В’яжуче для мінеральних волокон та спосіб його одержання
Номер патенту: 81598
Опубліковано: 25.01.2008
Автори: Хансен Ерлінг Леннарт, Ніссен Повл, Хюсемоен Тор
Формула / Реферат
1. Спосіб одержання в'яжучого для мінеральних волокон, що полягає в змішуванні в реакційно-здатних умовах аміну та ангідриду і додаванні води, який відрізняється тим, що воду додають після повного розчинення ангідриду в аміні та/або після завершення його реакції з аміном.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що до реакційної суміші додають другий ангідрид.
3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що воду додають до реакційної суміші після того, як перший ангідрид прореагує, безпосередньо перед чи разом з другим ангідридом, або коли по суті весь другий ангідрид розчинять у суміші першого ангідриду та аміну.
4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що амін нагрівають спочатку до температури принаймні 40 °С, краще, до 60 °С, після чого додають перший ангідрид і температуру реакції підвищують принаймні до 70 °С, краще, до 120 °С.
5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що температуру реакції підвищують до 90 °С, краще, до 130 °С, але не більше 200 °С, краще, до 150 °С.
6. Спосіб за п. 4 або 5, який відрізняється тим, що другий ангідрид додають до реакційної суміші після по суті повного розчинення першого ангідриду.
7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що першим ангідридом є аліфатичний ангідрид.
8. Спосіб за будь-яким з пп. 2-7, який відрізняється тим, що другим ангідридом є ароматичний ангідрид.
9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що перший аліфатичний ангідрид вибирають з групи, що включає тетрагідрофталевий ангідрид та/або гексагідрофталевий ангідрид, метилтетрагідрофталевий ангідрид, бурштиновий ангідрид, надіковий ангідрид, малеїновий ангідрид, глутаровий ангідрид.
10. Спосіб за будь-яким з пп. 2-9, який відрізняється тим, що другий ароматичний ангідрид вибирають з групи, що включає фталевий ангідрид, тримелітовий ангідрид, піромелітовий діангідрид та метилфталевий ангідрид.
11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що амін, що є N-заміщеним бета-гідроксіалкіламіном, вибирають з групи, що включає діетаноламін, 1-(м)етилдіетаноламін, н-бутилдіетаноламін, 1-(м)етилізопропаноламін, 3-аміно-1,2-пропандіол, 2-аміно-1,3-пропандіол, трис(гідроксиметил)амінометан.
12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що аміном є діетаноламін.
13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додають одну або більше домішок для прискорення швидкості отвердіння та одну або більше домішок до смоли, наприклад аміносилоксан, для поліпшення адгезії до поверхні волокон, термо- та УФ-стабілізатори, поверхнево-активні сполуки, наповнювачі, такі як глина, силікати, сульфат магнію та пігменти, наприклад оксид титану, гідрофобізуючі агенти, наприклад сполуки фтору, масла, краще, мінеральні та силіконові масла, і один чи кілька інгібіторів корозії.
14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що прискорювач вибирають з групи, що включає кислоту чи відповідні солі фосфористої кислоти, фосфорну кислоту, фосфонову кислоту, фосфінову кислоту, лимонну кислоту та β-гідроксіалкіламіди.
15. Спосіб за п. 13 або 14, який відрізняється тим, що домішки вибирають з групи, що включає моно-, ди- та полісахариди, такі як сахароза, глюкозний сироп, модифікований крохмаль, крохмаль, сечовину, диціандіамід, полігліколі, акрилові сполуки, фурфураль, карбоксиметилцелюлозу та целюлозу, полівініловий спирт, меламін.
16. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додатково вводять поперечно-зшивальний агент, який включає полімер, що містить групи полікарбонової кислоти, який являє собою поліакрилові кислоти або поліметакрилові кислоти.
17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що поперечно-зшивальні агенти на основі полікарбонових кислот додають до реакційної суміші у кількості 5-25 % мас., найкраще, приблизно 20 % мас.
18. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додають інгібітори корозії.
19. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що молярне співвідношення аміну та першого ангідриду знаходиться в інтервалі 1,0 : 0,1-2,0, краще, 1,0 : 0,5-1,5 і, найкраще, 1,0 : 0,5-1,0.
20. Спосіб за п. 19, який відрізняється тим, що аміном є діетаноламін, а першим ангідридом є тетрагідрофталевий ангідрид, які входять до суміші у молярному співвідношенні 1 : 0,5 відповідно.
21. Спосіб за п. 20, який відрізняється тим, що другим ангідридом є тримелітовий ангідрид або фталевий ангідрид і у якому другий ангідрид входить до суміші у меншому молярному співвідношенні, ніж перший ангідрид, краще, у співвідношенні 0,5 : 1.
22. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що до реакційної суміші після додавання води додають основу.
23. Спосіб за п. 22, який відрізняється тим, що основу вибирають з групи, що включає NH3, діетаноламін, триетаноламін, гідроксиди лужних металів, необов'язково змішані з поліакриловою кислотою, краще, з молекулярною масою близько 60000.
24. Спосіб за п. 22 або 23, який відрізняється тим, що при додаванні основи доводять значення рН аж до 8, краще, до значення рН в інтервалі від близько 6 до близько 8 і, найкраще, близько 7.
25. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додають полікарбонову кислоту, краще, перед додаванням першого ангідриду і її вибирають з групи, що включає:
адипінову кислоту, лимонну кислоту, тримелітову кислоту, себацинову кислоту, азелаїнову кислоту та бурштинову кислоту.
26. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що полікарбоновою кислотою є адипінова кислота.
27. Спосіб за будь-яким з пп. 22-26, який відрізняється тим, що вміст в мас. % поліакрилової кислоти у суміші складає до 50 %, наприклад 30 %, краще, 25 % і, найкраще, 20 %.
28. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додають силан, краще, в інтервалі 0,1-5 мас. %, краще, 0,2-3 мас. % і, найкраще, близько 1 мас. % від реакційної суміші полімерної смоли, краще, у розрахунку на суху речовину смоли.
29. Спосіб за п. 28, який відрізняється тим, що силоном є гамма-амінопропілтриетоксисилан.
30. В'яжуче для мінеральних волокон, одержуване згідно з будь-яким з попередніх пунктів, яке являє собою продукт реакції аміну, першого ангідриду, другого ангідриду та води і полімерну смолу, що має молекулярну масу близько 2000 і, краще, в інтервалі 300-1500, і, найкраще, 500-900.
31. В'яжуче за п. 30, яке відрізняється тим, що перший та другий ангідрид є визначеними у пп. 7-10.
32. В'яжуче за п. 30 або 31, яке відрізняється тим, що амін вибирають з тих, що були визначені у п. 12.
33. В'яжуче за будь-яким з пп. 30-32, яке відрізняється тим, що додатково включає домішку до в'яжучого, визначену у будь-якому з пп. 12-17.
34. В'яжуче за будь-яким з пп. 30-33, яке відрізняється тим, що має час отвердіння при 250 °С близько 2 хвилин і, краще, в інтервалі 20-40 секунд.
35. Застосування води для зменшення витікання та поліпшення середньої молекулярної маси в'яжучого для мінеральних волокон, яке включає амін, перший аліфатичний ангідрид та другий ароматичний ангідрид.
Текст
1. Спосіб одержання в'яжучого для мінеральних волокон, що полягає в змішуванні в реакційно-здатних умовах аміну та ангідриду і додаванні води, який відрізняється тим, що воду додають після повного розчинення ангідриду в аміні та/або після завершення його реакції з аміном. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що до реакційної суміші додають другий ангідрид. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що воду додають до реакційної суміші після того, як перший ангідрид прореагує, безпосередньо перед чи разом з другим ангідридом, або коли по суті весь другий ангідрид розчинять у суміші першого ангідриду та аміну. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що амін нагрівають спочатку до температури принаймні 40 °С, краще, до 60 °С, після чого додають перший ангідрид і температуру реакції підвищують принаймні до 70 °С, краще, до 120 °С. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що температуру реакції підвищують до 90 °С, краще, до 130 °С, але не більше 200 °С, краще, до 150 °С. 6. Спосіб за п. 4 або 5, який відрізняється тим, що другий ангідрид додають до реакційної суміші 2 (19) 1 3 81598 4 14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що прискорювач вибирають з групи, що включає кислоту чи відповідні солі фосфористої кислоти, фосфорну кислоту, фосфонову кислоту, фосфінову кислоту, лимонну кислоту та βгідроксіалкіламіди. 15. Спосіб за п. 13 або 14, який відрізняється тим, що домішки вибирають з групи, що включає моно-, ди- та полісахариди, такі як сахароза, глюкозний сироп, модифікований крохмаль, крохмаль, сечовину, диціандіамід, полігліколі, акрилові сполуки, фурфураль, карбоксиметилцелюлозу та целюлозу, полівініловий спирт, меламін. 16. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додатково вводять поперечно-зшивальний агент, який включає полімер, що містить групи полікарбонової кислоти, який являє собою поліакрилові кислоти або поліметакрилові кислоти. 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що поперечно-зшивальні агенти на основі полікарбонових кислот додають до реакційної суміші у кількості 5-25 % мас., найкраще, приблизно 20 % мас. 18. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додають інгібітори корозії. 19. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що молярне співвідношення аміну та першого ангідриду знаходиться в інтервалі 1,0 : 0,1-2,0, краще, 1,0 : 0,5-1,5 і, найкраще, 1,0 : 0,5-1,0. 20. Спосіб за п. 19, який відрізняється тим, що аміном є діетаноламін, а першим ангідридом є тетрагідрофталевий ангідрид, які входять до суміші у молярному співвідношенні 1 : 0,5 відповідно. 21. Спосіб за п. 20, який відрізняється тим, що другим ангідридом є тримелітовий ангідрид або фталевий ангідрид і у якому другий ангідрид входить до суміші у меншому молярному співвідношенні, ніж перший ангідрид, краще, у співвідношенні 0,5 : 1. 22. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що до реакційної суміші після додавання води додають основу. 23. Спосіб за п. 22, який відрізняється тим, що основу вибирають з групи, що включає NH3, діетаноламін, триетаноламін, гідроксиди лужних металів, необов'язково змішані з поліакриловою кислотою, краще, з молекулярною масою близько 60000. 24. Спосіб за п. 22 або 23, який відрізняється тим, що при додаванні основи доводять значення рН аж до 8, краще, до значення рН в інтервалі від близько 6 до близько 8 і, найкраще, близько 7. 25. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додають полікарбонову кислоту, краще, перед додаванням першого ангідриду і її вибирають з групи, що включає: адипінову кислоту, лимонну кислоту, тримелітову кислоту, себацинову кислоту, азелаїнову кислоту та бурштинову кислоту. 26. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що полікарбоновою кислотою є адипінова кислота. 27. Спосіб за будь-яким з пп. 22-26, який відрізняється тим, що вміст в мас. % поліакрилової кислоти у суміші складає до 50 %, наприклад 30 %, краще, 25 % і, найкраще, 20 %. 28. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що додають силан, краще, в інтервалі 0,1-5 мас. %, краще, 0,2-3 мас. % і, найкраще, близько 1 мас. % від реакційної суміші полімерної смоли, краще, у розрахунку на суху речовину смоли. 29. Спосіб за п. 28, який відрізняється тим, що силоном є гамма-амінопропілтриетоксисилан. 30. В'яжуче для мінеральних волокон, одержуване згідно з будь-яким з попередніх пунктів, яке являє собою продукт реакції аміну, першого ангідриду, другого ангідриду та води і полімерну смолу, що має молекулярну масу близько 2000 і, краще, в інтервалі 300-1500, і, найкраще, 500-900. 31. В'яжуче за п. 30, яке відрізняється тим, що перший та другий ангідрид є визначеними у пп. 710. 32. В'яжуче за п. 30 або 31, яке відрізняється тим, що амін вибирають з тих, що були визначені у п. 12. 33. В'яжуче за будь-яким з пп. 30-32, яке відрізняється тим, що додатково включає домішку до в'яжучого, визначену у будь-якому з пп. 12-17. 34. В'яжуче за будь-яким з пп. 30-33, яке відрізняється тим, що має час отвердіння при 250 °С близько 2 хвилин і, краще, в інтервалі 20-40 секунд. 