DE1494900A1

DE1494900A1 - Bindemittel fuer mineralische Fasern

Info

Publication number: DE1494900A1
Application number: DE19661494900
Authority: DE
Inventors: Farish James Franklin; Ind Noll Lawrence Earl N Haven
Original assignee: West Virginia Pulp and Paper Co
Current assignee: West Virginia Pulp and Paper Co
Priority date: 1965-05-10
Filing date: 1966-05-05
Publication date: 1970-03-12
Also published as: US3463747A

Description

Bindemittel fUr mineralische Fasern.
Die Erfindung bezieht sich auf wärmehärtbare Harze und insbesondere auf wärmehärtbare Harze auf wässeriger Basis, die bei der Herstellung von Mineralfasermatten verwendbar sind.
Bei dem Ublichen technischen Verfahren zur Herstellung von Mineralfasermatten wird das Mineral zunächst in geschmolzenem Zustand in faserige Gestalt ausgezogen. Dies erfolgt in einer Sau-el- oder Bildungskammer, in die ein SprUhstrahl eines wässerigen wärmehärtbaren Harzes eingeftthrt wird.
Dieser Strahl kühlt das in faserige Gestalt gebrachte geschmolzene Mineral ab und schlägt gleichzeitig einen dUnnen Harztiberzug auf den so gebildeten Fasern nieder. Die harzUberzogenen Fasern werden dann auf einem vorwärtswandernden Rost oder Förderer verfilzt, welcher sie aus der Kammer herausbewegt und in einen Ofen Pfihrt, in dem das Harz aushärtet und die einzelnen Fasern in Form einer Matte aneinanderbindet.
Obwohl das Verfahren zur Herstellung von Mineralfasermatten in sämtlichen Prozessen grundsätzlich das gleiche ist, können in dem tatsächlichen Arbeitsvorgang stark variierende Bedingungen und Vorrichtungen angewendet werden. So kann das Ausgangsmaterial zur Herstellung der Fasern aus solchen Stoffen, wie Kieselerde, Talkerde, Tonerde, Soda, Kalk u. dgl. in verschiedenen Kombintionen und mit kleinen Mengen anderer Bestandteile, ausgewählt werden.
Das Ausziehen des geschmolzenen Minerals kann dadurch bewirkt werden, daß es durch ein sich rasch drehendes Mundstück hindurchgeführt wird, in welchem durch Zentrifugalkräfte eine Fibrillenbildung hervorgerufen wird, oder daß das geschmolzene Mineral in Form eines aus einer Spinndüse austretenden sehr dUnnen Stromes in den Weg eines Strah;fes heißer Gase ausgestoßen wird, Unabhängig von den angewendeten spezifischen Bedingungen ist das Grundverfahrefl im wesentlichen das gleiche wie bekannte Verfahren, wie sie z. B. in den USA-Patentschriften 2 550 465, 2 604 427 und 2 830 648 aufgezeigt sind.
Bis in 3üngste Zeit sind die alleinigen Harze, die sich zur Verwendung bei einem solchen Verfahren als zufriedenstellend erwiesen haben, die alkalisch katalysierten Phenolformaldehydharze gewesen. In den letzten Jahren ist Jedoch ein viel billigeres Harz eingeführt worden, das aus Phenol formaldehydharz, Alkalilignin und Harnstoff zusammengesetzt ist und eine ausgedehnt Anwendung in der Technik, insbesondere bei der Herstellung von Mineralwolleprodukten gefunden hat.
