Композиция связующего на основе фенольной смолы, не содержащая формальдегид, ее применение и способ получения минеральной ваты

Номер патента: 13822

Опубликовано: 30.08.2010

Авторы: Вагнер Ева, Хюниг Хаген

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Композиция связующего для минеральной ваты, содержащая

водную дисперсию по меньшей мере одной фенолформальдегидной смолы;

по меньшей мере одно аминное соединение общей формулы (1)

Рисунок 1

где R1 означает водород,

R2 и R3 независимо друг от друга означают Н или соответствуют общей формуле (3)

Рисунок 2

со значением для n от 2 до 10, и для m от 1 до 50,

и молекулярная масса аминного соединения не превышает примерно 20000 г/моль;

по меньшей мере один активированный силан, который получен взаимодействием силана, выбранного из группы моно-, ди- и триалкоксисиланов, имеющих одну C1-C8 алкоксильную группу, где алкоксисилан имеет по меньшей мере одну С210 аминоалкильную группу или С210N-аминоалкильную группу; 3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилана; (MeO)3-Si-(CH2)3-NH-(СН2)3-Si-(OMe)3; 3-аминопропилсилан­триола; аминосилана с этоксилированным нонилфенолятом; фенил-СН2-NH-(СН2)3-NH-(СН2)3-Si-(ОМе)3×HCl; а также их смесей;

с енолизуемым кетоном, имеющим по меньшей мере одну карбонильную группу, или кетоном, имеющим по меньшей мере одну ОН-группу, где кетон содержит 3-12 атомов углерода, а также

по меньшей мере одно ароматическое гидроксильное соединение, выбранное из группы, состоящей из дигидроксибензолов и их гидроксиметилированных производных; тригидроксибензолов и их моно- и дигидроксиметилированных производных; С-алкилированных производных фенола или резорцина; продуктов самоконденсации гидроксиметилированных соединений дигидроксибензолов и/или моно- и дигидроксиметилированных соединений тригидроксибензолов; активированных гетероциклов и их моно- или диалкилированных соединений или их аннелированных производных; ди- и тригидроксипроизводных нафталина; а также их смесей.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно ароматическое гидроксильное соединение выбрано из группы, состоящей из дигидроксибензолов, в частности 1,3-дигидроксибензола, 1,2-дигидроксибензола или 1,4-дигидроксибензола, а также их гидроксиметилированных производных, в частности гидроксиметилированных производных резорцина или бензокатехина, таких как 2,4-дигидроксифенилметанол или 2,3-дигидроксифенилметанол, а также многократно гидрокси­метилированных производных этих активированных ароматических веществ, например 2,3-дигидрокси-4-гидроксиметилфенилметанола или 4,5-дигидрокси-2-гидроксиметилфенилметанола; тригидроксибензолов, в частности 1,3,5-тригидроксибензола или 1,2,3-тригидроксибензола, их моно- и дигидроксиметилированных производных, таких как 2,3,4-тригидроксифенилметанол или 2,4,6-тригидроксифенилметанол; С-алкилированных производных фенола или резорцина, например 1-гидрокси-2-метилбензола, 1-гидрокси-3-метилбензола, 1-гидрокси-4-метилбензола или 2-метилрезорцина; продуктов самоконденсации гидроксиметилированных соединений, таких как бис-2,4-дигидроксифенилметан; активированных гетероциклов, например пиррола, тиофена, их моно- или диалкилированных соединений или их аннелированных производных, таких как индол или тиоиндол; ди- и тригидроксипроизводных нафталина.

3. Композиция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что фенолформальдегидная смола содержит максимум примерно 8 мас.%, в частности менее примерно 3 мас.%, предпочтительно менее примерно 2 мас.% и более предпочтительно менее 1 мас.% свободного формальдегида.

4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что фенолформальдегидная смола содержит мономерные структурные звенья типа бензилового спирта и/или цепные, и/или циклические, связанные олигомерными алкильными мостиками ароматические многоядерные соединения, имеющие молекулярную массу до 3000 г/моль.

5. Композиция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбоновую кислоту, в частности гидроксикарбоновую кислоту, предпочтительно гидроксиуксусную кислоту (гликолевую кислоту).

6. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что аминное соединение выбрано из группы, состоящей из С210 алканоламинов, в частности этаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина.

7. Композиция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что силан является 3-аминопропилтриэтоксисиланом.

8. Композиция по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что кетон является дигидроксиацетоном или ацетилацетоном.

9. Композиция по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере один сшивающий агент.

10. Композиция по п.9, отличающаяся тем, что сшивающий агент выбран из группы, состоящей из глицерина, полиолов, неопентилгликоля, триметилаллиламина, 1,3,5-триаллил-2-метоксибензола, 1,1,1-трис-(4-гидроксифенил)этана, триаллилнеопентилового эфира, пентаэритрита, сахаров, сахарной молассы, в частности молассы репы, а также их смесей.

