DE1029725B

DE1029725B - Binders for glass fibers

Info

Publication number: DE1029725B
Application number: DEO4071A
Authority: DE
Inventors: Joseph P Stalego
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1954-01-27
Filing date: 1955-01-20
Publication date: 1958-05-08

Description

Bindemittel für Glasfasern Die Erfindung bezieht sich auf Bindemittel für Glasfasern.Binders for Glass Fibers The invention relates to binders for fiber optics.

Bei der Verarbeitung von Glasfasern zu Geweben od. dgl. erzielt man gemäß der Erfindung die besten Erfolge durch die Verwendung von Kieselsäuregel, Kieselsäure oder kolloidaler Kieselsäure allein oder in Kombination mit anderen für Glasfasern üblichen Bindemitteln, wobei kolloidale Micellen niedergeschlagen werden, die mit den Glasfaseroberflächen reagieren und zu einem Bestandteil derselben werden, oder in anderer Weise eine starke Bindung mit diesen Glasfaseroberflächen ergeben und andererseits mit solchen organischen Harzen oder anorganischen Haftmitteln verträglich sind, daß deren Eigenschaften geändert und diese weniger empfindlich für hohe Temperaturen und die Beeinflussung durch Flammen werden, während gleichzeitig die üblichen Stoffe auf den Glasfaseroberflächen derart verankert werden, daß sich eine Verbesserung der Bindung und der Widerstandsfähigkeit gegen Auflösen der Fasern beim Gebrauch ergibt. When processing glass fibers into fabrics or the like. One achieves according to the invention the best results through the use of silica gel, Silica or colloidal silica alone or in combination with others binders commonly used for glass fibers, whereby colloidal micelles are precipitated that react with the glass fiber surfaces and become part of them or otherwise form a strong bond with these fiberglass surfaces and on the other hand with such organic resins or inorganic adhesives are compatible that their properties are changed and they are less sensitive for high temperature and the influence of flames will be while at the same time the usual substances on the fiberglass surfaces are anchored in such a way that an improvement in the bond and the resistance to disintegration of the fibers results in use.

Der im folgenden verwendete Ausdruck »kolloidale Kieselsäure.r umfaßt auch Kieselsäure, Kieselsäuregel, wäßrige Dispersionen kolloidaler Kieselsäure und Polymere von Kieselsäure, die vorzugsweise ein Molekulargewicht von 2 Millionen und darunter aufweisen, bei dem sich die besten Bindungseigenschaften gezeigt haben, obwohl auch kolloidale Kieselsäure mit einem größeren Molekulargewicht, allerdings mit einem gewissen Verlust an Bindekraft, verwendbar ist. The term "colloidal silicic acid" as used in the following includes also silica, silica gel, aqueous dispersions of colloidal silica and Polymers of silica, preferably having a molecular weight of 2 million and below, which has shown the best binding properties, although also colloidal silica with a larger molecular weight, however with some loss of cohesiveness.

Man nimmt an, daß sich die Struktur kolloidalerKieselsäure beim Absetzen durch eine Kondensationsreaktion zwischen verfügbaren, unmittelbar am Siliziumatom sitzenden Hydroxydgruppen ändert und Polymerisate entstehen, die, obwohl sie etwas brüchig sind, am Glas durch Kondensationsreaktion zwischen Hydroxydgruppen auf dem Glas und in der kolloidalen Kieselsäure chemisch gebunden werden und infolgedessen ohne Brüchigkeit der durch sie mit den Glasfasern gebundenen Struktur praktisch verwendbar sind und eine Wertminderung durch Zerstäuben und Zerflocken verhindern, wie es bei Verwendung von Natriumsilikat oder anorganischen Haftstoffen als Bindemittel für Glasfasern der Fall ist. The structure of colloidal silica is believed to change upon settling by a condensation reaction between available, directly on the silicon atom sedentary hydroxide groups change and polymers are formed which, although they are somewhat are brittle on the glass due to the condensation reaction between hydroxide groups on the Glass and colloidal silica are chemically bound and as a result practically without brittleness of the structure bound by them with the glass fibers can be used and prevent depreciation through atomization and flaking, as is the case with the use of sodium silicate or inorganic adhesives as binders is the case for fiber optics.