Obwohl die Lignin-Harnstoff-Phenol-Zusammenset zungen zahlreiche erwUnscht~Merkmale aufweisen und in mancher Hinsicht den geraden Phenolharzen tatsächlich überlegen sind, haben sie verschiedene nachteilige Eigenschaften. In erster Linie haben sie eine geringere Wirksamkeit, worunter auf dem Mineralfasergebiet der Prozentsatz an in die Blas-oder Bildungskammer gesprühten Bindemittelfeststoffen verstanden wird, die in der fertigen ausgeilärteten Matte zurückgehalten werden. Obgleich die Wirksamkeit der Lignin-Harnstoff-Phenolharze sich in Abhängigkeit von den angewendeten besonderen Bedingungen betr-chtlich ändern kann, schwankt die Wirksamkeit solcher Harze allgemein zwischen etwa 68 und 75. Dieser Wert liegv etwas unter den Wirksamkeiten von 75 bis 80 %, die gewöhnlich mit den üblichen Phenolharzen erhalten werden. Das Ergebnis dieser geringeren Wirksamkeit ist, daß, um den gleichen Bindemittelgehalt in der fertigen ausgehärteten Matte zu erzielen, eine größere Menge an Bindemittelfeststoffen auf die Fasern gesprüht werden muß.
Mineralfasermatten werden hauptsächlich zur Wärmeisolierung benutzt. Die Verwendbarkeit der Matten für Hochtemperaturzwecke, d. h. solche, in welchen die Temperatur den Wert von etwa 2320 C übersteigt, ist zufolge der Degradation des Bindemittels bei solchen hohen Temperaturen und dem sich daraus ergebenden Zusammenbrechen des Gefüges der Matte und der beträchtlich verminderten Isoliereigenschaften beschränkt gewesen. Die Lignin-Harnstoff-Phenolharze sind, obwohl sie einen etwas besseren Widerstand gegen Degradation bei hoher Temperatur als die üblichen Phenolharze aufweisen, noch weit davon entfernt, zufriedenstellend zu sein.
Ein Hauptzweck der Erfindung besteht darin, die Wirksamkeit und Wärmestabilität von Lignin-Harnstoff-Phenolharz-Bindemitteln zu verbessern. Weitere Zwecke der Erfindung ergeben sich aus dem Nachfolgenden.
Es wurde gefunden, daß die Wirksamkeit und die Wärmestabilität von Lignin-Harnstoff-Phenolharzen durch den Zusatz kleiner Mengen Dicyandiamidformaldehyd beträchtlich erhöht werden können. Um jedoch die besten Ergebnisse zu erzielen, müssen die Mengen der vier Komponenten jeweils in bestimmten spezifischen Grenzen gehalten werden.
Von den vier Komponenten sind der Phenolforrnaldehyd und der Dicyandiamidformaldehyd voneinander unabhängig wärmehärtbare Harze. Bei dem Bindemittel gemäß der Erfindung muß die Gesamtmenge dieser wärmehärtbaren Harze zwischen 20 und 60 % der gesamten Bindemittelfeststoffe betragen.
In dieser Gesamtharzmenge kann der Anteil des Phenolformaldehyds zwischen 50 und 90 % schwanken, wobei der Dicyandiamidformaldehyd die restlichen 10 bis 50 % bildet.
Die in dem Bindemittel vorhandene Menge an Harnstoff kann zwischen etwa 12 und 50 % schwanken. Die Harnstoffmenge ist jedoch außerdem auf nicht mehr als das 5-fache des Gewichts des vorhandenen Dicyandiamidformaldehyds begrenzt.
Die Ligninmenge ist auf ein Minimum von 16 X und ein Maximum von 50 ß der Bindemittelfeststoffe begrenzt.
Die Beziehung zwischen den verscjtiedeiien Komponenten geht am besten aus den nachfolgenden Beispielen hervor.
Beispiel 1 408 Gewichtsteile Dicyandiamid wurden zusammen mit 241 Gewichtsteilen von 91 « Feststoff enthaltendem Par2formaldehyd und 351 Gewichtsteilen Wasser in ein Reaktionsgeräß eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde währeiid einer Zeitdauer von 15 Minuten auf 750 C erwärmt, und dann wurde die Temperatur 1 Stunde auf dieser Höhe gehalten. Nach der Abkühlung hatte die Harzlösung folgende Eigenschaften: pH Wert Feststoffe 50,9 % Viskosität bei 250 C 22 cps Wasserverdünnbarkeit bei Raumtemperatur unendlich Stabilität keine Ausfällung nach 14 Tagen bei Raumtemperatur Diese Harzlösung wird nachstehend mit Harz A bezeichnet.