11. Композиция по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что ее значение рН находится в диапазоне от примерно 7,0 до 10, в частности 8-9.

12. Способ получения минеральной ваты, связанной в основном без использования формальдегида с композицией связующего, включающий следующие стадии

образование волокон из расплавленного материала с получением минеральной ваты;

нанесение композиции связующего по пп.1-11 на волокна, пока они все еще горячие, и отверждение минеральной ваты.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что композицию связующего наносят на волокна в желобе распылением на волокна, вытянутые из расплавленного минерального материала.

14. Применение композиции по любому из пп.1-11 для получения изделия из минеральной ваты, связанной в основном без использования формальдегида.


Текст

Смотреть все

КОМПОЗИЦИЯ СВЯЗУЮЩЕГО НА ОСНОВЕ ФЕНОЛЬНОЙ СМОЛЫ, НЕ СОДЕРЖАЩАЯ ФОРМАЛЬДЕГИД, ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ Настоящее изобретение относится к композиции, содержащей водную дисперсию по меньшей мере одной фенолформальдегидной смолы; по меньшей мере одно аминное соединение, где молекулярная масса аминного соединения не превосходит примерно 20000 г/моль, по меньшей мере один активированный силан, а также по меньшей мере одно соединение с ароматическим гидроксилом. Композиция может быть использована как не содержащее формальдегида связующее для получения минеральной ваты. 013822 Настоящее изобретение относится к не содержащей формальдегид композиции, содержащей фенольную смолу, для применения в получении изоляционных изделий из минеральной ваты, к связующему для минеральной ваты, к способу получения минеральной ваты, связанной без применения формальдегида, а также к изделию из связанной минеральной ваты, полученному таким образом. В производстве изделий из связанной минеральной ваты из расплавленного стекла или минерального материала долгое время принятой практикой являлось нанесение вслед за образованием волокон из расплавленного материала связующего на основе фенолформальдегидной смолы (ФФС) на все еще горячие волокна. Такой процесс предпочтительно имеет место в желобе после волокнообразования, например, в соответствии с вытяжкой с обдувом по DE 3509426 А 1. В этом случае ФФС, являющуюся хорошо известным связующим предшествующего уровня техники, предпочтительно распыляют на волокна в виде водного раствора или дисперсии, где ФФС затем начинает полимеризоваться на поверхности волокна благодаря все еще относительно высокой температуре волокон. В результате процесса полимеризации ФФС связывает отдельные волокна друг с другом, особенно в точках наложения волокон, поскольку лежащие друг на друге волокна в месте наложения в большей или меньшей степени залиты затвердевшими капельками смолы, и тем самым относительная подвижность единичных волокон в исходном положении затруднена, а впоследствии полностью исключается при отверждении горячими газами, например, внутри туннельной печи. Подобное связующее описано, например, в US 3231349. Между тем, из соображений защиты окружающей среды, а также безопасности рабочей зоны, предпринимается все больше и больше попыток заменить традиционные связующие на основе фенольных смол, по причине наличия формальдегида и эмиссии формальдегида из них, альтернативными, не содержащими формальдегид связующими. Так, например, ЕР 0583086 В 2 описывает отверждаемую не содержащую формальдегид водную связующую композицию для стекловолокон на основе полимерных поликислот, содержащих по меньшей мере две карбоксильные группы или ангидридные группы, которая содержит полиол, имеющий по меньшей мере две гидроксильные группы, и фосфорсодержащий катализатор, и для нее отношение числа эквивалентов СООН-группы к ОН-группе должно быть от 0:0,01 до 1:3. Полимерная поликислота, описанная в ЕР 0583086 В 2, является, например, полиакриловой кислотой. Предпочтительно используемым полиолом является -гидроксиалкиламид, например [N,N-ди(гидроксиэтил)]адипамид, однако также возможно применение, например, этиленгликоля, глицерина,пентаэритрита, триметилолпропана, сорбита, сахарозы, глюкозы, резорцина, катехола, пирогаллола, гликолированных мочевин, 1,4-циклогександиола, диэтаноламина или триэтаноламина. Подобные связующие композиции для минеральных волокон являются, например, также известными из US 6331350 B1, EP 0990727 А 1, ЕР 0990728 А 1 и ЕР 0990729 А 1. Перечисленные документы по предшествующему уровню техники также привлекают в качестве полимерной поликислоты полиакриловую кислоту. В качестве полиола здесь также применяются алканоламины, а также гликоли. В дополнение, ЕР 0882074 В 1 описывает связующую композицию для минеральных волокон на основе полиакриловых кислот и гликолей в качестве полиолов. Все связующие композиции по предшествующему уровню техники, составляющие альтернативу ФФС, являются, однако, на текущий момент только условно