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Dokumentenidentifikation DE69935412T2 08.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001047645
Titel VERBINDUNG MIT EINER ANWENDUNG ALS MINERALFASERBINDEMITTEL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
Anmelder Rockwool Benelux B.V., Roermond, NL
Erfinder STANSSENS, Dirk Armand, B-3530 Houthalen, BE;
HUSEMOEN, Thor, DK-4000 Roskilde, DK;
HANSEN, Erling Lennart, DK-2820 Gentofte, DK
Vertreter Barz, P., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 80803 München
DE-Aktenzeichen 69935412
Vertragsstaaten AT, BE, DE, DK, ES, FI, FR, GB, IT, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 15.01.1999
EP-Aktenzeichen 999012438
WO-Anmeldetag 15.01.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/NL99/00029
WO-Veröffentlichungsnummer 1999036368
WO-Veröffentlichungsdatum 22.07.1999
EP-Offenlegungsdatum 02.11.2000
EP date of grant 07.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.11.2007
IPC-Hauptklasse C03C 25/32(2006.01)A, F, I, 20060816, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C08K 7/14(2006.01)A, L, I, 20060816, B, H, EP   D04H 1/64(2006.01)A, L, I, 20060816, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Verbindungen oder Salze davon, die sich zur Verwendung als Bindemittelharz für Mineralfasern, d.h. künstliche glasartige Fasern (MMVF), z.B. Glasschlacke oder Steinwolle, d.h. Mineralwolle, insbesondere Steinwolle, eignen, eine Bindemittelzusammensetzung, die ein solches Harz umfasst, ein Verfahren zur Bereitstellung des Harzes und der Zusammensetzung, ein Mineralfaserprodukt, das mit einem solchen Bindemittel versehen ist, und die Verwendung des Harzes und der Zusammensetzung als Mineralfaser-Bindemittel.

Phenol-Formaldehyd-Harze, die hauptsächlich als Bindemittel für Glas- oder Steinwolle verwendet werden, sind giftig.

Während der Aufbringung und Härtung der Bindemittel nach der Bereitstellung für die Mineralfasern werden Phenol, Formaldehyd und Ammoniak freigesetzt. Unter Umweltgesichtspunkten ist das unerwünscht.

Außerdem geht während der Aufbringung, meistens durch Sprühen, des Bindemittels auf das gesponnene Glas oder die Steinfasern eine große Menge des Bindemittels verloren, dessen Wiedergewinnung zur Wiederverwertung fast unmöglich ist.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur Herstellung eines wasserlöslichen Bindemittelharzes bereitgestellt. Die Erfindung betrifft auch das Bindemittelharz nach Anspruch 11, das durch das Verfahren erhältlich ist.

Die Erfinder haben festgestellt, dass sich ein solches Harz zur Verwendung als Bindemittel für Mineralwollprodukte besonders eignet, wodurch, da das Harz bevorzugt nichtpolymer ist und ein niedriges Molekulargewicht aufweist, im Vergleich zu Polymerbindern die Kosten minimiert werden und die Handhabung eines solchen nichtpolymeren Harzes unkompliziert ist.

Da das Harz in Wasser löslich ist, sind keine weiteren Solubilisierungsmittel erforderlich, um ein lösliches Bindemittel mit der gewünschten Viskosität für die Haftung an den Mineralfasern bereitzustellen.

Überdies werden bei der Aufbringung oder Härtung des Harzes nach der vorliegenden Erfindung keine giftigen Materialien in die Umgebung freigesetzt.

Die Harze nach der vorliegenden Erfindung liefern auch zweckmäßige Eigenschaften bezüglich Härte, Kratzfestigkeit, chemischer Beständigkeit, mechanischer Eigenschaften und Klebverhalten nach Härtung.

Nach der vorliegenden Erfindung wird auch eine härtbare Bindemittelzusamrnensetzung nach den Ansprüchen 12 bis 16 bereitgestellt, die sich für Mineralfasern eignet.

Die Zusammensetzung kann mehr als 10 Gew.-%, z.B. mehr als 25 Gew.-%, und bevorzugt 50 Gew.-% oder mehr des Harzes nach Anspruch 11 enthalten.

