Безформальдегідна водна в’яжуча композиція для мінеральних волокон, продукт із мінеральних волокон та спосіб його одержання

Номер патенту: 80138

Опубліковано: 27.08.2007

Автори: Хансен Ерлінг Леннарт, Ніссен Повл, Хюсемоен Тор

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Безформальдегідна водна в'яжуча композиція, що містить в'яжучий компонент (А), одержаний шляхом реакції принаймні одного алканоламіну з принаймні одним ангідридом карбонової кислоти, та в'яжучий компонент (В), що містить принаймні один вуглевод.

2. Композиція за п.1, яка відрізняється тим, що в'яжучий компонент (А) додатково оброблено основою.

3. Композиція за пп.1 або 2, яка відрізняється тим, що в'яжучий компонент (А) містить продукт реакції принаймні одного алканоламіну з принаймні одним ангідридом карбонової кислоти в еквівалентному відношенні аміно- та гідроксигруп (NH+OH) до карбоксигруп (СООН), що складає принаймні 0,4, краще принаймні 0,6.

4. Композиція за будь-яким з пп.1-3, яка відрізняється тим, що еквівалентне відношення аміно- та гідроксигруп (NH+OH) до карбоксигруп (СООН) у кінцевій в'яжучій композиції складає 2,0 або менше, краще 1,7 або менше.

5. Композиція за будь-яким з пп.1-4, яка відрізняється тим, що містить 60 % мас. або більше в'яжучого компонента (А) та 40 % мас. або менше в'яжучого компонента (В), виходячи із загального вмісту твердих речовин компонентів (А) та (В).

6. Композиція за п. 5, яка відрізняється тим, що містить 60-95 % мас. в'яжучого компонента (А) та 5-40 % мас. в'яжучого компонента (В), виходячи із загального вмісту твердих речовин компонентів (А) та (В).

7. Композиція за п. 6, яка відрізняється тим, що містить 60-80 % мас. в'яжучого компонента (А) та 20-40 % мас. в'яжучого компонента (В), виходячи із загального вмісту твердих речовин компонентів (А) та (В).

8. Композиція за будь-яким з пп. 1-7, яка відрізняється тим, що принаймні один ангідрид карбонової кислоти вибрано з циклоаліфатичних та/або ароматичних ангідридів.

9. Композиція за п. 8, яка відрізняється тим, що ангідрид карбонової кислоти включає комбінацію циклоаліфатичного та ароматичного ангідридів.

10. Композиція за п. 9, яка відрізняється тим, що молярне відношення циклоаліфатичного ангідриду до ароматичного ангідриду знаходиться у межах від 0,1 до 10, краще від 0,5 до 3.

11. Композиція за будь-яким з пп. 8-10, яка відрізняється тим, що циклоаліфатичний ангідрид вибрано з групи: тетрагідрофталевий ангідрид, гексагідрофталевий ангідрид та метилтетрагідрофталевий ангідрид.

12. Композиція за будь-яким з пп. 8-10, яка відрізняється тим, що ароматичний ангідрид вибрано з групи: фталевий ангідрид, метилфталевий ангідрид, тримелітовий ангідрид та піромелітовий діангідрид.

13. Композиція за будь-яким з пп. 1-12, яка відрізняється тим, що алканоламін вибрано з групи: діетаноламін, триетаноламін, діізопропаноламін, триізопропаноламін, метилдіетаноламін, етилдіетаноламін, н-бутилдіетаноламін, метилдіізопропаноламін, етилізопропаноламін, 3-аміно-1,2-пропандіол, 2-аміно-1,3-пропандіол та трис(гідроксиметил)амінометан.

14. Композиція за будь-яким з пп.1-13, яка відрізняється тим, що принаймні один вуглевод вибрано з групи: моносахариди, такі як ксилоза, глюкоза та фруктоза; дисахариди, такі як цукроза, мальтоза та лактоза; олігосахариди, такі як глюкозний сироп та фруктозний сироп; та переважно водорозчинні полісахариди, такі як пектин, декстрин, крохмаль, модифікований крохмаль та похідні крохмалю.

15. Композиція за будь-яким з пп.1-14, яка відрізняється тим, що додатково містить прискорювач отвердіння та необов’язково інші звичайні добавки до в'яжучої речовини.

