregnet som mengde faststoff i forhold til den totale mengde faste effektive bindemiddelstoffer pluss eventuelt tilsatte additiver, og at forholdet mellom mengdene av natriumlignosulfonat og summen av mengden fenol-formaldehydharpiks pluss urea, "beregnet som faststoffer, ligger mellom 0,15 og 0,26.

Urea bevirker en forlengelse av harpiksens herd-ningstid, og natrium-lignosulfonat forkorter denne tid. Mengden urea som benyttes er foretrukket i området 5 - 45 % og mengden

lignosulfonat helst 5-20 %.

Det er funnet hensiktsmessig å uttrykke forholdet mellom urea og natriumlignosulfonat ved hjelp av et forhold som er forholdet mellom faststoffinnholdet fra natrium-lignosulfonat og faststoffinnholdet fra det benyttede harpiks i bindemidlet, samt enhver ytterligere urea.

Dette forhold har helst en verdi fra 0,15 - 0,26,

og dette forhold kalles heri forholdet mellom innholdene av bindemiddelfaststoffer.

Denne variasjon i forholdet gjør det mulig å variere fenolinnholdet i bindemidlet. Det er f.eks. funnet at når forholdet har en verdi på 0,19, så er mengden tilstedeværende fenol 34 %, og ved en verdi på 0,157 så er mengden fenol 47 %. En verdi for forholdet mellom faststoffinnholdene på 0,156 kan f.eks. oppnås ved bruk av et harpiksfaststoffinnhold på 77 % pluss 9,5 vekt-% urea og 13,5 vekt-% natriumlignosulfonat. Et forhold for faststoffinnholdet.så høyt som 0,25 er oppnåelig ved bruk av harpiksen pluss 15 vekt-% urea og 20 vekt-% lignosulfonat.

pH-verdiene for oppløsninger som inneholder 10 % faststoffer av de forskjellige natrium-lignosulfonater som kan benyttes som bindemiddelfyllstoffer er målt, og de er funnet å være som følger:

Det var overraskende at et stoff som inneholder natriumioner viste seg egnet til bruk, ettersom nærvær av natriumioner skulle ventes å redusere forvitringsegenskapene ved de oppnådde bundede glassullprodukter. Det er funnet at med en konsentrasjon av natriumioner på mindre enn 20 % (beregnet på 100 % faststoffer) i et natriumlignosulfonat, så har natrium-ionene liten eller ingen virkning på forvitringsegenskapene på grunn av arten og mengden lignosulfonat som benyttes. Det er foretrukket å unngå bruken av stoff med en pH som nærmer seg nøytral eller den alkaliske side av nøytral, da forvitringsegenskapene tenderer til å bli utilfredsstillende med slike stoffer. Dette demonstreres ved de resultater som oppnås ved

■bruk av et bindemiddel som inneholder følgende bindemiddel fast-stoffers 74 % harpiks, 10 % urea og 16 % lignosulfonat i en stav adhesjonsprøve.

Denne prøve ble utført som følger:

Bindemidde1- glassadhesjon:

En 12 % bindemiddelblanding ble først fremstilt. Dette er standardblandingen for bedømmelse av harpikser. Bøssingen slås på og trommelen settes i rotasjon med 3000 omdr./ minutt. Temperaturen i bøssingen tillates å stige i en slik grad at diameteren i fibrene er lik 0,1 mm (mens- glassnivået i bøssingen holdes konstant). Fibrene trekkes deretter over en pute opp på trommelen og hver stav (3000 fibre) kjøres i 1 min. Puten holdes fuktig ved påføring av harpiksblandingen på denne. For hver bindemiddelblanding kjøres det 10 staver. Stavene fjernes fra trommelen, dyppes i bindemiddelblandingen og avdryppes deretter i 1 time. Stavene herdes deretter i en ovn ved 220°C i 5 min., hvoretter de deles i to, en halvdel holder tilbake og skjæres deretter i to halvdeler. En halvdel prøves for å finne bruddstyrken i staven. 15 prøver gjennomføres og gjennomsnitten beregnes. Den andre halvpart av stavene anbringes i et fuktighetskammer i 1 time. Temperaturen i kammeret er 50°C, og et kar i bunnen av kammeret inneholder en mettet oppløsning av kaliumsulfat. Bruddstyrken av disse staver bestemmes deretter, det tas 15 prøver og gjennomsnitten beregnes. Den prosentuale forskjell mellom de to bruddstyrker er kjent som det prosentuale forvitringstap.

Sammenlignende stav-adhesjonsprøver på forskjellige former for natrium-lignosulfonat-sp"illvæsker viste at det mere konsentrerte stoff var den beste kilde, men andre kilder kunne gi brukbart stoff, men at stoffet som inneholdt 27 % natriumioner (beregnet på 100 % faststoffer) i ytelse var de andre stoffer underlegent.

Sammenlignende bedømmelse av lignosulfonater.

§iQ§e^id^e^<_>med<_>10<_>%<_>ur^a_Og_16<_>%_ligjlOSUlfonat.

Stav adhesjon.

Fremgangsmåte til bestemmelse av gel- dannelsestiden, benyttet i eksemplene nedenfor.

Geldannelséstiden ble bestemt ved brukt av følgende:

1. En termostatisk regulert varmeplate av 150°C

2. En kirurgisk sprøyte istand til å sprøyte ut 2 cm bindemiddel med 15 % faststoff-konsentrasjon.

3. En spatel med trehåndtak, tilspisset til 6,35 mm i tuppen.

4. En stoppeklokke.

Før forsøkene gjennomføres, justeres harpikser og bindemidler til pH 6. En 2 cm 3 prøve av bindemiddelet sprøytes fra sprøyten til sentrum av den varme plate. Stoppeklokken startes i det øyeblikket prøven kommer i kontakt med den varme plate. Bindemiddelet holdes i sentrum av den varme plate ved hjelp av spatelen, og etter at massen fortynner med vann har fordampet beveges spatelen opp og ned slik at den flate spiss av spatelen er i kontakt med det oppvarmede harpiks. Geldannelséstiden er når resten begynner å danne strenger. Tidspunktet noteres ved hjelp av stoppeklokken og det gjennomføres 3 forsøk for hvert harpiks, og gjennomsnitten er gel-

dannelsestiden.

