LU85097A1 - Saeuregehaertete,mit mineralwolle vertraegliche anorganische bindemittelzusammensetzungen - Google Patents

Saeuregehaertete,mit mineralwolle vertraegliche anorganische bindemittelzusammensetzungen Download PDF

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Description

BL-3523/vdw
.......8 5 Ο 9 T RAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG
du .....Monsieur le Ministre de l’Économie et des Classes Moyennes
Titrp délivré · -Sj®· YH, ......................................... Service de la Propriété Intellectuelle
LUXEMBOURG
iH
Demande de Brevet d’invention I. Requête
La SOC.dite: ARMSTRONG WORLD INDUSTRIES INC. f Liberty * (1)
Charlotte Streets, Lançaster,Pennsylvania 176 Ö4/ÜSÄ,représentée p MM. Freyïinger Ernest T. & Meyers Ernest, ing.cons.en propr.ind.
* 4 6 · rue - atf-eunetière r- hï pw il-53 > LuxeBibourg > agi ssant en-.......................... w V' aualitê.....de....mandataires......................................................... .....................................................................................................troi déposent) ce dix-huit novembre mil neuf cent quatre-vingt- (3) à......^l. 9.9... heures., au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l'obtention d'un brevet d'invention concernant : ....................................................................................................................................................................................................................................................... (4) " Saureçehartete, mit Mineralwolle verträgliche anorganische
Binöemittelzusammansetzungen " 2. la délégation de pouvoir, datée de.....-'S.LCaS <-·βΓ.......................... je 22 âbüt 1& 83.............
3. la description en langue_________alleitia-nde.........................de l’invention en deux exemplaires; 4. ... .....[{_____________planches de dessin, en deux exemplaires; ô. la quittance des taxes versées au Bureau de l'Enregistrement à Luxembourg,
~ ls SC :*'.C Γ i. «Vj-ilÜ C ï!a~Z· L z. CuTii-’** w‘ÎS
clécïarefnt) en assumant ia responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeurs) est (sont) :
l.Gsry VE73îs™T'â:';iis'or.,2552 J-.uc'iyn Brive·,Yorkί?a 17404/USA
Y~'fhiiriâ.....Lrive'rMahhëim,Pâ'''1754'57USA
.2.Larry. Lsroy Ldr.*,430 Dsip F.c-ad,Lancaster ,Pa 17601 /USA
rever, c’Îçue(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d'une (des) demande® de (6) .....................................................................déposée® en (7)............7:.?:.................................................................................
le r.suf âéceràkre r.il neuf cent quatr e - vinçt-·;<eux sous le no, (8j 4-45,312 - au nom de .....7.7717.11.1771.7/......^71..^.1.::.7.7.:77 11.:/......l.‘.7l._7_.................................................................. (9) éJit(éllsent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg________ ±1 ...±^1...^.. .4i::lî^î±î.nî. ........................................ ............ .............................................................................................. (10) S· solIicite(nt) ia dél: vranc-e d'un brevet d’invention pour l'objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cerne délivrance è ^ mois. (111 ::: Γο ds: :::117171- j-.e ..........................................
------------------.....-.........
y' * II. Procèi-ve: bal de Dépôt
La susdite demande de brevet d'invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuels à Luxembourg, en date du : το -m.-;4>t,; - I g - i \ Pr. ie Ministre h,pures \'-γ ér e;t: qe l’Économie et des Classes Moyennes, : ............................. Vt, eyf JJ j'i.
« · BL-3523
J
^Prioritätsbeanspruchung einer Patentanmeldung eingereicht in den USA am 9. Dezember 1982 I- j _unter ISir. 448,312_
PATENTANMELDUNG
ii **
: I
i I 'i ‘I ! 2 " Säuregehärtete, mit Mineralwolle verträgliche anorganische Bindemittelzusammensetzungen " - * ARMSTRONG WORLD INDUSTRIES INC.