Weiterhin wurden 342 Gewichtsteile 92 %igen Phenols und 500 Gewichtsteile einer 44 %igen Formaldehydlösung in ein Reaktionsgefäß eingebracht und 110 Minuten bei 720 C erwärmt. Dann wurde Natriumhydroxyd in Teilmengen periodisch zugesetzt, bis insgesamt 11,7 Gewichtsteile am Ende von 55 Minuten hinzugefügt waren.
Diese Harzlösung, die nachstehend mit Harz B bezeichnet wird, hatte folgende Eigenschaften: pH-Wert 8,3 Feststorfe 47,8 ß Viskosität bei 250 C 29 cps Wasserverdünnbarkeit unendlich Stabilität größer als 14 Tage Es wurden die Aushärtungsgeschwindigkeiten und die Zugfestigkeiten jedes dieser beiden Harze bestimmt.
Die Aushärtungsgeschwindigkeiten, die dadurch bestimmt wurden, daß 3 ml Harzlösung mit 25 % Feststoffen auf eine heiße Platte bei 1490 C aufgebracht wurden und daß sowohl die Zeit, die erforderlich war, damit das Harz seine Fließfähigkeit verliert (Verdickungszeit), als auch die Zeit gemessen wurde, die erforderlich war, damit das Harz eine unschmelzbare Masse bildet (Härtungszeit), lieferten eine ausgezeichnete Anzeige hinsichtlich der Fähigkeit des Harzes, seine Funktion auszuüben. Eine zu kurze Verdickungszeit (unter 70 sec) zeigt an, daß das Harz in der Sammelkammer eine Vorhärtung erfährt, so daß es seine Fließfähigkeit verliert und ein angemessenes Binden der Fasern verhindert. Eine zu lange Härtezeit (über etwa 500 sec) zeigt an, daß das Harz in dem Verfahren nicht richtig ausgehärtet wird, was zu einer mangelhaften Festigkeit und Elastizität in der fertigen Mineralfasermatte führt.
Die Zugfestigkeiten wurden dadurch bestimmt, daß Glasperlen mit einer Harzlösung überzogen wurden, um 3,5 Ges.% Harzfeststoffe, bezogen auf das Gewicht der Glasperlen, festzuhalten. Die harzüberzogenen Glasperlen wurden zu Testkörpern von der Gestalt abgeflachter Hundeknochen mit einer Dicke von etwa 6 mm geformt und gehärtet. Die Zugfestigkeit dieser Testkörper wurde dann nach der Härtung und der Abkühlung bestimmt (Trockenfestigkeit), und außerdem wurde die Zugfestigkeit bestimmt, nachdem die gehärteten Testkörper 2 Stunden einer Atmosphäre von 1000 C und 100 X relativer Feuchtigkeit ausgesetzt worden -waren (Naßfestigkeit).
Die für die beiden Harze A und B erhaltenen Ergebnisse waren die folgenden: Harz A Harz B Verdickungszeit in sec 65 85 Härtezeit in sec 125 110 Trockenrstigkeit in kg/cm 17,93 14,76 Naßfestigkeit in kg/cm 0 3,52 Es ist ersichtlich, daß das Harz A wegen seiner geringen Verdickungszeit und seiner fehlenden Wasserfestigkeit nach dem Härten für Mineralfasern ungeeignet ist.
Verschiedene Mischungen der Harze A und B, die 25 bzw.
50 und 75 % des Harzes A (auf Feststoffbasis) enthielten, zeigten sämtlich Verdickungszeiten und Naßfestigkeiten, die zwischen den ur die Harze selbst erhaltenen Werten lagen.
