Матеріал на основі штукатурки, який включає речовину, здатну зв’язувати формальдегід

Реферат: Даний винахід стосується застосування матеріалу на основі штукатурки, який включає речовину, здатну зв'язувати формальдегід, зокрема, гіпсокартону, призначеного для обробки внутрішніх приміщень житлових будівель. Як речовину, що здатна зв'язувати формальдегід, UA 113272 C2 (12) UA 113272 C2 UA 113272 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Даний винахід стосується матеріалу на основі штукатурки, який включає речовину, здатну зв'язувати формальдегід, зокрема, гіпсокартону, призначеного для обробки внутрішніх приміщень житлових будівель. Найрізноманітніші композитні матеріали використовують в галузі будівництва і обладнання будівель загалом і, зокрема, житлових будівель або адміністративних приміщень і громадських будівель (музеїв, кінотеатрів, концертних залів і т. п.). Деякі з цих матеріалів, такі як звукоізолюючі і/або теплоізолюючі матеріали, дерев'яні панелі, предмети меблів або декоративні вироби, містять зв'язувальні речовини, фарби і лаки, які включають смоли на основі формальдегіду. Ці смоли мають велику перевагу, тому що вони коштують недорого і мають чудові характеристики. Їх основний недолік полягає в тому, що вони містять вільний формальдегід і, відповідно, здатні виділяти формальдегід з плином часу. У останні роки вміст формальдегіду в смолах значно скоротився внаслідок застосування більш суворих правил відносно захисту від небажаних викидів летких органічних сполук, які можуть представляти ризик для здоров'я людей. Однак спроби, що полягають в заміні вищезгаданих смол іншими смолами, що не містять формальдегіду, виявилися безуспішними внаслідок значного збільшення вартості і менш високої якості отримуваних виробів. Проте, як і раніше бажано зменшити вміст формальдегіду в атмосфері, що оточує житлові будівлі, до мінімально можливого рівня. Відомі засоби досягнення даної мети. Зроблена пропозиція про включення частинок фотокаталітичного оксиду титану в матеріал фарби або штукатурки (патентна заявка США № А-2005/0226761) або в паперовий або текстильний, пластмасовий або дерев'яний матеріал (європейський патент № А-1 437 397). У японському патенті № А-11128329 описано використання солі амонію в будівельному матеріалі для обробки внутрішніх приміщень, такому як гіпсокартон. У японській патентній заявці № А-2002145655 запропоновано включення сечовини і/або меламіну в гіпсокартон. У японському патенті № А-10337803 описано включення похідного гідразину в гіпсокартон. Зроблена також пропозиція про включення щонайменше одного гідразиду в поєднанні (a) з неорганічним вбирачем в гіпсокартон або декоративний шар на дереві (японська патентна заявка № А-2000103002), (b) з силікагелем в гіпсокартон (японська патентна заявка № А2004115340) або (с) з органічним карбідом (патентна заявка США № А-20040101695) в матеріал для внутрішньої обробки будівель. Мета даного винаходу полягає в тому, щоб зменшити вміст формальдегіду всередині будівель, зокрема, житлових або громадських будівель, і поліпшити якість атмосферного повітря. Для досягнення даної мети даний винахід пропонує матеріал на основі штукатурки, зокрема, гіпсокартон, який включає речовину, здатну зв'язувати формальдегід, вибрану з етиленсечовини і її похідних, сполук, що включають активні метиленові групи, сульфітів, танінів і їх сумішей. Інший предмет даного винаходу являє собою використання вказаного матеріалу на основі штукатурки для зменшення кількості формальдегіду в повітрі всередині будівель. Як похідні етиленсечовини згідно з даним винаходом переважно вибираються Nгідроксіетиленсечовина, N-аміноетилетиленсечовина, N-[(3-алілокси-2гідроксипропіл)аміноетил]етиленсечовина, N-акрилоїлоксіетилетиленсечовина, Nметакрилоїлоксіетилетиленсечовина, Nакрилоїламіноетилетиленсечовина, N-метакрилоїламіноетилетиленсечовина, Nметакрилоїлоксіацетоксіетиленсечовина, N-метакрилоїлоксіацетаміноетилетиленсечовина