Liberty & Charlotte Streets Lancaster, Pennsylvania 17604 USA
l « - 1 - Säuregehärtete, mit Mineralwolle verträgliche anorganische Bindemittelzusammensetzungen
Die Erfindung betrifft säuregehärtete anorganische Zusammen-Setzungen, die für die Verwendung als Bindemittel geeignet 5 und mit Mineralwolle verträglich sind.
Derartige säuregehärteten anorganischen Zusammensetzungen sind wünschenswert bei Verwendung im Zusammenhang mit Mineralwolle enthaltenden .Deckenplatten, da die lauf diese Weise erhältli— ; chen Verbunddeckensysteme Vorteile wie hohe Druck- .. und
10 Scherfestigkeit, geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit, gerin-! O
ge Schrumpfung bei hohen Temperaturen (z.B. 1093 C) und aus-j gezeichnete schallabsorbierende Eigenschaften aufweisen.
Verbunddeckensysteme sind besonders geeignet,da sie eine ver- i minderte Tendenz zur Durchbiegung und zum Werfen zeigen, ins-15 besondere wenn sie feuchten atmophärischen Bedingungen ausgesetzt sind. Viele dieser Vorteile sind zumindestens teilweise der Aufnahme von Mineralwolle in die Deckenplatten der Verbunddeckensysteme zu verdanken.
Die genannten Vorteile sind allerdings kurzlebig und werden j 20 durch die Tatsache, daß die Mineralwolle dem Angriff der an- i ! organischen Säure im Bindemittelsystem während des Härtungs prozesses ausgesetzt ist, wobei nachfolgend das schädliche H~S-Gas frei wird und es gegebenenfalls zur Zerstörung des
; * z -* J
Kineralwollefasersystems kommen kann, wiederaufgehoben.
! 25 Es ist somit wünschenswert, eine sauregehärtete anorganische
Zusammensetzung zu entwickeln, die als Bindemittel verwendet werden kann und die nach dem Härten nicht zum Abbau der Mineralwolle in der Deckenplatte führt, rriit der sie verbunden ist, so daß das auf diese Weise erhältlich Verbunddecken-30 System die obengenannten Vorteile über lange Zeit behält. Wichtigster Gegenstand der Erfindung ist somit die Bereitstellung eines säuregehärteten anorganischen Bindemittels, | das diesen Forderungen entspricht.
~ ? y ι * _ - 2 - *
Die erfindungsgemäße mit Mineralwolle verträgliche, mit einer Mineralsäure gehärtete erfindungsgemäße Zusammensetzung wird dadurch hergestellt, daß man in die Zusammensetzung einen Aminoalkohol als Mittel zur Hemmung des Säureangriffs einar-5beitet, das die negativen Wirkungen der anorganischen Säure auf die Mineralwolle hemmt, dabei aber die Aushärtung π der Zusammensetzung unter normalen Abbinde- und Härtungs- ;i ; bedingungen ermöglicht.
i
In ihrer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsge- 10 mäße Zusammensetzung insbesondere als bindemittel ähnliche 1 Beschichtung, bevorzugt als Rückenbeschichtung in einem :j gegenüber Durchbiegung und Werfen beständigen, Mineralwolle !: enthaltende Verbunddeckensystem geeignet.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung wird hergestellt durch i 15 Umsetzung von MgO mit einem sauren Phosphat, einem sauren
Sulfat oder einem sauren Chlorid in Anwesenheit eines anorganischen Füllers, eines flüssigen Aminoalkohols zur Hemmung des Säureangriffs und in Anwesenheit von Wasser zur Bildung eines härtbaren Breis. Die bei der Umsetzung von 20MgO mit dem sauren Phosphat, saufen Sulfat oder sauren Chlorid freiwerdende exotherme Wärme bewirkt die Härtung des Breis bei'Zimmertemperatur. Für Produktionszwecke kann es jedoch wünschenswert sein, dem Brei zur Beschleunigung des Abdampfens das Wasser aus den Brei zu erwärmen, um auf * 25 diese Weise die Härtung zu beschleunigen. Die Temperatur, bei der der Brei gegebenenfalls erwärmt wird, hängt von den »
Produktionsbedürfnissen desjenicen, der die Erfindung anwendet, ab.