пригодными для производства изделий из минеральной ваты, в основном в силу недостаточной влагостойкости, так что, например, связующие на основе полиакрилатных смол до настоящего времени, в общем, были исключены из практического применения для производства изделий из минеральной ваты. Химическая промышленность, тем временем, освоила производство предварительно конденсированных (преконденсированных) фенолформальдегидных смол, что дает - в известном смысле - уже сниженное содержание свободного формальдегида. Однако, они все еще в значительной мере должны быть сшиты дополнительным количеством формальдегида для улучшения свойств смолы и связующего, в частности влагостойкости. Как результат, выделение формальдегида в силу высокого давления его паров и сравнительно медленной реакции сшивания между цепями полимера является практически неизбежным. Отталкиваясь от предшествующего уровня техники коммерчески доступных связующих для фенольных смол с пониженным содержанием формальдегида, заявители поставили себе задачу, в контексте разработки в производстве изделий из минеральной ваты дружественных к окружающей среде связующих, достичь не содержащих формальдегид связующих из традиционных ФФС, вопреки наличию в них формальдегида. Согласно настоящему изобретению эта задача решается посредством не содержащей формальдегид композиции, содержащей водную дисперсию ФФС, связующего, включающего упомянутую композицию, и способа получения минеральной ваты, связанной без привлечения формальдегида. В частности, настоящее изобретение относится к композиции, содержащей водную дисперсию по меньшей мере одной ФФС; по меньшей мере одно аминное соединение общей формулы (1) где R1 означает водород, R2 и R3 независимо друг от друга соответствуют Н или соответствуют общей формуле (3): со значением для n от 2 до 10, и для m от 1 до 50,и молекулярная масса аминного соединения не превосходит примерно 20 000 г/моль; по меньшей мере один активированный силан, который может быть получен конверсией силана,выбранного из группы моно-, ди- и триалкоксисиланов, имеющих одну С 1-С 8 алкоксильную группу, где алкоксисилан несет по меньшей мере одну С 2-С 10 аминоалкильную группу или С 2-С 10 Nаминоалкильную группу; 3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилана; (MeO)3-Si-(CH2)3-NH-(СН 2)3Si-(OMe)3; 3-аминопропилсилантриола; аминосилана с этоксилированным нонилфенолятом; фенил-СН 2NH-(СН 2)3-NH-(CH2)3-Si-(OMe)3HCl; а также их смесей; с енолизуемым кетоном, имеющим по меньшей мере одну карбонильную группу, или кетоном,имеющим по меньшей мере одну ОН-группу, где кетон содержит 3-12 атомов углерода, а также по меньшей мере одно соединение с ароматическим гидроксилом, выбранное из группы, состоящей из дигидроксибензолов и их гидроксиметилированных соединений; тригидроксибензолов и их моно- и дигидроксиметилированных соединений; С-алкилированных соединений фенола или резорцина; продуктов самоконденсации гидроксиметилированных соединений; активированных гетероциклов и их моно- или диалкилированных соединений или их аннелированных производных; ди- и тригидроксипроизводных нафталина; а также смесей таковых или смесей, содержащих эти вещества. В высокой степени благодаря тому, что композиция по изобретению содержит по меньшей мере одно соединение с ароматическим гидроксилом, является возможным уловить свободный формальдегид из используемой смолы и химическим способом необратимо перевести его в данных условиях в такие молекулы, которые сами по себе не способны участвовать в реакциях сшивания смолы. Благодаря этим мерам, с одной стороны, нет необходимости дополнительно добавлять формальдегид для последующего сшивания, а с другой стороны, свободный формальдегид, содержащийся в фенольной смоле, химически связан. Таким образом, формальдегид не присутствует ни в смоле, ни в минеральной вате, которая связана им. В качестве соединений с ароматическим гидроксилом подходящими являются, в частности, выбранные из группы, состоящей из дигидроксибензолов, в частности, 1,3-дигидроксибензола, 1,2-дигидро ксибензола или 1,4-дигидроксибензола, а также их гидроксиметилированных соединений, в частности,гидроксиметилированных производных резорцина или бензокатехина, таких как 2,4-дигидроксифенилметанол или 2,3-дигидроксифенилметанол, но также многократно гидроксиметилированных производных этих активированных ароматических веществ, например 2,3-дигидрокси-4-гидроксиметилфенилметанола или 4,5-дигидрокси-2-гидроксиметилфенилметанола; тригидроксибензолов, в частности 1,3,5 тригидроксибензола или 1,2,3-тригидроксибензода, их моно- и дигидроксиметилированных производных, таких как 2,3,4-тригидроксифенилметанол или 2,4,6-тригидроксифенилметанол; С-алкилированных соединений фенола или резорцина, например 1-гидрокси-2-метилбензола, 1-гидрокси-3-метилбензола, 1 гидрокси-4-метилбензола или 2-метилрезорцина; продуктов самоконденсации гидроксиметилированных