JP5579386B2 - ホルムアルデヒドフリーのフェノール樹脂バインダ - Google Patents
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Description
の少なくとも1種のアミン化合物(このアミン化合物の分子量は約20000g/モルを超えない)、
少なくとも1種の活性シラン(C1〜C8アルコキシ基を有するモノ−、ジ−およびトリアルコキシシラン(前記アルコキシシランは、少なくとも1つのC2〜C10のアミノアルキル基またはC2〜C10のN−アミノアルキル基;3(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン;(MeO)3−Si−(CH2)3−NH−(CH2)3−Si−(OMe)3;3−アミノプロピルシラントリオール;エトキシ化ノニルフェノラートを有するアミノシラン;フェニル−CH2−NH−(CH2)3−NH−(CH2)3−Si−(OMe)3 *HCl;およびこれらの混合物を有する)の群から選択されるシランの、少なくとも1つのカルボニル基または少なくとも1つのOH基を有するエノール化可能なケトン(このケトンは、3〜12個のC原子を含む)を用いる変換により得ることができるもの)、
少なくとも1種の芳香族ヒドロキシル化合物であって、ジヒドロキシベンゼンおよびそのヒドロキシメチル化化合物;トリヒドロキシベンゼン並びにそのモノ−およびジヒドロキシメチル化化合物;フェノールのまたはレゾルシンのC−アルキル化化合物;ヒドロキシメチル化化合物の自己縮合生成物;活性化へテロ環およびそのモノ−若しくはジアルキル化化合物またはそのアネレート化(anellated)誘導体;ナフタレンのジ−およびトリヒドロキシ誘導体;およびこれらの混合物またはこれらの物質を含む混合物から成る群から選択される芳香族ヒドロキシル化合物
を含む組成物に関する。
主に単一の構成単位のみが存在する場合、単一鎖間にわずかな結合部位を有する鎖状のポリマーが形成される、すなわち、単一の構成単位がそれ自身と重合し、上記で定義した式の略図を用いることにより以下の図式により、この事実を図式的に示すことができる。
単置換または2置換された構成単位の混合物が存在し、これらはこれら自身と重合する場合に、より強固な網目状の鎖を有するポリマーを得ることとなり、これを、上記で定義した式の略図を用いることにより以下の図式により、図式的に示すことができる。
第3のケースにおいて、3つの単置換、2置換および3置換された化合物が同時に存在し、これらはこれら自身と重合し、これを、上記で定義した式の略図を用いることにより以下の図式により、図式的に示すことができる。
ホルムアルデヒドを低減させた、市販のフェノール樹脂を、現行の試験法に従って、最終製品について試験した。結果を、標準的なフェノール樹脂のものと比較した。ここで選択されたアプローチは、以下の例により説明するものとし、試験結果のわずかな選択を示すのみである。当業者には容易に明らかであるが、用いられる物質は非常に幅広く変化させることができ、ホルムアルデヒドのトラップに重要なことは、もっぱらpH値と用いる芳香族物質の活性である。用いたレゾルシンは、同様の反応系、例えばピロカテコール、ピロールまたはチオフェンと非常に容易に置き換えることができる。活性は、酸−塩基比を通じて好都合に制御することができる。シランの活性化は、カルボニル化合物の中間体およびヘテロ環系、例えばフタルイミドの双方を通じて可能である。補充可能な原料、例えば糖蜜を加えることによって、樹脂の処理適性をさらに改善することができる。
バインダ1 標準的な比較例:44%の全固体含有量を有する典型的なアルカリ触媒されたフェノール樹脂を用いた。組成:150kgのフェノール樹脂;35.5kgの尿素;1.0kgの硫酸アンモニウム;2.0kgのアンモニア溶液(25%);25.8kgの3−アミノプロピルトリエトキシシラン(2%);44.6kgの水。尿素の添加後6時間の遊離ホルムアルデヒド含有量は、約0.5%(質量)であった。
本発明の以下の実施例において、活性化シランの説明についての以下の一般的な規定は有効である。
バインダ2:43.5%の全固体と、約1%(質量)の遊離ホルムアルデヒドの割合を有する、市販の中和されていないフェノール樹脂を用いた。
バインダ3:46.5%の全固体、および約2%(質量)の遊離ホルムアルデヒドの割合を有する、市販の中和されていないフェノール樹脂を用いた。
バインダ4:46.5%の全固体、および約2%(質量)の遊離ホルムアルデヒドの割合を有する、市販の中和されていないフェノール樹脂を用いた。
1.実験室試験
1.1 遊離ホルムアルデヒド含有量の減少