Es wurde eine wässerige Lösung von Harnstoff und einem freie Säure enthaltenden Kraftkiefernholzlignin dadurch bereitet, daß 330 Gewichtsteile Harnstoff und 33 Gewichtsteile Ammoniak in Form einer wässerigen Lösung von 260 Be zu 3300 Gewichtsteilen Wasser hinzugefügt wurden. Nachdem sich der Harnstoff gelöst hatte, wurden 785 Gewichtsteile Lignin zugesetzt und gelöst, um eine Lösung mit 25 % Feststoffen zu erzeugen, die einen pH-Wert von 9,5 hatte und Lignin und Harnstoff in einem Verhältnis von 70 : 30 enthielt.
Durch Zusammenbringar der Lignin-Harnstoff-tösung und der Harze A und B in sich ändernden Anteilen wurden Bindemittellösungen von den rolgenden Zusammensetzungen erhalten: Gewichtsprozent auf Feststoffbasis Binde- Phenol- Dicyan- Harnstoff Lignin mittel formalde- diamidform-Nr. hydharz aldehydharz 1 40 0 19 41 2 30 10 19 41 3 20 20 19 41 4 10 30 19 41 5 0 40 19 41 6 30 0 21 49 7 22,5 7,5 21 49 8 15 15 21 49 9 7,5 7,5 21 49 10 0 30 21 40 Für jede dieser Bindemittellösungen wurden die Härtungsgeschwindigkeiten und die Zugfestigkeiten bestimmt. Außerdem wurde die Harz-"Wirksamkeit" dadurch bestimmt, daß der Verlust an Bindemittelfeststoffen gemessen wurde, nachdem das Bindemittel 2 Studen Hei#en Gasen bei 150° C ausgesetzt worden war.
Diese Wirksamkeiten sind nicht mit denjenigen zu verwechseln, die beim üblichen Arbeiten erhalten werden und um ungefähr 20 % niedriger sind. Die Versuchsergebnisse waren die folgenden: Härtungsgeschw. Zugfestigkeit Binde- in sec in kg/cm mittel Verdick- Härte- trocken naß Wirksamkeit Nr. Zeit zeit in % 1 100 210 39,72 10,29 93,0 2 95 230 49,22 11,25 97,7 3 80 290 28,83 17,93 98,4 4 5 35 375 19,33 5,97 101,2 6 80 285 42,18 21,79 94,0 7 70 310 35,85 20,39 97,5 8 70 360 30,23 22,85 98,o 9 45 390 24,96 13,36 99,2 10 30 Uber400 20,39 5,62 100,7 Aus dem Vorstehenden ist erichtlich, daß, wenn die Menge an Dicyandiamidformaldehyd die Menge an Phenol formaldehyd übersteigt, die Verdickungszeiten auf eine völlig unbefriedigende Höhe herabgesetzt werden (Bindemittel Nr, 4, 5, 9 und 10). Bei den besonderen Anteilverhältnissen der Komponenten in den Bindemitteln Nr. 7 und 8 liegen die Verdickungszeiten gerade an der Grenze, jedoch kann diese Situation verbessert werden, indem der Harnstoffgehalt erhöht und der Ligningehalt vermindert wird.
Es ist ferner ersichtlich, daß durch den Einschluß des Dicyandiamids die Wirksamkeit des Harzes merklich verbessert wird.
Weiterhin ist erkennbar, daß, wenn in der Zusammensetzung größere Mengen an Lignin und Harnstoff verwendet werden, die beide an sich nicht harzartig sind, und wenn ihre mangelhafte Wasserfestigkeit beachtet wird, die Naßfestigkeit im Vergleich zu derjenigen der reinen Harze selbst tatsächlich verbesser-t wird.