Herkömmliche Bindezusätze können das Bindemittel verbessern, Beispiele für solche Additive beinhalten: Aminopropylsiloxan zur Verbesserung der Haftung auf Glas, Stabilisatoren zur Verhinderung des Wärme- oder UV-Abbaus und Tenside. Füllstoffe, wie Ton, Silicate, Magnesiumsulfat und Pigmente, wie Titanoxid, können auch angewendet werden, ebenso wie hydrophobisierende Mittel, wie Fluorverbindungen, Öle, Minerale und Siliconöl (reaktiv oder nicht reaktiv).

Die Zusammensetzung kann auch in Kombination mit anderen Bindemittelzusammensetzungen, wie z.B. Phenol-Formaldehyd-Harzen, verwendet werden. Eine sehr gute Bindefestigkeit wird erreicht, wenn ein Beschleuniger zur Zusammensetzung gegeben wird, wobei ein bevorzugter Beschleuniger Natriumhypophosphit ist.

Da die Bindemittelzusammensetzung ferner bevorzugt aus niedermolekularen Verbindungen zusammengesetzt ist, weist sie eine Viskosität bei hohen Konzentrationen auf, die niedriger als von z.B. Polyacrylbindemitteln ist.

Dies ist vorteilhaft, da beim Härten nach einer anfänglichen Schnellverdampfung gewöhnlich alles vorhandene Wasser verdampft. Vor dem Härten hat die Zusammensetzung noch eine Viskosität, die es ermöglicht, dass sie auf Mineralfasern gesprüht wird und nach Sprühen darauf haftet.

Da die Zusammensetzung inhärent wasserlöslich ist, brauchen keine Solubilisierungsmittel damit vorgesehen zu sein, um die Anwendung der Zusammensetzung auf die Mineralfasern zu ermöglichen, wobei die Viskosität der Zusammensetzung hoch genug ist, um gut an den Mineralfasern zu haften, und niedrig genug, um wie vorstehend angegeben Sprühbarkeit zu ermöglichen. Eine Abnahme in der Viskosität kann erreicht werden durch Erwärmen der Zusammensetzung auf eine Temperatur, unterhalb der eine letztendliche Kondensationsreaktion stattfindet.

Für eine schematische Erläuterung der Reaktion, z.B. zwischen Tetrahydrophthalsäureanhydrid und Diethanolamin, siehe 1.

Die Reaktion zwischen dem Anhydrid und dem Alkanolamin kann ohne Lösungsmittel, in Wasser oder in einem organischen Lösungsmittel verlaufen. Bevorzugt beginnt die Reaktion in Anwesenheit von < 40 Gew.-% Wasser im Vergleich zu den Reaktanten.

Die Destillation des Wassers kann, falls gewünscht, bei 1 bar, unter Vakuum oder azeotrop stattfinden.

Das Äquivalentverhältnis Anhydrid: Alkanolamin liegt im allgemeinen zwischen 1,8:1,0 und 1,0:1,8. Bevorzugt liegt dieses Verhältnis zwischen 1,5:1,0 und 1:1,5.

Die Reaktion von Diethanolamin mit einem cyclischen Anhydrid kann auch zu einem Esteramin führen.

Das gleiche Produkt kann aber auch aus dem &bgr;-Hydroxyalkylamid aufgrund einer internen Umlagerung gebildet werden. Die Erfinder haben ermittelt, dass das &bgr;-Hydroxyalkylamid und das Esteramin untereinander ein Gleichgewicht bilden, gewöhnlich in einem Verhältnis von 85/15. Wenn das Esteramin weiter mit einem cyclischen Anhydrid reagiert, wird ein weiteres &bgr;-Hydroxyalkylamid gebildet, siehe z.B. 2.

Wasserlösliche Verbindungen sind Verbindungen, die homogen in Wasser aufgeteilt werden können. Schließlich können Emulsionen oder Dispersionen angewendet werden.

Um die Wasserlöslichkeit der funktionellen Carbonsäure-Verbindungen weiter zu verbessern, kann eine Base zugesetzt werden, z.B. wird eine Base zugesetzt, die während der Härtungsreaktion verdampft. Beispiele für solche Basen sind Amine, wie Ammoniak, Methylamin, Diethylamin und Triethylamin.

