DE2110612C3 - Verfahren zur Verfestigung von Glasfaservliesen und -matten - Google Patents

Verfahren zur Verfestigung von Glasfaservliesen und -matten

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DE2110612C3
DE2110612C3 DE19712110612 DE2110612A DE2110612C3 DE 2110612 C3 DE2110612 C3 DE 2110612C3 DE 19712110612 DE19712110612 DE 19712110612 DE 2110612 A DE2110612 A DE 2110612A DE 2110612 C3 DE2110612 C3 DE 2110612C3
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Walter Dipl.-Chem. Dr 6239 Kriftel; Zimmermann Wolfgang Dipl.-Chem. Dr 6000 Frankfurt; Weil Joachim 6201 Breckenheim; Fuhlrott Harald 6203 Hochheim Maier
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Description

Zur Herstellung von Glasfaservliesen und -matten wird häufig nach dem Düsenzieh-, Düsenblas- und Stabziehverfahren zunächst eine Glasfaser hergestellt, die hauptsächlich nach den folgenden drei an sich bekannten Verfahren weiterverarbeitet wird:
a) Das gesponnene Glas wird zu Faserbündeln von 0,3-10 cm Länge geschnitten und mit Hilfe eines Luftstromes auf ein Sieb geblasen. Dann wird Bindemittel .!'jfgcsprüht und die auf diese Weise erhaltene Glas
fasermatte durch Erhitzen getrocknet
b) Das geschmolzene Glas wird zu Glasfaden ausgezogen, diese werden mittels eines LuftsUomes auf ein Transportband aufgeblasen, und das entstehende Vlies wird nach Hinzufügen eines flüssigen Bindemittels ebenfalls unter Erhitzen getrocknet Dieses Verfahren wird Trockenformierungsverfahren genannt
c) Nach dem sogenannten Naßformierungsverfahren wird die Glasfaser in Form einer wäßrigen Suspension
ίο die bereits das Bindemittel enthalten kann, auf ein Transportsieb aufgebracht, wobei die hierzu verwendete Maschine einer Papiermaschine ähnlich sein kann.
Wird als Bindemittel zur Verfestigung von Glasfaservliesen Polyvinylalkohol allein verwendet, so zeichnen sich die auf diese Weise hergestellten Vliese zwar durch hervorragende Reißfestigkeit bei Normaltemperatur aus, jedoch fällt die Reißfestigkeit bei höheren Temperaturen stark ab.
Derartige Vliese sind daher für Einsatzgebiete, die eine gewisse thermische Stabilität verlangen, ungeeignet, z. B. für die Herstellung von Dachbelägen, bei der das Vlies mit Bitumen bei etwa 180-200 C getränkt werden muß. Außerdem weisen ausschließlich mit Polyvinylalkohol verfestigte Vliese eine schlechte Wasserfestigkeit auf; schon bei lOminütigem Kochen in Wasser zerfällt das Vlies vollständig, entsprechend einem 100%igen Bindemittelverlust Darüber hinaus schwankt die Reißfestigkeit der Vliese je na>,h Art des verwendeten Polyvinylalkohole sehr stark.
Aus der belgischen Patentschrift 7 15 130 ist die Verwendung von in kaltem Wasser unlöslichen Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensat oder von Polyvinylalkohol zur Bindung von Glasfaservliesen mit niedrigern Flächengewicht bekannt. So hergestellte Vliese besitzen zwar ebenfalls eine ausgezeichnete Reiß- und Biegefestigkeit, ihre Wärmestabilität ist aber immer noch unbefriedigend.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verfestigung von Glasfaservliesen und -matten unter Verwendung eines Bindemittels und anschließender Wärmetrocknung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Bindemittel eine Kombination aus a) einem hochmolekularen Polyvinylalkohol,
b) einem wärmehärtbaren Aldehydharz und c) einer Säurekomponente verwendet.
Anorganische Materialien, die gemäß der Erfindung verfestigt werden können, sind insbesondere Glasfasern, außerdem Mineralfasern (Asbest-, Schlacken-, Gesteins- und Basaltfasern). Sie können gewünschtenfalls mit organischen Fasern auf der Basis von Polyäthylen, Polypropylen, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Polyurethan, Polyester und Polyvinylalkohol u. a. vermischt sein. Das Gewichtsveihältnis von anorganischem zu organischem Material kann innerhalb der Grenzen von 100:0 bis 10:90 variiert werden.
Die angeführte Bindemittelmenge beträgt 5-50 Gew.-7o, vorzugsweise 15-25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Vlieses, Aufgebracht wird das Bindemittel in Lösung durch Aufsprühen, Aufwalzen oder Tränken, wenn nicht direkt von einer Suspension von Fasern in der Bindemittelmischung ausgegangen wird. In allen Fällen ist es notwendig, die auf
h.s dem sich bewegenden Siebtuch gebildeten Vliese zwischen 100 und 250 C zu trocknen, wobei die gleichzeitige Aushärtung der Bindemittclkombination erfolgt.
Als Polyvinylalkohole eignen sich die im Handel erhältlichen hochmolekularen Polyvinylalkoholtypen; besonders bevorzugt sind solche mit einer Esterzahl zwischen 8 und 140 mg KOH/g. Der Polymerisationsgrad des verwendeten Polyvinylalkohole soll größer als 1000 sein und vorzugsweise zwischen 2000 und 4500 liegen, wobei der Polymerisationsgrad über den Mittelwert des Molekulargewichts zuvor reacetylierter PoIyvinylalkoholproben nach der Lichtstreuungsmethode mit Quecksilberlicht der Wellenlänge 546 nm gemessen wird.
Als Zusatzharz in der erfindungsgemäßen Bindemittelkombination kommen Aldehydharze mit Harnstoff, Benzoguanamin, Dicyandiamid, Aminotriazinverbindungen wie Melamin oder Ammelin, ferner mit ein- oder mehrkernigen, gegebenenfalls verätherten Phenolen wie Phenol und deren Substitutionsprodukten, z. B. Alkylphenolen, Diphenylolpropan und Ha!ogenphenoien sowie deren wasserlösliche Vorkondensate in Betracht.