Eksempel_l.

I tillegg til å illustrere en bindemiddelsammensetning ifølge oppfinnelsen illustrerer dette eksempel også fremgangsmåten som benyttes for å beregne faststoff innholdsforholdet.

Et co-polymer harpiks til bruk i et bindemiddel ifølge oppfinnelsen ble fremstillet ved bruk av de følgende mol-forhold mellom reaktantene: 1 mol fenol: 2,7 mol formaldehyd: 1 mol urea: 0.005 mol

"Carbowax 600" (et polyetylen-glykol):

0.04 5 mol barium-hydroksyd.

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

Reaksjonsrekkefølgen er som følger:

Katalysatoren tilsettes fenol-formaldehyd-blandingen. Reaksjonen skrider frem ved 46.1°C, og pH 8.5 til 9 i to timer. Temperaturen heves til 62.8°C i to timer. Polyetylenglykol tilsettes, og temperaturen heves til 73.9°C og holdes der i 1 til 1 1/4 time. Urea tilsettes i løpet av et kvarter og omsettes ved 73.9°C i ytterligere 30 minutter. Harpikset avkjøles til 37.8°C og nøytrali-seres til pH 7.2 med svovelsyre.

Dette harpiks kan benyttes ved å fremstille bindemiddel-formuleringer mens man varierer faststoff-innholdsforholdet i området 0,15 til 0,26.

Det ble fremstillet en bindemiddeloppløsning ved bruk av de følgende mengder bestanddeler, og med et stoff fremstillet slik som ovenfor som harpiks:

Kolonne A betyr mengden benyttet materiale, kolonne B faststoffinnholdet i kilo og kolonne C masseinnholdet i kilo. Kolonne B gir et totalt effektivt faststoffinnhold på 174,34 kg (dvs. unntatt ammoniumsulfat, silan og fargestoff), og kolonne B gir 1317.5 kg (inkludert vannet). Det totale bindemiddel-faststoffinnhold kan deretter beregnes ved å utelukke innholdet av emulgert olje på 16.34 kg (som trekkes fra 174.34 da det ikke tar del i bindingsreaksjonen).

For å beregne forholdet mellom innholdene av bindemiddel-f aststof fer fra natriumlignosulfonat og fra fenol, formaldehyd og urea, utelukkes det inerte stoff som dannes fra katalysatoren, da dette ikke trer inn i bindingsreaksjonen. I det nærværende eksempel vil 118.04 kg harpiks inneholde 6.81 kg bariumsulfat, slik at forholdet mellom innholdene av bindemiddel-faststoffer bestemmes på følgende måte:

Forholdet mellom innholdene av bindemiddel-faststoffer fra natriumlignosulfonat og fra fenol, formaldehyd og urea er 0.19. Dette bindemiddel gir en geldannelsestid på 167 sekunder, hvor gel-dannelsestidene ble målt ved det varmplateforsøk som er beskrevet ovenfor.

Eksempel 2.

Virkningen på geldannelséstiden av å variere mengdene urea og natriumlignosulfonat (hvor kilden er en 53 prosentig faststoff væske) i en bindemiddel-sammensetning som, som harpikskomponent inneholdt et ko-polymer fremstillet slik som i eksempel 1, ble undersøkt. Bindemiddelet ble laget slik at det hadde et innhold på 15 % faststoffer, og forholdet mellom innholdet av bindemiddel— faststoffer ble variert mellom 0.058 og 0.26, men det er foretrukket å arbeide med et forhold mellom bindemiddel-faststoffene innen området 0.15 til 0.26.

De oppnådde resultater er gitt i tabell 1, og viser

at tilsetningen av urea utvider geldannelses- eller herdningstiden for bindemidler, og at tilsetningen av natriumlignosulfonat forkorter geldannelséstiden. Det er således mulig ved å blande forskjellige andeler urea og natriumlignosulfonat og justere geldannelséstiden innen temmelig vide men bestemte grenser. Tidsrommene angitt i tabellen er i sekunder, prosentandelene angir vektprosentandelene beregnet på 100 % som vekten av bindemiddel-faststoffer, dvs. hvis urea er f.eks. 5 % og lignosulfonat f.eks. 20 %, så vil harpiksinn-holdet i bindemiddel-faststoffet være 75 %.

Claims (1)

1. Vandig bindemiddelsammensetning egnet for behandling av glassfibre og omfattende en oppløsning eller dispersjon i vann av et fenol-formaldehydharpiks, urea og lignosulfonat som faste effektive bindemiddelstoffer, eventuelt kombinert med additiver, karakterisert ved at de faste effektive bindemiddelstoffer omfatter 35-90 vekt-% fenol-formaldehydharpiks, 5-45 vekt-% urea og 5-20 vekt-% natriumlignosulfonat med et natriuminnhold på 5-20 vekt-% i forhold til den totale mengde fast natriumlignosulfonat, der de andre prosentandeler er beregnet som mengde faststoff i forhold til den totale mengde faste effektive bindemiddelstoffer pluss eventuelt tilsatte additiver, og at forholdet mellom mengdene av natrium-lignosulfonat og summen av mengden fenol-formaldehydharpiks pluss urea, beregnet som faststoffer, ligger mellom 0,15 og 0,26.