16. Спосіб одержання продукту із зв'язаних мінеральних волокон, що включає стадії

контактування мінеральних волокон або продукту із мінеральних волокон з безформальдегідною водною в'яжучою композицією за будь-яким з пп. 1-15 та

отвердіння в'яжучої композиції.

17. Продукт із мінеральних волокон, що містить мінеральні волокна у контакті з отверділою в'яжучою композицією за будь-яким з пп. 1-15.

Текст

1. Безформальдегідна водна в'яжуча композиція, що містить в'яжучий компонент (А), одержаний шляхом реакції принаймні одного алканоламіну з принаймні одним ангідридом карбонової кислоти, та в'яжучий компонент (В), що містить принаймні один вуглевод. 2. Композиція за п.1, яка відрізняється тим, що в'яжучий компонент (А) додатково оброблено основою. 3. Композиція за пп.1 або 2, яка відрізняється тим, що в'яжучий компонент (А) містить продукт реакції принаймні одного алканоламіну з принаймні одним ангідридом карбонової кислоти в еквівалентному відношенні аміно- та гідроксигруп (NH+OH) до карбоксигруп (СООН), що складає принаймні 0,4, краще принаймні 0,6. 4. Композиція за будь-яким з пп.1-3, яка відрізняється тим, що еквівалентне відношення аміно- та гідроксигруп (NH+OH) до карбоксигруп (СООН) у кінцевій в'яжучій композиції складає 2,0 або менше, краще 1,7 або менше. 5. Композиція за будь-яким з пп.1-4, яка відрізняється тим, що містить 60%мас. або більше в'яжучого компонента (А) та 40%мас. або менше в'яжу 2 (19) 1 3 80138 4 14. Композиція за будь-яким з пп.1-13, яка відрізняється тим, що принаймні один вуглевод вибрано з групи: моносахариди, такі як ксилоза, глюкоза та фруктоза; дисахариди, такі як цукроза, мальтоза та лактоза; олігосахариди, такі як глюкозний сироп та фруктозний сироп; та переважно водорозчинні полісахариди, такі як пектин, декстрин, крохмаль, модифікований крохмаль та похідні крохмалю. 15. Композиція за будь-яким з пп.1-14, яка відрізняється тим, що додатково містить прискорювач отвердіння та необов’язково інші звичайні добавки до в'яжучої речовини. 16. Спосіб одержання продукту із зв'язаних мінеральних волокон, що включає стадії контактування мінеральних волокон або продукту із мінеральних волокон з безформальдегідною водною в'яжучою композицією за будь-яким з пп.115 та отвердіння в'яжучої композиції. 17. Продукт із мінеральних волокон, що містить мінеральні волокна у контакті з отверділою в'яжучою композицією за будь-яким з пп.1-15. Даний винахід стосується безформальдегідної водної в'яжучої композиції для мінеральних волокон, способу одержання продукту із зв'язаного мінерального волокна з використанням зазначеної в'яжучої композиції та продукту із мінерального волокна, що включає мінеральні волокна у контакті з отвердженою в'яжучою композицією. Продукти із мінеральних волокон містять, загалом, мінеральні волокна, такі як, наприклад, синтетичні склоподібні волокна (MMVF), скловолокна, керамічні волокна, базальтові волокна, шлакову вату та мінеральну вату, що зв'язуються за допомогою термореактивного полімерного в'яжучого матеріалу. Для застосування як теплоізоляційних або звукоізоляційних продуктів мати зі зв'язаних мінеральних волокон продукують, загалом, шляхом перетворення розплаву придатних сировинних матеріалів у волокна у звичайний спосіб, наприклад, методом центрифугального формування або з використанням каскадного роторного процесу. Волокна вдувають у формуючу камеру і у гарячому стані у потоці повітря розпилюють з розчином в'яжучої речовини та осаджують у довільний спосіб у вигляді мату або сітки на рухомий транспортер. Потім волоконний мат переносять у піч для ствердження, де через зазначений мат продувають гаряче повітря для ствердження в'яжучої речовини та жорсткого зв'язування мінеральних волокон. Продукти із покритих в'яжучою речовиною мінеральних волокон часто є товарним продуктом, і тому ціна стає рушійним чинником, що, загалом, виключає використання дорогих зв'язувальних смол. Завдяки своєму чудовому співвідношенню ціна/експлуатаційна