Geeignete saure Phosphate, die im erfindungsgemäßen Verfahren 30 und in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden können, sind z.B. Konoammoniiir.phosphat (KH4H2P04) , Kat-1 riumphosphat (NaH2P04 ) und Kaliumphosphat (KH^O^) . Geeig nete Sulfate, die im erfindungsgemäßen Verfahren und in der I erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden können,
A
• » - 3 - » sind z.B. Ammoniumbisulfat (NH4HSC>4) , Natriumhydrogensulfat (NaHS04) und Ammoniumferrosulfat (NH4) 2Fe (S04) 2) . Geeignete saure Chloride, die im erfindungsgemäßen Verfahren und in
Iden erfindungsgemäßen Zusammensetzungen verwendet werden 5 können, sind z.B. Ammoniumchlorid (NH4Cl) , Zinkchlorid (ZnCl2) und Magnesiumchlorid (MgCl2). Die sauren Phosphate kommen in Frage, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Rückenbeschichtungsbindemittel in gegenüber Durchbie-$ gung beständigen Deckensystemen verwendet wird. Für solche Î| . 10 Zwecke ist das am meisten bevorzugte saure Phosphat - Mono- j ammon i umpho sphat.
<?i j Die bevorzugte erfindungsgemäße säuregehärtete anorganische I! I Zusammensetzung, die als Beschichtung in einem gegenüber
Durchbiegung und Vierfen beständigen Deckensystem in Frage 15 kommt, wird durch Umsetzung eines sauren Phosphats mit Mag-j nesiumoxid in Anwesenheit von Wasser, mindestens eines anor- r ganischen Füllers und eines Aminoalkohols zur Hemmung des Säureangriffs zwecks Bildung eines härtbaren Breis hergestellt. Gegebenenfalls kann die Zusammensetzung auch noch 20 mineralsaure.Härtunasbeschleuniger oder -verzögerer, anorganische und organische Verdicker, anorganische und organische Pigmente sowie anorganische und organische Schäumungsmittel enthalten.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
H
25 Verfahrens wird das saure Phosphatsalz dem Wasser zugesetzt, r o o o - das vorzugsweise bei ca, 21 C (70 F) bis ca. 54 C (130^F), insbesondere bei ca. 46°C (115°F) gehalten wird. Danach wird der flüssige Aminoalkohol der Lösung zugesetzt, die bis zur Klärung gerührt wird. Der Lösur.a wird (werden) danach der 30 (die) inerte(n) Füller zucesetzt. Schließlich wird das Magnesiumoxid der Lösung zucesetzt, die dann zur Bildung eines homogenen Arbeitsbreis gerührt wird.
Was die übrigen in der Zusammensetzung verwendbaren Koir.po-nenten betrifft, so kann dem Brei zu jedem beliebigen Zeit-. " 35 punkt vor der Zugabe des (der) Füller und des Hagnesiumoxids - 4 - 1 ' ' ein mineralsaurer Härtungsbeschleuniger wie z.B. Phosphor-, Schwefel-/ Chlorwasserstoff-, Salpeter- oder Essigsäure zugesetzt werden. Der Beschleuniger beschleunigt die Dauer der Härtung der Zusammensetzung. Durch Verwendung derartiger Be- 15 schleuniger kann die Dauer der Härtung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung den praktischen Erfordernissen entsprechend eingestellt werden. Bei Verwendung eines Beschleunigers ist es vorzuziehen, diesen nach der Zugabe des flüssigen Aminoalko-hols zuzusetzen. Gegebenenfalls kann die Dauer der Verarbei-p . 10tung bzw. des Vergießens des Breis durch Zugabe einer gerin- ; gen Menge eines Standarthärtungsverzögerers wie Natriumhydro xid, zur Lösung oder durch Temperaturerhöhung und/oder Verdünnung mit Wasser verlängert werden. In jedem Falle und un-M geachtet der in der Zusammensetzung verwendeten Komponente 15 sollte das Magnesiumoxid zur Vermeidung der Hydroxylierung » immer zuletzt der Lösung zuqeseczt werden.