まず、フロログルシンおよびレゾルシンの添加後の遊離ホルムアルデヒドの減少を、バインダ2〜4において、標準バインダ1と比較してそれぞれ示す(表1)。
例1〜3による上記バインダと共に、ミネラルウール製品を製造した。例えばブラスト延伸(blast drawing)プロセスによる溶融材料の繊維化に続いて、繊維がまだ高温であるうちに、シュート内部で繊維上に通常の様式でバインダを噴霧する。
最終製品から、平行六面体のテストサンプルを、200×200mmの縁の長さで切り取る。こうして得られるテストサンプルの半分を、***を備えた2枚のスチール板に接着し、適切な装置を用いて引裂く。他の部分を、水蒸気で飽和した空気中で15分間105℃で老化させ、続いて同様に引裂く。測定した引裂強度は、製造後のガラス繊維−樹脂の全体の系の強さの、および通常の使用条件下でのその耐性の指標を提供する。疎水化剤を伴わないこのクラスの標準的な製品の場合において、オートクレーブ処理後は約60%の残留強度が通常である。結果を表2にまとめる。
これらの試験を行うために、200×200mmの縁の長さを有するテストサンプルを最終製品から切り取る。この試験サンプルの一部を、老化前にオートクレーブ試験と同様に引裂いた。他の部分を Nordtest の条件に従って7日間70℃、95%の相対湿度で貯蔵する。再乾燥後、老化させたサンプル体の強度を引裂くことにより決定する。正確に製造した断熱材料は、この非常に急激な老化方法後に少なくとも50%の残留強度を有するべきである。結果を表3に示す。
Claims (27)
- a)少なくとも1種のフェノール−ホルムアルデヒド樹脂の水性の分散体、
b)一般式(1)の少なくとも1つのアミン化合物、
R2およびR3は、互いに独立して同一であるか異なり、Hまたは一般式(3)に対応し、
前記アミン化合物の分子量は20000g/モルを超えない、
c)少なくとも1種の活性化シランで、前記活性化シランは、
C 1 〜C 8 アルコキシ基を有するモノ−、ジ−およびトリアルコキシシラン(ここで、前記アルコキシシランは、少なくとも1つのC 2 〜C 10 アミノアルキル基またはC 2 〜C 10 N−アミノアルキル基を有する);3(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン;(MeO) 3 −Si−(CH 2 ) 3 −NH−(CH 2 ) 3 −Si−(OMe) 3 ;3−アミノプロピルシラントリオール;エトキシ化ノニルフェノラートを有するアミノシラン;フェニル−CH 2 −NH−(CH 2 ) 3 −NH−(CH 2 ) 3 −Si−(OMe) 3 * HCl;およびこれらの混合物との群から選択されるシランを
少なくとも1つのカルボニル基を有するエノール化可能なケトンまたは少なくとも1つのOH基を有するケトン、ここでケトンは、3〜12個のC原子を含む、と
反応することにより得ることができる、
d)少なくとも1種の芳香族ヒドロキシル化合物であって、ジヒドロキシベンゼンおよびそのヒドロキシメチル化化合物;トリヒドロキシベンゼン並びにそのモノ−およびジヒドロキシメチル化化合物;フェノールのまたはレゾルシンのアルキル化化合物;ナフタレンのジ−およびトリヒドロキシ誘導体;およびこれらの混合物またはこれらの物質を含む混合物から成る群から選択される芳香族ヒドロキシル化合物を含む組成物。 - 前記ジヒドロキシベンゼンは、1,3−ジヒドロキシベンゼン、1,2−ジヒドロキシベンゼンまたは1,4−ジヒドロキシベンゼンであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記ヒドロキシメチル化化合物は、2,4−ジヒドロキシフェニルメタノールもしくは2,3−ジヒドロキシフェニルメタノールから選択される、レゾルシンまたはベンゾカテキンのヒドロキシメチル化誘導体、或いは2,3−ジヒドロキシ−4−ヒドロキシメチルフェニルメタノールまたは4,5−ジヒドロキシ−2−ヒドロキシメチルフェニルメタノールから選択される、前記フェニルメタノールの活性芳香族物質のマルチヒドロキシメチル化誘導体であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記トリヒドロキシベンゼンは、1,3,5−トリヒドロキシベンゼンもしくは1,2,3−トリヒドロキシベンゼンであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記モノ−およびジヒドロキシメチル化化合物は、2,3,4−トリヒドロキシフェニルメタノールもしくは2,4,6−トリヒドロキシフェニルメタノールであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記フェノールのまたはレゾルシンのアルキル化化合物は、1−ヒドロキシ−2−メチルベンゼン、1−ヒドロキシ−3−メチルベンゼン、1−ヒドロキシ−4−メチルベンゼンもしくは2−メチルレゾルシンであることを特徴とする請求項1に記載の組成物。