соединений, таких как бис-2,4-дигидроксифенилметан; активированных гетероциклов, таких как пиррол,тиофен, их моно- или диалкилированные соединения или их аннелированные производные, такие как индол или тиоиндол; ди- и тригидроксипроизводных нафталина. Разумеется, является возможным использование смесей этих веществ и смесей, содержащих их. Модификация сложной смеси из многих веществ - такой как фенолформальдегидная смола или приготовляемое из нее с различными добавками связующее для минеральной ваты - составляет трудноразрешимый набор проблем, особенно потому, что смола включает очень нестабильные промежуточные продукты. В зависимости от обычно неизвестных первоначальных условий ее получения, реакционноспособные компоненты присутствуют в различных концентрациях и таким образом серьезно влияют на свойства конечного продукта как материала. Основные составляющие типичной ФФС и их роль и влияние как составных частей представлены следующими схематическими формулами: В зависимости от соотношения отдельных составляющих образуется полимер смолы, обладающий различными свойствами. Можно отличить различные случаи полимеризации и тем самым обладающие различными свойствами образующиеся полимеры, которые схематически представлены ниже. Случай 1. В присутствии преимущественно только простых составных единиц выстраивается линейный полимер, имеющий мало областей связывания между единичными цепями, т.е. простые составляющие единицы полимеризуются друг с другом, что может быть схематически отражено следующими схематическими формулами с использованием вышеопределенных упрощенных формул: В предшествующем уровне техники такие в основном линейные и слабо разветвленные полимерные цепи впоследствии сшивали формальдегидом для достижения улучшенной влагостойкости. Заявители намерены избегать такого добавления формальдегида. Особенно основанием для этого служит то, что формальдегид является летучим веществом и что последний имеет склонность десорбироваться в условиях производства (повышенные температуры) вместо того, чтобы вступать в сравнительно медленные реакции сшивания с полимерными цепочками. Случай 2. При наличии смеси однократно и дважды замещенных составных единиц, полимеризующихся сами с собой, получают полимер, имеющий более выраженную сетчатую структуру, который может быть схематически отражен следующими схематическими формулами с использованием вышеопределенных упрощенных формул: Сопротивление набуханию смол связующего и продуктов из минеральной ваты, изготовленных с их применением, из-за сырости, такой как на месте строительства при плохой погоде или при применении вне помещения, улучшено по сравнению с несшитыми полимерными цепочками. Случай 3. В третьем случае три однократно, дважды и трижды замещенные соединения, полимеризующиеся сами с собой, присутствуют параллельно, что может быть схематически отражено следующими схематическими формулами с использованием вышеопределенных упрощенных формул: Сопротивление такого пластика набуханию очень высоко. Тем не менее, способность к хранению и технологическое время могут быть уменьшены в зависи-3 013822 мости от концентрации высокозамещенных составных единиц, от значения рН и концентрации формальдегида или высвобождающих его соединений, соответственно. Однако при самом общем взгляде смола в соответствии с пунктом 3 является желаемой, хотя в предшествующем уровне техники это может быть достигнуто только с формальдегидсодержащей фенольной смолой, которая все еще высвобождает небольшие количества формальдегида. Как результат добавления по меньшей мере одного соединения с ароматическим гидроксилом, с одной стороны, оказывается возможным уловить избыток формальдегида, который содержится в используемой смоле, так что его высвобождение предотвращается, а с другой стороны, соединения, образующиеся в реакции формальдегида с ароматическим гидроксидом, имеют молекулы, которые чрезвычайно похожи на тип молекул в случае 3, что будет продемонстрировано далее на примере резорцина: Химическое улавливание формальдегида: Из следующих схематических формул может быть видно, что структурная единица (3) полимера обладает высоким сходством с типом молекул (4), образующихся при реакции улавливания: Благодаря этому сходству, молекулы (4) могут, в дополнение к химической фиксации формальдегида, далее участвовать в желательных реакциях сшивания и таким образом в конце концов давать не содержащие формальдегид фенольные смолы, а также связующие из них для минеральной ваты. Соответственно, является возможным использование коммерчески доступных соединений с ароматическим гидроксилом, которые в определенной степени уже были вовлечены в реакцию с формальдегидом, для большего усиления сшивания. Предпочтительным является использование коммерчески доступных фенольных смол, содержащих максимум примерно 8 мас.%, в частности менее примерно 3 мас.%, предпочтительно менее примерно 2 мас.