Es kann ferner angenommen werden, daß die auf den Glasfaseroberflächen vorhandenen Hydroxydgruppen und die kolloidale Kieselsäure durch Kondensation reagieren und eine Bindung entsteht, die der Zerstörung bei extrem hohen Temperaturen widersteht. Wegen der Verträglichkeit der kolloidalen Kieselsäure mit anderen üblichen harzigen und siliziumhaltigen oder zementierenden Stoffen, wie sie bisher als Bindemittel für Glasfasern Verwendung gefunden haben, werden durch ihre Modifizierung mit Kieselsäure in der beschriebenen Weise viele der nachteiligen Eigenschaften dieser Bindemittel beseitigt und dadurch die Widerstandsfähigkeit gegen Fäulnis, wie sie bei manchen anorganischen Bindemitteln vorhanden ist, sowie die Adhäsion dieser Bindemittel an den Glasfaseroberflächen mit der Folge der Herabsetzung des Brüchigwerdens verbessert. Die Verwendung von kolloidaler Kieselsäure allein oder in Verbindung mit solchen anderen üblichen Stoffen führt zu einer Bindung, die in ihrem Charakter anorganisch ist und die Verwendung des Produktes bei hohen Temperaturen und unter ungünstigen Feuchtigkeitsverhältnissen ermöglicht. Rein che misch gesehen hat Kieselsäuregel oder kolloidale Kieselsäure mit Natriumsilikat keine Ähnlichkeit, wenn man es mit Glasfasern verwendet, weil letzteres Kieselsäure und Natriumoxyd im Verhältnis von 3 Molekulargewichten Kieselsäure zu einem Molekulargewicht Natriumoxyd enthält, während bei Kieselsäuregel die anteiligen Mengen auf der Basis der Molekulargewichte berechnet, in der Größenordnung von 98 bis 89 Teilen Kieselsäure zu einem Anteil Natriumoxyd liegen. Die Alkalität von Natriumsilikat ist für die Glasfaseroberflächen schädlich, während durch den vorzugsweise neutralen Charakter des verwendeten Kieselsäuregels nicht nur die Glasfasern nicht angegriffen werden, sondern eine gute Haftung, verbunden mit einem besonders günstigen Strukturaufbau, ermoglicht wird.It can also be assumed that those on the fiberglass surfaces existing hydroxide groups and the colloidal silica react by condensation and a bond is created that resists destruction at extremely high temperatures. Because of the compatibility of colloidal silica with other common resinous ones and silicon-containing or cementing substances, as previously used as binders for glass fibers are used by their modification with silica in the manner described many of the disadvantageous properties of these binders eliminated and thereby the resistance to rot, like they do with some inorganic binders is present, as well as the adhesion of these binders on the fiberglass surfaces with the result of reducing the fragility. The use of colloidal silica alone or in conjunction with such other common substances leads to a bond that is inorganic in character is and the use of the product at high temperatures and under unfavorable conditions Moisture conditions allows. From a purely chemical point of view, silica gel has or colloidal silica with sodium silicate no resemblance when you look at it with Glass fibers are used because the latter has a ratio of silica and sodium oxide Contains 3 molecular weights of silica to one molecular weight of sodium oxide, while in the case of silica gel the proportional amounts are based on the molecular weights calculated, on the order of 98 to 89 parts of silica for one portion Sodium oxide. The alkalinity of sodium silicate is essential for the fiberglass surfaces harmful, while due to the preferably neutral character of the silica gel used Not only are the glass fibers not attacked, but good adhesion, connected with a particularly favorable structure, is made possible.

Die Tatsache, daß bei den beschriebenen Bindemitteln keine Brüchigkeit auftritt, ist vermutlich nicht nur auf die Anwesenheit geringerer Mengen organischer Harze zurückzuführen, die im wesentlichen durch Kieselsäuregel ersetzt werden, sondern es ist anzunehmen, daß diese Eigenschaften zum großen Teil daher stammen, daß Kieselsäuregel oder kolloidale Kieselsäure Feuchtigkeit bis zu einem gewissen Grad erfolgreich widerstehen kann. The fact that the binders described have no brittleness occurs, is presumably not only due to the presence of smaller amounts of organic Resins, which are essentially replaced by silica gel, but rather it can be assumed that these properties stem in large part from the fact that Silica gel or colloidal silica moisture successfully to some extent can resist.