35. Застосування води для зменшення витікання та поліпшення середньої молекулярної маси в'яжучого для мінеральних волокон, яке включає амін, перший аліфатичний ангідрид та другий ароматичний ангідрид. Даний винахід стосується способу одержання в'яжучого для мінеральних волокон, тобто, штучних склоподібних волокон, наприклад, скляної, шлакової чи кам'яної вати, в'яжучого, яке одержують за допомогою такого способу, та продукту з мінеральної вати, що включає таке в'яжуче. Продукти з мінеральної вати загалом включають мінеральні волокна, зв'язані докупи затверділим термореактивним полімерним матеріалом. Один чи кілька потоків розплавленого скла, шлаку чи каменю витягують у волокна та видувають у камері формування, де вони осаджуються у вигляді полотна на рухомий конвеєр. Волокна, поки вони переносяться повітрям у камері формування і є ще гарячими, обприскують в'яжучим. Полотно з волокон з покриттям потім транспортується з камери до печі 5 вулканізації, де нагріте повітря продувається крізь мат для отвердіння в'яжучого та жорсткого зв'язування волокон мінеральної вати докупи. На стадії отвердіння, коли гаряче повітря продувають крізь мат для отвердіння в'яжучого, в'яжуче, яке описано у WO 99/36368, може зміщатися стосовно волокон мінеральної вати, призводячи до нерівномірного розподілу в'яжучого, зокрема, при якому на дні блоків з мінеральних волокон (тобто, з того боку блоків, звідки гаряче повітря вдувається у продукт) буде менше в'яжучого, ніж зверху. Також, під час отвердіння може втрачатися велика кількість смоли, призводячи до небажано високих викидів та високої втрати в'яжучого. Метою даного винаходу є поліпшення цієї ситуації. Згідно з першим аспектом, пропонується спосіб одержання в'яжучого для мінеральних волокон, який включає стадії змішування за умов проведення реакції аміну та ангідриду, причому воду додають до цієї суміші лише після того, як ангідрид по суті розчиниться та/або прореагує з аміном, і реакція при цьому припиняється. До реакційної суміші краще додають другий ангідрид, причому воду краще додають до реакційної суміші безпосередньо перед чи разом з другим ангідридом, або після того, як другий ангідрид по суті цілком розчиниться та/або прореагує із сумішшю першого ангідриду та аміну. Воду найкраще додають до реакційної суміші у такій кількості, щоб зробити її легко прокачуваною. Відомі низьков'язкі смолисті в'яжучі для мінеральної вати, причому звичайною процедурою є проведення змішування діетаноламіну з водою перед додаванням будь-якого ангідриду для того, щоб звести до мінімуму проблеми з в'язкістю/перемішуванням та одержати бажану розчинність у воді. Однак, ці смоли містять велику кількість залишкових мономерів, тобто, непрореагованого вихідного матеріалу, і мають той недолік, що з них утворюється низькомолекулярне в'яжуче, яке має великий час отвердіння. З метою усунення цих надмірних часів отвердіння, часто необхідно використовувати високі температури отвердіння, що приводить до виникнення супутньої проблеми, яка полягає у тім, що висока температура отвердіння та тривалий час отвердіння призводять до сильного випаровування в'яжучого та нерівномірного розподілу в'яжучого. Одержуване таким чином в'яжуче призводить до високих втрат в'яжучого, великих викидів та проблем з отвердінням. Шляхом використання способу за даним винаходом одержують в'яжуче для зв'язування продуктів з мінеральної вати, яке має знижену кількість залишкових мономерів, тобто, непрореагованого вихідного матеріалу, та більшу середню молекулярну вагу, зберігаючи при цьому водорозчинність. Крім того, винахідники показали, що при використанні способу за даним винаходом може бути зменшена кількість викидів, підвищений вихід 81598 6 в'яжучого та скорочений час отвердіння при поліпшенні якості продукту. За теорією вважається, що мономери також беруть участь у реакції зшивання в'яжучого під час отвердіння, але якщо їхня кількість буде надто високою, а час отвердіння надто великим, то більшість мономерів випаровується. Винахідники показали, що одержання в'яжучого бездодавання води на початку проведення реакції знижує кількість непрореагованих мономерів та підвищує швидкість твердіння з утворенням в'яжучого з вищою середньою молекулярною вагою. Крім того, винахідники показали, що втрата в'яжучого під час отвердіння є меншою внаслідок присутності меншої кількості непрореагованих мономерів, причому забезпечується швидке зростання в'язкості внаслідок коротшого часу отвердіння та більшої вихідної молекулярної ваги. Це швидке зростання в'язкості ускладнює випаровування мономерів з реакційної суміші і вони замість цього