Als Aidehydkomponente in dem erfindungsgemäß angewendeten Aldehydharz eignen sich vorzugsweise Formaldehyd oder dessen polymere Formen wie z. B. Trioxan, ferner Hexamethylentetramin als Formaldehydspender, Glyoxal, Acetaldehyd oder Benzaldehyd.
Man kann die genannten Aldehydharze einzeln oder im Gemisch verwenden.
Es war überraschend, daß die Verwendung der erfindungsgemäß beanspruchten Säuren eine wesentliche Verbesserung der Reißfestigkeit bei 23 und 210 C sowie der Wasserfestigkeit bewirkt. Als Säurespender erwiesen sich als geeignet: Gesättigte und ungesättigte organische Monocarbonsäuren wie Ameisensäure, Essigsäure oder Acrylsäure; gesättigte mehrbasische organische Säuren wie Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Weinsäure, vorzugsweise Zitronensäure und Adipinsäure; ungesättigte mehrbasische organische Säuren wie Fumarsäure, Itakonsäure, vorzugsweise Maleinsäure; Ammoniumsalze und Anhydride der obengenannten Säuren, vorzugsweise Maleinsäureanhydrid; organische Sulfonsäuren, vorzugsweise p-Toluolsulfonsäure; ferner Mineralsäuren, vorzugsweise Phosphorsäure. Besonders bevorzugt sind gesättigte und ungesättigte organische Di- und Polycarbonsäuren. Das Mischungsverhältnis von Polyvinylalkohol zu Aldehydharz liegt zwischen 0,5 :9,5 und 9,5 :0,5 (Gewicht: Gewicht), der Säureanteil des Bindemittels beträgt 1-40, vorzugsweise 1-10, insbesondere 1-5
Tabelle 1
Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittels.
Eine bevorzugte Kombination ist beispielsweise: Polyvinylalkohol: Aldehydharz 2:8 bis 8:2 unter Zusatz von 2 Gewichts-% Säure.
Mit einer derartigen Bindemittelkombination ausgerüstete Faservliese und -matten zeichnen sich durch eine hervorragende Wärmefestigkeit aus. Sie können mit den verschiedensten Thermoplasten beschichtet
ίο werden, z.B. mit Polyamiden, Polyestern, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetaten und deren Copolymerisaten, Polyvinylbutyralen, Acrylaten, Polyäthylen, Polypropylen, vorzugsweise Bitumen und Asphalten, und somit zur Herstellung von Schichtkörpern wie Dachpappe Verwendung finden.
Beispiel 1
a) Zunächst wird eine 10%ige Lösung eines PoIyvinylalkohole vom Polymerisationsgrad etwa 2900 und der Esterzahl 140 hergestellt. 680 Gewichtsteile dieser Polyvinylalkohol-Lösung werden mit 300 Gewichtsteilen einer ebenfalls 10%igen Lösung eines wäßrigen Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensates vereinigt und 2 Gewichtsteile Maleinsäure in wäßriger Lösung eingerührt. Diese Lösung wird auf 2 Gewichts-% Bindemittelgehalt verdünnt. Das unverfestigte Glasfaservlies wird in einer Wanne auf einem Sieb liegend durch Eintauchen in die obengenannte Lösung getränkt. Nach dem Herausnehmen und Abtropfenlassen der überschüssigen Bindemittellösung wird das Vlies bei 180 C 10 Min. lang im Trockenschrank getrocknet. Nach dieser Behandlung weist das Vlies einen Bindemittelgehalt von 20 Gewichts-% auf; das Flächengewicht be-
.VS trägt 50 g/m2.
b) Wie Beispiel 1 a), jedoch 490 Gewichtsteile Polyvinylalkohol (10%), 490 Gewichtsteile Harnstorf-Formaldehyd-Vorkondensat (10%), 2 Gewichtsteile Maleinsäure.
c) Wie Beispiel 1 a), jedoch 880 Gewichtsteile Polyvinylalkohol (10%), 100 Gewichtsteile Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensat (10%), 2 Gewichtsteile Maleinsäure,
d) Wie Beispiel la), jedoch ohne Maleinsäure (Vergleichsversuch).
Das Ergebnis ist in Tabelle 1 zusammengefaßt. Die darin angegebenen Reißfestigkeitswerte sind jeweils nach 48stündiger Klimatisierung der Vliese bei 20 C und 65 % relativer Feuchtigkeit gemessen worden.
Beispiel Bindemittel-
uullagc
Bruchlast 23 C Bruchlast 210 C Bindemitlel-
verlust nach
10 Min. Kochen
(%) (kp/5cm) (%)
la) 20 22 14 10
Ib) 20 20 14 9
Ic) 20 24 11 15
Id) 20 19 10 17
Der Versuch zeigt, daß die Zugabe von Maleinsäure eine beträchtliche Zunahme der Reiß- und Wasserfestigkeit zur Folge hat.
Beispiel 2
Wie Beispiel 1 a)t jedoch wird anstelle des wasserlöslichen HarnstofT-Formaidehyd-Vorkondensates ein wasserlösliches Phenolformaldehyd-Vorkondensat verwendet; die zugesetzte Menge an Maleinsäure beträgt in diesem Falle 4 Gewichtsteile. Das erhaltene Ergebnis ist in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Tabelle 2
Beispiel Bindemittelauflage Bruchlast 23 C
(kp/5cm)
Bruchlast 210 C
Bindemitteivcrlust nach 10 Min. Kochen
20
21
Beispiel 3
a) Wie Beispiel la), jedoch unter Zusatz von 2 Gewichtsteilen Zitronensäure anstelle von Maleinsäure.
b) Wie Beispiel la), jedoch unter Zusatz von 2 Gewichtsteilen Adipinsäure anstelle von Maleinsäure.
c) Wie Beispiel 1 a), jedoch unter Zusatz von 3 Gewichtsteilen p-ToIuolsulfonsäure anstelle von Maleinsäure.
d) Wie Beispiel 1 a), jedoch unter Zusatz von 2 Gewichtsteilen 85%iger Phosphorsäure anstelle von Malein-
saure.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt:
Tabelle 3 Bindemittelauflage Bruchlast 23 C" Bruchlast 210 C Bindemitlel-
verlust nach
10 Min. Kochen
Beispiel (%) (kT)/5cm) (kp/5cm) (%)
20 21 14 18
3a 20 20 12 28
3b 20 20 12 13
3c 20 18 9 12
3d
Beispiel 4
Eigenschaften von Glasfaservliesen bei Variationen der Bindemittelmenge
Beispiel Bindemittel Bruchlast 23 c Bindemittelverlust
auflage nach 10 Min. Kochen
(%) (kp/5 cm) (%)
"1 A 28 26 12
1 a 23 26 13
I a 20 22 10
1 a 18 18 10
1 a 13 16 10