Soweit festgestellt werden konnte, läßt sich die auftretende Reaktion formelmäßig wie folgt skizzieren: Kieselsäure A spaltet bei der Kondensation Wasser ab und bildet ein Polymerisat B mit einer Vielzahl von freien Hydroxydgruppen, so daß die Verbindung in Wasser dispergierbar ist und eine stabile Lösung bildet. Die kolloidale Kieselsäure mit den freien Hydroxydgruppen kann mit auf den Glasfaseroberflächen vorhandenen freien Gruppen reagieren, insbesondere, wenn man sie bei hohen Temperaturen aufbackt, so daß ein wasserunlösliches, mit den Glasfaseroberflächen fest verbundenes und einen Bestandteil desselben bildendes Produkt entsteht. Die durch die Verwendung von kolloidaler Kieselsäure erzielbare Bindung ist umgekehrt proportional zur Teilchengröße. Man verwendet daher vorzugsweisekolloidale Kieselsäuremicellen unter 15 Millimikron. Die pz-Wert-Einstdlung ist für die Herstellung des Gels wichtig. Die Ansäuerung erfolgt mit anorganischen Säuren, beispielsweise Schwefelsäure. Man verwendet jedoch häufig auch andere Säuren, wie Borsäure, so daß Natriumborat als Nebenprodukt entsteht, welches beim Trocknen als glasige Phase die kolloidale Kieselsäure als Bindemittel für die Glasfasern verstärkt.As far as could be determined, the reaction that occurs can be sketched as follows: Silica A splits off water during the condensation and forms a polymer B with a large number of free hydroxide groups, so that the compound is dispersible in water and forms a stable solution. The colloidal silica with the free hydroxide groups can react with free groups present on the glass fiber surfaces, especially if they are baked at high temperatures, so that a water-insoluble product is formed which is firmly bonded to the glass fiber surfaces and forms a component of the same. The binding achievable through the use of colloidal silica is inversely proportional to the particle size. It is therefore preferred to use colloidal silica micelles below 15 millimicrons. The pz value setting is important for the manufacture of the gel. The acidification takes place with inorganic acids, for example sulfuric acid. However, other acids, such as boric acid, are often used, so that sodium borate is formed as a by-product, which, as a glassy phase, strengthens the colloidal silica as a binder for the glass fibers on drying.

Im folgenden sollen einige Beispiele für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegeben werden: Beispiel 1 Eine Matte aus Stapelglasfasern wird in der Hitze gereinigt, um alle Schmiermittel usw. von der Oberfläche zu entfernen. Dann wird die Matte mit einer Kieselsäurelösung mit 30 °/O Festteilchen gesättigt. Die überschüssige Kieselsäure wird abgesaugt, so daß 100°/o Kieselsäure Bindemittel auf dem gleichen Gewichtsanteil Glasfasern verbleiben. The following are some examples of the implementation of the invention Procedure are given: Example 1 A mat made of staple glass fibers is in the Heat cleaned to remove all lubricants etc. from the surface. then the mat is saturated with a silica solution with 30% solid particles. the excess Silica is suctioned off, so that 100% silica binder on the same weight proportion of glass fibers remain.

Die imprägnierte Matte wird Wärme und Druck ausgesetzt, um das Lösungsmittel zu beseitigen und das Produkt zusammenzupressen, während die Reaktion in Form einer Kondensation zur Bildung der kolloidalen Micellen, die auf den Glasfaseroberflächen gebunden sind, vor sich geht. Die Reaktion ist im weitesten Umfange vom Druck unabhängig. Es ist lediglich notwendig, die Matte während des Erhitzungsvorganges so weit zusammenzupressen, wie es für das Endprodukt erwünscht ist. The impregnated mat is exposed to heat and pressure to release the solvent to eliminate and compress the product while the reaction is in the form of a Condensation to form the colloidal micelles on the glass fiber surfaces are bound, is going on. The reaction is largely independent of the pressure. It is only necessary to compress the mat during the heating process to such an extent that as desired for the end product.

