NO307472B1

NO307472B1 - Fremgangsmõte for fremstilling av et fenolisk bindemiddel samt anvendelse av dette

Info

Publication number: NO307472B1
Application number: NO921753A
Authority: NO
Inventors: Kathleen H Coventry; David A Segal
Original assignee: Saint Gobain Isover
Priority date: 1991-05-09
Filing date: 1992-05-04
Publication date: 2000-04-10
Also published as: KR920021613A; HUT65113A; ES2136075T3; SI9200074A; HU9201545D0; NO921753L; JPH05178952A; FI101713B; DE69229523D1; DK0512908T3; EP0512908B2; HU212239B; CN1054619C; CA2068242A1; ATE181904T1; FI922104A0; EP0512908B1; NO921753D0; TW211021B; CA2068242C

Description

Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av fenoliske bindemidler for mineralfibre, særlig av glass.

Foreliggende oppfinnelse angår også anvendelsen av disse bindemidler.

Vandige dispersjoner av fenol-formaldehyd-resoler benyttes hyppig ved fremstilling av glassfiberisolasjonsmaterialer som isolerende vatt for vegger, i gulv og tak, isolerende omhyllinger for rør og lignende. Karakteristisk blir, efter fremstillingen av glassfibrene, de fremdeles varme fibre besprøytet med vandig bindemiddeldispersjon i et frem-st illingskammer eller en hette, hvorefter fibrene samles på et transportbelte i form av ull-lignende masse sammen med bindemidlet. I enkelte tilfeller blir en glassfiberbane besprøytet med vandig dispersjon. Urea-modifiserte harpikser har vært benyttet for dette formål idet urea bidrar til "punking"-motstandsevnen i bindemidlet (det vil si motstands-evne mot eksoterm dekomponering ved høye temperaturer) og til redusert frisetting av flyktige materialer når harpiksen herdes ved høye temperaturer.

Hyppig blir, ved fremstilling av glassfiberisolasjonsmaterialer, den vandige resol fremstilt før fremstillingen av bindemidlet, eller leveres av en harpiksprodusent og lagres til kort før bruk. Resolen fremstilles karakteristisk ved omsetning mellom fenol og formaldehyd under basiske betingelser og der den resulterende reaksjonsblanding nøytraliseres til en lett basisk pE-verdi ved tilsetning av en sterk syre. Derefter blir bindemidlet fremstilt ved til resolen å sette urea, en sur katalysator for herding av harpiksen samt vann for å fortynne dispersjonen, og eventuelt andre komponenter som en silan-glass-adhesjonspromoter og oljeemulsjonssmøre-middel.

Fortrinnsvis fremstilles bindemidlet ved en forreaksjon mellom resol og urea ved omtrent omgivelsestemperatur for derved å gi en "forblanding" for bindemidlet. Akkurat før bruk fremstilles bindemidlet ved tilsetning av de gjenværende komponenter.

Forreaksjonen mellom urea og resol for å danne en forblanding gir logistiske vanskeligheter. I tillegg til lagrings-fasiliteter for resolen, urea og bindemiddel, trenges ytterligere fasiliteter for forblandingen. Tidsstyringen for fremstillingen er også mer komplisert. I enkelte tilfeller blir forblandingen fortrinnsvis tillatt å forreagere i en kort periode efter blanding og før bindemidlet fremstilles. Derfor må behovet for bindemidlet forutsies korrekt for å sikre at en adekvat mengde forblanding er tilgjengelig, mens man samtidig unngår ubrukelig overskudd.

Ideelt er det at all nødvendig urea settes til resolen på tidspunktet for harpiksfremstillingen. Denne urea-modifiserte harpiks ville resultere i en forenklet bindemiddelfrem-stilling uten logistiske vanskeligheter involvert med forblandingsfremstill ingen.

Imidlertid kan fremstillingen av den urea-modifiserte harpiks resultere i nedstrømsprosessvanskeligheter, spesielt blir den partielle herding av bindemidlet manifestert ved en reduksjon av glassfibermattens "løft" akkurat før matten trer inn i herdeovnen, og ved et klebrig overtørt grep. Videre reduserer modifiseringen av resolen med urea harpiksens stabilitet. Det er således et behov for en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av en urea-modifisert resol med større stabilitet, med betydelig redusert forherding av det resulterende urea-modifiserte harpiks-baserte bindemiddel samt en forbedret lagringstid.