якість, смоли, що вибирались у минулому, були, загалом, фенолоформальдегідними смолами, котрі можуть вироблятись за невисокою ціною, і можуть бути наповнені сечовиною перед використанням як в'яжучої речовини. Проте, в останні десятиріччя мінімізація виділення летючих органічних сполук (VOC) разом із існуючим та запропонованим законодавством, що спрямоване на зниження виділення формальдегіду, зумовили проведення екстенсивних досліджень не лише у плані зниження виділень із звичайних в'яжучих речовин на основі формальдегіду, але й у плані пошуку нових в'яжучих речовин, що не містять формальдегіду. Зазначені зусилля дослідників мали результатом появу ряду безфеноло-формальдегідних в'яжучих композицій, наприклад, в'яжучих композицій на основі полікарбокси-полімерів та поліолів, як розкрито у [ЕР-А-583086, ЕР-А-990727 та US-A5318990]. Іншою групою безфеноло-формальдегідних в'яжучих речовин для мінеральних волокон є продукти реакцій приєднання/елімінування аліфатичних та/або ароматичних ангідридів з алканоламінами, наприклад, як розкрито у [WO 99/36368, WO 01/05725, WO 01/96460 та WO 02/06178]. Зазначені в'яжучі речовини для мінеральних волокон виявляють чудові зв'язувальні властивості, але можуть потребувати дорогих вихідних матеріалів та, зокрема, значної пропорції дорогих ангідридних реагентів для досягнення потрібної водорозчинності, швидкості та інтенсивності отвердження. Відповідно, предметом даного винаходу було запровадження безформальдегідної водної в'яжучої композиції, що особливо придатна для зв'язування мінеральних волокон, котра виявляє чудові зв'язувальні властивості, зокрема, придатну швидкість та міцність отвердження, має добру водорозчинність та здатність до розведення і може одержуватись за невисокими цінами із більш дешевих вихідних матеріалів. Ще одним предметом даного винаходу було запровадження продукту із мінеральних волокон, де мінеральні волокна зв'язані за допомогою зазначеної отвердженої в'яжучої композиції. Згідно з першим аспектом даного винаходу запроваджується безформальдегідна водна в'яжуча композиція, що включає: в'яжучий компонент (А), котрий одержується шляхом реакції принаймні одного алканоламіну з принаймні одним ангідридом карбонової кислоти та, при потребі, обробки даного реакційного продукту основою; і в'яжучий компонент (В), котрий включає принаймні один вуглевод. Згідно з другим аспектом даного винаходу запроваджується спосіб одержання продукту зі зв'язаних мінеральних волокон, що включає стадії контактування даних мінеральних волокон або продукту із мінеральних волокон з безформальдегідною водною в'яжучою композицією, як визначено вище, та ствердження зазначеної в'яжучої композиції. 5 Згідно з третім аспектом даного винаходу запроваджується продукт із мінеральних волокон, що включає мінеральні волокна у контакті з отвердженою в'яжучою композицією, що визначена вище. Опис варіантів, яким віддається перевага Безформальдегідна водна в'яжуча композиція згідно з даним винаходом включає два в'яжучих компоненти, тобто (A) реакційний продукт принаймні одного алканоламіну з принаймні одним ангідридом карбонової кислоти, що обробляється, при потребі, основою; та (B) принаймні один вуглевод. В'яжучий компонент (А1) В'яжучий компонент (А) включає водорозчинний продукт реакції алканоламіну з ангідридом карбонової кислоти. Алканоламіни для застосування при одержанні в'яжучого компонента (А) являють собою алканоламіни, що мають принаймні дві гідрокси групи, такі як, наприклад, алканоламіни, котрі представлені формулою де R1 являє собою водень, С1-10алкільну групу або С1-10гідроксиалкільну групу; і R2 та R3 є С110гідроксиалкільними групами. Краще, коли R2 та R3, незалежно, являють собою С2-5гідроксиалкільні групи, і R1 являє собою водень, С1-5алкільну групу або С 2-5гідроксиалкільну групу. Особлива перевага віддається bгідроксиалкільним групам. Специфічними прикладами придатних алканоламінів є