Vorzugsweise bringt man Temperaturen im Bereich von i50 bis 300°C für 1 bis 30 Minuten zur Anwendung. Man kann zur Beschleunigung der Reaktion auch höhere Temperaturen verwenden, überschreitet jedoch zweckmäßig nicht den Wert von 600°C. Temperatures in the range from 150 to 300.degree. C. are preferably brought for 1 to 30 minutes to use. One can speed up the response too use higher temperatures, but expediently not exceed the value of 600 ° C.

Die durch die kolloidale Kieselsäure gebundene Glasfasermatte hält ihre Form bis zu einer Schmelztemperatur, die oberhalb der Schmelztemperatur der Glaszusammensetzung liegt, aus der die Fasern hergestellt sind. Wenn beispielsweise kolloidale Kieselsäure als Überzug auf Glasfasern gebunden ist, dann haben die Glasfasern normalerweise einen Schmelzpunkt von etwa 6500 C; die Matte sintert aber erst bei einer Temperatur von etwa 8200 C. Erhitzt man bis zu diesen hohen Temperaturen, dann tritt eine molekulare Änderung in der Kieselsäurebindung auf, die wenigstens teilweise auf das im Kieselsäurebindemittel vorhandene Glas mit geringerem Schmelzpunkt zurückgeht, so daß sich eine neue glasige Phase mit höherem Kieselsäuregehalt bildet. Stangen und Bretter aus mit kolloidaler Kieselsäure gebundenen Glasfasern lassen sich ohne Schwierigkeiten für längere Zeit Temperaturen bis zu 7600 C aussetzen. The glass fiber mat bound by the colloidal silica holds their shape up to a melting temperature which is above the melting temperature of the Glass composition from which the fibers are made. For example, if colloidal silica is bound as a coating on glass fibers, then the glass fibers have usually a melting point of about 6500 C; however, the mat only sinters at a temperature of about 8200 C. If you heat up to these high temperatures, then a molecular change in the silica bond occurs, at least that partly due to the glass with a lower melting point present in the silica binder decreases, so that a new glassy phase with a higher silica content is formed. Leave rods and boards made of glass fibers bound with colloidal silica expose themselves to temperatures of up to 7600 C for long periods of time without difficulty.

Verwendet man kolloidale Kieselsäure allein als Bindemittel für Glasfasern, so genügt ein Anteil von 20 bis 200 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gewicht der Glasfasern, um ein ausreichend gutes Produkt zu erhalten. Der Anteil ist abhängig von der Dichte des Glasfaserkörpers und von den erwünschten Eigenschaften des geformten und gebundenen Produktes. Vorzugsweise trägt man die gewünschte Menge kolloidaler Kieselsäure durch eine einfache Behandlung auf, beispielsweise mittels einer Zusammensetzung, die 5 bis 50 Gewichtsprozent Festkörper enthält. Die kolloidale Kieselsäure läßt sich durch die Zugabe von bis zu 50 Gewichtsprozent an anorganischen Füllstoffen, beispielsweise Calciumcarbonat in feinstverteilter Form, modifizieren. If colloidal silica is used alone as a binder for glass fibers, a proportion of 20 to 200 percent by weight, calculated on the weight of the Glass fiber to get a good enough product. The proportion is dependent the density of the fiberglass body and the desired properties of the molded one and bound product. It is preferred to carry the desired amount of colloidal Silica by a simple treatment, for example by means of a composition, which contains 5 to 50 percent by weight solids. The colloidal silica leaves by adding up to 50 percent by weight of inorganic fillers, Modify, for example, calcium carbonate in finely divided form.

Es hat sich herausgestellt, daß die in Form von Kieselsäure oder Kieselsäuregel aufgebrachte kolloidale Kieselsäure den Glasfaserprodukten ausgezeichnete Eigenschaften verleiht, z. B. das Fehlen von Brüchigkeit, und eine gute Stabilität bei hohen Temperaturen erteilt, wenn man sie mit üblichen organischen Harzbindemitteln, beispielsweise Phenolformaldehydharzen und mit einem thermoplastischen Kunstharz aus Kiefernholz gestreckte Phenolformaldehydharzen verwendet. Die kolloidale Kieselsäure wird dabei anschließend oder zusammen mit dem Harzbindemittel aufgebracht, wie aus dem folgenden Beispiel hervorgeht. It has been found that the in the form of silica or Silica gel applied colloidal silica glass fiber products excellent Gives properties, e.g. B. the lack of brittleness, and good stability granted at high temperatures if they are used with conventional organic resin binders, for example phenol-formaldehyde resins and with a thermoplastic synthetic resin used phenol-formaldehyde resins stretched from pine wood. The colloidal silica is applied afterwards or together with the resin binder, as shown in is shown in the following example.