Nach der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Bereitstellung eines gebundenen Mineralfaserprodukts nach den Ansprüchen 18 und 19 bereitgestellt. Die Bindemittelzusammensetzung wird bevorzugt unmittelbar nach dem Schleudern des Glas- oder der Steinschmelze auf die Fasern gesprüht. Die Härtung der Bindemittelzusammensetzung schreitet voran, indem die besprühten Fasern in einen Ofen befördert werden. Die Härtungszeit hängt hauptsächlich von den in dem Bindemittel eingesetzten Komponenten und der gewünschten Ofentemperatur ab. &bgr;-Hydroxyalkylamid-Gruppen, die an einer aromatischen Gruppe gebunden sind, reagieren z.B. langsamer mit Carbonsäuren als jene, die an einer aliphatischen Gruppe gebunden sind, und aromatische Carbonsäuren reagieren schneller mit &bgr;-Hydroxyalkylamiden als aliphatische Carbonsäure-Gruppen. Die Härtungstemperatur liegt meistens zwischen 150°C und 400°C und bevorzugt zwischen 200°C und 400°C. Die Härtungszeit liegt meistens zwischen 10 s und 600 s.

Unbenutztes Bindemittel kann aufgrund seiner geringen Reaktivität wiederverwertet werden. Wenn Wasser der Bindemittelzusammensetzung während dieses Verfahrens verdampft wird, kann Wasser zum Prozess zurückgeführt werden, um bei Bedarf die Viskosität auf das gewünschte Niveau zurückzuführen.

Wenn die auf die Fasern gesprühte Bindemittelzusammensetzung nicht in der Wolle endet, sondern entweder direkt oder beim Reinigen der Wände und Kanäle in dem Schleuderkammersystem im Prozesswasser gesammelt wird, kann dieses Wasser als Verdünnungswasser für das Bindemittel verwendet werden, wodurch Verlust an Bindemittel vermieden/verringert wird.

Die Ausgangsmaterialien für die Faserzusammensetzung können in üblicher Weise in eine Schmelze überführt werden, z.B. in einem mit Gas beheizten Ofen oder in einem Elektroofen oder in einem Schacht- oder Kupolofen. Die Schmelze kann in üblicher Weise in Fasern überführt werden, z.B. durch ein Schleuderbecherverfahren oder ein Kaskadenrotorverfahren, wie z.B. in WO 92/06047 beschrieben.

Künstliche glasartige Fasern (MMVF) werden aus glasartiger Schmelze erstellt, wie z.B. aus Stein-, Schlacken-, Glas- oder anderen Schmelzen. Die Schmelze wird gebildet, indem in einem Ofen eine Mineralzusammensetzung mit der gewünschten Analyse geschmolzen wird. Diese Zusammensetzung wird allgemein durch Mischen von Gestein oder Mineralien gebildet, um die gewünschte Analyse zu ergeben. Das Bindemittel kann auf MMVF verwendet werden, die im Einsatz haltbar sind, von denen aber gezeigt wurde, dass sie biologisch löslich sind, wie z.B. in EP 791087 und EP 596088 beschrieben.

Die Fasern können jeden zweckmäßigen Faserdurchmesser und jede zweckmäßige Faserlänge aufweisen. Im allgemeinen ist der mittlere Faserdurchmesser unter 10 &mgr;m, z.B. 5 &mgr;m. Gewöhnlich enthält ein Mineralwollprodukt 1 bis 15 Gew.-% Bindemittel, bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%. Gewöhnlich wird das Bindemittel unmittelbar nach Zerfaserung der Schmelze zu den Fasern gegeben. Im allgemeinen liegt das Mineralwollprodukt in Form einer Matte, einer Platte oder eines anderen Formgegenstands vor. Produkte nach der Erfindung können für jeden üblichen Zweck von MMV-Fasern formuliert werden, z.B. Matten, Platten, Rohre oder andere Formprodukte, die als Wärmeisolierung, Feuerisolierung und Brandschutz oder Geräuschdämpfung und -regulierung oder als Wachstumsmedien für den Gartenbau dienen sollen. Das Bindemittel kann auch verwendet werden, um die Oberfläche von den Fasern oder einer oder mehreren Oberflächen des Mineralwollprodukts zu beschichten. Silan und Mineralöl sind typische Additive für Mineralwollprodukte.

Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung der Harze und/oder der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als Bindemittel für Mineralfaserprodukte und die erhaltenen Mineralfaserprodukte.

Die Erfindung wird nun mittels der folgenden Beispiele 1 bis 12, Tabellen 1, 2 und 3 und der 1 bis 4 beschrieben, wobei

die 1, 2 und 4 schematisch ein Reaktionsverfahren zur Bereitstellung von Harzen nach der vorliegenden Erfindung zeigen,

3 das Gleichgewicht zwischen einem &bgr;-Hydroxyamid und Esteramin und ihre Umwandlung in ein weiteres &bgr;-Hydroxyamid zeigt.

Beispiel 1 Herstellung des Kondensationsprodukts von Phthalsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit Mineralöl erwärmt wird und mit einem mechanischen Rührer und einem Stickstoffeinlass versehen ist, wurden 300 g Phthalsäureanhydrid, 100 g Wasser und 212 g Diethanolamin eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf etwa 70°C erwärmt. Nach zwei Stunden war das Phthalsäureanhydrid vollständig gelöst und die Reaktion war eine klare, farblose, niedrigviskose Lösung.

Beispiel 2 Herstellung des Kondensationsprodukts von Bernsteinsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit Mineralöl erwärmt wird und mit einem mechanischen Rührer und einem Stickstoffeinlass versehen ist, wurden 300 g Bernsteinsäureanhydrid, 100 g Wasser und 315 g Diethanolamin eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf etwa 70°C erwärmt. Nach zwei Stunden war das Bernsteinsäureanhydrid vollständig gelöst und das Reaktionsprodukt war fertig. Das Reaktionsprodukt war eine klare, farblose, niedrigviskose Lösung.

Untersuchung der in den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Verbindungen Die gemäß den Beispielen 1 und 2 erhaltenen Verbindungen wurden auf einer Glasplatte in einem Ofen 60 s bei 250°C gehärtet.

Die gehärteten Verbindungen hatten sehr gute Eigenschaften bezüglich Härte, Kratzfestigkeit, chemischer Beständigkeit, mechanischer Eigenschaften und Haftung an Glas.

Beispiel 3 Herstellung des Kondensationsprodukts von 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit heißem Wasser erwärmt wird und mit einem Magnetrührer und einem Stickstoffeinlass versehen ist, wurden 120 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid, 40 g Wasser und 84,8 g Diethanolamin eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf 70°C erwärmt. Nach 2 Stunden war das Anhydrid vollständig gelöst und das Reaktionsprodukt war fertig. Das Reaktionsprodukt war eine klare, leicht gelbe, niedrigviskose Lösung, die ohne weiteres mit Wasser verdünnbar war.

Beispiel 4 Herstellung des Kondensationsprodukts von 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit heißem Wasser erwärmt wird und mit einem Magnetrührer und einem Stickstoffeinlass versehen ist, wurden 170 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid, 120 g Wasser und 84,8 g Diethanolamin eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf 70°C erwärmt. Nach 2 Stunden war das Anhydrid vollständig gelöst und das Reaktionsprodukt war fertig. Das Reaktionsprodukt war eine klare, leicht gelbe, niedrigviskose Lösung, die ohne weiteres mit Wasser verdünnbar war.

Beispiel 5 Herstellung des Kondensationsprodukts von 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit heißem Wasser erwärmt wird und mit einem Magnetrührer und einem Stickstoffeinlass versehen ist, wurden 244 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid, 120 g Wasser und 84,8 g Diethanolamin eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf 70°C erwärmt. Nach 2 Stunden war das Anhydrid vollständig gelöst und das Reaktionsrodukt war fertig. Das Reaktionsprodukt war klar, leicht gelb und zeigte eine geringe Verdünnbarkeit mit Wasser.