діетаноламін, триетаноламін, діізопропаноламін, триізопропаноламін, метилдіетаноламін, етилдіетаноламін, n-бутилдіетаноламін, метилдіізопропаноламін, етилізопропаноламін, 3-аміно1,2-пропандіол, 2-аміно-1,3-пропандіол та трис(гідроксиметил)амінометан. У теперішній час перевага віддається такому алканоламіну як діетаноламін. Ангідрид карбонової кислоти як реагент може вибиратись із насичених або ненасичених аліфатичних та циклоаліфатичних ангідридів, ароматичних ангідридів та їх сумішей; перевага віддається насиченим або ненасиченим циклоаліфатичним ангідридам, ароматичним ангідридам та їх сумішам. У варіанті даного винаходу, якому віддається особлива перевага, використовуються два різних ангідриди, що вибираються із циклоаліфатичних та/або ароматичних ангідридів. Краще, коли ці різні ангідриди піддаються реакції послідовно. Специфічними прикладами придатних аліфатичних карбоксильних ангідридів є бурштиновий ангідрид, малеїновий ангідрид та глутаровий ангідрид. Специфічними прикладами придатних циклоаліфатичних ангідридів є тетрагідрофталевий ангідрид, гексагідрофталевий ангідрид, метилтетрагідрофталевий ангідрид та надіковий ангідрид, тобто ендо-цис-біцикло[2.2.1]-5-гептен-2,3дикарбоновий ангідрид. Специфічними прикладами придатних ароматичних ангідридів є фталевий ангідрид, метилфталевий ангідрид, тримелітовий ангідрид та піромелітовий діангідрид. 80138 6 У вищерозглянутому варіанті, де застосовуються два різних ангідриди, особлива перевага віддається комбінації циклоаліфатичного та ароматичного ангідриду, наприклад, комбінації тетрагідрофталевого ангідриду (ТНРА) та тримелітового ангідриду (ТМА). Молярне відношення циклоаліфатичного ангідриду до ароматичного ангідриду складає, краще, від 0,1 до 10, ще краще, від 0,5 до 3. Тести на отвердження для системи ТНРА/ТМА показали, як не дивно, що нижче молярне відношення ТНРА до ТМА призводить до більш високої швидкості отвердження. При одержанні в'яжучого компонента (А) пропорція реагентів алканоламіну та ангідриду карбонової кислоти вибирається, переважно, у такий спосіб, що відношення еквівалентів аміно- плюс гідрокси груп (NH+OH) до еквівалентів карбокси груп (СООН) складає, принаймні, 0,4, краще, принаймні 0,6. Шляхом використання таких мінімальних відношень можна уникнути занадто великого надлишку вільної кислоти, яка не прореагувала, що за специфічних умов могло б призвести до зміщення в'яжучої речовини у вулканізаційній печі, тобто до неоднорідного розподілу в'яжучої речовини між нижньою та верхньою частинами мату або сітки із мінеральної вати. Крім того, великі кількості кислоти, що не прореагувала, можуть підвищити корозійну активність. З іншого боку, властивості кінцевої в'яжучої композиції, включаючи компоненти в'яжучої речовини (А) та (В), такі як характеристики отвердження, довговічність та вологостійкість, визначаються загальним співвідношенням присутніх реакційних груп. Тому, для отримання оптимальних робочих характеристик відношення еквівалентів аміноплюс гідрокси груп (NH+OH) до еквівалентів карбокси груп (СООН) у кінцевій в'яжучій композиції встановлюється, переважно, на рівні 2,0 або менше, ще краще, 1,7 або менше. Загалом, кінцева в'яжуча композиція має еквівалентне відношення (NH+OH)/(COOH) у межах від 1,3 до 1,5. Реакцію між реагентами алканоламіном та ангідридом карбонової кислоти проводять у звичайний спосіб, наприклад, як описано у [WO 99/36368, WO 01/05725, WO 01/96460 та WO 02/06178], на які у даному тексті робиться посилання. Температура реакції знаходиться, загалом, у межах від 50 до 200°С. У варіанті, якому віддається перевага, і, зокрема, коли використовуються два різних ангідриди, даний алканоламін спочатку нагрівається до температури принаймні приблизно 40°С, краще, принаймні приблизно 60°С, після чого додається перший ангідрид, і температуру реакції підвищують до принаймні приблизно 70°С, краще, до принаймні приблизно 95°С, і ще краще, до принаймні приблизно 125°С, і при цій температурі до реакційної суміші додають другий ангідрид, коли весь перший ангідрид