NO169546B - Vandig aminoplastblanding, dens fremstilling, et limpreparat inneholdende blandingen samt en fremgangsmaate for fremstilling av et isolasjonsprodukt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en vandig aminoplastblanding, anvendelig i et bindemiddel for behandling av diskontinuerlig mineralfibre.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av denne blanding.

Oppfinnelsen finner spesiell anvendelse ved tilveiebringelse av isolasjonsprodukter basert på mineralfibre og som gir god isolasjonsoppførsel ved høy temperatur, og som kan benyttes spesielt i form av isolasjonsfilt, plater for isolering av rørledninger, matter for fremstilling av formede produkter.

Oppfinnelsen angår videre et limpreparat for mineralfibre, ment for anvendelse ved høy temperatur og til slutt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av et isolasjonsprodukt på basis av diskontinuerlige fibre.

Isolasjonsproduktene basert på mineralfibre er basert på fibre oppnådd for eksempel ved den teknikk som er kjent som sentrifugetrekking. Fibrene forenes efter en behandling som blant annet gir de spesifikke egenskaper som er ønskelige for isolasjonsprodukter. Denne behandling kan gjennomføres på forskjellige måter, man kan for eksempel sette sammen fibrene på en oppsamler slik som en transportør, presse dem til matter og så dynke dem i vandige oppløsninger inneholdende termoplastiske harpikser eller aminoplaster. Da er det imidlertid nødvendig å fjerne vann ved en varmebehandling som fører til bruk av ytterligere energi.

Dette er hvorfor man fortrinnsvis behandler fibrene på det øyeblikk de slynges fra sentrifugen ved besprøyting med en vandig oppløsning generelt basert på fenolplastharpikser, aminoplaster eller en blanding av disse. Vannet blir så delvis fordampet og den siste varmebehandling tjener i det vesentlige til å fornette harpiksene, og å bringe fibrene til en matteform.

En vandig harpiksoppløsning som er egnet for bruk i et limingspreparat må ha god tidsstabilitet og høy fortynnbarhet i vann. Ifølge oppfinnelsen forstår man med et limpreparat en vandig blanding av harpiks slik som fra kondensasjonen av bestanddeler som gir en harpiks, eller en blanding hvortil det er satt de vanlige gummidannende additiver såvel som, hvis ønskelig, ytterligere urea. Fortynnbarheten er Ifølge oppfinnelsen definert på følgende måte: fortynnbarheten i vann når det gjelder vandige harpiksoppløsninger er volumet av deionisert vann, som ved en gitt temperatur kan tilsettes til en volumenhet av denne oppløsning før det forårsakes permanente vanskeligheter.

De vandige oppløsninger som idag benyttes, særlig de som er basert på aminoplastharpikser, oppviser en fortynnbarhet som kan være utilstrekkelig i visse tilfeller: videre, når det gjelder isolasjonshylstere, der dannelsestemperaturen er i størrelsesorden 80°C, risikerer den lave fortynnbarhet av den vandige harpiksoppløsning, vist ved en heller kort geldannelsestid for den limingsoppløsning blandingen går over i, og fører til utilstrekkelig adhesjon av fibre som er impregnert med en slik oppløsning: bindemidlet er således tørrere og senere varmebehandling fører til ujevn polymerisering. De således impregnerte fibre har sine mekaniske egenskaper forandret på grunn av vanskeligheter ved å benytte limet i en industriell produksjonslinje.

Det synes som om limblandingen spiller en vesentlig rolle for sluttegenskapene til isolasjonsproduktet fordi det virker spesielt på produktets mekaniske egenskaper.

Man har lenge visst at blandinger basert på harpikser av melamin-urea-aldehydtypen går inn i limblandinger i mineralfibre. Men disse blandinger fremstilt i henhold til vanlige metoder ved kondensasjon i nærvær av et katalysator, av formalin-urea og melamin, er ofte ustabile for lagring og/eller som tidligere vist, gir en utilstrekkelig fortynnbarhet til å sikre god dispersjon av harpiksen på fibrene.

Dette er hvorfor et vanlig harpiksbasert lim av denne type ikke kan påføres ved spraying på de oppvarmede mineralfibre. En for kort geldannelsestid fører til ujevn påføring på fibrene. Kun anvendelse av dynking av et sjikt av mineralfibre i limblandingen er tilfredsstillende med aminoplastharpikser, kjent å gi tilfredsstillende fiberliming.

Denne begrensning begrenser mulighetene til å benytte fibre med limoppløsning inneholdende kjente aminoplaster, særlig utelukker slik oppførsel bruken for termisk isolasjon av rør ment å føre fluider med høy temperatur i størrelsesorden 400°C. For denne type anvendelse er det nødvendig med sammenpressing og forming av fibre for å fremstille rør-formede hylser som nøyaktig isolerer rørene. Med nappede fibre er man ikke istand til å utføre en slik pressing og forming.

Et av målene ved oppfinnelsen er således å tilveiebringe en vandig oppløsning basert på en melamin-urea-formaldehydharpiks som, benyttet som sådan, danner en limblanding for mineralfibre som er lette å bruke og som spesielt kan sprøytes på fibrene.

Det er igjen kjent å favorisere oppnåelsen av alkohol i den opprinnelige blanding. Videre beskriver for eksempel EP-PS 0 000 884 melamin-urea-formaldehydharpikser hvori harpiksen er forestret med metanol i nærvær av en sterk syre. Dette gjør harpiksen oppløselig og blokkerer samtidig kondensasjons-reaksjonen og unngår avsetning av metylolerte produkter som er skadelige for harpiksstabiliteten. Men dette er en kostbar metode. Videre vil lengden av den endelige varmebehandling for å behandle harpiksen efter spraying av fibrene, sterk øket i forhold til den vanlige tid.