і N-ді(3-алілокси-2-гідроксипропіл)аміноетилетиленсечовина. Етиленсечовина є переважною. Сполуки, що включають активні метиленові групи згідно з даним винаходом, переважно відповідають наступній формулі (I): , в якій: 1 UA 113272 C2 - R1 і R2, які є однаковими або різними, являють собою атом водню, що містить 1-20 атомів вуглецю, переважно 1-6 атомів вуглецю алкільний радикал, амінорадикал або радикал формули в якій R4 являє собою радикал 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 або , де R5=Н або -CH3, і р являє собою ціле число від 1 до 6; - R3 являє собою атом водню, що містить 1-10 атомів вуглецю алкільний радикала, фенільний радикал або атом галогену; - а дорівнює 0 або 1, - b дорівнює 0 або 1, - n дорівнює 1або 2. Сполука формули (I), яка є особливо переважною, являє собою ацетоацетамід (R 1=-CH3; R2=-NH2; R3=Н; а=0; b=0; n=1). Сульфіти згідно з даним винаходом являють собою, наприклад, бісульфіт амонію, бісульфіт калію, бісульфіт натрію і метабісульфіти лужних металів, зокрема, натрію, або лужноземельних металів. Бісульфіт натрію є переважним. Таніни згідно з даним винаходом можуть являти собою неконденсовані або конденсовані таніни, такі як таніни акації (катеху), мімози, квебрахо, сосни, горіха пекан, гемлока і сумаха. Таніни акації є переважними. Речовина, здатна реагувати з формальдегідом, являє собою сполуку, яка утворює ковалентні зв'язки з формальдегідом. З цієї причини формальдегід зв'язується на довготривалій основі в матеріалі на основі штукатурки не виділяється повторно в навколишнє повітря. Кількість використовуваної речовини, здатної зв'язувати формальдегід, може змінюватися досить значною мірою, наприклад від 0,001 до 5, переважно від 0,01 до 1 і переважно від 0,02 до 0,2 мас. ч. на 100 мас. ч. гіпсу. Матеріал на основі штукатурки може додатково включати добавки, які поліпшують фізикохімічні властивості кінцевого продукту і роблять можливим створення хороших умов для використання. Таким чином, вказаний матеріал може включати наступні добавки в наступних пропорціях, виражених в мас. ч. на 100 мас. ч. гіпсу: - від 0,1 до 15 ч. зв'язувальної речовини, роль якої полягає в тому, щоб посилювати зв'язок паперового покриття зі штукатуркою, наприклад, крохмалю, зокрема, попередньо обробленою кислотою, або декстрину, - від 0,001 до 5 ч. прискорювача тверднення, наприклад, гідрату сульфату кальцію або сульфату калію, - від 0,0001 до 1 ч. піноутворювача, роль якого полягає в тому, щоб створювати пори і тим самим зменшувати щільність кінцевого продукту, зокрема, гіпсокартонів. Як приклад, можна згадати лаурилсульфат натрію. Виготовлення штукатурних панелей, зокрема, гіпсокартону, відоме саме по собі. Хоча даний винахід описаний більш конкретно відносно штукатурних панелей, він не обмежений матеріалами даного типу і включає матеріали на основі штукатурки безвідносно їх форми (порошок, будівельний розчин, мастика). Гіпсокартон виготовляють безперервним способом, який включає змішування порошкоподібного випаленого гіпсу (напівгідрату сульфату кальцію) з водою для отримання пасти, яку безперервно наносять між двома листами паперу. Отриманий продукт піддають формуванню або оформленню, щоб отримати бажану товщину, і потім безперервно переміщують на конвеєрі на відстань, яка дозволяє пасті досягнути достатнього рівня твердості, щоб продукт можна було розрізати на плити заданої довжини. Після цього плити сушать в печі, щоб видалити зайву воду. Традиційно порошкоподібні компоненти пасти включають напівгідрат сульфату кальцію (CaSO4·0,5H2O; випалений гіпс) і необов'язкові добавки, описані вище. Випалений гіпс вступає в реакцію гідратації в присутності води і перетворюється в дигідрат сульфату кальцію (CaSO4·2H2O; гіпс). 