розчинився та/або прореагував. Підвищення реакційної температури від 70-95°С до 100-200°С забезпечує більш високий ступінь перетворення мономерів у олігомери. У цьому випадку температурний інтервал, якому віддається перевага, складає 105-170°С, краще, 110-150°С. 7 Коли воду додають (після того як перший ангідрид прореагував) або разом з другим ангідридом, або перед додаванням другого ангідриду, або по завершенні даної реакції, у кількості, що забезпечує легкість прокачування даної в'яжучої речовини, одержується в'яжуча речовина з підвищеною молекулярною вагою (у порівнянні з ситуацією, коли вода додається спочатку), котра ще зберігає потрібну здатність до прокачування, в'язкість та здатність до розведення у воді і містить меншу кількість мономерів, що не прореагували. Для поліпшення водорозчинності та здатності до розведення даної в'яжучої речовини може бути додана основа до рН приблизно 8, краще, у межах 5-8, і ще краще, до рН приблизно 6. Крім того, добавка основи призведе до принаймні часткової нейтралізації кислот, що не прореагували, та відповідного зниження реакційної активності. Звичайно, основа додається у кількості, що достатня для досягнення потрібної водорозчинності або здатності до розведення. Зазначена основа вибирається, краще, із летючих основ, котрі випаровуються при температурі твердіння або при більш низьких температурах, і тому не впливають на процес ствердження. Специфічними прикладами придатних основ є аміак (NH3) та органічні аміни, такі як діетаноламін (DEA) та триетаноламін (TEA). Краще, коли зазначену основу додають до реакційної суміші після того, як реакція між алканоламіном та ангідридом карбонової кислоти була активно зупинена шляхом додавання води. При потребі, у даній реакції може бути використаний додатковий кислотний мономер, котрий додається до даної реакційної суміші, краще, перед доданням ангідридного реагенту. Специфічними прикладами придатних кислотних мономерів є ди-, три- та полікарбонові кислоти, такі як адипінова кислота, лимонна кислота, себацинова кислота, азелаїнова кислота, бурштинова кислота, винна кислота та тримелітова кислота. Крім того, після завершення даної реакції та, при потребі, разом з основою може додаватись один або більше полікарбокси структуроутворюючих агентів. Придатними полікарбокси структуроутворюючими агентами є, наприклад, гомополімери та сополімери кислотних мономерів, таких як акрилова кислота, алкілакрилова кислота (наприклад, метакрилова кислота) та малеїнова кислота, і сополімери таких кислотних мономерів та акрилатів. Ваговий відсоток цих полікарбокси структуроутворюючих агентів складає, принаймні 0,5, краще, принаймні 10ваг.%, та до 50, краще, до 30ваг.%, краще, до 15ваг.%, виходячи зі складу в'яжучої композиції. В'яжучий компонент (В) В'яжучий компонент (В) являє собою принаймні один вуглевод, що вибирається, краще, із моносахаридів, таких як ксилоза, глюкоза та фруктоза; дисахаридів, таких як цукроза, мальтоза та лактоза; олігосахаридів, таких як глюкозний сироп і фруктозний сироп; та полісахаридів, краще, водорозчинних полісахаридів, таких як пектин, декстрин, крохмаль, модифікований крохмаль та похідні крохмалю. 80138 8 Прикладами придатних модифікованих крохмалів та похідних крохмалю є кип"ячений крохмаль, крохмаль, підданий гідролітичному або ферментативному розкладу, окиснений крохмаль, діальдегідний крохмаль, дикарбокси крохмаль та хімічно модифікований крохмаль, такий як прості крохмальні ефіри, наприклад, гідроксиетиловий крохмаль, гідроксипропіловий крохмаль та катіонні крохмалі; і складні крохмальні ефіри, наприклад, крохмальні фосфати та крохмальні цитрати. У теперішній час вуглеводним компонентом, якому віддається перевага, є глюкозний сироп; наприклад, продукт, що продається фірмою Церестар (Cerestar) під торгівельною маркою С*Sweet® 01411, котрий містить вуглеводну композицію із 3% декстрози, 12% мальтози, 16% мальтотріози та 69% вищих цукрів. Для більшості застосувань в'яжуча композиція містить 60ваг.