Det har likeledes, for eksempel i US-PS 3.488.310, vært foreslått å innføre en glykol i en blanding basert på en melamin-urea-formaldehydblanding. Men dette resulterer i dårlig lagringsoppførsel av sluttproduktet som dannes efter varmebehandling for fiberfornetning. Denne dårlige lagrings-oppførsel vises ved en endring i de mekaniske egenskaper.

Oppfinnelsen tar sikte på tilveiebringelse av en vandig oppløsning, beregnet på en aminoplastharpiks av melamin-urea-formaldehydtypen, fortynnbar og stabil for lagring, ment for en limingsblanding av mineralfibre, som ikke gir de mangler som er nevnt ovenfor og som er gunstig for egenskapene til sluttproduktene som dannes ved limte og varmebehandlede fibre.

Oppfinnelsen foreslår en ny vandig blanding basert på en melamin-urea-formaldehydharpiks ment å gå inn i et limpreparat for korte mineralfibre og som tillater å oppnå limte fibre og disse ferdige isolasjonsprodukter som gir alle de ønskede mekaniske karakteristika, og som også gir meget høy fortynnbarhet og som er lagringsstabil.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse som nevnt innledningsvis en vandig aminoplastblanding, anvendelig i et bindemiddel for behandling av diskontinuerlige mineralfibre, hvor harpiksen er oppnådd ved kondensasjon av formaldehyd, urea og melamin i basisk medium i nærvær av en polyol, og oppfinnelsen karakteriseres ved at polyolen som anvendes er en polymetylolforbindelse med en funksjonalitet på minst 3 og med den generelle formel:

R-C(CH2OH)3 eller R-C(CH2OH) 2-CH2-0-CH2-C(CH2OH) 2-R

- der R er en al ifatisk hydrokarbonrest som eventuelt inneholder en hydroksy1gruppe; - der det molare forhold F:M for antallet mol formaldehyd i forhold til antall mol melamin ligger mellom (0,6 U:M + 1,5) og (3 U:M + 3); det molare forhold U:M for antallet moi urea i forhold til antall mol melamin ligger mellom 1,5 og 5; - mengden polymetylolforbindelse ligger mellom 0,2 og 2 mol pr. mol melamin; - harpiksen har en fortynnbarhet på minst lik 1000 # ved romtemperatur; og

harpiksen er lagringsbestandig.

Polyolen kan være en trimetyol, idet de tre metylolgrupper bæres av samme karbon, eller tilsvarende ditrimetylol.

I henhold til et ytterligere karakteristikum ved oppfinnelsen er de molare forhold F:M og U:M for antallet molformaldehyd

(F) og urea (U) i forhold til antall mol melamin (M) som følger: F:M lik 0,5 U:M + 1,5 til 3 U:M + 3 og for U:M lik

0,5 til 5.

Med andre ord kan polyolen som benyttes innenfor opp-finnelsens ramme være av typen R-C(CH20H)3 i monomer, eller dimerform R-C(CH20H)2-CH2-0-CH2-(CH20H)2C-R der R fortrinnsvis er et hydrokarbon av en alifatisk resttype, eventuelt omfattende en hydroksylgruppe.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen er alkoholen som benyttes valgt blant pentaerytritol, dipenta-erytritil, trimetylolpropan, ditrimetylolpropan.

Fortrinnsvis, og for å understøtte oppløsningen av polyolen, kan reaksjonsmediet også inneholde et alkanolamin i meget små mengder. Man kan for eksempel velge trietanolamin, dietanolamin, dietanolamin eller dimetyletanolamin.

Egenskapene til de forskjellige bestanddeler i den vandige oppløsning kan variere som funksjon av den endelige bruk av de behandlede fibre.

Polyolen benyttes i en mengde tilstrekkelig til å gi harpiksene de ønskede stabilitetsegenskaper. Disse mengder må være mindre enn de som forhindrer oppløsning. Det molare forhold mellom alkoholrmelamin er mellom 0,2 og 2 mol, grovt sett, fortrinnsvis mellom 0,25 og 0,5 mol alkohol pr. mol melamin.

Man vet ikke nøyaktig hvordan polyolene reagerer i blandinger, men nærværet forbedrer de mekaniske egenskaper for sluttproduktet som har vært behandlet med et limpreparat bestående av denne vandige oppløsning. Urea er tilstede i en mengde av 0,5 til 5 mol pr. mol melamin, fortrinnsvis 1,5 til 2,5 mol. Mengden formaldehyd avhenger av mengden melamin og mengden innført urea. Fortrinnsvis skjer reaksjonen med en formaldehydmengde, uttrykt i mol, på mellom 1,4U + 1,5M og 3M der U angir antallet urea og M antallet mol melamin. Til slutt benyttes den basiske katalysator i en mengde av 0,01 til 0,1 mol pr. mol melamin. Fortrinnsvis tilføres katalysatoren i to trinn slik at det ikke er så mye reaksjon til å begynne med: den første tilsetning er for å danne mellom-produktharpiksen av formaldehyd og urea, og på dette trinn er det nødvendig å unngå dannelsen av uønskede produkter. Hvis nødvendig, er det mulig å innføre katalysatoren, som vanligvis er soda, kun i den andre del av den benyttede varmecyklus, som fører til fremstilling av sluttharpiksen, og alltid å berolige reaksjonen ved starten av cyklusen.