2 UA 113272 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Використовувана кількість випаленого гіпсу для приготування пасти, змінюється залежно від природи виготовлюваної панелі, звичайно від 30 до 100, переважно від 60 до 80 ч. мас. ч. на 100 мас. ч. води. Товщина панелі може змінюватися в широких межах, наприклад, від 6 до 25 мм. Речовина, здатна зв'язувати формальдегід, можна вводити в гіпсокартон різноманітними способами. Згідно з першим варіантом здійснення, речовина, здатна зв'язувати формальдегід, вводять в пасту з випаленого гіпсу перед її поміщенням між листами паперу. Введення речовини, здатної зв'язувати формальдегід, можна здійснювати в процесі виробництва пасти, наприклад, одночасно або послідовно додаючи випалений гіпс і вказану речовину у воду, або після виготовлення пасти. Одночасне введення вищезгаданих інгредієнтів є переважним, оскільки його легше здійснювати. Даний варіант здійснення робить можливим отримувати рівномірний розподіл речовини, здатної зв'язувати формальдегід, у виробі зі штукатурки і, таким чином, її однорідний вміст по всій товщині плити. Згідно з другим варіантом здійснення, речовину, здатну зв'язувати формальдегід, додають до паперового листа або листів, що використовуються як покриття. Додавання можна здійснювати в процесі виробництва паперу, наприклад, в суспензію целюлозних волокон, або після виготовлення листа. Матеріал на основі штукатурки відповідно до даного винаходу можна виготовляти у вигляді порошку (штукатурка, суха будівельна суміш), пасти (мастика, матеріал для розшивки швів) або штукатурної панелі. Що стосується, зокрема, штукатурної панелі, вона може являти собою плиту без покриття або плиту, на яку наносять щонайменше на одну з її сторін, лист паперу, звукоізолюючу панель, що містить перфораційні отвори, панель з штукатурки і мінеральної або скляної вати або плиту, армовану волокнами або тканиною. Матеріал на основі штукатурки відповідно до даного винаходу можна використовувати на стінах, стелях і підлогах, зокрема, як покриття або штукатурка для розшивки швів або цементних панелей, або, що стосується панелей, для виготовлення облицювання, перегородок і підвісних стель. Використання матеріалу на основі штукатурки всередині будівель робить можливим зменшення кількості формальдегіду, присутньої в атмосфері, яка з цієї причини очищається таким чином. Наступні приклади дозволяють проілюструвати даний винахід, однак, не обмежуючи його. Приклади 1-4 a) Виготовлення матеріалу на основі штукатурки У змішувач вводили 600 г напігідврату сульфату кальцію, речовини, здатної зв'язувати формальдегід, 3 г крохмалю, 1,8 г меленого гіпсу (прискорювач) і 630 г води. Речовину, здатну зв'язувати формальдегід, вибирали таким чином: - етиленсечовина (14 мг): приклад 1 - ацетоацетамід (15 мг): приклад 2 - бісульфіт натрію (16 мг): приклад 3 - танін акації (115 мг): приклад 4 Суміш перемішували протягом 30 секунд для приготування пасти. Пасту виливали в латунну форму (150 мм×100 мм), дно якої було зсередини покрите листом паперу, і потім пасту покривали другим листом паперу, вирізаним по розмірах форми. Два листи паперу попередньо витримували протягом 24 годин в камері, в якій підтримувалася атмосфера при відносній вологості 90 %. Після тверднення гіпсокартон витягували з форми. Його сушили в печі в наступних умовах: при 180 °C до видалення 80 % води, при 60 °C протягом 12 годин і при 40 °C протягом 24 годин. Гіпсокартон, що не містить речовини, здатної зв'язувати формальдегід (порівняльний приклад), виготовляли в таких же умовах. b) Здатність зв'язувати формальдегід Здатність зв'язувати формальдегід вимірювали в газонепроникній випробувальній камері. Зразок гіпсокартону (2,5 г) вміщували у випробувальну камеру, після чого камеру герметично закривали. Потім 2,4 мкл водного розчину формальдегіду (37 мас. %) вміщували в контейнер всередині камери. Через 3 години повітря, що міститься у випробувальній камері, відкачували, використовуючи насос, з'єднаний з пристроєм для вимірювання вмісту формальдегіду (індикаторна трубка під позначенням RAE 10-121-05 від фірми Gastec; діапазон вимірювань від 0,1 до 5 об. м. ч.). 