Beispiel 6 Herstellung des Kondensationsprodukts von 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit heißem Wasser erwärmt wird und mit einem Magnetrührer versehen ist, wurden 40 g Wasser, 84,8 g Diethanolamin und 20 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf 90°C erwärmt. Sobald das Anhydrid gelöst war, wurden weitere 20 g Anhydrid zugegeben, gefolgt von weiteren 20 g wiederum bis zur Auflösung und weiter bis schließlich insgesamt 120 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid zugegeben worden waren. 15 min nachdem das Anhydrid vollständig gelöst war, war das Reaktionsprodukt fertig. Das Reaktionsprodukt war klar, leicht gelb, niedrigviskos und ohne weiteres mit Wasser verdünnbar.

Beispiel 7 Herstellung des Kondensationsprodukts von Bernsteinsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit Wasser erwärmt wird und mit einem Magnetrührer versehen ist, wurden 120 g Bernsteinsäureanhydrid, 80 g Wasser und 126 g Diethanolamin eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf 90°C erwärmt. Nach 2 Stunden war das Bernsteinsäureanhydrid vollständig gelöst und das Reaktionsprodukt war fertig. Das Reaktionsprodukt war eine klare, farblose, niedrigviskose Lösung, die ohne weiteres mit Wasser verdünnbar war. Bei Verdünnung mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von 41 %, betrug die Viskosität 6,3 cPs. Bei der Bindemittelanalyse ergab sich, dass 46,6% des Amins als Amid gebunden waren und 10,9% der Hydroxygruppen als Ester gebunden waren.

Beispiel 8 Herstellung und Prüfung von ausgewählten Bindemittelproben, um die Bindungsfestigkeit gegenüber Shots mit Mineralfaserzusammensetzung zu bewerten (Grit-Stab-Test)

Shots mit einer Größe zwischen 0,25 und 0,5 mm Durchmesser wurden verwendet, um Stäbe mit Abmessungen von 140 mm × 25 mm × 10 mm zu erstellen.

Zur Herstellung der Stäbe wurden 90 ml Bindemittellösung mit 15% Feststoffgehalt und 0,2% Silan-Haftvermittler von Bindemittelfeststoffen mit 450 g Shots gemischt.

Der Haftvermittler war gamma-Aminopropyltriethoxysilan.

Zu einem Teil der Bindemittellösungen wurde NaH2PO2-H2O (3% der Bindemittelfeststoffe) als Härtungsbeschleuniger gegeben.

Aus den 450 g Shots, die mit der Bindemittellösung gemischt sind, können 8 Stäbe gemacht werden, die 2 h bei 200°C in einem Wärmeschrank gehärtet werden.

Vier der Stäbe wurden direkt gebrochen (Trockenfestigkeit), die andere 4 wurden 3 h in Wasser von 80°C gestellt, bevor sie gebrochen wurden (Nassfestigkeit).

Die Bindungsfestigkeit wurde durch Brechen der Stäbe in einem Messgerät bestimmt, wobei die Einspannlänge 100 mm war und die Geschwindigkeit des Druckbalkens 10 mm/min betrug. Unter Verwendung der Einspannlänge, der Breite und der Dicke der Stäbe wurde die Bindungsfestigkeit in N/mm2 ermittelt.

Tabelle 1 Durch den Grit-Stab-Test erhaltene Ergebnisse
  • DEA = Diethanolamin, SCA = Bernsteinsäureanhydrid,
  • THPA = 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
  • PTA = Phthalsäureanhydrid

Beispiel 9 Herstellung und Prüfung eines Mineralfaserprodukts

Auf Basis der Ergebnisse der Bindungsfestigkeit in Beispiel 8 wurde ein Produktionsversuch in einer üblichen Steinwollanlage durchgeführt. Das verwendete Bindemittel war wie in Beispiel 6 beschrieben.

Es wurde als Standardprodukt mit einer Dichte von 100 kg/m3, einer Dicke von 100 mm und einem Glühverlust von etwa 2,5% hergestellt.

Die mechanischen Festigkeiten wurden gemäß EN 826 (Druckfestigkeit) und EN 1607 (Delaminierungsfestigkeit) gemessen.