Det er likeledes mulig å innføre supplementære mengder formaldehyd hvis dette er nødvendig for å øke harpiksens oppløselighet. I dette tilfelle tilsetter man til harpiksen opptil 3 mol formaldehyd pr. mol melamin, denne mengde innføres under et distinkt fremstillingstrinn adskilt fra det der den første mengde tilføres.

Alkanolamin innføres som spor i mengder mindre enn 0,01 mol pr. mol melamin, men nok til å understøtte oppløseligheten av polyolen.

Den vandige oppløsning ifølge oppfinnelsen, kan lagres i flere uker ved omgivelsestemperatur. Den gir en fortynnbarhet i vann, målt ved omgivelsestemperatur, på minst lOOOSé.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for å fremstille den vandige harpiksoppløsning som beskrevet tidligere.

Oppfinnelsen angår også som nevnt innledningsvis en fremgangsmåte for fremstilling av den vandige blanding som beskrevet ovenfor hvor harpiksen tildannes ved kondensering i basisk medium av formaldehyd, urea og melamin, og fremgangsmåten karakteriseres ved at

formaldehyd i vandig oppløsning samt polymetylol og

eventuelt alkanolamin, tilveiebringes ved ca. 40°C,

den basiske katalysator tilsettes, fortrinnsvis NaOH, urea tilsettes for å danne en mellomharpiks, reaksjonsblandingen bringes til ca. 80° C og på ny

tilsettes basisk katalysator og derefter melamin, temperaturen holdes ved ca. 80° C i det tidsrom som er nødvendig for kondensasjonsreaksjon mellom melamin mens en fortynnbarhet i vann som er tilsynelatende uendelig

bevares;

blandingen avkjøles til 30°C, og

pH-verdien justeres efter behov til en verdi på ca. 9.

Ifølge et fordelaktig trekk ved oppfinnelsen er betingelsene for fremstilling av den vandige oppløsning av harpiks som følger: urea tilsettes i løpet av ca. 30 minutter, blandingen bringes til ca. 80°C i ca. 30 minutter, man tilsetter til denne blanding, oppvarmet til 80°C, basisk katalysator i løpet av 10 minutter og derefter melamin i 30 minutter mens man holder reaksjonstemperaturen på 80°C i 90 minutter.

For å oppnå en bedre oppløselighet i vann for det oppnådde vandige harpiksprodukt, er det muligens tilrådelig efter avkjøling å innføre formaldehyd i den andel som er nødvendig for å oppnå en fortynnbarhet i vann på minst 100056. Efter ønsket fortynnbarhet kan man tilsette opptil 3 mol formaldehyd pr. mol opprinnelig melamin.

Oppfinnelsen dekker også fremstilling av et limpreparat som kan for eksempel påføres ved sprøyting på mineralfibre og som kan kun være den vandige harpiksoppløsning ifølge oppfinnelsen, men også denne sammen med andre bestanddeler i blanding.

Det er kjent som limblanding for mineralfibre å benytte fenoliske harpikser av varmeherdende type. Slike blandinger sprøytes lett på fibrene fordi fenoliske harpikser polymeri-serer hurtig ved høye temperaturer uten opptredenen av uønskede fenomener før geldannelse. Det er imidlertid også kjent at bruken av limblandinger av fenoliske harpikser fører til produkter som ikke gir god ytelse mot varme. Man har søkt å forbedre egenskapene i forbindelse med varme-oppførselen til sluttproduktene ved å modifisere basisfenol-harpiksen, for eksempel ved hjelp av dicyandiamid. En forbedring ble vist.

Et mål ved oppfinnelsen er således å oppnå en ny limblanding bestående av en vandig fenolharpiksbasert blanding, som fører til fremstilling av sluttprodukter som gir bedre varmeytelse.

Et annet mål ved oppfinnlesen er å oppnå en limblanding som blant bestanddelene har en vandig blanding av aminoplastharpiks fremstilt fra melamin, urea og formaldehyd, ifølge oppfinnelsen, og som lett kan sprøytes på fibrene.

Nok et mål ved oppfinnelsen er å optimalisere de respektive andeler av melamin-urea-formaldehydharpiks på den ene side og fenolharpiks på den andre som en funksjon av de egenskaper man ønsker for geldannelsestiden til 1impreparatblandingen og sluttoppførselen for produktet overfor varme.

Med dette for øyet, tar oppfinnelsen sikte på et limpreparat, ment for påføring ved spraying, for eksempel på mineralfibre, og dette preparat karakteriseres ved at det inneholder den vandige harpiksblanding som beskrevet ovenfor, ytterligere urea, limadditiver og en vandig fenolisk harpiks av typen vanlig resol.

Fordelaktig kan limpreparatet, uttrykt som tørrstoff, bestå av 30 til 60 deler harpiks ifølge oppfinnelsen, 20 til 40 deler supplementær urea og 10 til 30 deler varmeherdende fenolharpiks.

Til slutt angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av et isolasjonsprodukt på basis av diskontinuerlige fibre ifølge hvilke fibre tildannes ved sentrifugetrekking, fibrene behandles med et limpreparat på basis av en vandig harpiksblanding og de behandlede fibre underkastes en termisk behandling som tverrbinder harpiksen efter fjerning av vann, og fremgangsmåten karakteriseres ved at fibrene behandles med et limpreparat som beskrevet ovenfor.

Når det gjelder isolasjonsprodukter er produkter som tilbyr fravær av farve, meget efterspurt da de finner forskjellige anvendelser.