Beispiel 2 Glaswollfasern, die mit einem gehärteten Phenolformaldehydharzmaterial gebunden und in Form gebracht sind, werden mit einer 30/0eigen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels, beispielsweise dem quaternären Ammoniumsalz einer Fettsäure, behandelt, um eine vollständigere Benetzung der gebundenen Glasfasern zu erreichen. Nach der Trocknung wird der gebundene Glasfaserkörper in eine Zusammensetzung mit 15 bis 30 °/0 Kieselsäure eingetaucht oder in anderer Weise behandelt, die einen geringen Anteil zwischen 0,2 und 1,0 Gewichtsprozent von hydrophilen Kolloiden, wie Ammoniumalginat, enthält, um die Zusammensetzung ausreichend einzudicken und dadurch ein Abtropfen der Zusammensetzung aus dem Glasfaserkörper zu verhindern. Überschüssiges Bindemittel wird durch Absaugen entfernt und das Produkt bei einer Temperatur von etwa 2100 C 15 bis 25 Minuten erhitzt. Example 2 Glass wool fibers coated with a cured phenol-formaldehyde resin material Are bound and brought into shape, with a 30/0 solution of a surface-active Treated by means of, for example, the quaternary ammonium salt of a fatty acid, to achieve a more complete wetting of the bound glass fibers. After The bonded fiberglass body is made into a composition using drying 15th to 30 ° / 0 silica immersed or otherwise treated, which has a low Content between 0.2 and 1.0 percent by weight of hydrophilic colloids, such as ammonium alginate, contains in order to thicken the composition sufficiently and thereby allow it to drip off to prevent the composition from the fiberglass body. Excess binder is removed by suction and the product at a temperature of about 2100 C heated for 15 to 25 minutes.

Wenn man Magnesiumoxysulfat bei mit Phenolformaldehyd gebundenen Matten verwendet, dann neigt das Produkt dazu, bei erhöhten Temperaturen zu Pulver zu zerfallen. Das Phenoliormaldehydharz brennt im allgemeinen unmittelbar nach einer Erwärmung auf etwa 6500 C ab. Das nach Beispiel 2 vorbereitete gebundene Mattenmaterial widersteht dagegen Temperaturen von etwa 6500 C für außerordentlich lange Zeit. Ohne Verwendung kolloidaler Kieselsäure würde die Zerstörung einer phenolformaldehydgebundenen Matte bereits bei Temperaturen unterhalb von 1850 C auftreten. If you have magnesium oxysulphate when bound with phenol formaldehyde If mats are used, the product tends to powder at elevated temperatures to disintegrate. The phenoliormaldehyde resin generally burns immediately after one Warming to about 6500 C. The bonded mat material prepared according to Example 2 on the other hand, withstands temperatures of around 6500 C for an extraordinarily long time. Without using colloidal silica, the destruction of a phenol-formaldehyde bond would occur Mat already occur at temperatures below 1850 C.

Beispiel 3 Eine Zusammensetzung aus 10 bis 25 Gewichtsprozent Phenolformaldehyd im A-Zustand und 15 bis 30 Gewichtsprozent Kieselsäure, die als Dispersionsmittel dient, wird auf die Glasfasern aufgesprüht, wenn diese nach unten durch die Formhaube nach dem Ausziehen aus Schmelzströmen wandern und auf einem sich bewegenden Band zur Bildung einer Matte od. dgl. gesammelt werden. Example 3 A composition of 10 to 25 weight percent phenol formaldehyde in the A-stage and 15 to 30 percent by weight of silica, which is used as a dispersant is sprayed onto the glass fibers as they go down through the hood wandering after being drawn out of melt streams and on a moving belt to form a mat or the like. Are collected.

