玻璃纤维的节能无甲醛涂层技术

M. Karnop, A. Abele

Synthomer公司(德国)

甲醛自19世纪被发现以来，因其重要性能而被人们重视已超过100年。该化合物曾作为树脂成分备受欢迎，现在仍被应用于黏合剂和各种工业涂料。

然而，甲醛在过去30年间受到越来越多的批评，因为研究结果显示其对人体有致癌危害。政府机构和非政府组织已将甲醛列为“人类致癌物”，欧盟已于2015年4月1日对其进行了进一步的严格分类。因此，来自化学工业的客户和制造商不惜花费大量的时间和精力寻找一种无危害、高性能的物质以替代有争议的甲醛。

1 涂层玻璃纤维织物从硬到柔韧

在玻璃纤维织物的传统乳胶涂料中，甲醛通常作为交联剂组分，帮助提高织物的力学强度和柔韧性。织物本身是现代建筑外墙墙体保温的重要组成部分(图1)，在建筑物的节能翻新中使用矿物棉或泡沫绝缘材料满足节能需求时，玻璃纤维织物起着主要作用。涂层玻璃纤维织物安装在较大墙面区域内通过吸收来自各方面的力以确保外墙和内墙的阻力和稳定性。若无增强材料，这些力可能会产生热应力，导致危险裂缝的形成，损坏墙面装饰。

图1 黏合剂和增强砂浆增强/包埋的玻璃纤维织物

在Synthomer公司的不断努力下，不仅成功找到了一种创新的不含甲醛的交联剂产品，而且还改进了现有的涂层配方。全新的Litex QuickShield 1545是一种具有更高性能且涂层工艺显著节能的涂料。它是多种新型水性乳胶分散液类型中的第一个产品，在产业用纺织品涂层中建立了新的标准。

2 良好的拉伸强度

使用Litex QuickShield 1545增强的纺织品在强大的工业应用中表现出较高的耐碱性。按照ETAG的测试方法，该纺织品强度与行业基准产品Litex S 10656相当(图2)。实验室和工业测试证实了这一点(图3)。使用Litex QuickShield，在聚合物薄膜面密度为25～30 g/m2时，所得织物强度很容易达到或超过1 000 N/5 cm，置于碱性测试液之后其强度还能达初始强度的75%。因此，涂有Litex QuickShield 1545的增强织物符合ETAG 004规范的严格要求。这些性能可通过不同质量规格的纤维实现，从而提供更大的应用灵活性。

图2 Litex S10656(灰)和Litex QuickShield 1545(蓝)抗拉强度对比图(玻璃纤维网格4mm×4 mm， 160 g/m2， 涂层质量分数为20%)

图3 5 cm标准织物条的撕裂试验

3 改善工作场所卫生和环境保护

由于所有Litex QuickShield产品均不含氨基且不含甲醛交联成分，它们均符合日益提高的纺织品生产环境要求。通过内部和外部实验室分析，Litex QuickShield 1545的甲醛发射光谱测试结果符合当前和未来排气的要求(TA-Luft；德国清洁空气法案)及联邦/州排放控制法律委员会(LAI)关于5 mg/m3废气排放的建议(BlmSchV第4号法案；联邦排放控制法；测试方法为DIN法/乙酰丙酮法)。联邦排放控制法第4条实施条款对用于玻璃纤维涂层的典型干燥机作相应规定：“在涂层机械上使用由塑料和增塑剂制成的混合物或由亚麻籽油制成的混合物或其他混合物制造网络材料的设备，包括相应的干燥设备”(来源：联邦排放控制法案实施条例4，附录E，No. 5.6)。

据此，使用Litex QuickShield可大幅节省生产成本，并减少维护工作场所卫生安全所需工作量。

4 降低能源需求的成本优势

作为产品开发的一部分，Litex QuickShield的配方在降低涂层工艺能源需求和缩短增强织物的干燥时间方面也得到了优化。在涂层生产过程中，它可使纺织品表面温度从160 ℃降低到130 ℃，并同时将排气温度从140 ℃降到110 ℃。一种典型设施的模型计算显示，排气方面每小时节能60 kWh。按每年共300个工作日，每日3班计算，每年共可节能约430 000 kWh(表1)。如果所提供的能量不变，则生产速度大幅提高。

表1 节能模型计算

Litex QuickShield技术使连接了盘式干燥机(图4)的现代离线整理生产线(图5)的浸渍和干燥速度提高了30%(红外线预干燥和热风干燥相结合)。这使生产效率显著提高。

图5 现代浸渍生产线

与使用Litex S 10656相比，Liter Quickshield 1545浸渍液中的发泡行为及在进料辊和刮板上形成的沉积物相同。

5 结论

Litex QuickShield 1545能实现低排放和玻璃纤维产品的无甲醛快速表面整理，同时能在提高生产效率与降低能耗(干燥)需求间很好地平衡。在类似的发泡行为中，通过更高的生产速度和将织物固化温度降低30 ℃，其性能超过了Litex S 10656产品基准。Litex QuickShield产品是水基材料，无烷基酚聚氧乙烯醚类化合物(APEO)和溶剂，符合最新的欧盟《关于化学品注册、评估、许可和限制规定》(REACH法规)。

Litex QuickShield为商标名