Med oppfinnelsen kan man oppnå hvite isolasjonsprodukter. Man kan for eksempel anføre isolasjonsplater for tak, disse består i på en plate av utrullede limte mineralfibre å legge på et dekksjikt av glass med et malingsstrøk, noe som gir produktet et behagelig sluttutseende. Når fiberplaten er gul er det nødvendig med et tykt lag maling for å gi takplaten en hvit farve. I det tilfelle der fiberplaten i seg selv er hvit, er det kun nødvendig med et tynnere sjikt av maling, noe som selvfølgelig har økonomiske fordeler.

For dette formål benytter man en limblanding som kun består av en melamin-urea-formaldehydharpiks som beskrevet ovenfor med en polyolbestanddel i R-C(CH20H)3-form eller i dimerform R-C(CH20H)2-CH2-0-CH2-(CH20H)2C-R, urea og de vanlige limingsadditiver.

Fortrinnsvis består limblandingen av, pr. 100 deler urea og en vandig harpiksoppløsning, 65 til 90 deler vandig harpiks-oppløsning og 10 til 35 deler urea.

Ifølge denne variant gir produktene som behandles med limblandingen, vanligvis god oppførsel overfor varme.

Andre karakteristika og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende detaljerte beskrivelse av utførelses-eksempler.

Beskrivelsen viser eksempler på fremstilling av vandig harpiksblanding, sammensetningen av limet, og mineralfiber-produkter.

Generelt har en typisk limblanding følgende additiver pr. 100 deler tørr harpiks ureamateriale:

0 til 5 deler ammoniumsulfat, vanligvis 1 til 3 deler,

- 0 til 2 deler silan

- 0 til 20 deler olje, fortrinnsvis 6 til 15 deler

- 0 til 20 deler 20^-ig ammoniakk, fortrinnsvis 3 til 12 deler.

Den rolle disse bestanddeler spiller er kjent og skal kun oppsummeres her: ammoniumsulfat tjener som katalysator for polykondensering (i ovnen) efter spraying av limpreparat på fibrene; silan er en bærer mellom fibrene og harpiksen; og spiller også en antialdringsrolle; oljen er antistøvmiddel og hydrofob; urea modifiserer blandingen for å virke på pregeldannelsen av limet og for å redusere forurensning. Noen av bestanddelene, andre enn harpiks, kan utelates for å tilpasse limpreparatet en spesiell produksjonslinje, eller for å oppnå spesielle sluttegenskaper. Videre vil man i tilfeller der limblandingen skal påføres på produkter som krever god ydelse mot brann, bruke blandinger med lite eller ingen olje.

Blant de beskrevne eksempler følger eksemplene 1, 2, 3 og 4 oppfinnelsen. Eksempel 5 er et sammenligningseksempel der en egnet alkohol er erstattet med etylenglykol. For å opprette en koherent basis for sammenligning mellom de mange eksempler henvises det i hvert tilfelle til det samme forhold mellom alkoholfunksjoner og mol melamin, nemlig nær 2. For hvert eksempel noterer man fremstillingen av den vandige harpiksblanding, den til limpreparatet og dannelsen av sluttproduktet .

For bedre å forstå virkningene av harpiksen ifølge oppfinnelsen på det oppnådde sluttprodukt, har man opprettet en sammenligning mellom visse karakteristiske egenskaper for en fibermatte dekket av en basislimblanding på den ene side, en vandig harpiksblanding ifølge oppfinnelsen på den andre side og en fenol-formaldehydharpiks slik den idag benyttes ved slike anvendelser.

Sammenligninger med kjente produkter er alltid vanskelige å gjennomføre på grunn av de mange parametere som bidrar til oppbygningen av disse egenskaper. Man tar med i betraktning fibrenes tynnhet, omkostningene for limet på vektbasis i det ferdige produkt, farve, strekkstyrke, rivemotstandsevne, tykkelsesgjenvinning efter en viss belastning.

Man kan også foreta en distinksjon når det gjelder densitet, uttrykt som kg/m<3>, for de ferdige oppnådde produkter. I alle områder av produkter som kan tenkes å skulle fremstilles fra limte fibre, ser man problemet med å fremstille hylstre som er stabile ved høye temperaturer, og som også må ha tilstrekkelig styrke og kohesjon såvel som en rimelig densitet. Eksempelen 1 og 2 tilsvarer produkter med lav densitet for å sammenligne et lavdensitetsprodukt oppnådd med en normal harpiks, eksempel 3 er et ifølge oppfinnelsen og angår et produkt med høyere densitet og eksempel 4 beskriver et eksempel, i forbindelse med et produkt med høy densitet i hvilket man i den vandige harpiksblanding har innført en etylenglykol. Egenskapene for eksemplene 3 og 4 sammenlignes med de til et produkt med høy densitet limt med en vanlig fenolformaldehydharpiks.

De indikerte parametre er bestemt fra de følgende prøver:

Titermåling

Tradisjonelt uttrykkes fiberfinheten globalt ved en måling som kalles "micronaire", titer, definert ved ASTM Standard D 1448-78. Titeren bestemmes som følger: en prøve av produktet, vanligvis 5 g, anbringes i et rom som gjennomstrømmes av en gass-strøm avgitt under fastlagte betingelser, spesielt hva angår trykket. Prøven gjennomstrømmes av gassen, og danner et hinder som sperrer for gass-gjennomløpet. Gass-strømmen måles ved et gradert gass-strømningsmeter. Det er verdiene som defineres for standardiserte betingelser som fastslåes. Jo finere fibrene er på samme vekt-basis, jo mindre sterk er strømmen.