Selbst wenn Schmelzglasstaubteilchen in die Faserphase gelangen, wird bei Vorhandensein kolloidaler Kieselsäure ein Faulen ausgeschaltet, im Gegensatz zu der häufig auftretenden Entzündung, wenn Phenolharzbindemittel allein zum Verkleben der Fasern Verwendung findet.Even if fused glass dust particles get into the fiber phase, will in the presence of colloidal silica, putrefaction is eliminated, in contrast to the inflammation that occurs frequently when phenolic resin binders are used alone for bonding the fibers are used.

Die derart geformte Matte wird durch einen Härtungsofen geschickt, wo mit oder ohne Druckaufbringung für 10 bis 30 Minuten auf eine Temperatur von 150 bis 2lO° C erhitzt wird. Das Produkt besitzt eine hohe Festigkeit und Feuerbeständigkeit. Es staubt nicht und wird beim Biegen nicht zerstört, selbst wenn man es auf eine Temperatur bis 550°C erhitzt, auch wenn die Phenolharzkomponente beseitigt ist, während eine ohne Kieselsäure hergestellte Masse bei Temperaturen von 2300 C vollständig zerstört wird. The mat thus formed is passed through a curing oven, where with or without application of pressure for 10 to 30 minutes at a temperature of 150 to 20 ° C is heated. The product has high strength and fire resistance. It doesn't dust and won't break when you bend it, even if you put it on one Temperature heated to 550 ° C, even if the phenolic resin component has been removed, while a mass produced without silica is complete at temperatures of 2300 C. gets destroyed.

Beispiel 4 Ein anorganisches Bindemittel wird durch Mischen von Borsäure mit Natriumsilikat in ungefähr gleichen Molekularanteilen hergestellt. Aus dieser Mischung entsteht Natriumborat, ein wasserlösliches Glas und Kieselsäure, die in der oben beschriebenen Weise kolloidale Kieselsäure bildet. Wird eine Glasfasermatte mit dieser Zusammensetzung durch Eintauchen oder Übersprühen behandelt und für 20 bis 30 Minuten bei 200 bis 3200 C erhitzt, dann entsteht ein Bindemittel aus kolloidaler Kieselsäure, bei der die Teilchengröße unterhalb von 10 bis 30 Millimikron liegt. Das Natriumborat bleibt auf der Glasoberfläche löslich, bis die Masse auf 700 bis 850°C erhitzt wird und eine Fusion der Glasfaseroberflächen mit dem Natriumborat stattfindet, so daß dieses einen Teil der Glasfaseroberfläche bildet und damit wasserunlöslich geworden ist. Example 4 An inorganic binder is made by mixing boric acid made with sodium silicate in approximately equal molecular proportions. From this Mixture creates sodium borate, a water-soluble glass and silica, which in forms colloidal silica in the manner described above. Will be a fiberglass mat treated with this composition by dipping or spraying and for 20 Heated up to 30 minutes at 200 to 3200 C, then a colloidal binder is formed Silica with a particle size below 10 to 30 millimicrons. The sodium borate remains soluble on the glass surface until the mass reaches 700 to 850 ° C is heated and a fusion of the glass fiber surfaces with the sodium borate takes place so that this forms part of the glass fiber surface and is therefore insoluble in water has become.

Eine Abänderung, bei der man von kolloidaler Kieselsaure als Komponente des Bindemittels Gebrauch macht, verbessert die Eigenschaften des Glasfaserbindemittels aus anorganischem Zementierungsmaterial, vorzugsweise Magnesiumchlorid, Magnesiumoxysulfat, Gips, Spargips, Portlandzement usw. Wenn kolloidale Kieselsäure nur mit 1 bis 5 Gewichtsprozent in der Bindemittelzusammensetzung vorhanden ist, dann verstärkt diese kolloidale Kieselsäure in den durch die Zementierungsprodukte verstärkten Glasfasern die Stärke der Bindung und verhindert ein Verwerfen usw. A modification that uses colloidal silica as a component making use of the binder improves the properties of the fiberglass binder of inorganic cementing material, preferably magnesium chloride, magnesium oxysulphate, Plaster of paris, asparagus, portland cement, etc. If colloidal silica with only 1 to 5 % By weight is present in the binder composition, then reinforced this colloidal Silica in the glass fibers reinforced by the cementation products the strength of the bond and prevents warping, etc.