мають час прореагувати як компонент в'яжучого та взяти участь у реакції зшивання. Крім того, внаслідок підвищеної в'язкості в'яжучого, одержуваного способом за даним винаходом, в меншому ступеню відбувається витіснення в'яжучого у мінеральній ваті під час нанесення в'яжучого на мінеральну вату та отвердіння. У варіанті втілення винаходу, амін спершу нагрівають до температури щонайменше 40, краще, щонайменше 50, і найкраще, щонайменше 60°С, після чого додають перший ангідрид, а потім температуру реакції підвищують до щонайменше 70, краще, щонайменше приблизно 80, і найкраще, щонайменше приблизно 95°С, і при цій температурі до реакційної суміші може бути доданий другий ангідрид, коли по суті весь перший ангідрид розчиниться та/або прореагує. За іншим варіантом, підвищення температури реакції з 90-95°С до 100-200°С забезпечує більшу ступінь конверсій мономерів на олігомери. Кращим інтервалом температур є 120-170°С, найкраще, 130-150°С. Температура становить щонайменше 100°С, часто, щонайменше 120°С, найкраще, приблизно 130°С. Вона звичайно нижче 200°С, краще, нижче 170°С, найкраще, нижче приблизно 150°С. Середня молекулярна вага олігомерів збільшується з підвищенням температури реакції. Втрати за рахунок випаровування при отвердінні в'яжучого, виготовленого зі смоли, реакцію одержання якої проводили при вищій температурі, будуть меншими. В'яжуче, продуковане за умов, коли воду додають після проведення реакції першого ангідриду, разом з другим ангідридом або наприкінці реакції, у кількості, що забезпечує легку перекачуваність в'яжучого, дозволяє одержати в'яжуче з підвищеною середньою молекулярною вагою, яке зберігає бажані властивості перекачуваності, в'язкості та здатності до розведення водою. Смола за даним винаходом, але виготовлена з додаванням води на початку, містить більш ніж 7 50% непрореагованих мономерів діетанол аміну та полікарбонових кислот (ангідридів, що прореагували з водою), менш ніж 15% амідів із утворенням повного аміду при середній молекулярній вазі близько 400 і максимальній близько 600. Смола, виготовлена у відповідності до способу за даним винаходом, при додаванні води наприкінці разом з другим ангідридом або безпосередньо перед додаванням другого ангідриду, має меншу кількість непрореагованих мономерів, особливо, полікарбонових кислот, менш ніж 30% порівняно з випадком, коли воду додають на початку, вищий вміст амідів, 15% чи більше з утворенням повного аміду, при середній молекулярній вазі 500-900 і максимальній близько 2000. Перший і другий ангідриди та амін описані також у пунктах 7-11 формули винаходу. Реакційна суміш, використовувана як в'яжуче, може також включати прискорювач, домішки до смоли, інгібітор корозії для зменшення дії на труби і т.п., та/або зшивальний агент, як описано у пунктах 13-19 формули винаходу. Інші характерні ознаки способу наведені у пунктах 20-28 формули винаходу. Винахідники показали, що міцність суміші в'яжучого після старіння може бути підвищена шляхом додавання силану. Кількість силану у реакційній суміші смоли становить щонайменше 0,1%, часто, щонайменше 0,2%, і краще, щонайменше 0,3%. Вона звичайно менша за 5%, краще, менша за 3%, і часто становить близько 0,5%. З метою поліпшення водорозчинності в'яжучого може бути додана основа до рН близько 8, причому кращим є рН в інтервалі 6-8, найкраще, рН близько 7. Основа може бути змішаною з поліакриловою кислотою і доданою до смоли після припинення реакції утворення смоли додаванням води. Таким чином, основа має бути додана уперше після виготовлення смоли. Основа перед додаванням може бути змішана з полімером, що містить карбоксильні кислотні групи. Придатними основами можуть бути NH3, DEA, TEA чи гідроксиди лужних металів. Знайдено, що додавання одного чи кількох зшивальних агентів з полімером, що містить карбоксильні кислотні групи, підвищує швидкість отвердіння в'яжучого. Перший та другий ангідриди обирають таким чином, щоб одержати продукти реакції з великою кількістю непрореагованих кислотних груп полікарбонової кислоти, оскільки це є кращим для забезпечення водорозчинності. Найкраще в'яжуче складається з 30% полімеру діетаноламіну (DEA), тетрагідрофталевого ангідриду (ΤΗΡΑ) та тримелітового ангідриду (ТМА), 15% мономеру DEA, 10% мономеру ΤΗΡΑ, що прореагував з водою до утворення дикислоти, 5% мономеру ТМА, що прореагував з водою до утворення трикислоти, та 40% води. У полімері краще приблизно 50% прореагованого DEA прореагувало до аміду, а решта 50% прореагованого DEA прореагувало до складного ефіру. 