% и более предпочтительно менее 1 мас.% свободного формальдегида. В качестве фенольной смолы особенно подходящими являются смолы с мономерными составными звеньями типа бензилового спирта, которые могут также содержать цепные и/или циклические, связанные олигомерными алкильными мостиками ароматические многоядерные соединения, имеющие молекулярную массу до 3000 г/моль. Композиция по изобретению может дополнительно содержать карбоновую кислоту, в частности гидроксикарбоновую кислоту, предпочтительно гидроксиуксусную кислоту (гликолевую кислоту). Одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения является выбор амина из группы, состоящей из С 2-С 10 алканоламинов, в частности этаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина. Предпочтительным силаном композиции в соответствии с изобретением является 3-аминопропилтриэтоксисилан. Он является коммерчески доступным по низкой цене. В качестве кетонов для получения активированного силана предпочтительно использовать дигидроксиацетон или ацетилацетон, в силу их легкой доступности; однако активированный силан может быть также получен с использованием енолизуемого кетона, имеющего по меньшей мере одну карбонильную группу, или кетона, имеющего по меньшей мере одну ОН-группу, где кетон содержит от 3 до 12 атомов углерода. Кроме того, зачастую является желательным дополнительное содержание в композиции по меньшей мере одного сшивающего агента; в этом отношении предпочтительными являются сшивающие агенты, выбранные из группы, состоящей из глицерина, полиолов, неопентилгликоля, триметилаллиламина, 1,3,5-триаллил-2-метоксибензола, 1,1,1-трис(4-гидроксифенил)этана, триаллилнеопентилового эфира, пентаэритрита, сахаров, сахарной молассы, а также смеси таковых. Является особенно предпочтительным, если композиция по изобретению имеет значение рН в диапазоне от примерно 7,0 до 10, более предпочтительно от 8 до 9. Таким образом, с одной стороны, обеспечивается меньшая подверженность трубопроводов и форсунок, в частности распыляющих форсунок,коррозии. С другой стороны, композиции в предпочтительном диапазоне рН в значительно меньшей степени по сравнению с известными из предшествующего уровня техники заметно более кислыми компози-4 013822 циями на основе полиакрилатов, негативно воздействуют на минеральное или стекловолокно. Не будучи однозначно ограничена представленным, активация силана карбонильным соединением,вероятно, может быть описана в соответствии со следующей схемой реакции, как показано на двух различных карбонильных соединениях: В результате активации силана - на представленной выше схеме -аминопропилсилантриола, образующегося в результате гидролиза 3-аминопропилтриэтоксисилана - посредством реакции с енолизуемым кетоном, имеющим по меньшей мере одну карбонильную группу, или кетоном, имеющим по меньшей мере одну группу ОН, где кетон содержит от 3 до 12 углеродных атомов, в активируемой молекуле формируется в дополнение к образуемой кремниевым фрагментом стекловой части смоляная часть,образованная азотным фрагментом. В предшествующем уровне техники взаимодействие аминогруппы силана с формальдегидом приводило к образованию основания Шиффа, которое, в свою очередь, реагировало с ФФС. Представленный способ позволяет обойтись без наличия формальдегида в связующем, как это требовалось в предшествующем уровне техники, поскольку активированный силан несет способный к сочетанию со смолой азотсодержащий фрагмент (в соответствии с изобретением, с фенольной смолой или аминной функцией азотсодержащего полимера), связанный посредством силанового звена со стеклянной поверхностью горячего волокна. Сшивка, таким образом, имеет место как через описанную молекулярную частицу (4), так и через силановое связующее звено. Реакции активированных силанов, используемых в соответствии с изобретением, на поверхности стекла, в данном случае отражаемой силикатным тетраэдром, схематично, в качестве примера представлены на следующей схеме, не будучи однозначно ограничены представленным. Такие гидролитические связывания происходят на поверхности волокна даже быстрее, пока оно еще горячее. Дальнейшие преимущества и признаки настоящего изобретения становятся очевидными из описания практических примеров, а также чертежей, где фиг. 1 - схематическое изображение силанов, закрепленных на поверхности стекловолокна кремниевым фрагментом активированного силана; и фиг. 2 - схематическое изображение смолы, связанной с поверхностью стекловолокна активированным силаном. В целом контекст композиции по изобретению и связующего в связи с производством минеральных или стекловолокон еще раз очерчен на фиг. 1 и фиг. 2. Представленные здесь молекулярные структуры следует понимать только схематическим образом. Реакции сшивания будут, кроме того, по-прежнему иметь место в объеме смолы, такой как фенольная-5 013822 смола, в соответствии с приведенным выше описанием, например, с