Der Ausdruck "Aminoalkohol" bedeutet hier beliebige aminosub-stituierte Alkohole und/oder alkoholsubstituierte Amine. Es wurde gefunden, daß flüssige Aminoalkohole mit einem pH-Wert 20von ca. 10.5 bis ca. 13.5 in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Unterdrückung des Säureangriffs geeignet sind.
Beispiele für geeignete erfindungsgemäß verwendbare flüssige Aminoalkohole sind: 2-Dimethyl-aroinoethanol; 2-Amino-2-methyl-1-propanol; * 25 2,2-Iminodiethanol ; Ethanol an. in, 2-Aminoethanol ; Aminc- ethylethanolamin; l-Amino-2-propanol; l-Dimethylaminc-2-propanol; Dimethylisopropylamin; 2-Amino-2-ethyl-1,3-propandioldiiriethylaminoethanolî Diethyl ethanol arr.in; !' -Ksthyldiethanelar in ; Drmethylerino-30 2-methyl-1-propanol und 2-Dimethyl-1-propanol.
Das erfindungsgemäß verwendete Magnesiumoxid liegt in verr.ah-lener, geglühter Form vor und kann entsprechend den in der US-PS 3,821,006 beschriebenen Verfahren aus Dolomit (CaMgiCO^)2) Magnesit (MgCG-j) oder aus chemisch ausaefälltem Magnesium-35 hydroxid hergestel]t werden, wobei letzteres für die reisten f 'Ψ • · - 5 - I Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Zusammensetzung in
Frage kommt. Bei der Verwendung als Bindemittel in einem gegenüber Durchbiegung und Werfen beständigen Deckensystem sollte der Grad des Glühens des Magnesiumoxids so eingestellt 5 sein, daß ein spezifisches Gewicht von 3,60+0,05 g/cm^ erzielt wird, um fast ausschließlich kristallines Ilagnesiumoxid zu erzeugen. Für derartige Zwecke sollte sich die Teilchengrößenverteilung für MgO außerdem innerhalb des folgenden Bereiches || bewegen: .! Größe Prozent :i ! 10 über 15 pm 0 bis ca. 30 “ 5 - 15 pm ca. 50 bis ca. 100 I unter 5 pm 0 bis ca. 30
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung sollten vorzugsweise j; 5 Gew.Teile bis ca. 25 Gew.Teile des Aminoalkohols zur Unter- j , 15 drückung des Säureangriffs, bezogen auf die Gesamtgewichts- I : : teile Wasser, verwendet werden.
! Das bevorzugte Verhältnis von saurem Phosphat zu MgO in Ge wichtsteilen beträgt ca. 1 bis ca. 2,25 Gew.Teile saures Phosphat pro Gewichtsteil MgO. Bei unter 1 Gew.% saures 20 Phosphat zeigt die Zusammensetzung nur eine sehr schwache Härtung, wohingegen bei über ca. 2,25 Gew.Teilen saures Phosphat die Reaktion zwischen dem sauren Phosphat und MgO zu rasch abläuft und die erhaltene Zusammensetzung zerbröckelt.
: ' Bei Verwendung als Bindemittel für ein gegenüber Durchbiegung 25 beständiges Deckensystem enthält c: e c- r f i n c ·;. r. g s g er “ £ e Zcsar. -mensetzung vorzugsweise ca. 40 Gev.l bis ca. 70 Gew.% Füllstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendbare anorganische Füller sind z.B. Sand, Kieselerde, Kaolinitton, Glim-- 30 mer. Viol lastonit, Dolomit, Kalkstein, Quarz , Nephelin-Syenit, (Talk, Tonerde, Aluminiumtrihydrat, Aluminiunsilikat und/ode r _ Kaolinit.