81598 8 Інше краще в'яжуче складається з приблизно 40% чи більше полімеру (DEA, ΤΗΡΑ, ТМА), приблизно 10% чи менше мономеру DEA, приблизно 10% чи менше мономеру ΤΗΡΑ та мономеру ТМА, що прореагували з водою до дикислоти та трикислоти, відповідно, і 40% води. Винахід далі буде пояснений наведеними нижче прикладами з посиланням на Таблицю 1, у якій описано ряд композицій смоли. Були виготовлені композиції смоли (див. Таблиці 1, 2 та 3). Перелік абревіатур у таблицях: DEA - діетаноламін GLA - глутаровий ангідрид SCA - бурштиновий ангідрид ТМА - тримелітовий ангідрид ADP - адипінова кислота ΤΗΡΑ - тетрагідрофталевий ангідрид Основа - аміак, аміни чи неорганічні гідроксиди РАА - поліакрилова кислота Силан - аміносилани, такі як, наприклад, гамма-амінопропілтриетоксисилан (передгідролізований VS142 виробництва фірми Witco чи негідролізований А1100 виробництва Witco або аналогічні продукти від інших виробників) РТА - фталевий ангідрид Молярне Додавання Залишкова Залишковий співвідношення води кислота, % амін, % Композиція 1 DEA:THPA 1:1,4 2 DEA:THPA 1:1,4 3 4 5 DEA:THPA DEA:THPA:TMA DEA:THPA:TMA 1:1,4 1:1:0,4 1:0,8:0,6 6 DEA:THPA:TMA 1:0,9:0,3 7 DEA:THPA:TMA 1:0,8:0,3 8 DEA:THPA:TMA 1:0,6:0,3 9 DEA:THPA:TMA 1:0,6:0,3 10 11 12 13 14 15 16 DEA:THPA:РТА DEA:THPA:РТА DEA:THPA:РТА DEA:THPA:РТА DEA:GLA DEA:SCA DEA:THPA:SCA 1:0,8:0,3 1:0,6:0,8 1:0,7:0,3 1:0,7:0,3 1:1,4 1:1,4 1:0,6:0,7 на початку під час реакції наприкінці на початку на початку перед ТМА перед ТМА перед ТМА разом з ТМА на початку на початку наприкінці наприкінці наприкінці наприкінці наприкінці 52 91 21 70 18 73 70 78 90 91 31 82 36 82 26 85 40 75 77 80 17 28 38 0 16 86 87 68 64 33 29 54 % залишкової кислоти та % залишкового DEA є % залишкових моно залишкового аміну є аміном, що не прореагував до аміду. Розрахунковий % аміду є різницею між загальним аміном та % залиш ефіру є % DEA, зв'язаного у вигляді складного ефіру. Прискорювач/ Силан Темп. Молярне До зшивальні Основа (%) (°С) співвідношення агенти ΤΗΡΑ фосфонова DEA ΝΗ4ΟΗ 0,4 130 1,0:0,6:0,3 на +ТМА кислота DEA ΤΗΡΑ Н3РО4 ΝΗ4ΟΗ 0,4 130 1,0:0,6:0,3 на Композиція Амін Ангідрид 17 18 9 81598 10 Кількість залишкових мономерів була визначенанаприкінці відбирання 39 шляхом окремих зразків 18 смоли для кожного компонента. Зразки нагрівали до 200 наприкінці 20 0,4 130 1,0:0,6:0,3 °С для видалення усієї води, а потім 18 39 проводили виміри. Переднаприкінці використанням додавали 4% DEA та 21 0,4 130 1:0,6:0,3 18 23 25% сухої речовини Acumer 1510 у розрахунку на суху речовину смоли, 0,4% силану від суми сухих Таблиця 2 (продовження) речовин компонентів та воду у кількості до 25% від вмісту сухих речовин. Залишкова Кількість доданого Час Міцність на Вихід Розподіл Результати випробувань Середня міцність після Композиція прискорювача/зшивального отвердіння, розшаровування, 60% Вихід в'яжучого старіння, в'яжучого, в'яжучого, мол. вага агента по сухій речовині 250°С, (с) (кПа) (%) Міцність на розшаровування (EN (%) 1607) (кПа) Верх-низ у 13,4кПа 15,2 (Terrænbatts Industri) - Зістарений 3,6кПа 17 600 3% 60 9,1 85 нормі (70°С/95% відносної вологості) Верх-низ у Міцність на розрив 5,5кПа (Flexi85 Batts). A 18 600 3% 68 нормі Композиція 23 Верх-низ у Смола 19 600 3%+10% 25 83 24кг DEA поміщали до реактора нанормі і 80л Верх-низ у 20 600 10% 28 нагрівали до 60°С та перемішували. 