- 前記フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が、多くて8%(質量)の遊離ホルムアルデヒドを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が、3%(質量)未満の遊離ホルムアルデヒドを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が、2%(質量)未満の遊離ホルムアルデヒドを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が、1%(質量)未満の遊離ホルムアルデヒドを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が、ベンジルアルコールタイプのモノマー構成単位、並びに/または3000g/モルまでの分子量を有する、鎖状のおよび/若しくは環状のオリゴマーのアルキル架橋された芳香族多核化合物を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の組成物。
- カルボン酸をさらに含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
- ヒドロキシカルボン酸をさらに含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
- ヒドロキシ酢酸(グリコール酸)をさらに含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記アミン化合物は、C2〜C10アルカノールアミンから選択されることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記アルカノールアミンは、エタノールアミン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンから成る群から選択されることを特徴とする請求項15に記載の組成物。
- 前記アルコキシシランが3−アミノプロピルトリエトキシシランであることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記ケトンが、ジヒドロキシアセトンまたはアセチルアセトンであることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項に記載の組成物。
- 少なくとも1種のさらなる架橋剤を含むことを特徴とする請求項1〜18のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記架橋剤が、グリセロール、ネオペンチルグリコール、トリメチルアリルアミン、1,3,5−トリアリル−2−メトキシベンゼン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、トリアリルネオペンチルエーテル、ペンタエリトリト、糖、糖蜜およびこれらの混合物から成る群から選択されることを特徴とする請求項19に記載の組成物。
- 7.0〜10の範囲にあるpH値を有することを特徴とする請求項1〜20のいずれか一項に記載の組成物。
- 8〜9の範囲にあるpH値を有することを特徴とする請求項1〜20のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1〜22の少なくとも一項に記載の組成物を含有するミネラルウールのためのバインダ。
- 溶融ミネラル材料の繊維化に続いて、繊維がまだ高温である間に前記繊維上に前記バインダを塗布し、塗布した前記バインダを有するミネラルウール製品を硬化プロセスに曝す、請求項23に記載のバインダと共に、実質的にホルムアルデヒドフリーな様式で結合させるミネラルウールの製造方法。
- 前記溶融ミネラル材料からの細められた前記繊維に噴霧することにより、シュート内で前記繊維に前記バインダを塗布することを特徴とする請求項24に記載の方法。
- 請求項24または25に記載の方法により得ることができる、結合したミネラルウール製品。
- 結合したミネラルウール製品の実質的にホルムアルデヒドフリーな様式での製造のための請求項1〜22のいずれか一項に記載の組成物の使用。
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