молекулами (4), а также алканоламином или другими дополнительными сшивающими агентами. Также возможно протекание непредусмотренных вторичных реакций, как это справедливо для любой полимеризации. Содержание фиг. 1 и 2, таким образом, может рассматриваться только как модельная концепция, которая, однако, полезна для понимания изобретения. Композиция по изобретению превосходно подходит в качестве связующего для минеральной ваты. С одной стороны, таким образом возможно получение изделий из минеральной ваты, совершенно свободных от формальдегида, а с другой стороны, отвержденные связующие по изобретению и, тем самым,конечно, изделия из минеральной ваты после отверждения являются водостойкими. Для изготовления минеральной ваты, связанной способом без привлечения формальдегида, посредством связующего по изобретению, связующее наносится после образования волокон из расплавленного минерального материала на волокна, пока они все еще горячие, и изделие из минеральной ваты с нанесенным связующим подвергается отверждению. Здесь связующее наносится на волокна в желобе опрыскиванием волокон, вытянутых из расплавленного минерального материала. Изделие из связанной минеральной ваты, полученное в соответствии со способом по изобретению,удовлетворяет любым требованиям в отношении механических и химических свойств точно так же, как и изделие из минеральной ваты, связанной с использованием традиционной ФФС. Практические примеры Коммерчески доступные фенольные смолы с пониженным содержанием формальдегида были испытаны в соответствии с данными методами испытания на конечном изделии. Результаты приведены в сравнении с результатами на стандартной фенольной смоле. Подходы, приведенные здесь, разъясняются следующими примерами и лишь отражают небольшую выборку результатов испытаний. Как очевидно специалисту в данной области техники, используемые вещества могут варьироваться в чрезвычайно широких пределах; для улавливания формальдегида важными являются только значение рН и реакционная способность используемых ароматических веществ. Используемый резорцин может быть очень легко заменен похожими реакционноспособными системами, такими как пирокатехол, пиррол или тиофен. Реакционная способность может без труда контролироваться посредством соотношения кислоты и основания. Активация силана возможна посредством как карбонильных соединений, так и гетероциклических систем, таких как фталимид. Удобство смол в обращении во время обработки может быть дополнительно улучшено добавлением восполнимых необработанных материалов, таких как моласса. В перечисленных связующих, как правило, стремились к результирующей суммарной концентрации твердых веществ в примерно 40%. Сравнительные примеры Связующее 1 - стандартный сравнительный пример. Используют типичную щелочно-катализированную фенольную смолу, имеющую суммарное содержание твердых веществ 44%. Композиция: 150 кг фенольной смолы; 35,5 кг мочевины; 1,0 кг сульфата аммония; 2,0 кг аммиачного раствора (25%); 25,8 кг 3-аминопропилтриэтоксисилана (2%); 44,6 кг воды. Содержание свободного формальдегида через 6 часов после добавления мочевины составляет примерно 0,5 мас.%. Активация силана В следующих практических примерах по изобретению для воспроизводимого получения активированного силана является эффективной следующая общая процедура. В бак, снабженный механической мешалкой подходящего размера, сначала загружают часть воды,предназначенной для разбавления. Затем добавляют и перемешивают до полного растворения соответствующее количество карбонильного соединения. В случае, если соединения слабо растворимы в воде,осуществляют осторожное нагревание или добавляют диспергирующее вещество при энергичном перемешивании. Добавляют к раствору силан и затем продолжают перемешивание до отчетливого изменения цвета раствора. Более сильное окрашивание указывает на образование имина как активированного силана. Активированный таким образом силан добавляют к партии связующего. После гомогенизации связующее вещество готово к применению. Пример 1. Связующее 2. Была использована коммерчески доступная не нейтрализованная фенольная смола, имеющая суммарное содержание твердых веществ 43,5% и долю свободного формальдегида примерно 1 мас.%. Композиция: 150 кг фенольной смолы; 4,7 кг резорцина; 0,2 кг гликолевой кислоты; 0,3 кг этаноламина; 0,4 кг 3-аминопропилтриэтоксисилана; 0,2 кг дигидроксиацетона; 21,3 кг воды. Значение рНконечного связующего составляет примерно 8. Пример 2. Связующее 3. Была использована коммерчески доступная не нейтрализованная фенольная смола, имеющая суммарное содержание твердых веществ 46,5% и долю свободного формальдегида примерно 2 мас.