11,2 4,5 84 нормі Додавали 6,7кг ADP і суміш нагрівали та не 21 3% проводили реакцію при 130°С протягом 60 хвилин. виміряна Після цього охолоджували до 85 °С і додавали 6,9кг ТНРА. Потім додавали 16,9кг РТА і 3 Таблиця температуру підвищували до 130°С на 120 хвилин. Після цього реакційну суміш охолоджували до ПоліРозр. Розрах. Зшивальний Силан Темп. Мол. Додавання Залишк. Залишк. Залишк. Композиція Амін карб. Ангідрид Основа 110°С і додавали 20,5кг води. Температура амід, складний агент (%) (°С) співвідн. води к-та* амін DEA, % к-та % ефір, % стабілізувалася на приблизно 50°С. 22 DEA ADP РТА+ΤΗΡΑ РАА DEA 0,2 130 наприкінці Суміш перемішували протягом 39 15 хвилин ще 23 DEA ADP РТА+ΤΗΡΑ РАА DEA 0,2 130до гомогенного стану. наприкінці 39 Смолу охолоджували і переміщали до *Неможливо проаналізувати резервуара для зберігання. Вміст сухої речовини смоли становив 63,4% Кількість при визначенні при 200°С. Залишкові мономери: Час Міцність на Залишкова Вихід Середня доданого Розподіл Композиція отвердіння, розшаровування, від доданої кількості, 14% ТНРА від 37% DEA міцність після в'яжучого, в'яжучого, (%) мол. вага зшивального 250°С, (с) (кПа) старіння, 25% РТА від доданої кількості. (%) доданої кількості, (кПа, %) агента Середня молекулярна вага близько 600. В'яжучого на 3,6 залишкових 59 мономерів була 22 600 20% 20 13,4 Кількість дні менше, ніж 28 визначена шляхом відбирання окремих зразків зверху смоли для визначення кожного В'яжучого на компонента. 4,0 23 600 20% 20 13,4 67 дні менше, ніж Зразки нагрівали до 200°С для видалення усієї 35 зверху води, а потім проводили виміри. Перед використанням додавали 4% DEA та Композиції 22 та 23 готували таким чином: 25% сухої речовини Acumer 1510 у розрахунку на Композиція 22 суху речовину смоли, 0,4% силану від суми сухих Смола: речовин компонентів та воду у кількості до 25% від 116кг DEA поміщали до реактора на 400л і вмісту сухих речовин і проводили аналізи. нагрівали до 60°С при перемішуванні. Результати випробувань Додавали 16,3 кг ADP і суміш нагрівали та Вихід в'яжучого 70% проводили реакцію при 130°С протягом 60 хвилин. Міцність на розшаровування (EN 1607) Після цього охолоджували до 85°С і додавали 12,1кПа (Terrænbatts Industri) - Зістарений 4,3кПа 33,8кг ТНРА. Після цього додавали 82,5кг РТА і (70°С/95% відносної вологості). температуру підвищували до 130°С на 120 хвилин. Ряд цих композицій був досліджений для Після цього реакційну суміш охолоджували до визначення молекулярної ваги та часу отвердіння 110°С і додавали 100кг води. при 250°С, і були одержані такі результати: Температура стабілізувалася на приблизно Аналіз молекулярної ваги полімерної частини 50°С. Суміш перемішували протягом ще 15 хвилин чи фрагмента до гомогенного стану. Композиція: Смолу охолоджували і переміщали до 1) DEA:THPA - воду додають на початку резервуара для зберігання. середня мол. вага 400 - максимальна 600 Визначений вміст сухої речовини смоли 3) DEA:THPA - воду додають наприкінці становив 62,2% при 200°С. Залишкові мономери: середня мол. вага 850 - максимальна 2000 39% від доданого DEA, 12% від доданого ТНРА, 4) DEA:THPA:TMA - воду додають на початку 25% від доданого РТА. Середня молекулярна вага середня мол. вага 400 - максимальна 600 близько 600. 19 +ТМА ΤΗΡΑ фосфонова ΝΗ4ΟΗ +ТМА кислота +РАА ΤΗΡΑ DEA РАА ΝΗ4ΟΗ +ΤΜΑ ΤΗΡΑ фосфонова DEA ΝΗ4ΟΗ +ΤΜΑ кислота DEA 0,4 130 1,0:0,6:0,3 11 5) DEA:THPA:TMA - воду додають на початку середня мол. вага 500 - максимальна 1500 9) DEA:THPA:TMA - воду додають разом з ТМА - середня мол. вага 500 - максимальна 1500 20,3кг DEA нагрівають до 60°С, після чого при перемішуванні додають 17,7кг ΤΗΡΑ. Температуру підвищують до 95°С і проводять реакцію протягом 1 години, після чого додають 25,8кг води та 11,2кг ТМА, а одразу після цього - 11,2кг ТМА. Підтримують температуру 95°С протягом 1/2 години, після чого реакцію зупиняють охолодженням до кімнатної температури. Склад смоли: 15% мономера DEA 10% мономера ΤΗΡΑ, що прореагував до кислоти 5% мономера ТМА, що прореагував до кислоти 40% води Решта 30% є полімером DEA:THPA:TMA 16) DEA:THPA:SCA - воду додають наприкінці - середня мол. вага 550 - максимальна 1100 Час отвердіння при 250°С DEA:THPA:TMA чи РТА - час отвердіння близько 2 хвилин, композиції 9) та 12), Таблиця 1; DEA:THPA:SCA - час отвердіння близько 1 хвилини, композиція 16), Таблиця 1; DEA:THPA:TMA чи РТА з доданням 20% поліакрилової кислоти - час отвердіння 25-40 секунд, композиції 9) та 12), Таблиця 1; DEA:THPA:SCA з доданням 20% поліакрилової кислоти - час отвердіння 20 секунд, композиція 16), Таблиця 1. Час отвердіння вимірювали шляхом попереднього нагрівання краплини в'яжучого, поміщеного на тонку скляну пластинку, протягом 45 хвилин при 90°С, після чого її нагрівають до 250°С шляхом поміщення скляної пластинки на нагрівальний столик і перемішування тонкою голкою. Час до отвердіння краплини в'яжучого вимірюють після поміщення на вказаний нагрівальний столик. Тестування повторюють. У такий саме спосіб випробовують ще дві краплини цього саме в'яжучого. Заводські випробування на мінеральній ваті Marine Slab 100 з використанням в'яжучого за даним винаходом були проведені таким чином. Були виготовлені композиції в'яжучого на основі обраних смол, до яких додавали 20% мас/мас, поліакрилової кислоти як зшивального агента та 0,2% мас/мас, силану як апрета. Отвердіння проводили при 250°С. Міцність на розшаровування вимірювали згідно з EN 1607, причому міцність після старіння визначали як залишкову міцність на розшаровування після обробки протягом 15 хвилин в автоклаві при 120°С (1 ato). Результати Композиція 16, DEA:THPA:SCA - воду додають наприкінці. Міцність при розшаровуванні 9кПа залишкова міцність після старіння 25% - вихід в'яжучого 75%. Розподіл в'яжучого верх-низ у нормі. 81598 12 Композиція 9, DEA:THPA:TMA - воду додають під час додавання ТМА. Міцність при розшаровуванні 10кПа - залишкова міцність після старіння 68% - вихід в'яжучого 80%. Розподіл в'яжучого верх-низ у нормі. Композиція 13, DEA:THPA:PTA - воду додають наприкінці. Міцність при розшаровуванні 10кПа залишкова міцність після старіння 52% - вихід в'яжучого 65%. В'яжучого на дні менше, ніж зверху. Порівняльна композиція 1, DEA:THPA - воду додають на початку. Міцність при розшаровуванні 7кПа - залишкова міцність після старіння 40% вихід в'яжучого 40% від доданого DEA), то міцність на розшаровування після старіння продуктів з мінеральної вати виявляється поганою. Кращим молярним співвідношенням DEA до ангідриду виявилося 1:0,9-1,2, причому вища пропорція ангідридів може привести до одержання смоли з меншою водорозчинністю. Вода повинна додаватися наприкінці, безпосередньо перед чи разом з другим ангідридом. Першим ангідридом є краще ΤΗΡΑ, у молярному співвідношенні від 0,5 до 1 стосовно DEA. Кращим другим ангідридом є ТМА чи РТА. SCA як другий ангідрид забезпечує добру міцність до старіння, але погану стабільність при старінні. Приклад кращої смоли складається з 30% полімеру DEA, ΤΗΡΑ та ТМА, 15% мономера DEA, 10% мономера ΤΗΡΑ, що прореагував з водою до дикислоти, 5% мономера ТМА, що прореагував з водою до трикислоти, та 40% води. Приклад іншої кращої смоли складається з близько 40% чи більше полімеру DEA, ΤΗΡΑ та ТМА, близько 10% чи менше мономера DEA, близько 10% чи менше мономера ΤΗΡΑ та мономера ТМА, що прореагували з водою до дикислоти та трикислоти, відповідно, і близько 40% води. У полімері приблизно 50% DEA, що прореагував до полімеру, є краще амідом, а решта 50% краще прореагувала до складного ефіру. 15 Винахід не обмежений наведеним вище описом і визначається наведеною далі формулою винаходу. 81598 16
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюBinder for mineral fibers and process for its preparation
Автори англійськоюHusemoen Thor, Hansen Erling Lennart, Nissen Povl
Назва патенту російськоюВяжущее для минеральных волокон и способ его получения
Автори російськоюХюсемоэн Тор, Хансен Эрлинг Леннарт, Ниссен Повл
МПК / Мітки
МПК: C08K 3/40, C08K 7/00, D06M 15/37, C03C 25/24, C08G 69/44, C08J 5/04
Мітки: спосіб, одержання, волокон, в'яжуче, мінеральних
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-81598-vyazhuche-dlya-mineralnikh-volokon-ta-sposib-jjogo-oderzhannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">В’яжуче для мінеральних волокон та спосіб його одержання</a>