% або більше, краще, 60-95ваг.%, і ще краще, 60-80ваг.% в'яжучого компонента (А), та 40ваг.% або менше, краще, 5-40ваг.%, і ще краще, 20-40ваг.% в'яжучого компонента (В), виходячи із загального вмісту твердих речовин у компонентах (А) та (В). Інші компоненти В'яжуча композиція згідно з даним винаходом може містити одну або більшу кількість звичайних для в'яжучої речовини добавок. Вони включають, наприклад, прискорювачі отвердження, такі як, наприклад, bгідроксиалкіламіди; вільні кислоти та сольові форми фосфорної кислоти, фосфонової кислоти, фосфінової кислоти, лимонної кислоти та адипінової кислоти. Також можуть застосовуватись інші сильні кислоти, такі як борна кислота, сірчана кислота, азотна кислота та р-толуолсульфонова кислота, або окремо, або у комбінації з вищезазначеними кислотами, зокрема, з фосфорною, фосфоновою або фосфіновою кислотою. Іншими придатними добавками є силанові зв'язувальні агенти, такі як у-амінопропілтриетоксисилан; теплові стабілізатори; УФ стабілізатори; поверхнево-активні агенти; наповнювачі, такі як глина, силікати та сульфат магнію; пігменти, такі як діоксид титану; гідрофобізуючі агенти, такі як фторовані сполуки, мінеральні масла та силіконові масла; інгібітори горіння; інгібітори корозії; сечовина; та інші. Ці добавки та ад'юванти до в'яжучої речовини використовуються у звичайних кількостях, що, загалом, не перевищують 20% від ваги твердих матеріалів в'яжучої речовини. Кількість прискорювача ствердження у даній в'яжучій композиції, загалом, знаходиться у межах від 0,05 до 5ваг.%, виходячи із твердої речовини. Кінцева в'яжуча композиція В'яжуча композиція, що містить в'яжучий компонент (А) та в'яжучий компонент (В), має вміст твердої речовини, краще, від 60 до 75ваг.%. Цей концентраційний інтервал часто застосовується, коли дану в'яжучу речовину мають транспортувати. В'яжуча композиція, що містить в'яжучий компонент (А), в'яжучий компонент (В) та добавки до в'яжучої речовини, має вміст твердої речовини, краще, від 10 до 40ваг.%. Цей концентраційний 9 інтервал часто застосовується, коли дану в'яжучу речовину зберігають у контейнерах перед використанням. У формі, що готова до застосування, дана в'яжуча речовина має вміст твердої речовини, краще, у межах від 1 до 20ваг.%. З метою досягнення адекватних робочих характеристик та, зокрема, розпилювальних характеристик, в'язкість даної в'яжучої композиції має бути відрегульована. Це здійснюється, наприклад, шляхом контролю типу та концентрації компонентів в'яжучої речовини у даній водній в'яжучій системі. В'язкість має підтримуватись у бажаних межах, наприклад, шляхом контролю молекулярної ваги в'яжучого компонента (А) (зниження температури реакції, зупинка реакції шляхом додавання води на більш ранній стадії реакції і т.д.), вибором відповідного вуглеводного компонента (В) та відповідним регулюванням відносних кількостей компонентів в'яжучої речовини та водного розчинника. Продукт із мінеральних волокон Безформальдегідна водна в'яжуча композиція згідно з даним винаходом може наноситись на мінеральні волокна або продукти із мінеральних волокон за допомогою звичайних способів, таких як, наприклад, напилення стиснутим повітрям або безповітряне напилення, напилення за допомогою обертового диска, присипка, просочування, облипання валка, метод нанесення покриття поливом, бітером або такого подібного. Мінеральними волокнами можуть бути будьякі волокна із синтетичних склоподібних волокон (MMVF), скловолокна, керамічних волокон, базальтових волокон, шлакової вати, аcбестоволокна, мінеральної вати та інших. Продуктами із мінерального волокна є, наприклад, ткані та неткані матеріали, мати, обгорткові матеріали, плити, листи та інші фасонні вироби, котрі знаходять застосування, наприклад, як теплоізоляційні або звукоізоляційні матеріали, матеріали для демпфірування коливань, конструкційні матеріали, зміцнювальні матеріали для покрівельних або підлогових застосувань, як сировина для