%. Композиция: 150 кг фенольной смолы; 11,7 кг резорцина; 0,4 кг флороглюцина; 0,2 кг гликолевой кислоты; 0,7 кг этаноламина; 0,4 кг 3-аминопропилтриэтоксисилана; 0,2 кг дигидроксиацетона; 43,2 кг-6 013822 воды. Значение рН конечного связующего составляет примерно 8. Пример 3. Связующее 4. Была использована коммерчески доступная не нейтрализованная фенольная смола, имеющая суммарное содержание твердых веществ 46,5% и долю свободного формальдегида примерно 2%. Композиция: 150 кг фенольной смолы; 11,2 кг резорцина; 0,4 кг флороглюцина; 27,9 кг молассы репы; 0,2 кг гликолевой кислоты; 0,8 кг этаноламина; 0,5 кг 3-аминопропилтриэтоксисилана; 0,3 кг дигидроксиацетона; 68,1 кг воды. Значение рН конечного связующего составляет примерно 8. Выполнение испытаний на качество 1. Лабораторные испытания. 1.1 Снижение содержания формальдегида. Сначала снижение содержания свободного формальдегида после добавления флороглюцина и резорцина, соответственно, в связующих 2-4 показано в сравнении со стандартным связующим 1 (табл. 1) Таблица 1. Снижение содержания свободного формальдегида 2. Испытания с изделиями из минеральной ваты, произведенными со связующим по изобретению. Изделия из минеральной ваты производят с вышеупомянутыми связующими в соответствии с примерами 1-3 после образования волокон из расплавленного материала, например, в соответствии с дутьевым процессом, связующее распыляется на волокна обычным образом внутри желоба, пока они еще горячие. Полученные изделия затем подвергают ряду испытаний, которые описаны ниже. Обычно испытывают фасадный изоляционный щит, имеющий плановую плотность 75 кг/м 3 и плановые потери при сжигании 3,7%. 2-1. Прочность адгезии изоляционных материалов в соответствии с немецким промышленным стандартом [DIN] 52274/EN 1607 перед и после автоклавирования. Из конечного изделия вырезают параллелепипедный испытуемый образец с размерами грани 200200 мм. Половину испытуемых образцов, полученных таким образом, закрепляют между двумя стальными плитами, снабженными ушками, и разрывают посредством подходящего аппарата. Другую часть старят в насыщенном водяными парами воздухе в течение 15 мин при 105 С и затем разрывают таким же образом. Измеренные разрывающие усилия служат указанием прочности в целом системы стекловолокно/смола после производства и ее устойчивости в обычных условиях использования. В случае стандартных изделий этого класса без водоотталкивающей пропитки нормальной после автоклавирования является примерно 60%-я остаточная прочность. Результаты сведены в табл. 2.-7 013822 Таблица 2. Прочность адгезии изоляционных материалов в соответствии с Немецким промышленным стандартом [DIN] 52274/EN 1607 перед и после автоклавирования 2.2. Прочность адгезии изоляционных материалов в соответствии с DIN 52274/EN 1607 согласно Нордтесту (Nordtest). Для выполнения этого испытания из конечного изделия вырезают испытуемые образцы с размерами грани 200200 мм. Одну часть испытуемых образцов разрывают аналогично испытанию с автоклавированием перед старением. Другую часть выдерживают в соответствии с условиями Нордтеста в течение 7 дней при 70 С и 95% влажности. После повторного высушивания прочность состаренных образцов определяется разрыванием. Аккуратно произведенный изоляционный материал должен обладать по меньшей мере 50%-й остаточной прочностью после этого очень сильного старящего метода. Результаты представлены в табл. 3. Таблица 3. Прочность адгезии изоляционных материалов в соответствии с DIN 52274/EN 1607 согласно Нордтесту (Nordtest) Таким образом проведенные испытания подтверждают, что композиция в соответствии с изобретением годится в качестве не содержащего формальдегид связующего для получения минеральной ваты не только по основным свойствам, но и является практически применимой в соответствии с установленными качеством изделий, производственными возможностями и экономичностью. Имеющееся машинное оборудование не требует модификации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Композиция связующего для минеральной ваты, содержащая водную дисперсию по меньшей мере одной фенолформальдегидной смолы; по меньшей мере одно аминное соединение общей формулы (1) где R1 означает водород,R2 и R3 независимо друг от друга означают Н или соответствуют общей формуле (3) со значением для n от 2 до 10 и для m от 1 до 50,и молекулярная масса аминного соединения не превышает примерно 20000 г/моль; по меньшей мере один активированный силан, который получен взаимодействием силана, выбранного из группы моно-, ди- и триалкоксисиланов, имеющих одну C1-C8 алкоксильную группу, где алкоксисилан имеет по меньшей мере одну С 2-С 10 аминоалкильную группу или С 2-С 10 N-аминоалкильную группу; 3-(2-аминоэтиламино)пропилтриметоксисилана; (MeO)3-Si-(CH2)3-NH-(СН 2)3-Si-(OMe)3; 3-аминопропилсилантриола; аминосилана с этоксилированным нонилфенолятом; фенил-СН 2-NH-(СН 2)3-NH(СН 2)3-Si-(ОМе)3HCl; а также их смесей; с енолизуемым кетоном, имеющим по меньшей мере одну карбонильную группу, или кетоном,имеющим по меньшей мере одну ОН-группу, где кетон содержит 3-12 атомов углерода, а также по меньшей мере одно ароматическое гидроксильное соединение, выбранное из группы, состоящей из дигидроксибензолов и их гидроксиметилированных производных; тригидроксибензолов и их моно- и дигидроксиметилированных производных; С-алкилированных производных фенола или резорцина; продуктов-8 013822 самоконденсации гидроксиметилированных соединений дигидроксибензолов и/или моно- и дигидроксиметилированных соединений тригидроксибензолов; активированных гетероциклов и их моно- или диалкилированных соединений или их аннелированных производных; ди- и тригидроксипроизводных нафталина; а также их смесей. 