Beispiel 2 Es wurde ein gemisciites Dicyandiamidformaldehyd-Phenolformaldehyd-Harz dadurch hergestellt, daß Dicyandiamid mit Formaldehyd zur Reaktion gebracht wurde und dach Phenol, zusätzlicher Formaldehyd und ein Alkalikatalysator zugesetzt wurden, worauf eine Erwärmung erfolgte, um eine Reaktion zwischen dem Phenol und dem Formaldehyd herbeizuführen. Das entstehende gemischte Harz enthielt 22 Gew. % Dicyandiamidformaldehyd und 78 Gew.% Phenolformaldehyd. Es hatte einen Feststoffgehalt von 47,8 «, einen pH-Wert von 6, 5 und eine Viskosität von 29 cps bei 250 C und war mit Wasser unendlich verdünnbar, obwohl sich eine kleine Menge eines ehr feinen weißen schebstoffartigen Niederschlags bildete. Die Verdickungszeit dieses Harzes betrug 85 sec und die Härtezeit 110 sec.
Auf Glasperlen ergab es eine Trockenfestigkeit von 14,76 kg/cm2 und eine Na#festigkeit von nur 3,52 kg/cm2.
Dieses Harz wurde mit sich ändernden Anteilverhältnissen von Lignin und Harnstoff gemischt, um eine Reihe von Bindemitteln zu erzeugen. Die Zusammensetzung dieser Bindemittel und eine Übersicht der Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt: Zusammensetzung in Gewichtsprozent PF+ DF+ GH+ Harnstoff Lignin Ergebnisse 15,6 4,4 20 32 48 zu hohes Harnstofr/Dicyandiamid-Verh., Verd.-Zt. über 1000 sec 19,5 5,5 25 15 60 zu viel Lignin, Verd. Zt. 35 sec 19,5 5,5 25 19 56 zu viel Lignin, Verd. Zt. 60 sec 19,5 5,5 25 26 49 befriedigende Härtezeit und Festigk.,gute Wirksamkeit 21,5 6 27,5 18,5 54 zu viel Lignin, Verd. Zt. nur 60 sec 21,5 6 27,5 23,5 49 befriedigend 23,4 6,6 30,0 21 49 befriedigend, ausgez. Na#fest. v.30,58 kg/cm 23,4 6,6 30,0 28 42 befriedigend 27,3 7,7 35 20 45 ?1 27,3 7,7 35 23 42 27,3 7,7 35 28 37 31,2 8,8 40 14 46 31,2 8,8 40 24 36 sehr gut 31,2 8,8 40 30 30 befriedigend +PF = Phenolfolmaldehyd DF = Dicyandiamidformaldehyd GH = Gesamtharz Obwohl ein weiter Bereich von alkalisch katalysierten Phenolformaldehydharzen in der Zusammensetzung gemäß der Erfindung verwendet werden kann, müssen diese Harze zwecks Erzielung der gewünschten Ergebnisse bestimmte Eigenschaften haben. Die Harze müssen wasserlöslich und mit Wasser auf geringe Feststoffgehalte, d. h. auf Feststoffgehalte von etwa 5 % verdünnbar sein. Um diese erforderliche Wasserlöslichkeit und Verdünnbarkeit zu erhalten, soll die Bildung polymerer Stoffe während des Kochvorganges vermieden werden, wobei im wesentlichen das gesamte Harz in Form monomerer phenolischer Alkohole vorliegt. Methode, welche dies herbeizuführen gestatten, sind dem Fachmann auf dem i!arzherstellungsgebiet bekannt.
Neben der Erzielung der erforderlichen WasserlöslicIkeits-und Verdünnbarkeitseigenschaften ist es notwendig, eine relativ hohe Methylolsubstitution zu erreichen, um genügend reaktionsfähige Gruppen für das richtige Härten mit dem Lignin und dem Harnstoff vorzusehen. Es wurde gefunden, daß etwa 1,3 bis 2,0 Methylolgruppen Je Pheliolmolekül vorhanden sein sollen, um dieses Ergebnis zu erzielen, Um einen solchen Substitutionsgrad zu erhalten, ohne daß eine Polymerisation verursacht wird, muß beim Kochen ein Uberschuß an Formaldehyd verwendet werden. Es wurde gefunden, daß ein allgemein erwünschter Bereich von Phenol/Formaldehyd-Verhältnissen zwischen etwa 1 : 1,7 und 1 : 2,5 liegt, wobei ein Verhältnis von 1 : 2,2 bevorzugt wird.