Verwendet man kolloidale Kieselsäure allein auf den Glasfasern, dann modifiziert man das kolloidale Kieselsäure enthaltende Bindemittel zweckmäßig durch weitere Zugabe von Kondensationsprodukten aus Harnstoff, Borsäure und Formaldehyd in annähernd äquimolekularen Anteilen gegebenenfalls mit bis zu 10 Gewichtsprozent Glykol. Man gibt 90 bis 60 Gewichtsteile Kieselsäure zu 10 bis 40 Gewichtsteilen dieser das Faulen verhindernden Zugabemittel. If you use colloidal silica on the glass fibers alone, then if the binding agent containing colloidal silica is appropriately modified further addition of condensation products from urea, boric acid and formaldehyde in approximately equimolecular proportions, optionally with up to 10 percent by weight Glycol. 90 to 60 parts by weight of silica are added to 10 to 40 parts by weight these rot-preventing additives.

Beispiel 5 Eine Mischung von 70 Gewichtsprozent Kieselsäure (30 °/0 kolloidale Kieselsäure) und 30 °/0 fäulnisverhinderndes Harz (67 °/o Festteile) dient zur Behandlung von Glasfasern. Das Harz verbessert die Verteilung und die Stabilität des kolloidale Kieselsäure enthaltenden Bindemittels. Wenn man es auf die Glasfasern in solchen Mengen aufbringt, daß die kolloidale Kieselsäure im Verhältnis von 113 Gewichtsteilen zu 213 Gewichtsteilen Glasfasern steht und diesen Körper erhitzt, dann ist dieses Produkt griffiger als das, das mit kolloidaler Kieselsäure allein als Bindemittel hergestellt ist. Das Produkt neigt weniger dazu, an den Oberflächen zu stauben und hat infolge der Verwendung des fäulnisverhindernden Bindemittels eine größere Widerstandsfähigkeit gegen ein Einreißen und Brüchigwerden. Example 5 A mixture of 70 percent by weight silica (30 ° / 0 colloidal silica) and 30% rot-preventing resin (67% solids) is used to treat glass fibers. The resin improves the distribution and the Stability of the colloidal silica-containing binder. If you put it on the glass fibers in such amounts that the colloidal silica in proportion from 113 parts by weight to 213 parts by weight of glass fibers stands and this body heated, then this product is easier to grip than the one made with colloidal silica is made solely as a binder. The product has less of a tendency to stick to the surfaces to dust and has due to the use of the antifouling binder greater resistance to tearing and breaking.

Verwendet man es für Rohrisolierung und erhitzt es auf etwa 550° C, dann beobachtet man lediglich ein schwaches Nachdunkeln an der Oberfläche, wenn die Isolierung nach dem Erhitzungsversuch von der Rohrleitung abgenommen wird. Das untersuchte Material kann dann noch einmal für 4 Stunden auf etwa 350°C erhitzt werden und für weitere 4 Stunden auf 430° C, und schließlich noch einmal 15 Stunden auf 5500 C, ohne daß man eine merkliche Schädigung des Materials feststellen kann. It is used for pipe insulation and heated to around 550 ° C, then one only observes a slight darkening on the surface, if the insulation is removed from the pipeline after the heating attempt. That The material being examined can then be heated again to around 350 ° C for 4 hours and for a further 4 hours at 430 ° C, and finally another 15 hours to 5500 C without any noticeable damage to the material being noticed.

Kolloidale Kieselsäure kann mit anderen Stoffen, beispielsweise Stärke, Polyvinylalkohol, Aminoboraten, Glykolboraten und anderen organischen und organischmetallischen Verbindungen Verwendung finden, um ein Stauben des Bindemittels zu verhindern und das Aussehen und die Griffigkeit der gebundenen Produkte sowie die Haftung der Harz- und harzhaltigen Überzugsmittel zu verbessern. Die kolloidale Kieselsäure scheint den Stoffen Bindungseigenschaften zu geben, die bei den bisherigen Bindemitteln bei Glas nicht möglich waren, insbesondere wenn das Material, beispielsweise organische Harze, Proteine, Kohlehydrate und organometallische Verbindungen od. dgl., in Wasser löslich oder dispergierbar ist. Beispielsweise kann man Stärke allein nicht als Bindemittel verwenden. Sie ergibt jedoch gute Bindungseigenschaften, wenn man sie in Verbindung mit kolloidaler Kieselsäure zur Anwendung bringt. Aminoborate reagieren chemisch mit Kieselsäure und ergeben eine gute Bindung. Colloidal silica can be mixed with other substances, for example starch, Polyvinyl alcohol, amino borates, glycol borates and other organic and organometallic Find compounds use to prevent dusting of the binder and the appearance and feel of the bonded products as well as the adhesion of the resin and resinous coating agents. The colloidal silica appears To give the substances binding properties that were found in previous binders were not possible with glass, especially if the material, for example organic Resins, proteins, carbohydrates and organometallic compounds or the like, in water is soluble or dispersible. For example, strength alone cannot be considered a Use binding agents. However, it gives good bonding properties when you use them in conjunction with colloidal silica. Aminoborates react chemically with silica and result in a good bond.