фільтрів, як садове ростове середовище та інші застосування. Для виробництва звичайних тепло- або звукоізоляційних продуктів дана в'яжуча речовина використовується, звичайно, у кількості від 0,1 до 15%, краще, 0,3-10% від ваги продукту із зв'язаних мінеральних волокон. Загалом, дана в'яжуча композиція наноситься, звичайно, шляхом напилення, зразу ж після волокно-утворення даного мінерального розплаву, після чого мінеральна вата з нанесеним покриттям піддається отвердженню у печі, де через сітку із мінеральної вати перепускається нагріте повітря для отвердження даної в'яжучої речовини. Типово, піч для отвердження працює при температурах від приблизно 200°С до приблизно 400°С. Краще, коли температура отвердження варіює від приблизно 225 до приблизно 300°С. Загалом, час обробки у печі для отвердження складає від 30 секунд до 20 хвилин, що залежить наприклад, від щільності продукту. Окрім звичайного отвердження теплом (наприклад, нагрітим повітрям) можуть використовува 80138 10 тись й інші методи отвердження, наприклад, отвердження за допомогою мікрохвильового або інфрачервоного випромінювання. При потребі, сітка із мінеральної вати може також піддаватись процесу формування перед отвердженням. Продукт із зв'язаного мінерального волокна, що виходить із печі для отвердження у формі, наприклад, обгорткового матеріалу, може бути порізаний до потрібного формату та, при потребі, спресований для пакування та перевезення. Він може також застосовуватись як проміжний продукт для виробництва фасонних виробів та композиційних матеріалів. Хоча зазначена безформальдегідна водна в'яжуча композиція згідно з даним винаходом особливо корисна для зв'язування мінеральних волокон, у рівній мірі вона може використовуватись в інших застосуваннях, що є типовими для в'яжучих речовин та шліхтувальних агентів, наприклад, як в'яжуча речовина для формувальної суміші, деревинно-стружкової плити, целюлозних волокон, нетканих паперових продуктів, композитів, фермових виробів, покрить і т.д. Наступні приклади наведені з метою додаткової ілюстрації безформальдегідної водної в'яжучої композиції та її використання як в’яжучої речовини для продуктів із мінеральних волокон. У цих прикладах вміст твердих речовин визначається згідно з DIN 16916, частина 2, розділ 5.13, з модифікацією, яка полягає у тому, що зразок нагрівається при 200°С протягом однієї години. Приклад 1 Одержання в'яжучого компонента (А1) 82кг діетаноламіну (DEA) завантажують у 400л реактор та нагрівають до 60°С. Потім додають першу порцію 72кг тетрагідрофталевого ангідриду (ТНРА). Після підвищення температури та витримування її при 130°С протягом 1 години додають 75 кг тримелітового ангідриду (ТМА) та другу порцію 50кг ТНРА. Реакційну суміш охолоджують до 95°С, додають воду, і дану суміш перемішують протягом 1 години. Після охолодження даної реакційної суміші до температури нижче 30°С одержують в'яжучий компонент (А1), що має еквівалентне відношення (NH+OH)/(COOH) 0,85. Приклад 2 Одержання в'яжучого компонента (А2) 90кг діетаноламіну (DEA) завантажують у 400л реактор та нагрівають до 60°С. Потім додають першу порцію 79 кг тетрагідрофталевого ангідриду (ТНРА). Після підвищення температури та витримування її при 130°С протягом 1 години додають 71 кг тримелітового ангідриду (ТМА) та другу порцію 33кг ТНРА. Реакційну суміш охолоджують до 95°С, додають воду, і дану суміш перемішують протягом 1 години. Після охолодження даної реакційної суміші до температури нижче 30°С одержують в'яжучий компонент (А2), що має еквівалентне відношення (NH+OH)/(COOH) 1,00. Приклад 3 Одержання в'яжучого компонента (A3) 91кг діетаноламіну (DEA) завантажують у 400л реактор та нагрівають до 60°С. Потім додають 80кг тетрагідрофталевого ангідриду (ТНРА). Після підвищення температури та витримування її при 11 80138 130°С протягом 1 години додають 100кг тримелітового ангідриду (ТМА). Реакційну суміш охолоджують до 95°С, додають воду, і дану суміш перемішують протягом 1 години. Після