Der zur Bereitung des Harzes verwendete Katalysator kann irgendeine wasserlösliche Alkali- oder Erdalkaliverbindung sein. Materialien, wie Natriumhydroxyd, Natriumkarbonat, Natriumsulfit, Calciumhydroxyd und Bariumhydroxyd, können sämtlich in zufriedenstellender Weise verwendet werden. Jedoch sollen Ammoniak und andere stickstoffhaltige Basen nicht als Katalysatoren verwendet werden, da mit ihnen hergestellte Harze beträchtlich verminderte Löslichkeits- und Stabilitätseigenschaften habe, besonders bei Vorhandensein von Lignin. Die verwendete Katalysatormenge soll im allgemeinen auf 0,1 Mol je Mol Phenol begrenzt sein, um eine Ubermäßige Bildung polymerer Stoffe zu vermeiden.
Freier Formaldehyd, der in der Phenolformaldehydharzlösung am Ende des Kochvorganges vorhanden ist, hat eine sehr schädliche Wirkung auf die Stabilitäts- und Vorhärtungseigenschaften der fertigen Bindemittellösung, die Lignin und Harnstoff enthält. Infolgedessen soll der freie Aldehyd im wesentlichen volaständig aus dem Harz entfernt werden, um eine vorzeitige Reaktion mit diesen Komponenten zu vermeiden. Dies kann sehr leicht dadurch bewirkt werden, daß der Phenolharzlösung eine genügende Menge Ammoniak zugesetzt wird, um den Formaldehyd in Hexamethylentetramin überzuführen, welches keine schädliche Wirkung hat und in der Tat etwas günstig ist, da der in ihm enthaltene Formaldehyd für die Reaktion während der Härtung der Zusammensetzung in einen Härtungsofen verrükbar wird.
Der Dicyandiamidformaldehyd kann leicht dadurch bereitet werden, daß Dicyandiamid und Formaldehyd zusammen erhitzt werden, wobei 1 bis 2 Mol (vorzugsweise etwa 1,5 Mol) Formaldehyd je Mol Dicyandiamid verwendet werden. Die Reaktion läßt sich am leichtesten in wässeriger Lösung ohne Katalysator durchführen, obwohl kleine Katalysatormengen verwendet werden können.
Die Bedingungen zur Bereitung sowohl des Dicyandiamidrormaldehydharzes als auch des Phenolformaldehydhalas sind einander sehr ähnlich mit der Ausnahme, daß das Dicyandiamid ohne einen Katalysator leicht reagiert. Bei der Bereitung eines gemischten Harzes ist es möglich, das Dicyandiamid mit Formaldehyd und Phenol formaldehyd und Katalysator umzusetzen und diese Storfe zur Herstellung einer Mischung von Harzen zur Reaktion zu bringen, wobei nur ein einziges Reaktionsgefäß verwendet wird. Vorzugsweise können das Dicyandiamid und das Phenol getrennt mit Formaldehyd umgesetzt und die beiden dadurch erhaltenen harzartigen Produkte nacnfolgend zusammengemischt werden.
In der Zusammensetzung gemäß der Erfindung kann irgendeines der Alkalilignine verwendet werden. Diese Lignine werden sämtlich durch eine alkalische Digerierung von Holzfaserstorf gewonnen. Meistens werden sie als Nebenprodukte aus alkalischen Verfahren der Papierherstellung erhalten, bei denen Natriumhydroxyd allein oder in Kombination mit Natriumsulfid verwendet wird. Diese Lignine werden allgemein nach dem angwendeten Zellstoffherstellungsprozeß als Natron- und Kraft- oder Sulfatlignine bezeichnet. Solche Alkalilignine sollen in der Zusammensetzung gemäß der Erfindung in der freie Säure enthaltenden Form, d. h. in der Fonn verwendet werden, in welcher die wasserlöslich machenden Alltalikationen mittels Ansäuerns durch Wasserstoff ersetzt wordeii sind.