Erhitzt man sie jedoch 2 Stunden lang auf etwa 350°C oder für kürzere Zeit auf höhere Temperaturen, dann zerschmilzt das Bindemittel in eine glasige keramische Bindung. Andere organometallische Stoffe, deren anorganischer Anteil das Glas flüssiger hält, sind ebenfalls von besonderem Interesse. Der organische Anteil dient mehreren Zwecken: 1. Er verbessert die Benetzbarkeit der Glasfasern durch das Bindemittel und wirkt als Feuchtigkeitshalter, um die Kieselsäure chemisch reaktionsfähig zu erhalten, bis das gewünschte Absetzen erfolgt ist.However, they are heated to about 350 ° C for 2 hours or shorter Time to higher temperatures, then the binder melts into a glassy ceramic Binding. Other organometallic substances, the inorganic part of which makes the glass more liquid holds are also of particular interest. The organic portion serves several Purposes: 1. It improves the wettability of the glass fibers by the binder and acts as a moisture retainer to make the silica chemically reactive too maintained until the desired settling has occurred.

2. Er verbessert die physikalischen Eigenschaften des Endproduktes, indem ein Stauben ausgeschaltet, die Widerstandsfähigkeit verbessert wird und das Produkt weniger brüchig wird. Bei erhöhten Temperaturen brennt der organische Anteil allmählich ab und läßt als hitzebeständiges Bindemittel die Borat-Kieselsäure-Struktur zurück. 2. It improves the physical properties of the end product, by eliminating a dust, improves resilience and the product becomes less brittle. The burns at elevated temperatures Organic content gradually decreases and leaves the borate-silica structure as a heat-resistant binder return.

PATENTANSPROCIIE 1. Verwendung von kolloidaler Kieselsäure in Wasser in Mengen von 5 bis 50 Gewichtsprozent als Bindemittel für 50 bis 95 Gewichtsprozent Glasfasern. PATENT APPLICATION 1. Use of colloidal silica in water in amounts of 5 to 50 percent by weight as a binder for 50 to 95 percent by weight Fiberglass.

Claims

2. Binder according to claim 1, characterized in that the silica is in the form of micelles below 15 millimicrons.

3. Binder according to claim 1 or 2, characterized in that the composition is set to a pii value below 7.

4. Binder according to one of claims 1 to 3, characterized by an aqueous composition of phenol formaldehyde resin binder and colloidal Silica as an anchoring agent.

5. Binder according to one of claims 1 to 3, characterized by an aqueous, colloidal silica acid-containing system, with an addition of Starch in amounts of 5 to 50 percent by weight.

6. Binder according to one of claims 1 to 3, characterized by an aqueous, colloidal silica-containing system with an addition of polyvinyl alcohol in amounts of 5 to 50 percent by weight.

7. Binder according to one of claims 1 to 3, characterized by an aqueous, colloidal silica-containing system with an addition of water-soluble Borate, e.g. B. sodium borate, glycol borate, organic borate with amino groups in quantities from 5 to 50 percent by weight.

8 binder according to any one of claims 1 to 3, characterized by an aqueous system containing colloidal silica with an addition of organic, water-dispersible binder in amounts of 5 to 50 percent by weight.

Documents considered: German Patent Specifications No. 511 455, 302 834, 594 257; German patent application A 3861 VIb / 80b; »Chemistry Lexicon« von Römpp, 1953, Brd. 2, p.1100.