Måling av strekkstyrke

Den motstandsevne mot strekk som kalles "ringene" måles i henhold til Standard ASTM-C-681-76. I henhold til denne standard blir ringer av godt definerte dimensjoner stanset ut i matter eller plater av fibre. Ringene anbringes på to sylindriske strekkstaver. De underkastes tverrbelastninger. Kraften til brudd måles. For å oppnå sammenlignbare resul-tater relateres den benyttede kraft til prøvevekten. Resultatene uttrykkes i gf/g.

Måling av tykke lsesg. ienv Inn ing

Målingen av tykkelsesgjenvinningen skjer i henhold til DIN Standard 18165. Prøver underkastes en komprimering opptil en fjerdedel av den opprinnelige tykkelse under et på forhånd bestemt tidsrom og den tykkelse som gjeninntas efter kompresjon måles. Målingen skjer uten å ryste fibrene. For dette benyttes en sylindrisk stav i hvilken det glir en skive, staven drives inn i matten og skiven presses mot overflaten.

Måling av motstandevne mot oppriving.

Målingen av motstandsevne mot opprivning er spesielt viktig for produkter med høy densitet som, i den anvendelse de skal benyttes for, ofte dekkes med papir eller aluminiumstrimler. For å bestemme verdien presser man mot et prøvestykke med på forhånd fastlagte dimensjoner, en flat overflate av et bestemt materiale som er belagt med et standard adhesiv. Man bestemmer således den kraft som er nødvendig for å rive løs den flate overflate. Denne måling tillater å bedømme kohesjonen av fibrene som utgjør prøvestykket.

Resultatene av disse målinger er vist i tabell 2 og 3. For produkter med lavere densitet vises i fig. 2 densiteten i kg/m<3>, den mengde lim som holdes av fibrene, uttrykt som en prosent-andel av den totale vekt av limte fibre, altså mengde lim-#, videre den såkalte micronaire eller titer, F/5g, farve, motstandsevne mot riving uttrykt som gf/g efter fremstilling og efter en aldringsprøve i autoklaven der produktet underkastes påvirkning av damptrykk ved 107°C (efter autoklavering) og gjenvinning av tykkelse (komprimering til en fjerdedel av tykkelsen i 24 timer og for 3 måneder). De angitte tall uttrykker i prosent en sammenligning av de forskjellige eksempler.

For produkter med høyere densitet, tabell 2, indikeres på samme måte densitet, limvekt, titer og farve. Også oppgitt er motstandsevnen mot oppriving efter fremstilling uttrykt i Newtons samt gjenoppsvulming observert efter aldringsprøve i autokalven, uttrykt i mm.

For sammenligningens skyld henvises det til egenskapene som oppnås for produkter impregnert med et standard fenolharpiksbasert limpreparat av varmeherdende type, dét vil si som oppnås ved kondensering i et basisk fenolmedium, av formaldehyd og urea.

I tabell 1 er det vist mengder i mol av forskjellige bestanddeler som benyttes ved fremstilling av vandige harpiksblandinger såvel som de molare forhold relatert til et mol melamin. For formaldehydet og katalysatoren er i parentes vist de supplementære mengder som ble tilsatt på forskjellige trinn av behandlingen.

Eksempel 1

a) Fremstilling av vandig harpikspreparat.

Til en 6 tonns reaktor innføres 321,6 kg av en vandig

oppløsning 37-#-ig formaldehyd (3962 mol ren formaldehyd) med pH mellom 2,8 og 5. Man tilsetter i 1 minutt 0,5 kg trietanolamin i form av en oppløsning med 85$ renhet (2,85 mol ren trietanolamin) som bringer pH-verdien til ca. 7,3. Blandingen holdes ved 40"C i 10 minutter.

Man innfører kondensasjonskatalysatoren i form av en oppløsning av 47#-ig soda eller 0,65 kg eller 7,6 mol soda i løpet av 5 minutter, noe som bringer pH-verdien til ca. 9,8. Uten å modifisere temperaturen tilsettes 95,2 kg urea i fast form (1585 mol) i løpet av 30 minutter. I løpet av 30 minutter stiger temperaturen til 80 °C og så snart denne temperatur er nådd tilsettes 2,35 kg ytterligere soda i 47#-ig oppløsning (dette tilsvarer 27,6 mol). Denne tilsetning skjer i løpet av 10 minutter. Man tilsetter så 100 kg melamin i fast form (793 mol) og blandingen holdes i 90 minutter ved 80° C for å gjennomføre kondensasjonen mellom melamin og formaldehyd. Man avkjøler til 30°C i 30 minutter. Så tilsettes 96,6 kg formaldehyd i oppløsning (1191 mol ren formaldehyd) og derefter avkjøles det hele fra 30-25°C i 10 minutter. Under fortsatt avkjøling innføres fortynnet svovelsyre i tilstrekkelig mengde til å gi en pH-verdi på ca. 9,2 eller ca. 2 kg av en 15#-ig oppløsning av svovelsyre.

Harpiksen lagres ved omgivelsestemperatur, ca. 18° C, fortrinnsvis under omrøring. Efter 1 måneds lagring har den en fortynnbarhet, nådd ved omgivelsestemperatur, på over 1000$, en hvit farve og en tørr konsistens i størrelsesorden 50#.

b) Fremstilling av et limpreparat

Fra den syntetiske harpiks ifølge oppfinnelsen fremstilles

det et preparat ved tilsetning til den vandige harpiksblanding tidligere fremstilt supplementær urea og limtil-setninger. Limadhesivene som vanligvis benyttes er silan og en mineralolje. Man kan for eksempel nevne en kommersielt tilgjengelig aminosilan under betegnelsen "Å 1100" som hydrolyseres av den sure katalysatoren i en 20#-ig vandig oppløsning. Som mineralolje kan man benytte en kommersiell olje av typen "Mulrex 91".

