专利名称:矿物纤维绝缘材料的水不溶性添加剂的水乳液的制作方法
本发明是关于用于含有人造矿物纤维的绝缘材料的水不溶性添加剂的水乳液，和生产此种水乳液的方法及其在浸渍(加油)合成矿物纤维中的应用。此外，本发明还涉及用此种水乳液浸渍的含有合成矿物纤维的绝缘材料。
为了改进含有合成矿物纤维绝缘材料的操作性能，所以将其用诸如粉末粘合剂、防水剂、增滑和润滑剂一类的添加剂以及其他添加剂来浸渍。此外，为了使粘合材料中的矿物纤维具有某种形式的稳定性。还加入热固性的合成塑料，例如酚醛树脂之类。
为了使这些添加剂均匀地分布在随后被进一步加工成为纤维带形式的矿物纤维中，必须在制造绝缘材料过程中，在纤维仍可以以单独的纤维形式进行浸渍的阶段，将添加剂加入，即在形成粘接起来的纤维网之前加入添加剂。在绝缘材料制造过程中，此阶段紧挨着解集装置，由于此处接近熔融玻璃体，所以存在着高温、强烈的辐射热和着火的潜在危险性。
因此，添加剂必须满足下列条件-它们必须具有低的固有挥发度;
-它们必须是可用水来稀释的;
-它们必须是可用喷雾方法来操作的;
-在加工时它们必须是不会燃烧的。
在现有技术水平中，用具有所需的稳定性和通过加水即可将其稀释至所需的低操作浓度的添加剂的水乳液或分散体可满足这些条件。但是，含有矿物纤维，并用这些添加剂浸渍的绝缘材料，仅有条件地适用于实际的用途。
只用乳化剂即可生产可用作粉末粘合剂的矿物油、可用作防水剂的聚硅氧烷和类似的水溶性物质的水乳液。乳化剂是在水相和非水相中均具有良好溶解性的表面活性物质。应用此种在绝缘材料工业中称作“加油剂”的矿物油乳状液，可获得显著的粉末粘合量。此种后果是由于下列二个原因造成的1.含有矿物油的加油剂，在密实纤维之间的相对运动中，可起到润滑剂的作用。因此，减少了玻璃体对玻璃体的摩擦，也减少了玻璃体(玻璃纤维)断裂和脆裂的危险。
2.如果不采取上述预防措施，而所形成的粉末仍然粘着在完整的纤维上而且不能散入大气中去时，则此种后果就是粘性矿物油的粘性所造成的。因此，为了使含有合成矿物纤维的绝缘材料有好销路，用粉末粘合剂进行浸渍是一项必不可少的条件。
但是，事实已经证明用粉末粘合剂浸渍的绝缘材料很容易吸收水份。例如，如果将粉末粘合剂浸渍过的绝缘毡料放在水面上，它即会迅速膨胀并下沉。喷洒在此种毡料上的，例如，象雨水一类的水会被吸收并使该毡料变湿。这是一个很大的缺点，因为在使用中变湿的，例如被雨水打湿的含矿物纤维的绝缘材料，必须用很大的代价来使其干燥，而且，未充分干燥的绝缘材料还存在着发生腐蚀的潜在危险性。此外，许多可乳化的矿物油或其他水不溶性添加剂，可由于乳化剂的作用而被洗去。
一般来说，甚至可用作矿物纤维绝缘材料防水整理添加剂的聚硅氧烷，亦只能通过加入溶剂，而且在乳化剂的比例很高的情况下方能制得稳定的水乳液。因此，聚硅氧烷的憎水作用经常被乳化剂的亲水影响所削弱，有时甚至被完全抵消，而使加入聚硅氧烷变得毫无意义。在用此种乳状液浸渍矿物纤维后，只有应用特定的复杂技术措施才能将其中所含的乳化剂改性而使其失去乳化作用。
因此，在现有技术水平中，为了避免和防止在制备含乳化剂的乳状液时所存在的上述缺点，为了制得用于含有矿物纤维的绝缘材料的添加剂，进行了大量的实验。但是，在试图减少乳化剂用量的过程中，乳状液变得很不稳定，以致不能达到防水整理的目的。
此外，在现有技术水平中，包括将脂肪酸或树脂酸的碱性皂或铵皂用作乳化剂。此种物质可用作高粘性矿物油的有效乳化剂，即使其用量仅为矿物油的5%。应用石灰乳的化学沉淀作用，例如同时喷含皂乳液和石灰乳，可使皂类失去其乳化作用。当浸渍过的产品通过连续式干燥器时，铵皂亦可被热分裂作用所破坏。显然，增加喷石灰乳或增加在连续式干燥器中加热的步骤，在技术上和经济上都增加了不利的因素。