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Die Verwendbarkeit der Füller hängt insgesamt von ihrer Wirkung auf die chemischen und rheologischen Eigenschaften des I Breis ab. Zeigt der Füller die Tendenz zum Quellen bzw. Absor bieren des Wassers, steigt die Viskosität des Breis so weit 5 an (bis über ca. 1,5 Pa.s (1500 c Ps), daß es zu keiner wirksamen Reaktion zwischen dem Ammoniumphosphat und dem Magne-siumoxid und damit zu keiner Härtung des Breis kommt. (Für die I - erfindungsgemäßen Zwecke ist die Härtung definiert als Zu- 1 2 stand der Härte, der einen Kerbschlag von 70,31 kg/m (15 lb/ ! 10 sg.in.) ohne Bruch aushält.
Die Art der konkreten in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu verwendenden Füller hängt weitgehend vom Verwendungszweck der Zusammensetzung ab. Wird z.B. die Zusammensetzung als gegenüber Durchbiegung beständige Beschichtung 15 zwecks Einbau in ein Deckensystem verwendet, sollte vorzugs- | weise mindestens einer der Füller Dolomit und/oder Silizium- ! | dioxid sein.
! Die üblichen erfindungsgemäß verwendbaren organischen und an- ; organischen Verdicker umfassen z.B. Carboxycellulose, Natrium- 20 polyacryiat, Natriumalginat, amorphe Kieselsäure und Glimmer.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann abgesehen von ihrer ! Verwendung als anorganisches Bindemittel für Deckensysteme auch noch für andere Verwendungszwecke eingesetzt werden, so z.B. als schützende Oberflächenbeschichtung für Deckenpro-25 dukte, Schichten bzw. Innenschichten von neuen Typen von * Deckenprodukten, geforme Pappe oder Deckenplatten (im Gemisch mit Mineralwolle), Fußboaenfliesen unc/ocer Produkte zur Verkleidung von Wänden, Wärmahauben und für Hochtemperaturiso-liermaterial. Es versteht sich von selbst, daß die Verhält-30 nisse der einzelnen Komponenten in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung und die Art der gegebenenfalls in ihr erhaltenen Komponenten vom gewünschten Verwendungszweck der Zusammensetzung abhängen.
:>
; V
- 7 - , ·
Bespiel 1 ‘ I · Dieses Beispiel illustriert die Herstellung der erfindungs gemäßen Zusammensetzung und ihre Verwendung als Rückenbeschichtung zur Verminderung des Durchbiegens in einem Decken-! 5 plattensystem.
' ! a i| I 30,7 g saures Ammoniumphosphat (NH^H^O^) werden unter Rüh- f o o 1 ren mit 133 g Wasser von 46 C (150 F) versetzt.
Danach werden der sauren Lösung 4,5 g 2-Amino-2-methyl-1-' propanol zugesetzt. Danach wird die Lösung klargerührt, wo- 10 nach 6,3 g Phosphorsäure zugesetzt werden. Die Lösung wird 1 anschließend 15 Minuten lang weitergerührt.
a
Danach werden der Lösung 7,8 g Kaolinitton, 8,8 g Glimmer ! und 38,8 g Dolomit zugesetzt und schließlich noch 37,0 g fögO
zur Bildung eines reaktionsfähigen Breis.