Man blander disse forskjellige bestanddeler i følgende tørrstoffvektandeler: 70 deler harpiks, 30 deler urea og, pr. 100 deler kombinert harpiks og urea, 0,6 silan og b% mineralolje.

c) Tilblanding av det ferdige produkt

Ved utløpet av en fremstillingsanordning for mineralfibre ved

sentrifugaltrekking på i og for seg kjent måte, anordnes en sprayanordning og fibrene besprøytes mellom utløpet fra sentrifugen og ankomsten til en mottager med det tidligere beskrevne limpreparat. Vannet inneholdt i preparatet fordampes delvis på grunn av den høye temperatur. Efter mottak av fibrene og dannelse av en matte underkastes det hele en varmebehandling i en ovn ved en temperatur av 200°C i

ca. 2 minutter, noe som fører til polymerisering av harpiksen. Fiberproduktet som oppnås har en hvit farve og de mekaniske egenskaper er meget sammenlignbare med de som oppnås fra en standard fenolharpiks som vist i tabell 2.

Eksempel 2

a) Fremstilling av en vandig harpiksblanding.

Til en 150 liters reaktor med røreverk og anordninger for å

kontrollere temperatur og dampkondensasjon, innføres 110 kg av en 3756-ig vandig f ormaldehydoppløsning (1355 mol ren formaldehyd), så 22 kg trimetylolpropan (8164 mol). Disse 164 mol tilsvarer 492 alkoholfunksjoner, noe som gir et forhold mellom alkoholfunksjoner og antallet mol melamin på 1,8.

Man justerer reakjonsmediumstemperaturen til 40"C. pH-verdien er således 4,9.

Man innfører så 217 g soda (2,71 mol ren soda) i 50$ vandig oppløsning i 5 minutter, noe som gir en pH-verdi på 9,7. Man opprettholder temperaturen hele tiden ved ca. 40"C. Efter dette tilføres regelmessig i løpet av 30 minutter ca. 32,5 kg 54 mol urea. Temperaturen stiger til 80° C i løpet av 30 minutter. Man tilsetter i et andre trinn 814 kg soda i 50#-ig vandig oppløsning, det vil si 10,2 mol ren soda. pH-verdien er ca. 10,5. Man tilsetter så 34,2 kg (271 mol) melamin, alt mens man holder temperaturen rundt 80°C. Denne holdes i 4 timer fra tilførselen av melamin, derefter avkjøles til 25°C i 12 minutter.

Man tilsetter så 35 kg 37#-ig formaldehyd tilsvarende 407 mol ren formaldehyd i løpet av 12 minutter. pH-verdien når ca. 9. Justering av denne verdi skjer hvis nødvendig enten med svovelsyre eller soda.

Harpiksen lagres ved ca. 18°C. Det er foretrukket å vente ca.

24 timer før den benyttes.

Den karakteriseres ved en tørrekstraktmengde på 50$, en densitet mot 16°C på 1,23 g/cm<3> og en uendelig fortynnbarhet efter 1 måneds lagring, samt en hvit farve.

b) Fremstilling av et limpreparat

Man går frem som i eksempel 1 og blander bestanddelene i

følgende andeler:

85 deler harpiks, 15 deler urea, idet andelene uttrykkes på tørrvektbasis, og pr. 100 deler samlet harpiks, og pr. 100 deler kombinert harpiks og urea, ytterligere 0,3$ silan og 6# mineralolj e.

c) Fremstilling av ferdig produkt

Man tildanner en fibermatte på samme måte som i eksempel 1.

Det oppnådde produkt oppviser likeledes en hvit farve og de mekaniske egenskaper sammenlignbare med de til et vanlig limpreparat slik dette fremgår av tabell 2.

Eksempel 3

a) Fremstilling av et vandig harpikspreparat:

Man går frem som i eksempel 1 a.

b) Fremstilling av en limblanding

Man går frem på samme måte som i eksempel lb, men man blander 70 deler harpiks, 30 deler urea, 0,3 deler silan og 1 del ammoniumsulfat idet andelene uttrykkes på tørrvektbasis.

c) Fremstilling av sluttprodukt:

Man fremstiller et produkt med høyere densitet idet det

sammenpresses før den termiske behandling. Denne type produkt med en densitet i størrelsesorden 80 kg/cm<3> egner seg spesielt for fremstilling av rørisolasjonsskall. Det oppviser likeledes den ønskede hvite farve.

Eksempel 4

Dette eksempel angår en vandig blanding av harpiks som utmerker seg spesielt på grunn av sine stabilitets- og fortynningsegenskaper og spesielt på grunn av sin reproduser-barhet .

Fremgangsmåten er meget nær den som er beskrevet i forbindelse med eksempel 1. Man modifiserer bestanddelene i blandingen på følgende måte: man innfører til å begynne med til reaktoren 321,6 kg av en 37#-ig vandig formaldehydoppløs-ning, temperaturen stabiliseres ved ca. 40°C. Man tilsetter derefter 43,2 kg (317 mol) pentaerytritol. Molforholdet mellom alkohol:melamin er 0,4 istedet for 0,54 i eksempel 1. Pentaerytritolen tilsettes i løpet av 15 minutter og temperaturen holdes ved 40° C i 10 minutter. Man innfører så 0,6 kg soda i løpet av 5 minutter, alt mens man holder temperaturen ved 40°C. Uten å modifisere temperaturen innføres 95,2 kg urea i fast form i løpet av 30 minutter. Efter at mellom-produktharpiksen er dannet, øker temperaturen til 80 ± 1°C i løpet av 35 minutter. Efter at 80°C er nådd, innføres 2,4 kg soda i løpet av 10 minutter mens man holder temperaturen ved 80°C. Man innfører så 100 kg melamin i løpet av 30 minutter mens man holder temperaturen ved 80 ± 1°C.