Tabelle 2 Ergebnisse (Mittelwerte von 8 Proben)

Beispiel 10 Herstellung des Kondensationsprodukts von 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit heißem Wasser erwärmt wird und mit einem Magnetrührer versehen ist, wurden 42 g Wasser, 84,8 g Diethanolamin und 20 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf 90°C erwärmt. Sobald das Anhydrid gelöst war, wurden weitere 20 g Anhydrid zugegeben, gefolgt von weiteren 20 g wiederum bis zur Auflösung und weiter bis schließlich insgesamt 160 g Anhydrid zugegeben worden waren. 15 min nachdem das Anhydrid vollständig gelöst war, war das Reaktionsprodukt fertig. Das Reaktionsprodukt war klar, leicht gelb, niedrigviskos und ohne weiteres mit Wasser verdünnbar.

Die Viskosität der Bindemittellösung wurde bei unterschiedlichen Feststoffgehalten in Wasser bei 25°C gemessen. 91,8% Feststoff 400.000 cPs 78,8% Feststoff 3.500 cPs 57,4% Feststoff 56 cPs 10,0% Feststoff 1,2 cPs

Die Bindemittelanalyse zeigte, dass 16,8% der Amingruppen als Amid gebunden sind und 37,8% der Hydroxygruppen als Ester gebunden waren.

Beispiel 11 Herstellung des Kondensationsprodukts von 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid und Phtalsäureanhydrid mit Diethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit heißem Wasser erwärmt wird und mit einem Magnetrührer versehen ist, wurden 42 g Wasser, 84,8 g Diethanolamin und 20 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf 90°C erwärmt. Sobald das Anhydrid gelöst war, wurden 20 g Phtalsäureanhydrid zugegeben. Nach Auflösung wurden weitere 20 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid zugegeben und weiter bis insgesamt 120 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid zugegeben worden waren. 15 min nachdem das Anhydrid vollständig gelöst war, war das Reaktionsprodukt fertig. Das Reaktionsprodukt war klar, leicht gelb, niedrigviskos und ohne weiteres mit Wasser verdünnbar.

Beispiel 12 Herstellung des Kondensationsprodukts von 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid mit Triethanolamin

In einen doppelt ummantelten Glasreaktor, der mit heißem Wasser erwärmt wird und mit einem Magnetrührer versehen ist, wurden 42 g Wasser, 120 g Triethanolamin und 20 g 1.2.3.6-Tetrahydrophthalsäureanhydrid eingebracht. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren gleichmäßig auf 90°C erwärmt. Sobald das Anhydrid gelöst war, wurden weitere 20 g Phthalsäureanhydrid zugegeben, gefolgt von weiteren 20 g wiederum bis zur Auflösung und weiter bis insgesamt 120 g Anhydrid zugegeben worden waren. 15 min nachdem das Anhydrid vollständig gelöst war, war das Reaktionsprodukt fertig. Das Reaktionsprodukt war klar, leicht gelblich braun, niedrigviskos und ohne weiteres mit Wasser verdünnbar.

