Композиція зв’язуючого для мінеральної вати, зв’язуюче для мінеральної вати, спосіб одержання мінеральної вати, виріб та застосування

УКРАЇНА (19) UA (11) 94071 (13) C2 (51) МПК C08F 8/32 (2006.01) D04H 1/64 (2011.01) C03C 25/32 (2006.01) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) КОМПОЗИЦІЯ ЗВ'ЯЗУЮЧОГО ДЛЯ МІНЕРАЛЬНОЇ ВАТИ, ЗВ'ЯЗУЮЧЕ ДЛЯ МІНЕРАЛЬНОЇ ВАТИ, СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ МІНЕРАЛЬНОЇ ВАТИ, ВИРІБ ТА ЗАСТОСУВАННЯ N CH2 O n R1 (1) , де: R1, R2 і R3 незалежно один від одного, однакові або неоднакові, відповідають Н і R1 загальної формули (2): * CH2 n N R3 R2 (2) , зі значенням для n від 2 до 10, і R2 і R3 незалежно один від одного дорівнюють або не дорівнюють Н або відповідають загальній формулі (3): * (CH2)n R1 O (3) m , в якій m може приймати значення від 1 до 50, і молекулярна маса амінної сполуки не перевершує 20000 г/моль; (13) 94071 R3 (11) R2 щонайменше один активований силан, одержаний реакцією силану, вибраного з групи: моно-, ді- і триалкоксисилани, що мають одну алкоксильну групу від С1 до C8, де алкоксисилан несе щонайменше одну аміноалкільну групу від С2 до С10 або N-аміноалкільну групу від С2 до С10; 3-(2аміноетиламіно)пропілтриметоксисилан; (MeO)3Si-(CH2)3-NH-(CH2)3-Si-(OMe)3; 3-амінопропілсилантріол; аміносилан з етоксильованим нонілфенолятом; Ph-CH2-NH-(CH2)3-NH(CH2)3-Si-(OMe)3*HCl; а також їх суміш; з енолізованим кетоном, що має щонайменше одну карбонільну групу, або кетоном, що має щонайменше одну ОН-групу, де кетон містить від 3 до 12 атомів вуглецю. 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що полімерна полікарбонова кислота вибрана з групи, яка складається з поліакрилатів, поліметакрилатів, співполімеризатів акрилової кислоти і олефінової карбонової кислоти, що має щонайменше дві карбоксильні групи, що мають разом від 4 до 20 вуглецевих атомів. 3. Композиція за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що полімерна полікарбонова кислота має молекулярну масу між приблизно 500 і 20000, зокрема між приблизно 500 і 10000, більш переважно між приблизно 500 і 5000. 4. Композиція за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що полікарбонова кислота є блокованою. 5. Композиція за будь-яким з пп. 1-4, яка відрізняється тим, що амінна сполука вибрана з групи, яка складається з алканоламінів від С2 до С10, зокрема, етаноламіну, діетаноламіну і триетаноламіну. 6. Композиція за будь-яким з пп. 1-5, яка відрізняється тим, що силан є 3амінопропілтриетоксисиланом. 7. Композиція за будь-яким з пп. 1-6, яка відрізняється тим, що кетон є дигідроксіацетоном або ацетилацетоном. 8. Композиція за будь-яким з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що вона додатково містить щонайменше один модифікуючий поверхню реагент, зокрема, гідроксиметилфенол і гідроксифенол, переважно, резорцин, переважно, в кількості від UA (21) a200808530 (22) 27.11.2006 (24) 11.04.2011 (86) PCT/EP2006/068933, 27.11.2006 (31) 10 2005 056 791 (32) 28.11.2005 (33) DE (46) 11.04.2011, Бюл.№ 7, 2011 р. (72) ВАГНЕР ЄВА, DE, ХЮНІГ ХАГЕН, DE (73) СЕН-ГОБЕН ІЗОВЕР, FR (56) WO 01/38430 A, 31.05.2001 EP 0 990 727 A, 05.04.2000 EP 0 882 074 A1, 09.12.1998 DE 196 21 573 A1, 04.12.1997 (57) 1. Композиція зв’язуючого для мінеральної вати, яка містить: водну дисперсію щонайменше однієї полімерної полікарбонової кислоти; щонайменше одну амінну сполуку загальної формули (1) C2 2 (19) 1 3 94071 4 0,1 до 1 мас. % по відношенню до загального вмісту твердих речовин. 9. Композиція за будь-яким з пп. 1-8, яка відрізняється тим, що вона додатково містить щонайменше один зшивальний агент. 10. Композиція за п. 9, яка відрізняється тим, що зшивальний агент вибраний з групи, яка складається з гліцерину, поліолу, неопентилгліколю, триметилаліламіну, 1,3,5,-триаліл-2-метоксибензолу, 1,1,1-трис-(4-гідроксифеніл)етану, триалілнеопентилового ефіру, пентаеритриту, цукру, меляси цукру, а також їх сумішей. 11. Композиція за будь-яким з пп. 1-10, яка відрізняється тим, що її значення рН знаходиться в діапазоні від приблизно 5,5 до 9,5, переважно, від 7,5 до 8,5. 12. Зв'язуюче для мінеральної вати, що містить композицію за будь-яким з пп. 1-11. 13. Спосіб одержання мінеральної вати, зв'язаної способом без використання формальдегіду зв'язуючим за п. 12, в якому зв'язуюче наносять, услід за утворенням волокон з плавленого неорганічного матеріалу, на волокна, поки вони все ще гарячі, і виріб з мінеральної вати з нанесеним зв'язуючим піддають процесу термообробки. 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що зв'язуюче наносять на волокна в камері волокноосадження розпиленням на волокна, витягнуті з плавленого неорганічного матеріалу. 15. Виріб зі зв'язаної мінеральної вати, одержаний способом за будь-яким з пп. 13, 14. 16. Застосування композиції за будь-яким з пп. 111 для одержання виробу з мінеральної вати, зв'язаної способом без використання формальдегіду. Даний винахід належить до композиції, яка не містить формальдегід, для застосування в отриманні ізоляційних виробів з мінеральної вати, до зв'язуючого для мінеральної вати, що містить згадану композицію, до способу отримання мінеральної вати, зв'язаної без застосування формальдегіду, а також до виробу зі зв'язаної мінеральної вати, отриманого таким чином. У виробництві зв'язаних неорганічних виробів з плавленого скла або неорганічного матеріалу довгий час прийнятою практикою було нанесення, після утворення волокон з плавленого матеріалу, зв'язуючого на основі фенолформальдегідної смоли (ФФС) на все ще гарячі волокна. Такий процес переважно має місце в камері волокноосадження після волокноутворення, наприклад відповідно до дуттьового процесу по DE 3509426 А1. У цьому випадку ФФС, що є добре відомим зв'язуючим попереднього рівня техніки, переважно розпилюють на волокна у вигляді водного розчину або дисперсії, де ФФС потім починає полімеризуватися на поверхні волокна завдяки все ще відносно високій температурі волокон. В результаті процесу полімеризації ФФС зв'язує окремі волокна одне з одним, особливо в точках накладення волокон, оскільки волокна, які лежать одне на одному, в місці накладення в більшій або меншій мірі залиті затверділими крапельками смоли, і тим самим відносна рухливість одиничних волокон в початковому положенні утруднена, а згодом повністю виключається при термообробці гарячими газами, наприклад, всередині тунельної печі. Подібна зв'язувальна речовина описана, наприклад, в US 3231349. Тим часом, з міркувань захисту навколишнього середовища, а також безпеки робочої зони, робиться все більше і більше спроб замінити традиційні зв'язуючі на основі фенольних смол, внаслідок наявності формальдегіду і емісії формальдегіду з них, альтернативними, зв'язувальними речовинами, які не містять формальдегід. Так, наприклад, ЕР 0583086 В2 описує термоотверджувану водну зв'язувальну композицію, яка не містить формальдегід, для скляних волокон на основі полімерних полікислот, що містять щонайменше дві карбоксильні групи або ангідридну групу, яка (композиція) містить поліол, що має щонайменше дві гідроксильні групи, і фосфорвмісний каталізатор, і для неї відношення числа еквівалентів СООН-групи до ОН-групи повинно бути від 0:0,01 до 1:3. Полімерна полікислота, описана в ЕР 0583086 В2 є, наприклад, поліакриловою кислотою. Переважно використовуваним поліолом є гідроксиламід, наприклад, [N,N-ді(гідроксіетил)]адипамід, однак також можливе застосування, наприклад, етиленгліколю, гліцерину, пентаеритриту, триметилолпропану, сорбіту, сахарози, глюкози, резорцину, катехолу, пірогалолу, глюколованих сечовин, 1,4-циклогександіолу, діетаноламіну або триетаноламіну. Подібні зв'язувальні композиції для мінеральних волокон є, наприклад, також відомими з US 6331350 В1, ЕР 0990727 А1, ЕР 0990728 А1 і ЕР 0990729 А1. Перераховані документи по попередньому рівню техніки також представляють поліакрилову кислоту як полімерну полікислоту. Як поліол тут також застосовуються алканоламіни, а також гліколі. У доповнення, ЕР 0882074 В1 описує зв'язувальну композицію для мінеральних волокон на основі поліакрилових кислот і гліколів як поліолів. ЕР 1232211 В1 описує зв'язувальні композиції для виробництва формованих виробів з природних або синтетичних, тонкоподрібнених або волокнистих матеріалів, з полімеризатом з від 0 до 50мас.% щонайменше однієї ненасиченої по типу етилену дикарбонової кислоти, ангідридів і/або солей такої, з від 50 до 100 мас. % щонайменше однієї ненасиченої по типу етилену монокарбонової кислоти і/або солей такої, в якому полімеризаті до 10мас.% кислотних, ненасичених по типу етилену мономерів можуть бути замінені іншими ненасиченими по типу етилену мономерами, які співполімеризуються з кислотними ненасиченими по типу етилену мономерами, з щонайменше одного аміну, який 5 може містити менше двох ОН-груп, в такій кількості, що значення рН зв'язувальної речовини знаходиться в діапазоні від 2 до 7, а також з від 0,5 до 30 мас. % крос-зшивальної речовини на основі епоксидної або акрилатної смоли. Іншим описом попереднього рівня техніки є WO 2005/087837 А1, який описує зв'язувальну речовину, яка не містить формальдегід, для мінеральних волокон, яка має наступний склад: (а) полікислотний компонент з кислотними групами або ангідрид або сіль такої, і (б) полігідрокси компонент з гідрокисльними групами, при якому значення рН зв'язувальної композиції вище приблизно 7. Вираз «полікислотний компонент» розуміється в WO 2005/087837 як позначення ненасиченої, насиченої або ароматичної полікарбонової кислоти, ненасиченої або насиченої циклічної полікарбонової кислоти, гідроксилзаміщених похідних таких, а також солей і ангідридів таких. Таким чином, вираз «полікислотний компонент» WO 2005/087837 описує тільки низькомолекулярні кислоти, які несуть декілька карбоксильних груп, а не яку б то не було полімерну полікислоту. Полікислотами, які називаються прийнятними, є, зокрема, малеїнова кислота, фумарова кислота, янтарна кислота, лимонна кислота, себацинова кислота, адипінова кислота, аконітова кислота, дигідрат бутантетракарбонової кислоти, бутантрикарбонова кислота, цитраконова кислота, аддукти дициклопентадієну і малеїнової кислоти, діетилентриамінпентаоцтова кислота, аддукти дитерпену і малеїновой кислоти, ендометиленгексахлорфталева кислота, етилендиамінтетраоцтова кислота (ЕДТА), повністю малеїнована каніфоль, малиновані вищі жирні кислоти, фумарова кислота, глутарова кислота, ізофталева кислота, ітаконова кислота і галогеновані похідні низькомолекулярних карбонових кислот. Застосовними поліолами є, наприклад, полімерні поліспирти полівінілацетатного типу. Всі зв'язувальні композиції по попередньому рівню техніки, що є альтернативами ФФС, є, однак, на теперішній момент тільки умовно придатними для виробництва виробів з мінеральної вати, в основному в результаті недостатньої вологостійкості, так що, наприклад, зв'язувальні речовини на основі поліакрилатних смол до цього часу, загалом, були виключені з практичного застосування для виробництва виробів з мінеральної вати. Відштовхуючись від попереднього рівня техніки по ЕР 0882074 В1, метою даного винаходу було, відповідно, надати зв'язувальну композицію, що не містить формальдегід, яка володіє після термообробки властивостями, порівнянними з властивостями ФФС, однак не має проблеми емісії формальдегіду, властивої останній. Рішення поставленої задачі досягається за допомогою композиції, яка не містить формальдегід, зв'язуючого, що включає згадану композицію, способу отримання мінеральної вати, зв'язаної без залучення формальдегіду, виробу, таким чином отриманого, а також застосування згаданої композиції для зв'язування мінеральної вати способом без залучення формальдегіду. Зокрема, даний 94071 6 винахід належить до композиції, що містить: водну дисперсію щонайменше однієї полімерної полікарбонової кислоти; щонайменше одну амінну сполуку загальної формули (1) де: R1, R2 і R3 незалежно один від одного, однакові або неоднакові, відповідають Η і R1 загальної формули (2): зі значенням для n від 2 до 10, і R2 і R3 незалежно один від одного, які дорівнюють або не дорівнюють Η або відповідають загальній формулі (3): в якій m може приймати значення від 1 до 50, і молекулярна маса амінної сполуки не перевершує приблизно 20000 г/моль; щонайменше один активований силан, який може бути отриманий реакцією силану, вибраного з групи: моно-, ди- і триалкоксисилани, що мають одну алкоксильну групу від С1 до C8, де алкоксисилан несе щонайменше одну аміноалкільну групу від С2 до С10 або N-аміноалкільну групу від С2 до С10; 3-(2-аміноетиламіно)пропілтриметоксисилан; (MeO)3-Si-(CH2)3-NH-(CH2)3-Si-(OMe)3; 3амінопропілсилантриол; аміносилан з етоксильованим нонілфенолятом; Ph-CH2-NH-(CH2)3-NH(CH2)3-Si-(OMe)3*HCl; а також суміш таких; з енолізованим кетоном, що має щонайменше одну карбонільну групу, або кетоном, що має щонайменше одну ОН-групу, де кетон містить від 3 до 12 атомів вуглецю. Відносно полімерної полікарбоксильної кислоти за даним винаходом, полікарбоксильна кислота вибирається з групи, яка складається з: поліакрилатів, поліметакрилатів, співполімеризатів акрилової кислоти і олефінової карбонової кислоти, що має щонайменше дві карбоксильні групи, що мають разом від 4 до 20 вуглецевих атомів. Згідно з даним винаходом, полімерна полікарбонова кислота має молекулярну масу між приблизно 500 і 20000, зокрема, між приблизно 500 і 10000, переважно між приблизно 500 і 5000. Крім того, в переважному варіанті здійснення даного винаходу полімерна полікарбонова кислота є «завершеною», тобто кінцеві активні групи деактивовані прийнятним «завершальним» агентом. 7 Для застосування як зв'язуючого при виробництві мінеральної вати є істотною перевагою те, що в загальноприйнятих розбавленнях в інтервалі 550% композиція має технологічний час, зокрема, час отвердження, приблизно 6-48 годин. Переважним варіантом здійснення даного винаходу є вибір аміну з групи, яка складається з від С2 до С10 алканоламінів, зокрема, етаноламіну, діетаноламіну і триетаноламіну. Переважним силаном композиції відповідно до винаходу є 3-амінопропілтриетоксисилан. Він є комерційно доступним по низькій ціні. Як кетони для отримання активованого силану переважно використовувати дигідроксіацетон або ацетилацетон, внаслідок їх легкої доступності; однак активований силан може бути також отриманий з використанням енолізованого кетону, що має щонайменше одну карбонільну групу, або кетону, що має щонайменше одну ОН-групу, де кетон містить від 3 до 12 атомів вуглецю. Композиція за винаходом може, зрозуміло, додатково містити щонайменше один модифікуючий поверхню реагент, зокрема, гідроксиметилфенол і гідроксифенол, переважно, резорцин, переважно в кількості між 0,1 і 1 мас. %, з розрахунку на загальний вміст твердої речовини. Крім того, часто є бажаним додатковий вміст в композиції щонайменше однієї крос-зшивальної речовини (крос-лінкеру); в цьому відношенні переважними є крос-лінкер, вибрані з групи, яка складається з: гліцерин, поліоли, неопентилгліколь, триметилаліламін, 1,3,5-триаліл-2-метоксибензол, 1,1,1-трис(4-гідроксифеніл)етан, триалілнеопентиловий ефір, пентаеритрит, цукор, цукрова меляса, а також суміші таких. Є особливо переважним, якщо композиція за винаходом має значення рН в діапазоні приблизно 94071 8 від 5,5 до 9,5, більш переважно від 7,5 до 8,5. Таким чином, з одного боку, забезпечується менша, в порівнянні з кислими зв'язуючими, схильність трубопроводів і форсунок, зокрема, розпилювальних форсунок, корозії. З іншого боку, композиції в переважному діапазоні рН в значно меншій мірі, в порівнянні з відомими з попереднього рівня техніки помітно більш кислими композиціями, негативно впливають на мінеральне або скляне волокно. Композиція за винаходом чудово підходить як зв'язуюче для мінеральної вати. З одного боку, таким чином можливе отримання виробів з мінеральної вати, абсолютно вільних від формальдегіду, а з іншого боку, зв'язувальні речовини за винаходом і, тим самим, звичайно, вироби з мінеральної вати після термообробки є водостійкими. Для виготовлення мінеральної вати, пов'язаної способом без залучення формальдегіду за допомогою зв'язуючого за винаходом, зв'язуюче наноситься, після утворення волокон з плавленого неорганічного матеріалу, на волокна, поки вони все ще гарячі, і виріб з мінеральної вати з нанесеним зв'язуючим піддається термообробці. Тут зв'язувальна речовина, зокрема, наноситься на волокна в камері волокноосадження обприскуванням волокон, витягнутих з плавленого матеріалу. Виріб зі зв'язаної мінеральної вати, отриманий відповідно до способу за винаходом, задовольняє будь-яким вимогам відносно механічних і хімічних властивостей так само, як і виріб з мінеральної вати, зв'язаної з використанням традиційної ФФС. Не будучи однозначно обмежена представленим, активація силану карбонільною сполукою, ймовірно, може бути описана відповідно до наступної схеми реакції, як показано на двох різних карбонільних сполуках: 9 94071 10 В результаті активації силану - на представленій вище схемі -амінопропілсилантриолу, що утворюється в результаті гідролізу 3амінопропілтриетоксисилану - за допомогою реакції з енолізованим кетоном, що має щонайменше одну карбонільну групу або кетоном, що має щонайменше одну гідроксильну групу, де кетон містить від 3 до 12 вуглецевих атомів, в активованій молекулі формується, в доповнення до утворюваної кремнієвим фрагментом «склової частини» «смоляна частини» утворена азотним фрагментом. У попередньому рівні техніки реакція аміногрупи силану з формальдегідом приводила до утворення основи Шиффа, яке, в свою чергу, реагувало з ФФС. Представлений спосіб дозволяє обійтися більше без наявності формальдегіду в зв'язуючому, як це було потрібно в попередньому рівні техніки, оскільки активований силан несе здатний до поєднання зі смолою азотовмісний фрагмент (відповідно до винаходу, з утворенням продукту реакції поліакрилату з амінною сполукою, зокрема, алканоламіном; а також реакцією по кільцю активованої ароматичної системи за допомогою Салкілування), зв'язаний за допомогою силанової ланки зі скляною поверхнею гарячого волокна. Реакції активованих силанів, що використовуються відповідно до винаходу, на поверхні скла, в цьому випадку, що відображається силікатним тетраедром, схематично, як приклад представлені на наступній схемі, не будучи однозначно обмежені представленим. Такі гідролітичні зв'язування швидко відбуваються на поверхні волокна, поки воно ще гаряче. Подальші переваги і характерні риси даного винаходу стають очевидними з опису практичних прикладів, а також креслень, де: Фіг. 1: схематичне зображення силанів, закріплених на поверхні скляного волокна кремнієвим фрагментом активованого силану. Фіг. 2: схематичне зображення смоли, зв'язаної з поверхнею скляного волокна активованим силаном і Фіг. 3: розміри зразка для визначення міцності кільця на розрив. Загалом контекст композиції за винаходом і зв'язувальної речовини, в зв'язку з виробництвом мінеральних або скляних волокон, ще раз окреслений на Фіг. 1 і Фіг. 2. Представлені тут молекулярні структури потрібно розуміти тільки схематичним чином. Реакції крос-зшивання між крос-лінкером і алканоламіном всередині смоли, наприклад, поліакрилату, звичайно, можуть мати місце навмисно. Фактично також можливе протікання непередбачених вторинних реакції, як це справедливо для будь-якої полімеризації. Зміст Фіг. 1 і 2, таким чином, може розглядатися тільки як модельна концепція, яка, однак, корисна для розуміння винаходу. Практичні приклади Нейтралізовані смоли були перевірені відповідно до різних методів випробування в лабораторії і на кінцевому виробі. Результати були приведені в порівнянні з результатами на стандартній фенольній смолі (зв'язуюче 1) і на комерційно доступному кислотному зв'язуючому на основі поліакрилату (зв'язуюче 2). Метод випробувань роз'яснюється наступними прикладами і лише відображає невелику вибірку результатів випробувань. Залучені речовини в приведених прикладах є лише показовими для їх функціональних груп; так, наприклад, використаний дигідроксиацетон може бути легко замінений ацетоном, ацетилацетоном або ацетоо 11 94071 цтовою кислотою, етаноламін може бути замінений іншим первинним алканоламіном, або суміш гідроксиметилрезорцинів практично довільно може бути замінена будь-яким гідроксиметильованими фенолами. Використовувані поліоли або силани також вкрай замінюються. У зв'язуючих прагнули до результуючої сумарної концентрації твердих речовин в 40%. Значення рН нейтралізованих поліакрилатів знаходяться між 8,1 і 8,4, значення рН зв'язуючого на основі комерційно доступного поліакрилату становить 2,5-3,5. Порівняльні приклади Зв'язуюче 1 - стандартне: Був застосований типовий попередній рівень техніки, лужно-каталізована фенольна смола, що має сумарний вміст твердих речовин 44%. Композиція: 150 кг фенольної смоли; 35,5 кг сечовини; 1,0 кг сульфату амонію; 2,0 кг аміачного розчину (25%); 25,8 кг 3-амінопропілтриетоксисилану (2%); 44,6 кг води. Зв'язуюче 2 - акрилатне 1: Було використано комерційно доступне зв'язуюче на основі поліакрилату, що має сумарний вміст твердих речовин 52% і значення рН від 2,5 до 3,0. 150 кг цього зв'язуючого були змішані з 46,0 кг води і 0,4 кг 3-амінопропілтриетоксисилану. У наступних практичних прикладах за винаходом для відтворюваного отримання активованого силану є ефективним наступна загальна процедура: У бак, забезпечений механічної мішалкою відповідного розміру, спочатку завантажують частину води, призначеної для розбавлення. Потім додають і перемішують до повного розчинення відповідну кількість карбонільної сполуки. У випадку, якщо сполуки слабко розчинні у воді, здійснюють обережне нагрівання або додають диспергуючу речовину при енергійному перемішуванні. Додають до розчину силан і потім продовжують перемішування до виразної зміни кольору розчину. Більш сильне фарбування вказує на утворення іміну як активованого силану. Активованим таким чином силан додають до партії зв'язувальної речовини. Після гомогенізації зв'язувальна речовина готова до застосування і може бути використана для прикладів 1 і 2 протягом приблизно 6 годин. 12 Приклад 1 Зв'язуюче 3 - акрилатне 2: Був використаний комерційно доступний не нейтралізований співполімеризат поліакрилової кислоти і малеїновой кислоти, що має сумарний вміст твердих речовин 46%. Композиція: 150 кг співполімеризату; 60,3 кг етаноламіну; 0,9 кг гідроксиметилрезорцинів; 0,4 кг 3амінопропілтриетоксисилану; 0,3 кг дигідроксиацетону; 9,2 кг пентаеритриту; 6,7 кг гліцерину, 140,0 кг води. Кінцевий препарат має значення рН близько 8,2. Приклад 2 Зв'язуюче 4 - акрилатне 3: Був використаний комерційно доступний не нейтралізований поліакрилат, з сумарним вмістом твердих речовин 50%. Композиція: 150 кг поліакрилату; 45,3 кг етаноламіну; 1,0 кг гідроксиметилрезорцинів; 0,4 кг 3-амінопропілтриетоксисилану; 0,3 кг дигідроксиацетону; 8,5 кг пентаеритриту; 6,2 кг гліцерину, 129,0 кг води. Кінцевий препарат має значення рН близько 8,2. Виконання випробувань на якість 1. Лабораторні випробування 1.1 Адгезія зв'язуючого на склі Були застосовані круглі уламки скла діаметром 7 см, тобто з площею поверхні 38,5 см2. Площу поверхні визначають підрахунком з використанням сітчастого трафарету. Значення округляють. На круглому уламку оплавленого скла, що володіє складом відповідно до ЕР 1522532 А1, рівномірно розподіляють 5 крапель 20% розчину зв'язуючого. Плівка спочатку висушується при 50°С, щоб уникнути неоднорідності і потім піддається термообробці протягом 2 годин при 150°С. Покриті уламки витримують у воді при 70°С протягом 24 годин. Потім визначають частку площі поверхні смоли, що відшарувалася. Зв'язуюче з технічно значним застосуванням після випробування повинне все ще утримуватися на щонайменше 75% площі поверхні скла. Результати зведені в таблицю 1. Таблиця 1 Адгезія зв'язувальної речовини на склі Зв'язуюче 1 стандартна фенольна смола (порівняльне 1) 2 Поліакрилат, не нейтралізований (порівняльне 2) 3 (Співполімеризат, нейтралізований) 4 (Поліакрилат, нейтралізований) Площа смоли, що відшарувалася, в см2 29 3,8 3,1 Процентне відношення смоли, що відшарувалася 75* 10 8 * Плівка частково розчиняється 2. Випробування з виробами з мінеральної вати, зробленими зі зв'язуючим за винаходом Вироби з мінеральної вати виробляють з вищезазначеними зв'язуючими відповідно до прикладів 1 і 2; після утворення волокон з плавленого матеріалу, наприклад, в дуттьовому процесі, зв'язувальну речовину розпилюється на волокна звичайним чином в камері волокноосадження поки вони ще гарячі. 13 94071 Отримані вироби потім піддають ряду випробувань, які описані нижче. 2.1 Міцність ізоляційних матеріалів на розрив кільця перед і після автоклавування Міцність на розрив кільця перед і після автоклавування Випробовують затискну повсть, що має планову щільність 11 кг/м3 і планові втрати при спалюванні 4,5%. Зміни в температурах термообробки і періодах термообробки в порівнянні зі стандартною фенольною смолою не виконують. Метод Трубчасті овальні випробувані зразки штампують з кінцевого виробу. Половину отриманим таким чином випробуваних зразків розривають окремо за допомогою прийнятної апаратури. Іншу частину витримують в повітрі, насиченому водя 14 ними парами, протягом 15 хвилин при 105°С і згодом розривають окремо таким же чином. Виміряні розривні зусилля надають вказівку на міцність загалом системи скляне волокно-смола після виробництва і її опірність в звичайних умовах застосування. Випробувальний метод звичайно застосовується для ізоляційних матеріалів, що володіють низькою власною тяжкістю, переважно із затискною повстю. У стандартних виробах без водовідштовхувальних речовин після автоклавування нормальними є втрати міцності від 20 до 30%. Результати зведені в таблицю 2. Слід зазначити, що не нейтралізований поліакрилат (зв'язуюче 2) навіть безпосередньо після виробництва, показники якого служать як порівняння, не досягає міцності інших зв'язуючих після зістарення (автоклавування). Таблиця 2 Міцність на розрив кільця Зв'язуюче 1 (порівняльне 1) 2 (порівняльне 2) 3 (приклад 1) 4 (приклад 2) Розривна міцність після ви- Розривна міцність після ав- Втрата міцності в проробництва, Н/г токлавування, Н/г центах 3,35 2,73 18,5 1,44 1,15 20,1 3,71 2,65 28,6 3,65 3,10 15,1 Зв'язуючі 2, 3, 4 випробовують в даному тесті без зв'язуючого пил масла, оскільки мета полягає в перевірці поведінки чистої системи склозв'язувальна речовина. Міцність на розрив ізоляційних матеріалів випробовується на зразках з використовуваної продукції як указано в наступній докладній процедурі. Метод випробування служить для визначення максимального розривного зусилля овальних кілець з мінеральної вати. Визначальним є зусилля, яке необхідне для досягнення розриву тіла зразка, яке вказується як розривне зусилля в Н/г. Використовувані зразки є овальними, відповідно до форми, представленої Фігурою 3, кільцями з мінеральної вати, які вирубані за допомогою компостуючого апарату з відповідним різцем. Ці кільця вирізаються з виробів з мінеральної вати (щити, повсть і т. д.). Вирубування зразка упоперек всієї ширини вихідного матеріалу повинне проводитися з обережністю і без перекошування. Покриття потрібно видалити. Зразки перед випробуванням витримувалися щонайменше протягом 24 годин при (23±5)°С і (50±5)% відносній вологості. Перед випробуванням вага в грамах кожного зразка повинна бути визначена з точністю 0,01 г. Зразки піддають розтягненню з швидкістю 300 мм/хв. до розриву, і відмічається максимальна сила, що виявляється в Η (розривне зусилля). Другий комплект зразків піддається модельованому кліматичному кондиціонуванню, в якому вони витримуються в автоклаві при 105°С протягом 15 хвилин. Після кліматичного кондиціонування вологі зразки висушують в сушильній шафі при 105°С протягом щонайменше однієї години. При щільності матеріалу [RD]більше 50 кг/м3 час висушуван ня потрібно відповідно збільшити. Після цього охолоджують до кімнатної температури. Подальша обробка результатів випробувань належить до випробувань зразків, що не проходили кліматичного кондиціонування. Міцність кільця на розрив R перед і після автоклавування розраховується таким чином: Міцність кільця на розрив R=розривне зусилля [Н]/вага зразка [г] Повинні бути підраховані відповідні середні значення для 6 зразків в подовжньому і поперечному напрямку. Середні значення повинні бути вказані з точністю до однієї десятої одиниці. Втрата міцності={(R-RA)/R}}·100[%], де R=середнє значення міцності кільця на розрив перед кліматичним кондиціонуванням, RA=середнє значення міцності кільця на розрив після кліматичного кондиціонування. Скоректована міцність кільця на розрив відносно номінальної щільності матеріалу розраховується як:  R,N   R,i   R,q     RD N   2    q,N  RD i  RD q      2   де: 15 94071 R,N=номінальне середнє значення міцності кільця на розрив, R,i=середнє значення міцності кільця на розрив вздовж лінійного напрямку, R,q=середнє значення міцності кільця на розрив упоперек лінійного напряму, RDN=номінальна щільність матеріалу, RDI=щільність матеріалу вздовж лінійного напрямку, RDq=щільність матеріалу упоперек лінійного напрямку. 2.2 Зміни товщини в результаті Нордтесту (Nordtest) Випробовується виріб, що має планову щільність 50 кг/м3 і планову втрату при спалюванні 3,7%. Початкова товщина становить 50 мм, товщина випаленого матеріалу складає в середньому 160 мм. Зв'язуючі на основі акрилової кислоти стверджувались при температурі на 20°С вищій, ніж ФФС. 16 Для виконання цих випробувань зразки з розмірами краю 2020 см вирізають з кінцевого продукту. Одну частину зразків пропікають при 450°С для визначення товщини відповідного матеріалу за відсутності зв'язування. Іншу частину витримують протягом 7 днів при 70°С і відносній вологості 95%. Це випробування відоме під назвою «Нордтест» ("Nordtest"). Зміна товщини визначається у вигляді відношення до початкової товщини. Товщина пропеченого матеріалу відображає максимальне досяжне значення. Цей метод звичайно застосовується для виробів із середньою характерною щільністю. Зв'язуюче з технічно значним застосуванням зберігає зміну товщини менше 20% від початкового значення, або 10% від максимального значення, відповідно. У випадку, якщо зв'язуюче володіє недостатньою міцністю, зміна товщини спостерігається навіть без Нордтесту. Результати зведені в Таблицю 3. Таблиця 3 Зміни товщини в результаті Ноpдтесту Зв'язуюче 1 [Порівняльне 1] 2 [Порівняльне 2] 3 [приклад 1] 4 [приклад 2] Товщина після виробницт- Товщина після Норде- Зміна в процентах від максива (мм) сту (мм) мального значення 50 55 3 70 140 56 50 65 9 50 60 6 Ці випробування виконують для підтвердження, що композиція відповідно до винаходу придатна як зв'язуюче, яке не містить формальдегід, для отримання мінеральної вати не тільки по основних властивостях, але і є практично застосовною відповідно до встановлених якістю виробів, виробни чими можливостями і економічністю. Наявне машинне обладнання не вимагає модифікації, оскільки значення рН може бути доведене до >7, і не треба побоюватися корозії більшій, ніж у разі традиційних зв'язувальних речовин. 17 94071 18 19 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 94071 Підписне 20 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601