Композиция для проклеивания минеральной ваты, содержащая моносахарид и/или полисахарид и органическую поликарбоновую кислоту, и полученные изоляционные изделия
Формула / Реферат
1. Композиция для проклеивания изоляционных изделий на основе минеральной ваты, отличающаяся тем, что она имеет в своем составе:
по меньшей мере один моносахарид и/или по меньшей мере один полисахарид,
по меньшей мере одну неполимерную органическую поликарбоновую кислоту, имеющую молярную массу, меньшую 1000, и катализатор, выбранный из кислот и оснований Льюиса, химических соединений, содержащих фосфор, и химических соединений, содержащих фтор и бор.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что моносахарид выбран из моносахаридов, содержащих от 3 до 8 атомов углерода, предпочтительно от 5 до 7 атомов углерода.
3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что моносахарид представляет собой альдозу.
4. Композиция по п.3, отличающаяся тем, что альдоза представляет собой гексозу, такую как глюкоза, манноза и галактоза.
5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый полисахарид имеет средневесовую молярную массу, меньшую чем 100000, предпочтительно меньшую чем 50000, еще более предпочтительно меньшую чем 10000 и наиболее предпочтительно молярную массу, превышающую 180.
6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что полисахарид не более чем на 50% образован звеньями глюкозы.
7. Композиция по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что она содержит смесь одного или нескольких моносахаридов и/или одного или нескольких полисахаридов, в частности декстрина и мелассы.
8. Композиция по п.7, отличающаяся тем, что декстрин имеет эквивалент по декстрозе, превышающий или равный 5, предпочтительно превышающий или равный 10, еще более предпочтительно превышающий или равный 15, предпочтительно меньший 100.
9. Композиция по п.7, отличающаяся тем, что меласса содержит от 40 до 60 вес.% углеводов, предпочтительно от 45 до 50 вес.%.
10. Композиция по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что неполимерная органическая поликарбоновая кислота содержит по меньшей мере две карбоксильные функциональные группы, предпочтительно не более 4 карбоксильных функциональных групп, наиболее предпочтительно не более 3 карбоксильных функциональных групп.
11. Композиция по п.10, отличающаяся тем, что кислота имеет молярную массу, меньшую или равную 750 и предпочтительно меньшую или равную 500.
12. Композиция по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что неполимерная органическая поликарбоновая кислота представляет собой алициклическую кислоту, разветвленную или неразветвленную, насыщенную или ненасыщенную, циклическую кислоту или ароматическую кислоту.
13. Композиция по одному из пп.1-12, отличающаяся тем, что моносахарид и/или полисахарид представляет от 10 до 90% от веса смеси, образованной этим моносахаридом и/или полисахаридом и неполимерной органической поликарбоновой кислотой, предпочтительно от 20 до 85%, наиболее предпочтительно от 30 до 80%.
14. Композиция по п.13, отличающаяся тем, что катализатор представляет до 20% от веса моносахарида и/или полисахарида и неполимерной органической поликарбоновой кислоты, предпочтительно до 10%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 1%.
15. Композиция по одному из пп.1-14, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит перечисленные ниже добавки в следующих пропорциях, рассчитанных на 100 вес. ч. моносахарида и/или полисахарида и неполимерной органической поликарбоновой кислоты:
от 0 до 2 ч. силана, в частности аминосилана;
от 0 до 20 ч. масла, предпочтительно от 4 до 15 его частей;
от 0 до 30 ч. карбамида и/или глицерина, предпочтительно от 0 до 20 их частей;
от 0 до 5 ч. кремнийорганического соединения;
от 0 до 30 ч. разбавителя, выбранного из производных лигнина, таких как лигносульфонат аммония (LSA) или лигносульфонат натрия, и протеинов животного или растительного происхождения.
16. Звукоизоляционное и/или теплоизоляционное изделие на основе минеральной ваты, проклеенной с помощью композиции для проклеивания по одному из пп.1-15.
17. Изделие по п.16, отличающееся тем, что минеральная вата состоит из стекловаты или асбестовой ваты.
18. Полотно из минеральных волокон, проклеенное с помощью композиции для проклеивания по одному из пп.1-15.
19. Полотно по п.18, отличающееся тем, что минеральные волокна состоят из стекловолокна или асбестового волокна.
20. Способ изготовления звукоизоляционного и/или теплоизоляционного изделия на основе минеральной ваты по п.16 или полотна из минеральных волокон по п.18, в соответствии с которым изготавливают минеральную вату или минеральные волокна, наносят на эту вату или на эти волокна композицию для проклеивания и обрабатывают вату или волокна при температуре, позволяющей обеспечить структурирование композиции для проклеивания и формирование огнестойкого связующего, отличающийся тем, что композиция для проклеивания содержит
по меньшей мере один моносахарид и/или по меньшей мере один полисахарид,
по меньшей мере одну неполимерную органическую поликарбоновую кислоту, имеющую молярную массу, меньшую 1000 и
катализатор, выбранный из кислот и оснований Льюиса, химических соединений, содержащих фосфор, и химических соединений, содержащих фтор и бор.