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Befestigung von Glasfaservliesen und -matten, unter Verwendung eines Bindemittels und anschließender Wärmetrocknung, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel eine Kombination aus a) einem hochmolekularen Polyvinylalkohol, b) einem wärmehärtbaren Aldehydharz sowie c) einer Säurekomponente verwendet, und die Bindemittelmenge 5—50 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des beschichteten Fasergebildes, beträgt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelmenge 15-25 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des beschichteten Fasergebildes beträgt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyvinylalkohol ein solcher mit einem Polymerisationsgrad von über 1000 eingesetzt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyvinylalkohol ein solcher mit einem Polymerisationsgrad zwischen 2000 und 4500 eingesetzt wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyvinylalkohol mit einer Esterzahl von 8—140 mg KOH/g verwendet wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Aldehydharze wasserlösliehe Vorkondensate aus Formaldehyd mit Harnstoff, Melamin und/oder Phenolen verwendet werden.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Polyvinylalkohol und Aldehydharz im Gewichtsverhältnis von 9,5 :0,5 bis 0,5 :9,5 verwendet werden.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Polyvinylalkohol und Aldehydharz im Gewichtsverhältnis 8:2 bis 2:8 verwendet wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säurekomponente eine gesättigte oder ungesättigte organische Dioder Polycarbonsäure verwendet.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1,2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Säurekomponente 1-40, vorzugsweise 1-10, insbesondere 1-5 Gewichts-% beträgt.
11. Verwendung der nach Anspruch 1 bis 10 hergestellten Produkte zur Herstellung von Bitumen enthaltenden Schichtkörpern.
12. Verwendung der nach Anspruch 1 bis 10 hergestellten Produkte zur Herstellung von isolierenden Schichtkörpern.
DE19712110612 1971-03-05 1971-03-05 Verfahren zur Verfestigung von Glasfaservliesen und -matten Expired DE2110612C3 (de)

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