Bruken av urea og ammoniakk som formaldehydoppfangere før nøytralisering av to-trinns fenol-formaldehydkondensasjons-harpiks er beskrevet i US-PS 3 956 205. US Reissue 30 375 beskriver bruken av ammoniakk for å heve pH-verdien i et bindemiddel inkludert en resol, urea og en sur katalysator for herding ved høyere temperatur av bindemidlet. US-PS 4 757 108 beskriver en fenolisk resol-ureablanding, fremstilt ved omsetning av urea med den frie formaldehyd i den fenoliske harpiks under sure betingelser der blandingen derefter gjøres nøytral eller lett basisk ved ytterligere tilsetning av urea.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av et fenolisk bindemiddel for glassfibre. Denne prosess omfatter fremstilling av en vannoppløselig fenol-formaldehyd-resol som er modifisert med urea. Lagringsstabiliteten for den modifiserte resol, fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er uventet vesentlig større enn den til urea-modifiserte fenoliske harpikser som fremstilles ved kjente teknikker. I tillegg reduserer foreliggende fremgangsmåte uventet og i vesentlig grad forherdingen og forlenger lagringstiden for et bindemiddel som er fremstilt ved bruk av den modifiserte harpiks ifølge oppfinnelsen.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåten for fremstilling av et fenolisk bindemiddel for mineralfibre, særlig av glass, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den omfatter

a) fremstilling i et trinn av en fenol-formaldehyd-resol som er oppløselig i vann ved: - 1) fremstilling av en vandig utgangsblanding omfattende formaldehyd og fenol, - 2) holding av den vandige blanding ved en første temperatur rundt 40 til 50°C under tilsetningen av en basisk polymeriseringskatalysator, - 3) å tillate temperaturen i den vandige blanding å stige til en andre temperatur rundt 60 til 80°C, - 4) å holde den vandige blanding ved den andre temperatur under reaksjonen mellom fenol og formaldehyd for å danne den vannoppløselige fenol-formaldehyd-resol

inntil innholdet av fri formaldehyd i den vandige blanding har sunket til en på forhånd bestemt verdi, - 5) avkjøling av den vandige blanding til en tredje temperatur rundt 20 til 30°C, og

- 6) nøytralisering av den vandige blanding,

b) fremstilling av en vandig reaksjonsblanding omfattende fenol-formaldehyd-resolen, urea og ammoniakk, c) å tillate urea å reagere med fenol-formaldehyd-resolen i et tidsrom fortrinnsvis minst 30 minutter efter blanding

av urea og resolen for derved å danne en modifisert

harpiks, og

d) til slutt å fullføre fremstillingen av bindemidlet ved tilsetning av en katalysator for herding av den modifiserte harpiks.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter således å fremstille en fenol-formaldehyd-resol som fortrinnsvis har et formaldehyd:fenol-molforhold fra 2,5:1 til 4,2:1. Fortrinnsvis blir en vandig blanding av formaldehyd og fenol holdt ved en første temperatur fra 40 til 50° C, når en basisk polymeriseringskatalysator som natriumhydroksyd tilsettes. Temperaturen tillates så fortrinnsvis å stige til en andre temperatur mellom 60 og 80° C i løpet av et tidsrom på 30 minutter. Denne andre temperatur opprettholdes fortrinnsvis inntil innholdet av fri formaldehyd i den vandige blanding synker til ca. 40 vekt-# av innholdet av fri formaldehyd i utgangsblandingen. Blandingen blir så fortrinnsvis avkjølt til en temperatur mellom 20 og 30° C og den vandige blanding blir fortrinnsvis nøytralisert, for eksempel ved tilsetning av svovelsyre, fortrinnsvis til en pH-verdi fra 7,2 til 7,6.