Die Alkalisalzform von Lignin enthält große Mengen Alkalimetall, welches eine schädliche Wirkung uf die Mineralfasern hat, und sie sollte daher nicht benutzt werden. Das rreie Säure enthaltende Alkalilignin ist in Wasser unlöslich. Dagegen ist es selbst bei verdünnten Konzentrationen in wässerigen Lösungen von Phenolharz, Dicyandiamidharz und IIarnstoff löslich, vorausgesetzt, daß der pH-Wert über 7,0 gehaltenwKrd. Wenn es erwünscht ist, das Lignin und den harnstoff in Lösung vorzumischen, bevor sie dem Phenolharz zugemischt werden, dann soll Ammoniak verwendet werden, um das Lignin löslich zu tauchen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das verwendete Alkalilignin ein Kraftkiefernholzlignin.
Andere Alkalilignine, wie Natron-Nadelholz-, Hartholz- und Krafthartholzlignine, erfordern einen etwas höheren pH-Wert, um eine gute Wasserverdünnbarkeit zu erzielen. Andererseits hat der höhere pH-Wert das Bestreben, die Stabilität der Zusammensetzung herabzusetzen.
Es ist von großer Wichtigkeit, daß bei der Bereitung der Zusammensetzung die Bestandteile in richtigen Anteilmengen verwendet werden. So ist beispielsweise gefunden worden, daß, wenn weniger als 20 % der gesamten harzartigen Stoffe (Phenolformaldehyd plus Dicyandiamidformaldehyd) verwendet werden, in der Mischung ungenügende reaktionsfähige Gruppen vorhanden sind, um Bindungen hoher Festigkeit zu erhalten. Wenn mehr als 60 % harzartige Stoffe verwendet werden, dann wird die Stabilität des Harzes nahm teilig beeinflu#t.
Ebenso führt das Vorhandensein von mehr als 5G % Lignin zu Problemen hinsichtlich der Stabilität, der Verdünnbarkeit und der Vorhärtung. Die kleinste Ligninmenge, die benutzt werden kann, beträgt etwa 16 %. Falls weniger als diese Menge benutzt wird, dann führt dies zu übemä#ig langen IIärtezeiten.
Die Menge des Harnstoffs ist auf 12 bis 50 begrenzt.
Wenn weniger als das Minimum von 12 % harnstoff verwendet wird, dann führt dies zu Problemen hinsichtlich der Vorhärtung, und die Verwendung von mehr als 50 % Harnstoff führt zu übermäßig langen Härtezeiten. Ferner muß, falls die vorteilhafte Erhöhung der Wirksamkeit erreicht werden soll, die Harnstoffmenge au weniger als das 5-fache der Dicyandiamidmenge in der Zusammensetzung begrenzt werden. Es sei bemerkt, daß der Harnstoff nicht nahe der maximal zulässigen Menge, etwa 40 bis 50 %, verwendet werden kann, sofern nicht der Dicyandiamidformaldehyd mindestens 8 bis 10 % der gesamten Zusammensetzung ausmacilt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollen etwa 30 bis 40 Teile harzartigen Materials, von dem 20 bis 25 % aus Dicyandiamidformaldehyd bestehen, und 35 bis 45 Teile Lignin verwendet werden. Der Harnstoff soll in dieser bevorzugten Zusammensetzung etwa 6 bis 25 % des Gewichtes des Bindemittels und etwa das 2,5 bis 3,5-fache des Gewichtes des Dicyandiamidformaldehyds betragen. Innerhalb dieses bevorzugten Bereiches wird ein ausgezeichnetes Gleichgewicht der Komponenten erhalten, welches ein Harz ergibt, das sämtliche erwtinschten Eigenschaften für die Verwendung als Bindemittel für Mineralwolle besitzt.