Temperaturen holdes ved 80°C i 10 minutter. Oppløseligheten i vann er nu igjen så og si uendelig. Man avkjøler reaktoren til 30°C i 30 minutter. Man tilsetter 96,5 kg ytterligere formaldehyd i 15 minutter og i løpet av denne tid synker temperaturen til 25°C. Man justerer pH-verdien til 9,2 ± 0,2 ved hjelp av fortynnet svovelsyre i 15 minutter og avkjøler så til lagringstemperatur, det vil si 17,5 ± 0,2 °C. Den vandige harpiksblanding som oppnås har et tørrstoffinnhold på 48,5$ og er farveløst, det er stabilt efter 1 måneds lagring og oppviser en fortynnbarhet på 1000 #.

Eksempel 4 a: Fremstilling av et limpreparat

Med en vandig harpiksblanding fremstilt ifølge det som er gitt i eksempel 4, fremstilles et limpreparat med de følgende eksempler der mengden er uttrykt på vekt-basis pr. 100 deler tørrstoff: 50 deler harpiks ifølge eksempel 4, 20 deler av en termoherdbar fenolharpiks av vanlig resoltype i limpreparater, samt 30 deler urea. Pr. 100 deler tørrstoff tilsettes videre 0,3 vekt-# silan og 0,5 vekt-# ammoniumsulfat, resten er vann.

For å fremstille 100 kg limpreparat der den beregnede tørrstoffmengde er 18$, blandes: 58,3 1 vann, 15 1 vandig melaminharpiksblanding fremstilt ifølge krav 4, 7,9 liter av en 50#-ig ureaoppløsning, det vil si 8,97 kg flytende urea-blanding, 10 1 av en vandig blanding av fenolharpiks av resoltypen med et tørrstoffinnhold på 38,5$, det vil si 11,65 kg flytende harpiks, samt 2,70 1 av en 2%- ig silanoppløsning, det vil si 2,69 kg flytende silan.

For å bestemme varmemotstandsevnen for produkter mot hvilke slike limpreparater er sprøytet, måler man entalpien til den eksoterme nedbrytningsreaksjon av limet i varme.

Man måler entalpidifferansen som oppnås ved hjelp av et "Setaram DMS 111" apparat der man fastslår en termisk gradient på 4°C pr. minutt, når man varierer temperaturen mellom 250 og 750<,C.

Som en sammenligning skal det henvises til analoge målinger på et limpreparat på basis av en fenolharpiks av vanlig resoltype, og på basis av en fenolharpiks modifisert med dicyanamid.

Resultatene uttrykkes i kalorier pr. gram organiske tørr-stoff, det vil si at man utelukker vann og aske. Entalpidifferansen som måles er meget mindre med preparatet ifølge oppfinnelsen. Et av målene ved oppfinnelsen er å oppnå fremstilling av et limpreparat som omfatter en vandig blanding på basis av fenolharpiks som fører til oppnåelse av et sluttprodukt som oppviser en forbedret varmeoppførsel, og dette oppnås. Det oppnådde lims bedre oppførsel 1 varme gjenfinnes i sluttproduktet.

Eksempel 5

Det dreier seg om et sammenligningseksempel der man i reaksjonsblandingen innfører etylenglykol.

a) Fremstilling av et vandig harpikspreparat:

Man går frem på samme måte som antydet i forbindelse med eksempel 2 med de følgende reaktantmengder, men under erstatning av trimetylolpropan med etylenglykol: 110 kg av en 37^-ig formaldehydoppløsning ved begynnelsen

av cyklusen og 33 kg ved slutten;

32,6 kg urea;

34,2 kg melamin;

15,15 kg etylenglykol (244 mol), noe som tilsvarer 1,8

alkoholfunksjoner pr. mol melamin, slik som i eksempel 2.

Man innfører den samme mengde soda i to adskilte trinn som angitt i eksempel 2.

Man holder temperaturnivået på ca. 80° C i 2 timer og 15 minutter.

Den oppnådde harpiks karakteriseres ved et tørrstoffinnhold på 49,2$ og en uendelig fortynnbarhet efter 1 måneds lagring.

b) Fremstilling av et limpreparat:

man går frem som i eksempel 3b.

c) Dannelse av sluttprodukt:

man går frem på analog måte som beskrevet i de foregående

eksempler men man fremstiller en fibermatte med høyere densitet. Denne type produkter har en densitet på størrelses-orden 80 kg/m<3> og egner seg spesielt for fremstilling av isolasjonsskall.

Tabell 2 viser reduksjonen i mekaniske egenskaper for sluttproduktet, spesielt rivemotstandsevnen efter fremstilling. Den vandige ,harpiksblanding som benyttes ved limingen er således mindre interessant enn den ifølge oppfinnelsen.