此外，在现有技术水平中，有一种已知的方法，其中将用作合成矿物纤维绝缘材料的高粘性矿物油用一种有机溶剂稀释，使其粘度类似于水的粘度。然后用静止混合器将此种形式的矿物油溶液混入合成树脂溶液中，并将其一起进行喷洒。此法需要百分数很高的溶剂，相当于用作粉末粘合剂的矿物油的25%至40%，而且此法使装置的烃排放量增至原排出量的2至3倍。
因此，本发明是以容易地、有效地以及尽可能长时间地用添加剂，例如粉末粘合剂、防水整理剂、增滑和润滑剂来浸渍含有人造矿物纤维的绝缘材料为基础的。此外，经过浸渍的合成矿物纤维绝缘材料必须尽可能地少吸收水份。
在本文一开始时所叙述的方法中，此问题是用一台大功率分散设备将不溶于水的添加剂分散在纤维素醚的水溶液中来解决的。
此外，此问题是用一种作为含合成矿物纤维绝缘材料的水不溶性添加剂的水乳液来解决的，用一台大功率分散设备将水不溶性添加剂分散在纤维素醚的水溶液中，即可制成此种水乳液。
最后，此问题是通过应用本发明的用来浸渍人造矿物纤维的水乳液及用此法浸渍过的，含有人造矿物纤维的绝缘材料来解决的。
根据本发明的方法，不溶于水的添加剂，例如高粘性矿物油，在不使用乳化剂或其他表面活性剂情况下，可形成水溶性纤维素醚的粘性溶液，而在应用大功率分散设备的情况下，可形成在工厂加工条件下具有充分稳定性的细分散的稳定水乳液。这些乳状液可用常规的搅拌设备(锚式、浆式或棒式搅拌器)稀释为有效成分含量为1%或低于1%的应用浓度，可与惯用合成树脂粘合剂混溶和提供适当的电阻。
纤维素醚是纤维素的烷基、芳烷基、羟烷基和羧烷基醚，它们没有或仅具有很弱的降低表面张力的性质。应用纤维素醚作为乳化助剂是已知的，为了阻碍形成的乳状液聚结，它们起到一种保护胶体的作用。它们将形成的油滴包在水中，而不是象乳化剂那样直接渗入内油相，即并不溶于油中。由于它们不溶于油，所以是将外相的纤维素醚加入水中，它们在水中很溶易溶解并使一经形成的乳状液滴保持悬浮状态。但是，过去并不知道，纤维素醚可用来制备人造矿物纤维绝缘材料添加剂的水乳液，并且具有将添加剂持久涂覆在人造矿物纤维上的作用。
在可用于本发明的纤维素醚中，最优选的是羟基乙基纤维素、甲基羟基乙基纤维素和羧基甲基纤维素钠，因为它们是非离子型的而且与酚醛树脂具有良好的配伍性，它们的较好用量是水不溶性添加剂的0.1至2.5%，最好是0.2至1.0%。常用的水不溶性添加剂是本技术领域：
中已知的和十分常用的粉末粘合剂和(或)防水整理剂，较好的粉末粘合剂是矿物油而较好的防水整理剂是聚硅氧烷。
本发明的方法中所用的大功率的分散设备，是应用充分高的剪切力，即用机械的方法制得水不溶性添加剂(如矿物油或聚硅氧烷)的细分散体的设备。例如由Janke与Kunkel公司销售的商品名为“Ultra-Turrax”或“Dispax”的设备。
下列实例，可较详细地说明本发明。
实例1用分批法生产防水整理剂的含油酸固定油的乳状液在120升混合容器中的配方200公斤Hoechst有限公司生产的商品为Tylose H 100，000的羟基乙基纤维素(HEC)的0.75%水溶液300公斤生产油，即热汽缸油ZB DLN 51 510(一种矿物油)500公斤完全脱盐的水。
将HEC溶液和生产油(矿物油)加热至50℃，用Janke与Kunkel公司制造的“Ultra-Turrax”(商品名)大功率分散设备，并用高剪切力剧烈混合10至15分钟，直至从颜色来看形成了完全均匀的混合物，即可用纯机械的方法制得矿物油的充分细的分散体。然后，在20至25℃下将完全无盐的水加入此混合物，并同时进行搅拌，开始缓慢加入，然后慢慢增加速度。
可将制得的1000公斤30%碱性乳状液进一步稀释成任一需要的使用浓度。