Der Zusammensetzung gemäß der Erfindung können auch verschiedene Antioxydationsmittel, wie Phosphate, Borate, Antimonate usw., für Anwendungszwecke zugesetzt werden, bei denen eine hohe Feuerfestigkeit gefordert wird. Das Bindemittel gemäß der Erfindung hat eine ausgezeichnete Zunderungsfestigkeit (punking resistance), und mit Ausnahme von sehr ungewöhnlichen Fällen sind solche Antioxydationsmittel nicht erforderlich.
Es kann ferner auch Hexamethylentetramin verwendet werden, um eine Plastifizierung zu ermöglichen und zusätzliche Reaktionspartner während der Härtung zu schaffen, Da etwas Hexamethylentetramin auf Grund der Reaktion zwischen freiem Formaldehyd und Ammoniak nach der Harzbildung notwendigerweise vorhanden ist, sind im allgemeinen zusätzliche Mengen nicht errorderlich oder erwünscht, außer wenn das Phenolharz eine niedrige Methylolsubstitution, d. h. 1,3 bis 1,6 Methylolgruppen je Mol Phenol enthält.
Der pH-Wert deM Wasserlösungen der Harzzusammensetzung soll über 7,0 gehalten werden, um eine richtige StadlitEt und Härtung zu erzielen. pH-Werte über etwa 10 suchen in der Blaskammer eine Vorhärtung zu begünstigen, und sie sind daher nicht erwünscht. Im allgemelnen rührt die Vermischung der Komponenten zu Lösungen in diesem pH-Bereich, jedoch kann er, wenn eine Einstellung gefordert wird, durch Zusatz kleiner Mengen eines alkalischen Stoffes, vorzugsweise Ammoniak, geändert werden.

Claims

PatentansprUche 1. Bindemittel für mineralische Fasern, gekennzeichnet durch eine wässerige Lösung, die 20 bis 60 Gewichtsteile eines wärmehärtbaren Harzes, das im wesentlichen aus 10 bis 50 Gew.% Dicyandiamidformaldehyd und 50 bis 90 Gew.% Pnellolformaldehyd besteht, 16 bis 50 Gewichtsteile Alkalilignin und 12 bis 50 Gewichtsteile Harnstoff enthält, wobei die Harnstoffmenge in dem Bindemittel nicht mehr als das 5-fache des Gewichts des Dicyandiamidformaldeiiyds ausmacht und die Gesamtgewichtsteile dieser Komponenten 100 betragen.
2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 30 bis 40 Gewichtsteile des wärmehärtbaren Harzes, in welchem 20 bis 25 Gew. aus Dicyandiamidformaldehyd bestehen, 35 bis 45 Gewichtsteile Alkalilignin und 16 bis 25 Gewichtsteile Harnstoff enthält, wobei der Harnstoff das 2,5- bis 3,5-fache des Gewichts des Dicyandiamidformaldehyds beträgt.
3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen pH-Wert zwischen 7 und 10 hat, daß das wärmehErtbare Harz im wesentlichen aus Dicyandiamidformaldehyd und 75 bis 80 Ges.% alkalisch katalysierten Phenolformaldehyd besteht und daß es 35 bis 45 Gewichtsteile Kraftnadelholzlignin und 16 bis 25 Gewichtsteile nicht- umgesetzten Harnstoffs gleich dem 2,5- bis 3,5-fachen des Gewichts des Dicyandiamidformaldehyds enthält, wobei die Gesamtgewichtsteile dieser Komponenten in der Bindemittellösung 100 betragen und die Bindemittellösung im wesentlichen frei von nicht-umgesetztem Formaldehyd ist und einen Feststoffgehalt zwischen 2 und 25 % aufweist.