Efter at den vandige blanding er nøytralisert, blir to nitrogenholdige reaktanter, fortrinnsvis ammoniakk og urea, tilsatt for å danne en reaksjonsblanding for å tilveiebringe en modifisert harpiks. Ammoniakken tilsettes fortrinnsvis i en mengde tilstrekkelig til å gi et vektforhold ammoniakk (basert på NE3):harpiksfaststoffer (det vil si faststoffene som skyldes den Ikke-modifiserte resol) i den modifiserte harpiks fra 1,0:100 til 3,0:100. Det er foretrukket at fenol-formaldehydresolen har et formaldehyd:fenol-molforhold fra 3,2:1 til 4,0:1. Fortrinnsvis er molforholdet for urea tilsatt til den frie formaldehyd i den vandige blanding inkludert fenol-formaldehydresolen, fra 1:1 til 1,75:1.

Fortrinnsvis blir ammoniakk og urea tilsatt på tidspunktet for fremstilling av resolen, men kan tilsettes kort efter at den vandige blanding er nøytralisert, for eksempel innen ca. 3 dager efter nøytralisering. I dette tilfellet blir den vandige blanding inkludert resolen fortrinnsvis lagret ved en temperatur på . 4,5-13°C efter nøytralisering.

Fremgangsmåten omfatter videre å omsette urea med resol ved å vente i ca. 2Vz time (eller ca. 5 timer ved ca. 20°C) og derefter å fullføre fremstillingen av bindemidlet ved å tilsette en katalysator for herding av den urea-modifiserte resol ved forhøyet temperatur. Fortrinnsvis blir forblandingen av resol, urea og ammoniakk omrørt i tilstrekkelig grad til å sikre total blanding av komponentene. Fortrinnsvis blir den vandige blanding holdt ved en temperatur fra 5 til 30"C før fullføring av fremstillingen av bindemidlet.

Fortrinnsvis og uventet kan den modifiserte harpiks som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen lagres i opptil 2 uker ved en temperatur opp til 10° C uten tap av viktige anvendelsesegenskaper.

Ved fullført fremstilling av den vandige mineralfiber-bindemiddelblanding kan andre typiske bindemiddelkomponenter som en sur herdingskatalysator for høyere temperaturer, et mineraloljesmøremiddel, en organo-silan-adhesjonspromoter, settes til den vandige blanding av modifisert harpiks. Slike komponenter kan settes til den vandige blanding av modifisert harpiks kort før påføring av bindemidlet på glass-f ibrene.

Sammenlignet med en ellers tilsvarende prosess der ammoniakk utelates, viser bindemidlet som fremstilles ved den her-værende prosess redusert forherding og derav følgende forbedrede ydelsesegenskaper.

Den fenol-formaldehyd-resol som benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved konvensjonelle i og for seg kjente metoder som de som gir vannoppløselig resol og som benytter fenol- og formaldehydmaterialer av kommersiell kvalitet. I tillegg til selve fenolen kan andre hydroksy-funksjonelle aromatiske forbindelser benyttes eller benyttes i tillegg til fenol. På samme måte kan andre reaktive aldehyder benyttes helt eller delvis i stedet for formaldehyd for å gi den vandige oppløsning av vannoppløselige resol. Fremstillingen av slike resoler er diskutert og beskrevet av R.W. Martin i "The Chemistry of Phenolic Resins" (John Wiley & Sons, Inc., New York, 1956), side 88-97.

I en i dag foretrukket utførelsesform omfatter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilling av en vannoppløselig fenol-formaldehyd-resol. En base-katalysert kondensering av fenolen og aldehydet benyttes karakteristisk for å fremstille resolen. Reaksjonen, som er eksoterm, initieres efter blanding av fenolen og aldehydet ved tilsetning av katalysatoren. Forholdet fenol:aldehyd velges for å gi en resoltype-harpiks (støkiometrisk overskudd av formaldehyd) når formaldehyd og fenol benyttes, molforholdet formaldehyd:fenol er fortrinnsvis fra 2,5:1 til 4,2:1 og aller helst fra 3,2:1 til 4,0:1. Fortrinnsvis blir en vandig blanding av formaldehyd og fenol holdt ved en første temperatur fra 40 til 50°C når en basisk polymeriseringskatalysator tilsettes.