实例2用连续法生产防水整理剂的含油酸固定油的乳状液30%碱性乳状液的生产配方200公斤Hoechst有限公司生产的商品名为CBR10，000-np的羧基甲基纤维素钠的1%水溶液300公斤壳牌有限公司生产的Fiona ZB级矿物油500公斤完全脱盐的水。
用二台活塞式分配泵将加热至50℃的矿物油和羧基甲基纤维素钠的1%水溶液，分别从二个储存容器中泵入Janke与Kunkel公司制造的Dispax反应器型的连续操作分散器中，利用串联了三套静叶片的旋转器，而矿物油对羧基甲基纤维素钠的体积比为3∶2。当此二种组份一次通过该装置时，将它们进行激烈混合的2秒钟的停留时间。
然后，将此混合物通入上述相同结构的第二个Dispax设备，在此设备中，加入5份完全脱盐的水，将乳状液稀释至30%。
在静止混合器中再加入一定量的水，即可将所得乳状液稀释成所需的2至8%的实用浓度。
根据本发明的方法，还可以如下列实例所述，用矿物油将硅油、活性硅油和这些物质的混合物进行分散实例3用分批法生产防水整理剂的含油酸固定油的乳状液30%碱性乳状液的生产配方150公斤Hoechst有限公司生产的商品名为Tylose C 10，000的甲基羟基乙基纤维素(CMC)的1%水溶液。
240公斤壳牌有限公司生产的名为壳牌生产油0303的生产油(矿物油)，即热汽缸油ZB DIN 51 510。
60公斤陶氏公司制造的硅油型“DC200/100厘沲流体”550公斤完全脱盐的水本实例的步骤与上述实例1相同，在加入羧基甲基纤维素钠溶液之前，先将矿物油与硅油进行预混合。
实例4用分批法生产混合的防水整理剂30%碱性乳状液的生产配方200公斤羟基乙基纤维素的0.75%水溶液，即Hoechst有限公司生产的Tylose A 1000(商品名)240公斤生产油，即Kompressol公司生产的过热汽缸油ZB DIN 51 510 6号生产油
60公斤陶氏(Dow Curning)公司生产的含有活性Si-H基团(商品名为DC1107流体)的硅油550公斤完全脱盐的水本实例的步骤与上述实例1相同。在加入羟基乙基纤维素溶液之前，先将矿物油与硅油进行预混合。
实例5用连续或分批法生产防水整理剂的硅油乳状液30%碱性乳状液的生产配方300公斤羟基乙基纤维素的0.75%水溶液，即Hoechst有限公司生产的Tylose A 1000(商品名)300公斤德国埃森Goldschmitt有限公司生产的硅油(商品名Tego CK 500)400公斤完全脱盐的水。
本实例的步骤与上述实例1或2相同。
将按实例1至5的方法生产的碱性乳状液按下列方法加工实例6无合成树脂粘合剂的矿物纤维绝缘毡的生产在用喷射法生产玻璃纤维时，是将根据实例1至5的方法的约2%的含油酸固定油的乳状液，以每100公斤玻璃纤维用25升的数量，在600至700℃(低于纤维生产装置，即喷咀的温度)下，在玻璃纤维进入重力转轴前，用许多喷咀喷到玻璃纤维流上。当玻璃纤维通过重力转轴后，它们即被冷却至100至120℃，然后将此种喷有加油剂的纤维收集在传送带上并沿着30至40米长的冷却段运送至干燥段。
将传送带的速度调至低于重力转轴的速度，即可生产出厚度为30至120毫米和油含量为0.2至0.4%的矿物纤维毡料。
实例7
带有合成树脂粘合剂的矿物纤维绝缘板或毡的生产在用离心法、喷射法或拉模法(die drawing process)生产玻璃纤维时，是当所生产出的矿物纤维在纤维生产装置的下面时和当它们临进入叫做收集室(重力转轴)之前，将含有1至10%(重)的固体和下列组合物的水溶液，喷在这些矿物纤维上7.a)3(1至10)份重的酚-醛预缩合物(可熔酚醛树脂)1(0.5至2)份重的含油酸固定油，如用本发明实例1或2中所叙述的方法制得的2(1至3)%乳状液(无聚硅氧烷的含油酸固定油的乳状液)。