охолодження даної реакційної суміші до температури нижче 30°С одержують в'яжучий компонент (A3), що має еквівалентне відношення (NH+OH)/(COOH) 1,00. Приклад 4 Одержання в'яжучого компонента (А4) 90кг діетаноламіну (DEA) завантажують у 400л реактор та нагрівають до 60°С. Потім додають 75кг тетрагідрофталевого ангідриду (ТНРА). Після підвищення температури та витримування її при 130°С протягом 1 години додають 50кг тримелітового ангідриду (ТМА). Реакційну суміш охолоджують до 95°С, додають воду, і дану суміш перемішують протягом 1 години. Після охолодження даної реакційної суміші до температури нижче 30°С одержують в'яжучий компонент (А4), що має еквівалентне відношення (NH+OH)/(COOH) 1,45. Приклад 5 Одержання в'яжучих речовин №№1-3 згідно з даним винаходом Для одержання в'яжучих речовин №№1-3 згідно з даним винаходом кожен із в'яжучих компонентів (А1)-(АЗ), отриманих у Прикладах 1-3 вище, змішується з в'яжучим компонентом (В), що містить глюкозний сироп (торгівельна марка: Cerestar® 01411, котрий має декстрозний еквіва 12 лент 30) у ваговому відношенні 3 частини (А):1 частина (В), виходячи із вмісту твердих речовин. Еквівалентне відношення (NH+ОН)/(СООН) для зазначених трьох в'яжучих речовин складає 1,4 (в'яжуча речовина №1), 1,59 (в'яжуча речовина №2) та 1,57 (в'яжуча речовина №3) відповідно. Для одержання кінцевих в'яжучих речовин до кожної із в'яжучих композицій додається зв'язувальний агент (3-амінопропілтриетоксисилан) та прискорювач ствердження (2%, виходячи із твердих речовин, фосфінової кислоти), після чого дану суміш розводять до 20% твердих речовин з метою одержання кінцевої в'яжучої речовини. Одержання порівняльної в'яжучої речовини У спосіб, подібний до описаних для в'яжучих речовин №№1-3, згідно з даним винаходом, порівняльну в'яжучу речовину одержують лише із в'яжучого компонента (А4), тобто без використання в'яжучого компонента (В). Приклад 6 Результати заводських випробувань Результати, що наведені у наступній таблиці, представляють середні величини із 6 зразків. У дужках наведені стандартні відхилення. Міцність розшарування випробується згідно з EN 1607. Старіння в автоклаві означає 15 хвилин при 100% відносній вологості, 1 ат та 121°С. Старіння у кліматичній камері означає 7 діб при >95% відносної вологості та 70°С. Таблиця Щільність продукту Втрати при прожарюв. кг/м3 % Первинна Після автокл. 1* 142 3,1 11,3(0,8) 6,4(0,6) 1** 145 2,4 14,1 (0,7) 9,0(1,1) 2* 3* Порівняльн.* Еталон*** 143 143 142 142 3,5 3,5 3,5 3,8 12,3 (0,8) 11,4(1,1) 13,2(1,1) 14,6(1,2) В'яжуча речовина Міцність розшарування (кПа) 5,5(0,8) 5,5(0,7) 9,3(0,8) 5,9(0,5) Компонент А+В Компонент А Після клімат, ТНРА/ТМА камери 7,6(0,2) 2:1 10,1(0,7 2:1 ) 1:1 2:1 9,7(1,0) 2:1 7,9(0,8) n.а (OH+NH)/(СООН) (OH+NH)/(СООН) 0,85 1,40 0,85 1,40 1,00 1,00 1,45 n.а 1,59 1,57 1,45 n.а * Температура ствердження 250°С ** Температура отвердження 300°С *** Модифікована сечовиною феноло-формальдегідна смола Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Formaldehyde-free aqueous binder composition for mineral fibers, product of mineral fibers and process for the preparation thereof

Автори англійською

Hansen Erling Lennart, Nissen Povl, Husemoen Thor

Назва патенту російською

Бесформальдегидная водная вяжущая композиция для минеральных волокон, продукт из минеральных волокон и способ его получения

Автори російською

Хансен Эрлинг Леннарт, Ниссен Повл, Хюсемоэн Тор

МПК / Мітки

МПК: C08K 5/151, E04B 1/74, C03C 25/24, C08L 77/00

Мітки: безформальдегідна, мінеральних, продукт, волокон, водна, одержання, композиція, в'яжуча, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-80138-bezformaldegidna-vodna-vyazhucha-kompoziciya-dlya-mineralnikh-volokon-produkt-iz-mineralnikh-volokon-ta-sposib-jjogo-oderzhannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Безформальдегідна водна в’яжуча композиція для мінеральних волокон, продукт із мінеральних волокон та спосіб його одержання</a>

Подібні патенти