Claims (17)

1. Vandig aminoplastblanding, anvendelig i et bindemiddel for behandling av diskontinuerlige mineralfibre, hvor harpiksen er oppnådd ved kondensasjon av formaldehyd, urea og melamin i basisk medium i nærvær av en polyol, karakterisert ved at polyolen som anvendes er en polymetylolforbindelse med en funksjonalitet på minst 3 og med den generelle formel: R-C(CH20H)3 eller R-C(CH2OH)2-CH2-0-CH2-C(CH20H)2-R der R er en alifatisk hydrokarbonrest som eventuelt inne holder en hydroksylgruppe; der det molare forhold F:M for antallet mol formaldehyd i forhold til antall mol melamin ligger mellom (0,6 U:M + 1,5) og (3 U:M + 3); det molare forhold U:M for antallet mol urea i forhold til antall mol melamin ligger mellom 1,5 og 5; mengden polymetylolforbindelse ligger mellom 0,2 og 2 mol pr. mol melamin; harpiksen har en fortynnbarhet på minst lik 1000 % ved romtemperatur; og harpiksen er lagringsbestandig.

2. Blanding ifølge krav 1, karakterisert ved at polymetylolforbindelsen er valgt blant pentaerytrit, dipentaerytritt, trimetylolpropan og ditrlmetylolpropan.

3. Blanding ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at polymetylolforbindelsen foreligger i en mengde av 0,25 til 0,5 mol/mol melamin.

4. Blanding ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at kondensasjonsreak-sjonen gjennomføres i nærvær av et alkanolamin.

5. Blanding ifølge krav 4, karakterisert ved at alkanolaminet er valgt hlant trietanolamin, dietanolamin og dimetyletanolamin.

6. Blanding ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at bestanddelene i harpiksen anvendes i følgende mengder pr. mol M av melamin: 0,2 M mol til 2 M mol polymetylolforbindelse,

1,5 M mol til 5 M mol urea det vil si U mol urea, - 0,5 TJ + 1,5 M til 3 U + 3 M mol formaldehyd,

0 til 0,01 M mol alkanolamin, og

0,01 M mol til 0,1 M mol av en basisk katalysator.

7. Blanding ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at bestanddelene for fremstilling av harpiksen velges i følgene mengder pr. M mol melamin:

0,25 M til 0,5 M mol polymetylolforbindelse,

1,5 M til 2,5 M mol urea det vil si U mol urea, - 0,5 U + 1,5 M til 3 U + 3 M mol formaldehyd,

0 til 0,01 M mol alkanolamin,

0,01 til 0,1 M mol av en basisk katalysator.

8. Blanding ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at man blant bestanddelene for fremstilling av harpiksen benytter en ytterligere mengde formaldehyd som kan gå opp i 3 mol formaldehyd pr. mol melamin.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av en vandig blandning ifølge kravene 1 til 8, hvor harpiksen tildannes ved kondensering i basisk medium av formalehyd, urea og melamin, karakterisert ved at formaldehyd i vandig oppløsning samt polymetylol og eventuelt alkanolamin, tilveiebringes ved ca. 40°C, den basiske katalysator tilsettes, fortrinnsvis NaOH, urea tilsettes for å danne en mellomharpiks, reaksjonsblandingen bringes til ca. 80° C og på ny tilsettes basisk katalysator og derefter melamin, temperaturen holdes ved ca. 80° C i det tidsrom som er nødvendig for kondensasjonsreaksjon mellom melamin mens en fortynnbarhet i vann som er tilsynelatende uendelig bevares; - blandingen avkjøles til 30°C, og pH-verdien justeres efter behov til en verdi på ca. 9.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at: urea tilsettes i løpet av ca. 30 minutter, blandingen bringes til ca. 80°C i løpet av 30 minutter, til blandingen som er bragt til ca. 80°C settes basisk katalysator i løpet av ca. 10 minutter og derefter melamin i løpet av ca. 30 minutter, og holder temperaturen i blandingen ved ca. 80° C i ca. 90 minutter.

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 9 eller 10, karakterisert ved at efter avkjølingen tilsettes formaldehyd i vandig oppløsning i de nødvendige andeler for å oppnå en vannfortynnbarhet på minst 1000 1o.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at opp til 3 mol formaldehyd pr. mol melamin tilsettes.

13. Limpreparat for mineralfibre, ment for anvendelse ved høy temperatur, karakterisert ved at det inneholder den vandige harpiksblanding ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8, ytterligere urea, limadditiver og en vandig fenolisk harpiks av typen vanlig resol.

14. Limpreparat ifølge krav 13, karakterisert ved at det pr. 100 deler tørrstoff omfatter den vandige harpiksblanding i henhold til kravene 1 til 8 i en mengde av 30 til 60 deler tørrstoff, ytterligere urea i en mengde av 20 til 40 deler tørrstoff og en vandig fenolisk harpiks av typen vanlig resol i en mengde av 10 til 30 deler tørrstoff mens resten av blandingen er limadditiver og vann.

15. Limpreparat for mineralfibre, karakterisert ved at det omfatter det vandige harpikspreparat ifølge kravene 1 til 8, ytterligere urea og limadditiver.

16. Limpreparat ifølge krav 15, karakterisert ved at det pr. 100 deler tørrstoff omfatter den vandige blanding ifølge kravene 1 til 8 i en mengde av 65 til 90 vekt-deler tørrstoff, ytterligere urea i en mengde av 10 til 35 deler tørrstoff og resten av blandingen i form av limadditiver og vann.

17. Fremgangsmåte for fremstilling av et isolasjonsprodukt på basis av diskontinuerlige fibre ifølge hvilke fibre tildannes ved sentrifugetrekking, fibrene behandles med et limpreparat på basis av en vandig harpiksblanding og de behandlede fibre underkastes en termisk behandling som tverrbinder harpiksen efter fjerning av vann, karakterisert ved at fibrene behandles med et limpreparat ifølge et hvilket som helst av kravene 13 til 16.