3 UA 113272 C2 Результати, приведені в наступній таблиці, відповідають середнім значенням, обчисленим на основі дослідження серії з трьох зразків одного і того ж гіпсокартону. Вміст формальдегіду (об. м. ч.) 0 0 0,4 0,3 1,2 Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Приклад 4 Порівняльний приклад Зменшення вмісту формальдегіду (%) 100 100 66,6 75,0 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 1. Застосування матеріалу на основі штукатурки, який включає речовину, вибрану із сполук, що включають активні метиленові групи, сульфітів і їх суміші, для зменшення кількості формальдегіду в повітрі всередині будівель, де сполуки, які містять активні метиленові групи, відповідають наступній формулі (І): O O R 1 (O)a (O)b R3 15 R2 n (I), в якій: - R1 і R2, які є однаковими або різними, являють собою атом водню, алкільний радикал, що містить 1-20 атомів вуглецю, переважно 1-6 атомів вуглецю, амінорадикал або радикал формули (CH2)p O C R4 O , в якій R4 являє собою радикал CH2 C CH3 O або C 20 25 30 35 40 CH2 R5 , де R5=Н або -СН3, і р являє собою ціле число від 1 до 6; - R3 являє собою атом водню, алкільний радикал, що містить 1-10 атомів вуглецю, фенільний радикал або атом галогену; - а дорівнює 0 або 1, - b дорівнює 0 або 1, - n дорівнює 1 або 2, і сульфіти вибирають з бісульфіту амонію, бісульфіту калію, бісульфіту натрію і метабісульфітів лужних металів або лужноземельних металів. 2. Застосування за п. 1, яке відрізняється тим, що вибирають ацетоацетамід. 3. Застосування за п. 1, яке відрізняється тим, що вибирають бісульфіт натрію. 4. Застосування за будь-яким з пп. 1-3, яке відрізняється тим, що кількість речовини, здатної реагувати з формальдегідом, змінюється в межах від 0,001 до 5, переважно від 0,01 до 1 і переважно від 0,02 до 0,2 мас. ч. на 100 мас. ч. гіпсу. 5. Застосування за будь-яким з пп. 1-4, яке відрізняється тим, що матеріал додатково включає наступні добавки в наступних пропорціях, виражених в мас. ч. на 100 мас. ч. гіпсу: - від 0,1 до 15 ч. зв'язувальної речовини, наприклад крохмалю, зокрема, попередньо обробленого кислотою, або декстрину, - від 0,0001 до 5 ч. прискорювача тверднення, наприклад гідрату сульфату кальцію або сульфату калію, 4 UA 113272 C2 - від 0,0001 до 1 ч. піноутворювача, наприклад лаурилсульфату натрію. 6. Матеріал на основі штукатурки, який відрізняється тим, що матеріал містить щонайменше сполуку, яка включає активні метиленові групи, де сполука, яка містить активні метиленові групи, відповідає наступній формулі (І): O O R 1 (O)a (O)b R3 5 n (I), в якій: - R1 і R2, які є однаковими або різними, являють собою атом водню, алкільний радикал, що містить 1-20 атомів вуглецю, переважно 1-6 атомів вуглецю, амінорадикал або радикал формули (CH2)p 10 R2 O C R4 O , у якій R4 являє собою радикал CH2 C CH3 O або C CH2 R5 15 20 25 , де R5=Н або -СН3, і р являє собою ціле число від 1 до 6; - R3 являє собою атом водню, алкільний радикал, що містить 1-10 атомів вуглецю, фенільний радикал або атом галогену; - а дорівнює 0 або 1, - b дорівнює 0 або 1, - n дорівнює 1 або 2. 7. Матеріал за п. 6, який відрізняється тим, що вибирають ацетоацетамід. 8. Матеріал за будь-яким з пп. 6-7, який відрізняється тим, що його виробляють у вигляді порошку, пасти або штукатурної панелі. 9. Матеріал за п. 8, який відрізняється тим, що штукатурна панель являє собою гіпсокартон. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5