Tabelle 3
  • TEA = Triethanolamin


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Bindemittelharzes, das als Mineralwoll-Bindemittel geeignet ist, wobei das Verfahren den Schritt des Zusammenmischens eines cyclischen Anhydrids und eines Alkanolamins ausgewählt aus Di- und Trialkanolaminen oder Mischungen davon unter Reaktionsbedingungen umfasst, wobei die Reaktionsprodukte die Komponenten des Bindemittelharzes bilden. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Alkanolamin ein &bgr;-Hydroxyalkylamin ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Mischung auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 100°C, bevorzugt auf eine Temperatur von mindestens 50°C und am meisten bevorzugt auf eine Temperatur von mindestens 70°C erwärmt wird. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das cyclische Anhydrid die folgende allgemeine Formel (II) aufweist
worin B ausgewählt ist aus gegebenenfalls substituierten (C2-C20)-Aryl- oder aliphatischen -(Cyclo)alkyl-Resten, 1,2-Ethylen-, 1,2-Ethyliden-, 4-Carboxyl-1,2-phenylen-, 1,3-Propylen-, 1,2-Cyclohexyl-, 1,2-Phenylen-, 1,3-Phenylen-, 1,4-Phenylen- und/oder 1,2-Cyclohex-4-enyl-Resten.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das cyclische Anhydrid ausgewählt ist aus Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, 5-Norbornan-2,3-dicarbonsäureanhydrid, Norbornan-2,3-dicarbonsäureanhydrid, 2-Dodecen-1-yl-bernsteinsäureanhydrid, Methylbernsteinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, 4-Methylphthalsäureanhydrid, 4-Methylhexahydrophthalsäureanhydrid und 4-Methyltetrahydrophthalsäureanhydrid. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das cyclische Anhydrid mit einer Carbonsäure-Gruppe versehen ist, bevorzugt in Form von Trimellitsäureanhydrid. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Alkanolamin die folgende allgemeine Formel III aufweist:
worin R1, R2, R3 und R4 = H, (C1-C8)-Aryl oder -(Cyclo)alkyl oder CH2-OR ist, worin R = H, Aryl oder (Cyclo)alkyl ist,
worin R5, R6, R7 und R8 = (C1-C8)-Aryl oder -(Cyclo)alkyl oder CH2-OR ist, worin R = N, Aryl oder (Cyclo)alkyl,

und B wie in Anspruch 4 definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem das Alkanolamin ausgewählt ist aus Diethanolamin, Triethanolamin und Tris(hydroxymethyl)aminomethan. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, das

– in Anwesenheit eines Lösungsmittels und/oder

– in Anwesenheit von Wasser

durchgeführt wird, wobei, wenn es in Anwesenheit von Wasser durchgeführt wird, die Reaktion vorzugsweise in Anwesenheit von weniger als 40 Gew.-% Wasser im Vergleich zum Anhydrid und Alkanolamin gestartet wird.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Molverhältnis von Anhydrid: Alkanolamin unter etwa 2:1, bevorzugt unter etwa 1,5:1 und am meisten bevorzugt etwa 1,42:1 oder weniger ist. Bindemittelharz, das zum Binden von Mineralfasern geeignet ist, erhältlich durch das Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche. Für Mineralfasern, insbesondere Glaswolle und Steinwolle, geeignete Bindemittelzusammensetzung, wobei die Bindemittelzusammensetzung umfasst:

– ein Bindemittelharz nach Anspruch 11 oder ein Salz davon und

– übliche Additive für eine Bindemittelzusammensetzung.
Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 12, bei der die Additive aus hydrophobisierenden Mitteln, hydrophilen Tensiden, Haftvermittlern für Glas, Wärme- oder UV-Stabilisatoren, Tensiden, Füllstoffen und Pigmenten ausgewählt sind. Bindemittelzusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 12 oder 13, ferner umfassend einen Beschleuniger, bevorzugt Natriumhypophosphit. Bindemittelzusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, ferner umfassend Wasser. Bindemittelzusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 15 mit einer Trockenbindefestigkeit von mindestens 3, bevorzugt mindestens 6 und am meisten bevorzugt mindestens 8 N/mm2 und mit einer Nassbindefestigkeit von mindestens 1 N/mm2, bevorzugt mindestens 2 N/mm2 nach 3 h in Wasser mit einer Temperatur von 80°C. Verwendung eines Bindemittelharzes nach Anspruch 11 oder einer Bindemittelzusammensetzung nach irgendeinem der Ansprüche 12 bis 16 als Bindemittel für Mineralfasern, insbesondere Glaswolle oder Steinwolle. Verfahren zur Bereitstellung eines gebundenen Mineralfaserprodukts, wie eines Glaswoll- oder Steinwoll-Produkts, welches umfasst das Applizieren eines Bindemittelharzes nach Anspruch 11 oder einer Bindemittelzusammensetzung nach irgendeinem einer Ansprüche 12 bis 16 auf die Mineralfasern, gefolgt von einer Härtung davon. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem ein Glaswoll- oder Steinwoll-Produkt durch Besprühen von gesponnenem Glas oder Stein mit der Bindemittelzusammensetzung und anschließendes Härten bei Temperaturen zwischen 150 und 300°C hergestellt wird. Mineralfaserprodukt, erhältlich gemäß irgendeinem der Ansprüche 17 bis 19.






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