玻璃纖維的節能無甲醛涂層技術

M. Karnop, A. Abele

Synthomer公司(德國)

甲醛自19世紀被發現以來，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，現在仍被應用于黏合劑和各種工業涂料。

然而，甲醛在過去30年間受到越來越多的批評，因為研究結果顯示其對人體有致癌危害。政府機構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日對其進行了進一步的嚴格分類。因此，來自化學工業的客戶和制造商不惜花費大量的時間和精力尋找一種無危害、高性能的物質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乳膠涂料中，甲醛通常作為交聯劑組分，幫助提高織物的力學強度和柔韌性。織物本身是現代建筑外墻墻體保溫的重要組成部分(圖1)，在建筑物的節能翻新中使用礦物棉或泡沫絕緣材料滿足節能需求時，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域內通過吸收來自各方面的力以確保外墻和內墻的阻力和穩定性。若無增強材料，這些力可能會產生熱應力，導致危險裂縫的形成，損壞墻面裝飾。

圖1 黏合劑和增強砂漿增強/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新的不含甲醛的交聯劑產品，而且還改進了現有的涂層配方。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品，在產業用紡織品涂層中建立了新的標準。

2 良好的拉伸強度

使用Litex QuickShield 1545增強的紡織品在強大的工業應用中表現出較高的耐堿性。按照ETAG的測試方法，該紡織品強度與行業基準產品Litex S 10656相當(圖2)。實驗室和工業測試證實了這一點(圖3)。使用Litex QuickShield，在聚合物薄膜面密度為25～30 g/m2時，所得織物強度很容易達到或超過1 000 N/5 cm，置于堿性測試液之后其強度還能達初始強度的75%。因此，涂有Litex QuickShield 1545的增強織物符合ETAG 004規范的嚴格要求。這些性能可通過不同質量規格的纖維實現，從而提供更大的應用靈活性。

圖2 Litex S10656(灰)和Litex QuickShield 1545(藍)抗拉強度對比圖(玻璃纖維網格4mm×4 mm， 160 g/m2， 涂層質量分數為20%)

圖3 5 cm標準織物條的撕裂試驗

3 改善工作場所衛生和環境保護

由于所有Litex QuickShield產品均不含氨基且不含甲醛交聯成分，它們均符合日益提高的紡織品生產環境要求。通過內部和外部實驗室分析，Litex QuickShield 1545的甲醛發射光譜測試結果符合當前和未來排氣的要求(TA-Luft；德國清潔空氣法案)及聯邦/州排放控制法律委員會(LAI)關于5 mg/m3廢氣排放的建議(BlmSchV第4號法案；聯邦排放控制法；測試方法為DIN法/乙酰丙酮法)。聯邦排放控制法第4條實施條款對用于玻璃纖維涂層的典型干燥機作相應規定：“在涂層機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絡材料的設備，包括相應的干燥設備”(來源：聯邦排放控制法案實施條例4，附錄E，No. 5.6)。

據此，使用Litex QuickShield可大幅節省生產成本，并減少維護工作場所衛生安全所需工作量。

4 降低能源需求的成本優勢

作為產品開發的一部分，Litex QuickShield的配方在降低涂層工藝能源需求和縮短增強織物的干燥時間方面也得到了優化。在涂層生產過程中，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 ℃。一種典型設施的模型計算顯示，排氣方面每小時節能60 kWh。按每年共300個工作日，每日3班計算，每年共可節能約430 000 kWh(表1)。如果所提供的能量不變，則生產速度大幅提高。

表1 節能模型計算

Litex QuickShield技術使連接了盤式干燥機(圖4)的現代離線整理生產線(圖5)的浸漬和干燥速度提高了30%(紅外線預干燥和熱風干燥相結合)。這使生產效率顯著提高。

圖5 現代浸漬生產線

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

5 結論

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

Litex QuickShield為商標名