Katalysatoren som benyttes ved fremgangsmåten for fremstilling av resolen kan omfatte minst en basisk alkalimetall-eller jordalkalimetallbase. Eksempler på alkalimetallbaser som kan benyttes er hydroksyder av natrium, kalium og litium. Eksempler på jordalkalimetallbaser som kan benyttes er oksyder og hydroksyder av kalsium, barium og strontium som kalsiumoksyd og kalsiumhydroksyd. Kaliumhydroksyd og natriumhydroksyd er foretrukket fremfor kalsiumhydroksyd da alkalimetallbasen synes å gi større stabilitet enn kalsium-hydroksydet i den foreliggende fremgangsmåte. Andre sterkt basiske vannoppløselige stoffer som ikke reagerer med formaldehyd, for eksempel tertiære aminer og lignende, kan også benyttes for katalysering av fremstillingen av harpiks.

Temperaturen blir så fortrinnsvis tillatt å stige fra den første temperatur til en andre temperatur mellom 60 og 80°C. Tiden som er nødvendig for temperaturstigningen avhenger av den skala i hvilken den eksoterme reaksjon gjennomføres. I produksjonsskala kan denne temperaturstigning skje i løpet av ca. 30 minutter. Hvis ønskelig kan reaksjonsbeholderen avkjøles for å redusere temperaturøkningen.

Denne andre temperatur blir fortrinnsvis holdt inntil innholdet av fri formaldehyd i den vandige blanding synker med ca. 65$ av det opprinnelig nivå av fri formaldehyd og fortrinnsvis med ca. 6056 på vektbasis. Uten å ønske og være bundet av noen spesiell teori antas det at det noe høyere gjenværende innhold av fri formaldehyd (60$ reduksjon i forhold til 65$ reduksjon) øker lagringsstabiliteten for den modifiserte harpiks. Den virkelige reduksjon påvirkes av utgangsforholdet formaldehyd:fenol.

Derefter blir den vandige blanding avkjølt, fortrinnsvis til en temperatur mellom 20 og 30°C, og den vandige blanding nøytraliseres, for eksempel ved tilsetning av en sterk syre som svovelsyre, fortrinnsvis ved en pH-verdi fra 7,2 til 7,6.

Karakteristisk blir prosessen valgt for å tilveiebringe en vandig resol med et totalt faststoffinnhold på 40 til 50 vekt-#. Den vandige resol kan også inkludere små mengder gjenværende formaldehyd, for eksempel opp til ca. 15 vekt-#, og små mengder gjenværende fenol, for eksempel opp til 2 vekt-#. I tillegg vil den vandige resol karakteristisk inneholde små mengder gjenværende natrium-, kalsium- og lignende salter fra harpikspolymeriseringen.

Efter at fremstillingen av den vandige resol er ferdig, kan den vandige resol pakkes, for eksempel ved fylling på fat og lagres inntil behov eller overføres til et transportkjøretøy som en tankvogn eller en jernbanevogn og skipes til et annet sted der bindemiddel for mineralfibergjenstander skal fremstilles. I en i dag foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir den vandige resol modifisert på harpiks-fremstillingsstedet ved å innarbeide to nitrogenholdige reaktanter, fortrinnsvis urea og ammoniakk.

Den vandige resol som fremstilles benyttes for å fremstille et vandig bindemiddel for gjenstander som dannes ved bruk av mineralfibre, ved oppfinnelsens fremgangsmåte. Karakteristisk blir, i slike gjenstander, mineralfibrene som glassfibre, til å begynne med tildannet til en ikke-vevet matte. Et vandig bindemiddel inkludert den urea-modifiserte harpiks blir karakteristisk sprayet på den nytildannede og fremdeles varme glassfibermatte i et fremstillingskammer eller en lignende apparatur for derved å gi en ull-lignende masse som omfatter glassfibrene, sammenbundet av det modifiserte harpiks-bindemiddel. Egenskapene og brukbarheten for gjenstanden som fremstilles bestemmes i en viss grad av typen benyttet mineralfiber, lengde og diameter for fibrene, densitet, oksydasjon og konsentrasjon av fibrene i matten, og lignende. For enkelte anvendelser kan det være ønskelig å veve fibrene eller på annen måte å tildanne en tekstil fra fibrene.