7.b)2(1至10)份重的酚-醛预缩合物(可熔酚醛树脂)2(0.5至2)份重的含油酸固定油，如用本发明实例3或4中所叙述的方法生产的2(1至3)%乳状液(含有聚硅氧烷的含油酸固定油的乳状液)。
7.c)2.5(0.4至5)份重的酚-醛预缩合物(可熔酚醛树脂)0.4(0.2至0.8)份重的硅油，以本发明的方法生产的3至6%水乳液和0.75%(重)的羧基甲基纤维素(例5)的形成(无含油酸固定油的硅油乳状液)。
7.d)与实例7.b相同，但无可熔酚醛树脂。
然后将在重力转轴下面形成的湿纤维网(Web)在二条穿孔金属带之间压至厚度为15至150毫米，以制成板或毡，同时将此材料用200至220℃热空气干燥和硬化。将此法生产的毡放在金属丝网上干燥，以生产可卷起的毡料。
结果将根据实例6和7中所述的方法生产的毡料和板进行“浸没试验”，以确定它们所吸收的水量。浸没试验包括下列步骤将试样切成200×200毫米的方块，在30毫米深水中浸泡至少10分钟，然后将其取出，侧立放置10分钟以滴淌多余的水份，然后进行称量以确定重量的增加(换算为升/米3)。所要求的是上述作为防水剂产品的用公斤/米3表示的吸水量应小于其用毫米表示的厚度。不考虑厚度时则达到40公斤/米3的吸水量是合乎要求的。
下表分别示出按现有技术生产所得的各种产品及用本发明的方法制得的产品的吸水量(公斤/米3)
权利要求
1.生产用作含有人造矿物纤维绝缘材料的水不溶性添加剂的水乳液的方法，其特征在于用一台大功率分散设备将水不溶性添加剂分散在纤维素醚的水溶液中。
2.根据权利要求
1的方法，其特征在于可将羟基乙基纤维素、甲基羟基和(或)羧基甲基纤维素钠用作纤维素醚。
3.根据权利要求
1或2的方法，其特征在于纤维素醚含量为水不溶性添加剂的0.1至2.5%。
4.根据权利要求
3的方法，其特征在于纤维素醚含量为水不溶性添加剂的0.2至1%。
5.根据权利要求
1至4中任何一项的方法，其特征在于将粉末粘合剂和(或)防水整理剂用作水不溶性添加剂。
6.根据权利要求
5的方法，其特征在于应用矿物油和聚硅氧烷的混合物。
7.应用一台大功率分散设备，将水不溶性添加剂分散在纤维素醚的水溶液中而制得的用作含有人造矿物纤维的绝缘材料的水不溶性添加剂的水乳液。
8.根据权利要求
7的乳状液，其特征在于纤维素醚是羟基乙基纤维素、甲基羟基乙基纤维素和(或)羧基甲基纤维素钠。
9.根据权利要求
7或8的乳状液，其特征在于纤维素醚含量为水不溶性添加剂的0.1至2.5%(重)，以0.2至1%(重)较好。
10.根据权利要求
7至9中任何一项的乳状液，其特征在于水不溶性添加剂是粉末粘合剂和(或)防水整理剂。
11.根据权利要求
10的乳状液，其特征在于粉末粘合剂是矿物油而防水整理剂是聚硅氧烷。
12.用根据权利要求
7至11中任何一项的水乳液来浸渍(润滑)人造矿物纤维。
13.根据权利要求
12的应用浸渍过的含有人造矿物纤维的绝缘材料。
专利摘要
应用水不溶性添加剂，例如粉末粘合剂和(或)防水整理剂浸渍含有人造矿物纤维的绝缘材料，其特征在于此种绝缘材料是用水不溶性添加剂在纤维素醚水溶液中的乳状液来进行润湿。浸渍作用容易进行、而且是有效、耐久的。
文档编号D04H1/64GK87103576SQ87103576
公开日1987年12月2日 申请日期1987年5月14日
发明者蒂斯勒·哈特穆特, 席尔迈森·约瑟夫 申请人:伊索福圣戈班公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan