Суміш компонентів та спосіб введення щонайменше одного активного інгредієнта у формі частинок в рідку водну систему

1. Суміш, призначена для введення в рідку водну систему і що містить щонайменше один ультрадисперсний активний компонент речовини, який призначений для подальшого розчинення і диспергування в рідкій водній системі, яка відрізняється тим, що додатково містить целюлозовмісні рослинні волокна, попередньо хімічно або фізично підготовлені термомеханічною, хемотермомеханічною обробкою або екстрагуванням целюлози при низькому тиску, і мають дрібнозернисту форму, гранульовану або згрудковану. 2. Суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що целюлозовмісні рослинні волокна присутні в суміші у масовій частці від 2 до 18%. 3. Суміш за будь-яким з пп. 1 або 2, яка відрізняється тим, що целюлозовмісні рослинні волокна мають середню довжину волокон в діапазоні від 20 до 350 мкм. 4. Суміш за будь-яким з пп. 1-3, яка відрізняється тим, що вона містить домішки для поліпшення дії 2 (19) 1 3 76523 4 12. Спосіб за будь-яким з пп. 8-11, який відрізняабо фізично підготовленими термомеханічною, ється тим, що рідка водна система є водою. хемо-термомеханічною обробкою або екстрагу13. Спосіб за будь-яким з пп. 8-12, який відрізняванням целюлози при низькому тиску, і цю суміш ється тим, що ультрадисперсний активний компопереводять в дрібнозернисту форму, гранульовану або згрудковану, і так вводять в рідку водну нент речовини є: систему. - клеєм для шпалер, наприклад: простим ефіром 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що цецелюлози, простим ефіром крохмалю, люлозовмісні рослинні волокна вводять в суміші у - загусником, простим ефіром крохмалю з і без масовій частці від 2 до 18%. домішок полімерів, 10. Спосіб за пп. 8 або 9, який відрізняється тим, - клеєм для покриття стін, розчинним в холодній що целюлозовмісні рослинні волокна мають сереводі крохмалем, дню довжину волокон в діапазоні від 20 до 350 - дисперсійним порошком, мкм. - цементною системою, наприклад: вирівнюваль11. Спосіб за будь-яким з пп. 8-10, який відрізняною масою, клеєм для керамічної плитки, ється тим, що суміш містить домішки, які поліп- клеєм для підлогових покриттів, або шують дію активних компонентів речовини і/або - шпаклівкою, зокрема, на основі гіпсу, або аналовластивості активних компонентів речовини в сугічною естрих-системою. міші. Винахід відноситься до суміші за родовим поняттям пункту 1 і способу за родовим поняттям пункту 8. Багато які хімічні активні компоненти речовини, які переробляються до готових для вживання рідких систем різної в'язкості або пастоподібної маси, знаходяться після виготовлення у вигляді порошку, пудри, муки і до порошкових конфігурацій. Вони називаються "ультрадисперсними". Завдяки більш легкому використанню і для запобігання передчасним реакціям в рідких або вологих фазах ці речовини зберігаються і надходять в продаж в сухому вигляді в ультрадисперсній формі. При застосуванні ці речовини вводять в рідку водну систему, частіше за все у воду, і отримують в результаті, в залежності від концентрації, засіб від рідкої до в'язкої консистенції, який частіше за все розтікається по поверхні і який виявляє свої властивості в цій формі. Прикладами тут є клей для шпалер, загусник, клей для облицювання стін, клей для дерева, цементні системи, такі як вирівнювальна маса і клей для керамічної плитки, клеї для підлогових покриттів, шпаклівки, естрихсистеми і так далі. Зберігання ультрадисперсних активних компонентів речовини в сухій формі хоча і має перевагу перед зберіганням готових до вживання продуктів, але має також і проблеми, оскільки маніпулювання ультрадисперсними сухими активними компонентами речовини і їх дозування непрості, і виникає також тенденція, що такі активні компоненти речовини при тривалому часі зберігання затвердівають і тому не є більше однорідно сипучими. Сухі композиції згаданого вище клейстеру, клеїв і шпаклівок містять, як правило, декілька різних компонентів, які володіють різними розмірами часток, різною щільністю і структурою поверхні, так що при їх розфасуванні в ультрадисперсній порошковій формі при зберіганні може виникнути розшарування, і при відборі невеликих порцій з упаковки не гарантується, що в кожній порції міститься незмінна частка кожного компонента. Рівномірне внесення таких ультрадисперсних активних компонентів речовини в рідину також є часом ускладненим. В основі винаходу лежить задача поліпшити маніпулювання, дозування і внесення ультрадисперсних активних компонентів речовини розглянутого вигляду і запобігти сплавленню або затвердінню матеріалу при тривалих термінах зберігання. Ця задача вирішується за допомогою винаходу, розкритого в пункті 1. Вираз "дрібнозернистий" повинний означати, на противагу виразу "ультрадисперсний", більш великі агрегати діаметром від 0,5 до декількох міліметрів, які при використанні утворюють стабільні формовані вироби і звичайно називаються, наприклад, як котуни або гранулят. Для отримання подібних котунів або гранулятів з рівня техніки відомі різні способи, наприклад, отримання котунів за допомогою гарячого штампування з подальшим різанням пресованих виробів, за допомогою отримання котунів зі зв'язуючими на дискових грануляторах, або отримання гранулята ущільненням між валками з подальшим дробленням вальцьованих плоских утворень. Переведення суміші в подібну дрібнозернисту форму полегшує маніпулювання і дозування і запобігає настанню затвердіння матеріалу за рахунок злипання часток при тривалих термінах зберігання. Подібні котуни або грануляти перешкоджають розшаруванню компонентів матеріалу. Матеріал залишається пухким або навіть сипким. Утворення пилу при використанні запобігається. При отриманні дрібнозернистих формованих виробів переважно працювати по можливості з найменшим додатком тиску, зокрема, при ущільненні. Це береже виробничі установки і особливо сприятливе для подальшого введення активних компонентів речовини в рідину. Чим сильніше будуть пресуватися ультрадисперсні активні компоненти речовини при отриманні дрібнозернистих формованих виробів, тим гірше потім розчиняються ці формовані вироби. Тут використовується тільки одна з властивос 5 76523 6 тей целюлозовмісних рослинних волокон. Целюобробки отримують особливу структуру поверхні, лозовмісні волокна мають певну здатність до зв'яособливо виражені в'яжучий і розпірний ефекти. зування один з одним так званими водневими Відповідна родовому поняттю суміш відома із зв'язками, які виявляють свою дію особливо при заявки DE 19831856 А1. Там мова йде про агловиготовленні паперу. Ця властивість целюлозовмімерати, як то: формовані частки або агрегати, для сних рослинних волокон забезпечує при виготовотримання водної зв'язуючої системи. Агломерати ленні дрібнозернистих формованих виробів достамістять, щонайменше, один гідрофільний змочутню зв'язуваність, щоб обійтися зниженим тиском вальний засіб, який може мати волокнисту струкстиснення. У присутності целюлозовмісних ростуру, наприклад, мікрокристалічну целюлозу. линних волокон вони будуть вносити внесок у внуЗ заявки DE-OS 19953867 Α1 відомий склад, трішню когезію часток, що виникає інакше внасліщо включає в себе крохмаль і целюлозовмісні водок тільки стиснення. Тим самим можна локна, в якому крохмаль і волокна скріплені один з "зекономити" певну частину тиску. одним. Цей склад гранулюється в звичайному стаМожливе пониження питомого тиску пресуні і підходить для отримання формованих виробів вання при виготовленні згрудкованих або пресояк упаковки. ваних сумішей має значення не тільки при подаУ вищезгаданому рівні техніки мова не йде про льшому введенні дрібнозернистих формованих який-небудь вид попередньої обробки целюлозовиробів в рідкі або відповідно водні системи, але і вмісних волокон. у таких сумішей, які руйнуються тільки зрізальним Для винаходу також важливо, що целюлозовзусиллям. При цьому також полегшується роздрібмісні рослинні волокна є досить інертними хімічно і нення. Чим менше здійснена робота попереднього не вступають з ультрадисперсними активними стиснення, тим легше подальше відновлення в компонентами речовини або можливими іншими ультрадисперсну форму. домішками в суміші ні в які хімічні взаємодії, які Друга властивість компонента целюлозовмісмогли б погіршити або змінити бажані впливи акних рослинних волокон вступає в дію, коли дрібнотивних компонентів речовини. зернисті формовані вироби вводяться в рідину. У Це особливо відноситься до випадку, коли цеводних системах целюлозовмісні рослинні волокна люлозовмісні рослинні волокна є по суті чистими сприяють швидкому проникненню води в частки, целюлозними волокнами. Однак не виключене ущільнені до дрібнозернистих формованих виротакож застосування деревних волокон, якщо не бів, вздовж целюлозовмісних рослинних волокон. потрібна особливо чутлива нейтральність. Інші целюлозовмісні рослинні волокна, що знахоЗгідно з пунктом 2 формули целюлозовмісні дяться всередині дрібнозернистих формованих рослинні волокна можуть бути присутніми в суміші виробів, утворюють щось на зразок структурної у ваговій частці від 2 до 18%, а згідно з пунктом 3 сітки і сприяють через капілярні сили швидкому і формули середня довжина волокон повинна знаоднорідному розподілу води по всьому формоваходитися в інтервалі від 20 до 350мкм, щоб досягному виробу, що вже спричиняє роздрібнення. нути оптимальних результатів. Вода, що дійшла до меж ультрадисперсних активЗгідно з пунктом 4 формули суміш містить часних компонентів речовини і целюлозовмісних ростку домішок, які поліпшують дію активних комполинних волокон, спричиняє, крім того, незначне нентів речовини і/або властивості активних компонабухання целюлозовмісних рослинних волокон, нентів речовини в суміші. що має наслідком, в залежності від властивостей У більшості випадків рідка водна система є суміші, набухання усього дрібнозернистого форводою (пункт 5). мованого виробу або утворення в ньому мікротріУ пункті 6 приводиться ряд прикладів активних щин. Принаймні, структура дрібнозернистих форкомпонентів речовини. мованих виробів розпушується і підготовлюється Ці суміші є агломератом зв'язуючих. Вони місдля вивільнення ультрадисперсних активних комтять речовини, які підходять для виготовлення понентів речовини. водних зв'язуючих систем. Під водними зв'язуюЦелюлозовмісні рослинні волокна можуть осочими системами потрібно розуміти розчини або бливо добре виявити ці ефекти в рамках винаходисперсії, які підходять для склеювання, герметиду, оскільки вони заздалегідь готуються хімічно зації, зміцнення або взагалі для обробки поверабо фізично згідно з способом ТМР (термомеханіхонь. Конкретними прикладами таких розчинів або чна обробка), способом СТМР (хемодисперсій є клейстер, зокрема, шпалерний клейстермомеханічна обробка) або способом EFC (екстер, клей для облицювання стін, дисперсійні клеї, трагування целюлози при низькому тиску), що помаса для вирівнювання, клей для керамічної плитлегшує їх зв'язуваність в дрібнозернистій формі, а ки, маси для безшовних покриттів, шпаклівки на також і проникнення води вглиб дрібнозернистих основі цементу або гіпсу, клеї для підлогових покчасток. риттів, загусники, грунтовки для мінеральних осСпосіб ТМР означає подрібнення дерев'яних нов і тому подібне. стружок під тиском пари, спосіб СТМР означає те При цьому вміст зв'язуючого в клейстері для ж саме при застосуванні хімікатів [див. ROMPP шпалери встановлюється так, щоб він підходив Chemie Lexikon, вид. 9, видавництво Geong для ваги паперу до 200г/м2, а в клеях для стінових Thieme, Штуттгарт; Нью-Йорк (1995), ключове слопокриттів підходив для ваги паперу від 200 до во "Papier (папір)", стор.3208, ліва колонка, сере800г/м2. дина]. Спосіб EFC означає обробку частинок деВідповідні винаходу дрібнозернисті агломерарева лугом при атмосферному тиску (див. заявку ти зв'язуючих повинні для отримання готового до DE 19710315 С2). У подібних волокон, які шляхом вживання продукту, наприклад, клейстеру, диспе 7 76523 8 рсійного клею, герметика або ґрунтовок для мінеВказані похідні целюлози можуть бути легко ральних основ, спочатку змішуватися користуваструктуровані, при цьому вони розчинні при значем з необхідною кількістю води, тобто розчинятиченні рН вище 8, а розчинення у воді сповільнюся або диспергуватися в ній. ється. Структурування може, наприклад, здійснюВідповідні винаходу гранульні агломерати ватися відомим чином шляхом додавання зв'язуючого містять, як правило, натуральний або гліоксалю. синтетичний полісахарид. Як натуральні або синУ шпалерних клейстерів вміст простого ефіру тетичні полісахариди підходять, наприклад, крохцелюлози перевищує вміст похідних крохмалю, а у маль або целюлоза, а також їх отримані відповідклеїв для облицювання стін частка похідних крохним способом похідні, заміщені біля однієї або малю перевищує частку простого ефіру целюлози. декількох ОН-груп. Крім описаних полісахаридів і їх похідних, відЯк крохмаль або основа похідної крохмалю піповідні винаходу агломерати зв'язуючого можуть дходять всі типи крохмалю, як картопляний крохмістити ще синтетичні полімеризати. маль, кукурудзяний крохмаль, пшеничний крохПодібні синтетичні полімеризати можуть замаль, рисовий крохмаль, крохмаль МіІо, крохмаль стосовуватися, наприклад, для посилення міцності з тапіоки або суміш двох або більше з вказаних склеювання або для поліпшення водостійкості кінкрохмалів і тому подібне. У рамках переважного цевого продукту, що отримується при застосуванні варіанту здійснення даного винаходу використовупродукту, який може бути зроблений з відповідних ється крохмаль або похідне крохмалю на основі винаходу агломератів зв'язуючого. Як синтетичні картопляного або кукурудзяного крохмалю або їх полімеризати в рамках даного винаходу підходять, суміші. зокрема, здатні до редиспергування дисперсійні Крохмаль повинен бути розчинним у воді, мопорошки синтетичних полімерів (основні полімерижливо, щонайменше таким, що набухає у воді. зати). Тут мова йде в основному про гомо- і співЗокрема, в рамках даного винаходу підходить мополімери вінілового спирту, вінілового ефіру, стидифікований крохмаль, причому відповідна модиролу, ефіру акрилової кислоти і вінілхлориду. фікація здійснюється шляхом фізичного або неОдин переважний варіант здійснення складу значного хімічного впливу. Конкретними шпалерного клею утворений наступними компонеприкладами подібних похідних крохмалю є частконтами, у вагових %: во розщеплений крохмаль і набряклий крохмаль. - 40%-70%, щонайменше, одного стандартного Похідні крохмалю повинні бути, зокрема, розпростого ефіру целюлози, зокрема, метилгідрокчинними у воді або, щонайменше такими, що насипропілцелюлоза і метилгідроксіетилцелюлоза у бухають у воді. У зв'язку з цим підходять, зокрема, вигляді дрібного порошку, що регулює уповільнене складні або прості ефіри крохмалю, передусім розчинення, карбоксильовані або алкоксильовані крохмалі. Як - 0,1%-6,0%, щонайменше, одного допоміжнокарбоксильовані або алкоксильовані крохмалі підго засобу, зокрема, гідрофільної кременевої кисходять всі відповідно модифіковані, вже названі лоти і безводної соди, вище типи натурального крохмалю. Корисні похідні - 0,1%-10% волокон целюлози, оброблених за крохмалю мають ступінь карбоксилювання від способом СТМР/ТМР, або EFC-волокон, приблизно 0,1 до приблизно 2,0 або ступінь алкок- 20%-50%, щонайменше, одного здатного до силювання від приблизно 0,05 до приблизно 1,5. редисперигування дисперсного порошку, зокрема, Відповідні похідні крохмалю можуть також бути гомополівінілацетату. структуровані з біфункціональними сполуками, що Суміш, отримана з вищезгаданого складу відомо, наприклад, із заявки ЕР-В 0311873 [сторінклейстеру, повинна мати насипну вагу від 300 до ка 3, рядок 49 до сторінки 4, рядок 5]. 600, зокрема, від 400 до 500г/л згідно з стандарЯк сполуки целюлози придатні, крім натуральтом DIN (ISO) 697. ної целюлози, зокрема, простий ефір целюлози. Суміш для шпаклівки може бути утворена наПідходять, наприклад, карбоксиметилцелюлоза ступними компонентами, у ваг.%: (CMC), карбоксиметилметилцелюлоза (СММС), - 70%-95%, зокрема, 80%-90% гіпсу (0,5 гідетилцелюлоза (EC), гідроксипропілцелюлоза рат), (НРС), гідроксипропілметилцелюлоза (НРМС), - 5%-20%, зокрема, 5%-10% наповнювачів, зогідроксибутилцелюлоза (НВС), гідроксибутилмекрема, кристалічної крейди, тилцелюлоза (НВМС), гідроксіетилцелюлоза - 1%-15%, зокрема, 5%-10% оброблених спо(НЕС), гідроксіетилкарбоксиметилцелюлоза (НЕсобом СТМР/ТМР целюлозних волокон або EFCСМС), гідроксіетилетилцелюлоза (НЕЕС), гідропволокон, ропілкарбоксиметилцелюлоза (НРСМС), гідрокси- 0%-3%, зокрема, 0%-1,0% простого ефіру пропілметилцелюлоза (НРМС), целюлози, гідроксіетилметилцелюлоза (НЕМС), метилгідрок- 0%-3%, зокрема, 0%-0,5% простого ефіру сіетилцелюлоза (МНЕС), метилгідроксипропілцекрохмалю, люлоза (МНРС), метилгідроксіетилпропілцелю- 0%-7%, зокрема, 0,5%-3,0%, щонайменше, лоза (МНЕРС), метилцелюлоза (МС) і одного здатного до редиспергування дисперсійнопропілцелюлоза (PC), причому можуть додаватися го порошку повністю синтетичного полімеру. карбоксиметилцелюлоза, метилцелюлоза, метилОдна особливо переважна суміш має склад гідроксицелюлоза і метилгідроксипропілцелюлоза, згідно з пунктом 7. а також суміші двох і більше з них, а також лужні Крім того, винахід згідно з пунктом 8 включає солі CMC і слабко етоксильована МС або суміші спосіб введення, щонайменше, одного ультрадисдвох або більше вказаних сполук. персного активного компонента речовини в рідку 9 76523 10 водну систему і, крім того, відрізняється тим, що активні компоненти речовини змішуються з целюЧас розчинення Тиск пресування Домішка лозовмісними рослинними волокнами, і ця суміш (сек.) (т/см) волокон (%) приводиться в дрібнозернисту форму і вводиться 80% через 276сек. 2 0 в рідку водну систему. 95,6% через 90сек. 2 5 Пункти 9-13 відтворюють відмітні ознаки вина99,9% через 60сек. 1,5 10 ходу як відмітні ознаки способу. Інший переважний варіант здійснення полягає Виявлено також, що час розчинення при висов тому, що суміш утворює склад клею для шпалер кому тиску пресування і без додавання волокон з наступними компонентами (у ваг.%): найбільший. Додавання волокон в кількості 5ваг.% - 40%-70%, щонайменше, одного стандартного при тому ж тиску пресування скорочує час розчипростого ефіру целюлози, зокрема, метилгідрокнення на третину. При доданні волокон в кількості сипропілцелюлози і метилгідроксіетилцелюлози, 10ваг.% тиск пресування можна знизити з 2 до 1,5т дрібнопорошкового, налаштованого на уповільнена сантиметр довжини валків і отримати, проте, не розчинення, додаткове скорочення часу розчинення при одно- 0,1%-6,0%, щонайменше, одного допоміжночасному укомплектуванні розчину. го засобу, зокрема, гідрофільної кременевої кисІнший важливий аспект полягає в тому, що, лоти і безводної соди, незважаючи на знижений час розчинення, завдяки - 0,1 %-10% оброблених способом СТМР/ТМР доданню волокон, гранульована суміш на подив целюлозних волокон, зносостійка. У прикладеній діаграмі приведені ре- 20%-50%, щонайменше, одного здатного до зультати випробування на знос. Гранулят був підредиспергування дисперсного порошку, зокрема, з даний в початковому стані ситовому аналізу. При гомополівінілацетату. цьому вийшов вказаний в діаграмі нижній, показаНасипна вага складає при цьому переважно ний пунктиром, гранулометричний склад. Потім 400-500г/л згідно з стандартом DIN (ISO) 697. гранулят піддавали вібрації на вібраційний машині Інший переважний варіант здійснення полягає (ІКА або Retsch) протягом 300 секунд при частоті в тому, що суміш утворює шпаклівку з наступними 40Гц. Подальший новий ситовий аналіз дав покакомпонентами (у ваг.%): зану на діаграмі суцільну криву. Частка зерен гра- 70%-95%, зокрема, 80%-90% гіпсу (0,5 гіднуляту вище заданого розміру поменшала лише рат), злегка, тобто крива лежить лише трохи вище пунк- 5%-20%, зокрема, 5%-10% наповнювача, зотирною початковою кривою. Отже, вібрація привекрема, кристалічної крейди, ла лише до незначного зменшення зерна, зерна - 1%-15%, зокрема, 5%-10% оброблених сповитерлися мало. Це можна пояснити сприяючою собом СТМР/ТМР целюлозних волокон або EFCскріпленню структурою поверхні рослинних воловолокон, кон, яка виходить попередньою обробкою (ТМР, - 0%-3%, зокрема, 0%-1,0% простого ефіру СТМР, EFC). целюлози, При виготовленні загусників для текстильної і - 0%-3%, зокрема, 0%-0,5% простого ефіру друкарської промисловості для досягнення найкрохмалю, кращого ефекту загущення часто комбінують декі- 0%-7%, зокрема, 0,5%-2,0%, щонайменше, лька сортів простих ефірів целюлози і крохмалю в одного здатного до редиспергування дисперсного поєднанні з полімерним загусником. Тут виникає порошку одного повністю синтетичного полімеру. небезпека розшарування різних початкових матеРезультат досліду: ріалів, якщо тільки вони шляхом ультрадисперсноДалі приводиться результат досліду зі стандаго помелу не близькі максимально по насипній вазі ртним клеєм для шпалер. Сухий матеріал пресуі гранулометричний складу. Подібні ультрадиспервали між валками і дробили, а також просівали на сні активні компоненти речовини при загущенні діаметр від двох до чотирьох міліметрів. Як воловажко домішуються в рідину, або відповідно воду. конну домішку застосовували СТМР-волокно d50 У залежності від того, як швидко починається дія (середньою довжиною близько 50мкм). Тиск презагущення, виникають грудки, оточені шаром насування вказаний в тоннах на сантиметр довжини бухаючого гелю, які перешкоджають подальшому валків ущільнюючого валкового млина, а домішка проникненню води. Пружна оболонка гелю утрудволокон - у ваг.%. няє диспергування за допомогою високорізальної Склад суміші, що зазнавала ущільнення, відкомбінованої системи, і наслідком є зайво великий повідає пункту 7. час змішування і високе, частково шкідливе для Гранулят, отриманий з неї після змішування, продукту, поле зрізання. ущільнення і фракціонування, потім був розчинеПереваги винаходу також стають виразніше на ний додаванням у воду при співвідношенні замісу прикладі загущення. Ультрадисперсні активні ком1:30 (одна частина порошку на тридцять частин поненти речовини перетворюють шляхом перевеводи) з утворенням готового до вживання клею дення в дрібнозернистий формований виріб в легдля шпалер. козамішуваний гранулят. Це дає також перевагу При цьому для характеристик розчину отризв'язати різні по насипній вазі, розміру і формі земане наступне: рен активні компоненти речовини, які постачаються в сипучій сухій формі, що унеможливлює розшарування. Завдяки доданню целюлозовмісних рослинних волокон спостерігається поліпшене скріплення 11 76523 12 ультрадисперсних активних компонентів речовини нозернисті формовані вироби подрібнюються і, тим самим, поліпшена стабільність грануляту, швидше, ніж починається утворення гелю в окребез підвищення тиску пресування. мих частках. Цьому можуть сприяти домішки в Крім того, целюлозовмісні рослинні волокна суміш, такі як сприятливі для рідини змочувальні сприяють тому, щоб руйнування грануляту після агенти або ним подібні. введення в рідину значно прискорювалося. Дріб Комп’ютерна верстка О. Гапоненко Підписне Тираж 26 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