15 Zwei 5,1 cmx 10,2 cm (2' x 4’) Proben einer Mineralfaser- 3 deckenplatte (Platte A) mit einer Dichte von 0,15 g/cm (0,8 lbs./board ft.) und eine andere Platte (Platte B) mit einer Dichte von 0,29 g/cm3 (1,5 lbs./board ft.) werden 2 auf der Rückseite mit 602 g/m ( 5G g/ft.) des obengenannten 20 reaktionsfähigen Breis beschichtet. Danach werden die Platten bei 288°C (550° F) während 3 Minuten getrocknet. Dann wird jede Platte zur Bildung der endgültigen Verbunddeckeneinheiten mit den üblichen organischen Front- bzw. Vorder-seitenbeschichtuncen überzogen und schließlich mit einem 25 üblichen Deckanstrich versehen. Die Platten A und B zeigen verglichen mit ähnlichen, auf der Rückseite mit üblichen Polymerbeschichtungen (Melaminformaldehyd) überzogenen Plat-|ten eine Verringerung der Durchbiegung um 46 bzw. 40 %.
- Λ- ” /
J
Γ Μ b I - Beispiel 2 I Die Verfahrensweise entspricht im wesentlichen Beispiel 1, j ' nur werden andere Komponentenmengen und ein anderer Füller verwendet.
5 Komponente Menge ? NH4H2P04 16,5 g '! Wasser 46°C (115°F) 42,1 g 2-Amino-2-methyl-1-propanol 2,2 g | Phosphorsäure 3,9 g 10 Si02-Füller 26,4 g
MgO 8,8 g 3 i Eine Platte C mit einer Dichte von 0,15 g/cm (0,8 lbs./board j 3 I ' ft.) und eine Platte D mit einer Dichte von 0,29 g/cm (1,5 lbs./board ft.) werden auf der Pückseite jeweils mit 409 g/er ~ I 15 des aus der obenangeführten Formulierung bereiteten reaktions fähigen Breis beschichtet. Danach werden die Platten getrocknet und, wie in Beispiel 1 angegeben, mit den üblichen organischen Front- bzw. Vorderseitenbeschichtungen überzogen.
Die Platten C und D zeigen, verglichen mit ähnlichen, auf ; 20 der Rückseite mit Melaninformaldehyd beschichteten Platten »> »eine Verringerung der Durchbiegung von 92 % bzw. 93 %.
-4> - ; / ;

Claims (8)

1. Säuregehärtete, im Härtungszustand mit Mineralwolle verträgliche anorganische BindemittelZusammensetzung, dadurch ; gekennzeichnet, daß diese einen Aminoalkohol als Mittel zur Hemmung des Säureangriffs enthält. | j
! ' 2. BindemittelZusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aminoalko hol 2-Amino-2-methyl-l-propanol ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man ein saures Phosphat, ein saures Sulfat oder ein saures Chlorid mit Magnesiumoxid in Anwesenheit von Wasser, 5 mindestens eines anorganischen Füllers und eines flüssigen i Aminoalkohols umsetzt, der einen pH-Wert von ca. 10,5 bis ca. 13,5 aufweist, wodurch ein Brei entsteht, der nach dem Härten die anorganische Bindemittelzusammensetzung bildet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η n - ! zeichnet , daß das saure Phosphat ein Mono-ammoniumphosphat ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Magnesiumoxid ein spezifisches 3 »Gewicht von ca. 3,55 bis ca. 3,65 a/cm eufweist, une ca. i ! £ : Λ 10 bis ca. 30¾ der Magnesiumoxidteilchen einen Durchmesser von über 15 ^um, ca. 50 bis ca. 100¾ der Magnesiumoxidteilchen einen Durchmesser von ca. 5 yum bis ca. 15 yum und ca. 0 bis ca. 30¾ der Magnesiumoxidteilchen einen Durchmesser von unter ca. 5 pm aufweisen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der inerte anorgani- 1. sehe Füller zumindest einen der beiden Stoffe Dolomit oder * Siliziumdioxid enthält. <j
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch j| gekennzeichnet , daß als flüssiger Amino- ;| alkohol 2-Amino-2-methyl-l-propanol verwendet wird. i ?
8. Verwendung der säuregehärteten anorganischen Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2 oder hergestellt nach einem der Ansprüche 3 bis 7 als Schicht auf der Rückseite einer Mineralwolle enthaltenden Decken-5 platte von gegen Durchbiegung und Verwerfen beständigen Deckensystemen.
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