2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одно ароматическое гидроксильное соединение выбрано из группы, состоящей из дигидроксибензолов, в частности 1,3-дигидроксибензола,1,2-дигидроксибензола или 1,4-дигидроксибензола, а также их гидроксиметилированных производных, в частности гидроксиметилированных производных резорцина или бензокатехина, таких как 2,4 дигидроксифенилметанол или 2,3-дигидроксифенилметанол, а также многократно гидроксиметилированных производных этих активированных ароматических веществ, например 2,3-дигидрокси-4 гидроксиметилфенилметанола или 4,5-дигидрокси-2-гидроксиметилфенилметанола; тригидроксибензолов, в частности 1,3,5-тригидроксибензола или 1,2,3-тригидроксибензола, их моно- и дигидроксиметилированных производных, таких как 2,3,4-тригидроксифенилметанол или 2,4,6-тригидроксифенилметанол; С-алкилированных производных фенола или резорцина, например 1-гидрокси-2-метилбензола, 1 гидрокси-3-метилбензола, 1-гидрокси-4-метилбензола или 2-метилрезорцина; продуктов самоконденсации гидроксиметилированных соединений, таких как бис-2,4-дигидроксифенилметан; активированных гетероциклов, например пиррола, тиофена, их моно- или диалкилированных соединений или их аннелированных производных, таких как индол или тиоиндол; ди- и тригидроксипроизводных нафталина. 3. Композиция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что фенолформальдегидная смола содержит максимум примерно 8 мас.%, в частности менее примерно 3 мас.%, предпочтительно менее примерно 2 мас.% и более предпочтительно менее 1 мас.% свободного формальдегида. 4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что фенолформальдегидная смола содержит мономерные структурные звенья типа бензилового спирта и/или цепные, и/или циклические, связанные олигомерными алкильными мостиками ароматические многоядерные соединения, имеющие молекулярную массу до 3000 г/моль. 5. Композиция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит карбоновую кислоту, в частности гидроксикарбоновую кислоту, предпочтительно гидроксиуксусную кислоту(гликолевую кислоту). 6. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что аминное соединение выбрано из группы, состоящей из С 2-С 10 алканоламинов, в частности этаноламина, диэтаноламина и триэтаноламина. 7. Композиция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что силан является 3 аминопропилтриэтоксисиланом. 8. Композиция по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что кетон является дигидроксиацетоном или ацетилацетоном. 9. Композиция по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере один сшивающий агент. 10. Композиция по п.9, отличающаяся тем, что сшивающий агент выбран из группы, состоящей из глицерина, полиолов, неопентилгликоля, триметилаллиламина, 1,3,5-триаллил-2-метоксибензола, 1,1,1 трис-(4-гидроксифенил)этана, триаллилнеопентилового эфира, пентаэритрита, сахаров, сахарной молассы, в частности молассы репы, а также их смесей. 11. Композиция по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что ее значение рН находится в диапазоне от примерно 7,0 до 10, в частности 8-9. 12. Способ получения минеральной ваты, связанной в основном без использования формальдегида с композицией связующего, включающий следующие стадии: образование волокон из расплавленного материала с получением минеральной ваты; нанесение композиции связующего по пп.1-11 на волокна, пока они все еще горячие, и отверждение минеральной ваты. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что композицию связующего наносят на волокна в желобе распылением на волокна, вытянутые из расплавленного минерального материала. 14. Применение композиции по любому из пп.1-11 для получения изделия из минеральной ваты,связанной в основном без использования формальдегида.

МПК / Метки

МПК: C08L 61/06, D04H 1/64

Метки: минеральной, основе, применение, содержащая, формальдегид, способ, связующего, композиция, смолы, фенольной, получения, ваты

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/11-13822-kompoziciya-svyazuyushhego-na-osnove-fenolnojj-smoly-ne-soderzhashhaya-formaldegid-ee-primenenie-i-sposob-polucheniya-mineralnojj-vaty.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Композиция связующего на основе фенольной смолы, не содержащая формальдегид, ее применение и способ получения минеральной ваты</a>

Похожие патенты