玻璃纖維的節(jié)能無甲醛涂層技術(shù)

M. Karnop, A. Abele

Synthomer公司(德國)

甲醛自19世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)以來，因其重要性能而被人們重視已超過100年。該化合物曾作為樹脂成分備受歡迎，現(xiàn)在仍被應(yīng)用于黏合劑和各種工業(yè)涂料。

然而，甲醛在過去30年間受到越來越多的批評，因?yàn)檠芯拷Y(jié)果顯示其對人體有致癌危害。政府機(jī)構(gòu)和非政府組織已將甲醛列為“人類致癌物”，歐盟已于2015年4月1日對其進(jìn)行了進(jìn)一步的嚴(yán)格分類。因此，來自化學(xué)工業(yè)的客戶和制造商不惜花費(fèi)大量的時間和精力尋找一種無危害、高性能的物質(zhì)以替代有爭議的甲醛。

1 涂層玻璃纖維織物從硬到柔韌

在玻璃纖維織物的傳統(tǒng)乳膠涂料中，甲醛通常作為交聯(lián)劑組分，幫助提高織物的力學(xué)強(qiáng)度和柔韌性?？椢锉旧硎乾F(xiàn)代建筑外墻墻體保溫的重要組成部分(圖1)，在建筑物的節(jié)能翻新中使用礦物棉或泡沫絕緣材料滿足節(jié)能需求時，玻璃纖維織物起著主要作用。涂層玻璃纖維織物安裝在較大墻面區(qū)域內(nèi)通過吸收來自各方面的力以確保外墻和內(nèi)墻的阻力和穩(wěn)定性。若無增強(qiáng)材料，這些力可能會產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致危險裂縫的形成，損壞墻面裝飾。

圖1 黏合劑和增強(qiáng)砂漿增強(qiáng)/包埋的玻璃纖維織物

在Synthomer公司的不斷努力下，不僅成功找到了一種創(chuàng)新的不含甲醛的交聯(lián)劑產(chǎn)品，而且還改進(jìn)了現(xiàn)有的涂層配方。全新的Litex QuickShield 1545是一種具有更高性能且涂層工藝顯著節(jié)能的涂料。它是多種新型水性乳膠分散液類型中的第一個產(chǎn)品，在產(chǎn)業(yè)用紡織品涂層中建立了新的標(biāo)準(zhǔn)。

2 良好的拉伸強(qiáng)度

使用Litex QuickShield 1545增強(qiáng)的紡織品在強(qiáng)大的工業(yè)應(yīng)用中表現(xiàn)出較高的耐堿性。按照ETAG的測試方法，該紡織品強(qiáng)度與行業(yè)基準(zhǔn)產(chǎn)品Litex S 10656相當(dāng)(圖2)。實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)測試證實(shí)了這一點(diǎn)(圖3)。使用Litex QuickShield，在聚合物薄膜面密度為25～30 g/m2時，所得織物強(qiáng)度很容易達(dá)到或超過1 000 N/5 cm，置于堿性測試液之后其強(qiáng)度還能達(dá)初始強(qiáng)度的75%。因此，涂有Litex QuickShield 1545的增強(qiáng)織物符合ETAG 004規(guī)范的嚴(yán)格要求。這些性能可通過不同質(zhì)量規(guī)格的纖維實(shí)現(xiàn)，從而提供更大的應(yīng)用靈活性。

圖2 Litex S10656(灰)和Litex QuickShield 1545(藍(lán))抗拉強(qiáng)度對比圖(玻璃纖維網(wǎng)格4mm×4 mm， 160 g/m2， 涂層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)

圖3 5 cm標(biāo)準(zhǔn)織物條的撕裂試驗(yàn)

3 改善工作場所衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)

由于所有Litex QuickShield產(chǎn)品均不含氨基且不含甲醛交聯(lián)成分，它們均符合日益提高的紡織品生產(chǎn)環(huán)境要求。通過內(nèi)部和外部實(shí)驗(yàn)室分析，Litex QuickShield 1545的甲醛發(fā)射光譜測試結(jié)果符合當(dāng)前和未來排氣的要求(TA-Luft；德國清潔空氣法案)及聯(lián)邦/州排放控制法律委員會(LAI)關(guān)于5 mg/m3廢氣排放的建議(BlmSchV第4號法案；聯(lián)邦排放控制法；測試方法為DIN法/乙酰丙酮法)。聯(lián)邦排放控制法第4條實(shí)施條款對用于玻璃纖維涂層的典型干燥機(jī)作相應(yīng)規(guī)定：“在涂層機(jī)械上使用由塑料和增塑劑制成的混合物或由亞麻籽油制成的混合物或其他混合物制造網(wǎng)絡(luò)材料的設(shè)備，包括相應(yīng)的干燥設(shè)備”(來源：聯(lián)邦排放控制法案實(shí)施條例4，附錄E，No. 5.6)。

據(jù)此，使用Litex QuickShield可大幅節(jié)省生產(chǎn)成本，并減少維護(hù)工作場所衛(wèi)生安全所需工作量。

4 降低能源需求的成本優(yōu)勢

作為產(chǎn)品開發(fā)的一部分，Litex QuickShield的配方在降低涂層工藝能源需求和縮短增強(qiáng)織物的干燥時間方面也得到了優(yōu)化。在涂層生產(chǎn)過程中，它可使紡織品表面溫度從160 ℃降低到130 ℃，并同時將排氣溫度從140 ℃降到110 ℃。一種典型設(shè)施的模型計(jì)算顯示，排氣方面每小時節(jié)能60 kWh。按每年共300個工作日，每日3班計(jì)算，每年共可節(jié)能約430 000 kWh(表1)。如果所提供的能量不變，則生產(chǎn)速度大幅提高。

表1 節(jié)能模型計(jì)算

Litex QuickShield技術(shù)使連接了盤式干燥機(jī)(圖4)的現(xiàn)代離線整理生產(chǎn)線(圖5)的浸漬和干燥速度提高了30%(紅外線預(yù)干燥和熱風(fēng)干燥相結(jié)合)。這使生產(chǎn)效率顯著提高。

圖5 現(xiàn)代浸漬生產(chǎn)線

與使用Litex S 10656相比，Liter Quickshield 1545浸漬液中的發(fā)泡行為及在進(jìn)料輥和刮板上形成的沉積物相同。

5 結(jié)論

Litex QuickShield 1545能實(shí)現(xiàn)低排放和玻璃纖維產(chǎn)品的無甲醛快速表面整理，同時能在提高生產(chǎn)效率與降低能耗(干燥)需求間很好地平衡。在類似的發(fā)泡行為中，通過更高的生產(chǎn)速度和將織物固化溫度降低30 ℃，其性能超過了Litex S 10656產(chǎn)品基準(zhǔn)。Litex QuickShield產(chǎn)品是水基材料，無烷基酚聚氧乙烯醚類化合物(APEO)和溶劑，符合最新的歐盟《關(guān)于化學(xué)品注冊、評估、許可和限制規(guī)定》(REACH法規(guī))。

Litex QuickShield為商標(biāo)名