Det vandige bindemiddel blir karakteristisk fremstilt i i og for seg kjente prosesser ved først å blande den vandige fenol-formaldehyd-resol med en enkelt nitrogenholdig medreaktant, fortrinnsvis urea, og ved å tilsette vann for å justere faststoffinnholdet, for derved å oppnå forblandingen.

I oppfinnelsens fremgangsmåte blir to eller flere nitrogenholdige reaktanter benyttet for å tildanne en modifisert fenolisk harpiks som skal benyttes i stedet for en "forblanding" .

En nitrogenholdig komponent som benyttes i reaksjonen er ammoniakk. Den andre nitrogenholdige reaktant kan være en hvilken som helst nitrogenholdige substans som er kjent i denne teknikk som herdemiddel for fenol-formaldehyd-resoler. Eksempler på nitrogenholdige reaktanter som kan benyttes er urea, tiourea, dicyandiamid, melamin, melamin-formaldehydharpikser og dicyandiamid-formaldehydharpikser. Fortrinnsvis blandes to nitrogenholdige reaktanter med den vandige resol idet den første nitrogenholdige reaktant fortrinnsvis er ammoniakk og den andre nitrogenholdige reaktant fortrinnsvis er urea.

Fortrinnsvis er vektforholdet første nitrogenholdige reaktant:ikke-modifisert resol fra 1,0:100 til 3,0:100. Fortrinnsvis blir den andre nitrogenholdige reaktant tilsatt i en mengde tilstrekkelig til å reagere med i det vesentlige all gjenværende formaldehyd i resolen. Når urea er den andre nitrogenholdige reaktant, er molforholdet urea:fri formaldehyd i den vandige blanding inkludert resolen, fortrinnsvis fra 1:1 til 1,75:1. Den vandige oppløsning av urea kan hensiktsmessig benyttes, for eksempel en vandig oppløsning inneholdende ca. 30 vekt-5é urea. Ved blanding av de nitrogenholdige reaktanter med den vandige resol observeres en økning av basisiteten i den vandige blanding, manifestert ved en pH-økning fra et område på 7,2 til 7,6 til et område på 8,2 til 8,6.

I en i dag foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir urea og ammoniakk satt direkte til den vandige resolblanding efter at den vandige blanding er nøytralisert og fortrinnsvis ikke mer enn ca. 3 dager efter nøytraliseringen av blandingen. Fortrinnsvis kan urea og ammoniakk tilsettes akkurat efter nøytraliseringen. Fortrinnsvis blir den vandige reaksjonsblanding som tilveiebringes på denne måte i det minste omrørt i et tidsrom som er tilstrekkelig til å sikre total blanding av resol, urea og ammoniakk, for eksempel minst 30 til 60 minutter, ved bruk av vanlig væskeblandings-utstyr.

Den forbedrede fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen omfatter videre å tillate de nitrogenholdige reaktanter å reagere med fenol-formaldehyd-resolen ved å vente minst ca. 4 timer efter blanding av de nitrogenholdige reaktanter og resolen. Fortrinnsvis tillates resolen og de nitrogenholdige reaktanter å reagere i 8 til 10 timer. Virkningen av reaksjonstiden er å minimalisere nivået av fri formaldehyd mens man opprettholder vanntoleransen (det vil si vannfor-tynnbarheten) for blandingen. Reaksjonstiden vil avhenge av reaksjonstemperaturen. Fortrinnsvis tillates resolen og de nitrogenholdige reaktanter å reagere ved en temperatur fra 5 til 30"C. Når for eksempel forblandingen fremstilles om vinteren i ikke-oppvarmede bygninger, vil forblanding i tidsrom på utover 10 timer mest sannsynlig ikke ugunstig påvirke stabiliteten for bindemidlet som fremstilles ved foreliggende fremgangsmåte. Når omvendt forblandingen fremstilles i løpet av de varme sommermåneder, kan reaksjoner i tidsrom utover 8 til 10 timer ugunstig påvirke bindemiddel-stabiliteten. Hvis ønskelig kan omrøring fortsettes under hele reaksjonsperioden.

Hvis den nøytraliserte vandige blanding inkludert resolen lagres i et tidsrom før de nitrogenholdige reaktanter tilsettes, er det foretrukket at den vandige blanding lagres ved en temperatur under omgivelsestemperatur, for eksempel fra 4,5 til 13°C.

Den urea-modifiserte fenoliske harpiks som fremstilles ved den i dag foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen har en lagringsstabilitet på minst ca. 2 uker ved en temperatur opp til minst ca. 10°C.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan videre omfatte senere fullføring av fremstillingen av bindemidlet ved tilsetning av en katalysator, for eksempel en latent sur katalysator, for herding av den urea-modifiserte harpiks.

Eksempler på katalysatorer for herding av den urea-modifiserte harpiks inkluderer sure katalysatorer som salter, fortrinnsvis ammonium- eller aminosalter av syrer, eksempler er ammoniumsulfat, -fosfat, -sulfamat, -karbonat, -acetat, —maleat og lignende. Den sure katalysator kan tilsettes i en mengde fra 0,1 til 5 vekt-%, beregnet på vekten av harpiks og urea.

Fullføringen av fremstillingen av bindemidlet kan også omfatte tilsetning av et smøremiddelpreparat, for eksempel en mineraloljeemulsjon, og et materiale som fremmer adhesjon mellom den modifiserte harpiks og glassfibrene, for eksempel et egnet silan. Et eksempel på et adhesjonsforbedrende silan som kan tilsettes, er 3-aminopropyltrietoksysilan eller aminoetylpropyltrimetoksysilan. Andre additiver som finopp-delte mineralfibre, ikke-reaktive organiske harpikser som Vinsol® (Hercules) harpiks (avledet fra kolofonium), tallolje, overflateaktive forbindelser som lignosulfonat-salter, fortykningsmidler og reologikontrollerende midler, farvestoffer, farveadditiver, vann og lignende, kan også settes til det vandige bindemiddel.

Det vandige bindemiddel som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse har forbedret stabilitet som gir en lagringstid på minst ca. 24 timer og redusert forherding sammenlignet med bindemidler som fremstilles ved bruk av urea som den eneste nitrogenholdige reaktant.

Før påføring av bindemidlet kan dette fortynnes ved tilsetning av vann for å gi en konsentrasjon som er egnet for påføring på de varme mineralfIbre eller mineralfiberbanen eller —matten. For eksempel kan vann tilsettes for å gi et totalt faststoffinnhold på 1 til 80 vekt-£.

Det vandige bindemiddel kan påføres direkte på nyfremstilte og ennu varme glassfibre eller på en mineralfibermatte eller en tekstil, og derefter tørkes og herdes for å danne en gjenstand. Mineralfibrene kan være glassfibre og matten kan være en ikke-vevet matte. Mineralfibrene kan være kontinuerlige eller hakkede eller ha form av en mineralf iberull. Når glassfibre benyttes, kan de tildannes ved enhver konven-sjonell prosess som flamme- eller dampblåsing, ved sentri-fugalfibrering eller lignende. Form, titer, densitet, fiberlengde, fiberorientering og lignende karakteristika for fibermatten avhenger av den anvendelse de fremstilte gjenstander er ment for. En spesielt viktig anvendelse er termisk isolasjon. I dette tilfellet har fibermattene form av kontinuerlige ruller eller lignende av ikke-vevede, tilfeldig orienterte glassfibre. En tilsvarende matte benyttes ved fremstilling av glassfibervatt for akustisk isolasjon.

Når termisk og akustisk glasfiberisolasjon skal fremstilles, blir de nyfremstilte, fremdeles varme glassfibre karakteristisk sprayet i et formingskammer eller en hette med det vandige bindemiddel for å fordele et belegg av bindemidlet over fibrene og spesielt i kontaktpunktene mellom fibrene. Derefter kan matten, belagt med den vandige bindemiddel-oppløsning, tørkes termisk for å fjerne vann hvis de varme fibrene ikke har et tilstrekkelig varmeinnhold til å fjerne vannet. I ethvert tilfelle blir den harpiksholdige for-bindelse inkludert resolen og den nitrogenholdige reaktant herdet for derved å danne et ikke-smeltbart bindemiddel for mineralfibermatten.

Som nevnt innledningsvis angår foreliggende oppfinnelse også anvendelsen av et bindemiddel som er fremstilt i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 10 for forstøvning på mineralfibre, særlig av glass, med efterfølgende herding ved forhøyet temperatur.

De følgende eksempler skal illustrere fremgangsmåtene, blandingene og gjenstandene ifølge oppfinnelsen og vil være nyttige for fagmannen ved utøvelse av oppfinnelsen. Hvis ikke annet er sagt, er alle prosentandeler i eksemplene gitt på vektbasis.

Eksemplene 1 og 2

100 deler fenol av kommersiell kvalitet og 255 deler av en 50 vekt-#-ig vandig oppløsning av formaldehyd innføres i en reaktor. Reaktoren oppvarmes og innholdet omrøres inntil temperaturen i blandingen stabiliserer seg på 45°C. Temperaturen holdes ved en første temperatur på 45°C og 10 deler 50 vekt-#-ig natriumhydroksyd tilsettes med jevn hastighet i løpet av 30 minutter. Temperaturen tillates så å stige til en andre temperatur på 70° C i løpet av 30 minutter og denne andre temperatur holdes i 90 minutter. Reaksjonsblandingen avkjøles derefter til en tredje temperatur, nemlig 24°C, i løpet av 15 minutter. pH-verdien for harpiksen justeres ved tilsetning av 17,5 deler av en 25 vekt-#-ig vandig oppløsning av svovelsyre for derved å gi en pH-verdi på 7,2. Derefter tilsettes 13,6 deler vandig 29 #-ig ammoniakkoppløsning og 107,0 deler prillet urea til resolen under omrøring for derved å gi en vandig blanding av urea-modifisert harpiks (eksempel 1). Slutt-pH-verdien er 7,93.

Fremgangsmåten gjentas bortsett fra at tiden ved den andre temperatur, nemlig 70°C, er 100 minutter (eksempel 2).

Fremgangsmåten gjentas igjen bortsett fra at det ikke tilsettes noe ammoniakk (sammenligningseksempel 1).

Alle vandige harpikser "ble lagret ved 13° C. Eksempel 1 og sammenligningseksempel 1 hadde stabilitet (definert som ingen visuell utfelling) i 2tø uke. Eksempel 2 hadde stabilitet i 2,0 uker.

Eksempel 1 og sammenligningseksempel 1 ble benyttet for å fremstille bindemidler ved tilsetning av en sur katalysator. Termisk analyse ved differensialskanderende kalorimetri viste betydelig forherding for sammenligningseksempel 1. Bindemidlet som ble fremstilt ved bruk av harpiksene ifølge foreliggende fremgangsmåte viste minimal forherding.

Eksemplene 3 til 5

Til 3,45 vektdeler av en formaldehyd-fenol-resol med et formaldehyd:fenol-forhold på 4:1, et faststoffinnhold på 4656, 0,8$ fri fenol, 9,0$ fri formaldehyd og fremstilt ved bruk av en natriumharpikskatalysator, ble det satt 1,963 vektdeler av en 40 #-ig vandig ureaoppløsning, 0,651 vektdeler vann og 0,0825 vektdeler av en 29 %- ig vandig (som ammoniumhydroksyd) ammoniakkoppløsning. Den resulterende forblanding ble omrørt i 18 timer ved romtemperatur. Derefter ble ammoniumsulfatkatalysator og fortynningsvann tilsatt i hensiktsmessige nivåer for å tilveiebringe et bindemiddel ifølge oppfinnelsen (eksempel 3).

Fremgangsmåten ble gjentatt bortsett fra at ammoniakk ble utelatt (sammenligningseksempel 2).

Fremgangsmåten ble gjentatt nok en gang bortsett fra at 0,15 vektdeler vandig ammoniakk ble benyttet for å tilveiebringe et ytterligere bindemiddel ifølge oppfinnelsen (eksempel 4).

Fremgangsmåten ble gjentatt nok en gang med 0,2025 vektdeler vandig ammoniakk for å gi et tredje bindemiddel ifølge oppfinnelsen (eksempel 5).

Stabiliteten for bindemidlene ble bedømt ved å observere graden av precipitering i bindemidlene ved lagring ved romtemperatur og resultatene er gitt i tabell I. Resultatene i tabell I viser den forbedrede stabilitet for bindemidlene som fremstilles ved oppfinnelsens fremgangsmåte.

Fremgangsmåten ifølge eksempel 4 ble gjentatt bortsett fra den ble gjennomført i en anleggsmålestokk og forblandingen ble holdt i 8 timer før tilsetning av den sure herdekataly-sator og at mineraloljeemulsjonssmøremiddel og silan-adhesjonspromoter også ble tilsatt til bindemidlet (eksempel 6). Det ble observert en signifikant forbedring i fremgangsmåte og bindemiddelprodukt.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et fenolisk bindemiddel for mineralfibre, særlig av glass,karakterisertved at den omfatter: a) fremstilling i et trinn av en fenol-formaldehyd-resol som er oppløselig i vann ved: - 1) fremstilling av en vandig utgangsblanding omfattende formaldehyd og fenol, - 2) holding av den vandige blanding ved en første temperatur rundt 40 til 50°C under tilsetningen av en basisk polymeriseringskatalysator, - 3) å tillate temperaturen i den vandige blanding å stige til en andre temperatur rundt 60 til 80°C, - 4) å holde den vandige blanding ved den andre temperatur under reaksjonen mellom fenol og formaldehyd for å danne den vannoppløselige fenol-formaldehyd-resol inntil innholdet av fri formaldehyd i den vandige blanding har sunket til en på forhånd bestemt verdi, - 5) avkjøling av den vandige blanding til en tredje temperatur rundt 20 til 30°C, og - 6) nøytralisering av den vandige blanding, b) fremstilling av en vandig reaksjonsblanding omfattende fenol-formaldehyd-resolen, urea og ammoniakk, c) å tillate urea å reagere med fenol-formaldehyd-resolen i et tidsrom fortrinnsvis minst 30 minutter efter blanding av urea og resolen for derved å danne en modifisert harpiks, og d) til slutt å fullføre fremstillingen av bindemidlet ved tilsetning av en katalysator for herding av den modifiserte harpiks.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at fenol-formaldehydharpiksen oppviser et molforhold formaldehyd:fenol fra 2,5:1 til 4,2:1.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisertved at f enol-f ormaldehydharpiksen har et formaldehyd: f enol-molforhold fra 3,2:1 til 4,0:1.

4 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3,karakterisert vedat den på forhånd definerte verdi er ca. 40 vekt-56 av den frie formaldehyd i den opprinnelige vandige blanding.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4,karakterisert vedat ammoniakken tilsettes i en mengde tilstrekkelig til å gi et vektforhold ammoniakk:-faststoffer av ikke-modifisert harpiks fra 1,0:100 til 3,0:100.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5,karakterisert vedat den vandige blanding Inkludert den ikke-modifiserte resol nøytraliseres til en pH-verdi fra 7,2 til 7,6.

7. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 6,karakterisert vedat molforholdet urea:fri formaldehyd i fenol-formaldehydharpiksen er fra 1:1 til 1,75:1.

8. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 7,karakterisert vedat den vandige blanding omrøres i minst et tidsrom tilstrekkelig til å sikre fullstendig blanding av harpiksen, urea og ammoniakk.

9. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 8,karakterisert vedat den vandige blanding holdes ved en temperatur fra 5 til 30°C, mens urea tillates å reagere med resolen i nærvær av ammoniakk.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 9,karakterisert vedat et mineraloljesmøremiddel og en organosilanadhesjonspromoter tilsettes til den vandige blanding under fullføringen av fremstillingen av bindemidlet.

11. Anvendelse av et bindemiddel fremstilt i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 10 for forstøvning på mineralfibre, særlig av glass, for tildanning av en matte med efterfølgende herding ved forhøyet temperatur.