Текст
Предлагаемое изобретение относится к композиции для проклеивания изоляционных изделий на основе минеральной ваты, в частности стекловаты или асбестовой ваты, которая имеет в своем составе по меньшей мере один моносахарид и/или по меньшей мере один полисахарид и по меньшей мере одну органическую поликарбоновую кислоту, имеющую молярную массу, меньшую 1000. Объектом этого изобретения также являются полученные изоляционные изделия на основе минеральных волокон и способ их изготовления. КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРОКЛЕИВАНИЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ, СОДЕРЖАЩАЯ МОНОСАХАРИД И/ИЛИ ПОЛИСАХАРИД И ОРГАНИЧЕСКУЮ ПОЛИКАРБОНОВУЮ КИСЛОТУ, И ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ Настоящее изобретение относится к области теплоизоляционных и/или звукоизоляционных изделий на основе минеральной ваты, в частности, стекловаты или ваты из асбестового волокна, и к органическому связующему, свободному от формальдегида. Говоря более конкретно, предлагаемое изобретение относится к композиции для проклеивания,способной к структурированию для формирования упомянутого органического связующего, которое включает по меньшей мере один моносахарид и/или один полисахарид и по меньшей мере одну поликарбоновую органическую кислоту, имеющую молярную массу, составляющую менее 1000, к способу приготовления упомянутой композиции для проклеивания и к получаемым в результате этого изоляционным изделиям. Изготовление изоляционных изделий на основе минеральной ваты обычно включает этап изготовления самой этой минеральной ваты, которое может быть реализовано при помощи различных способов,например, в соответствии с известной технологией формования волокон путем внутреннего или внешнего центрифугирования. Это центрифугирование состоит во введении минерального материала (стекла или асбеста) в расплавленном состоянии в устройство центрифугирования, содержащее множество небольших отверстий, причем упомянутый материал прижимается к периферийной стенке этого устройства под действием центробежных сил и выдавливается через упомянутые отверстия в форме филаментов. На выходе из устройства центрифугирования эти филаменты вытягиваются и приводятся в движение в направлении приемника при помощи потока газов, имеющих высокую температуру и высокую скорость движения, для формирования там слоя волокон (или минеральной ваты). Для того чтобы обеспечить соединение волокон между собой и придать этому слою когезию, на эти волокна наносят, во время их движения от выхода устройства центрифугирования до приемника, композицию для проклеивания, содержащую термоотверждаемую смолу. Слой волокон, покрытых композицией для проклеивания, подвергается термической обработке при температуре, обычно превышающей 100 С, для того, чтобы осуществить поликонденсацию смолы и получить, таким образом, теплоизоляционное и/или звукоизоляционное изделие, имеющее специфические свойства, в частности, размерную устойчивость, прочность на растяжение, восстановление толщины после сжатия и однородный цвет. Композиция для проклеивания, предназначенная для нанесения на минеральную вату, обычно представляет собой водный раствор, включающий в себя термоотверждаемую смолу и добавки, такие,например, как катализатор структурирования смолы, силан, являющийся промотором (активатором) клеящей способности, противопылевое минеральное масло и т.п. Эта композиция для проклеивания чаще всего наносится на волокна путем разбрызгивания. Свойства композиции для проклеивания в значительной части зависят от характеристик упомянутой смолы. С точки зрения ее нанесения необходимо, чтобы эта композиция для проклеивания демонстрировала хорошую способность к распылению и к нанесению на поверхность волокон для того, чтобы обеспечить их эффективную связь между собой. Упомянутая смола должна быть устойчивой на протяжении заданного промежутка времени перед тем, как быть использованной для формирования композиции для проклеивания, причем эта композиция обычно приготавливается в момент ее использования путем смешивания смолы и упомянутых выше добавок. С точки зрения нормативного регулирования необходимо, чтобы упомянутая смола рассматривалась как не являющаяся загрязняющим агентом, то есть чтобы она содержала, и чтобы она производила в процессе осуществления этапа проклеивания и в последующий период времени минимально возможное количество компонентов, которые могли бы нанести ущерб здоровью человека или окружающей среде. Наиболее часто используемые термоотверждаемые смолы представляют собой фенольные смолы,принадлежащие к семейству резолов. В дополнение к их хорошей способности к структурированию в упомянутых выше термических условиях эти смолы являются растворимыми в воде, обладают хорошим сродством по отношению к минеральным волокнам, в частности, по отношению к стекловолокну, и являются относительно недорогими. Эти резолы получаются путем конденсации фенола и формальдегида в присутствии щелочного катализатора в молярном отношении формальдегид/фенол, превышающем 1, таким образом, чтобы способствовать химической реакции между фенолом и формальдегидом и уменьшить содержание остаточного фенола в смоле. Реакция конденсации между фенолом и формальдегидом производится с ограничением степени конденсации мономеров для того, чтобы исключить формирование длинных плохо растворимых в воде полимерных цепочек, которые снижают растворимость смолы. Следовательно, эта смола содержит определенную пропорцию не вступившего в реакцию мономера, в частности, формальдегида, наличие которого является нежелательным по причине его доказанного отравляющего влияния. По этим соображениям смолы на основе резола обычно обрабатываются с помощью карбамида, который вступает в реакцию со свободным формальдегидом, связывая его в форме не являющегося летучим конденсата карбамид-формальдегид. Кроме того, наличие карбамида в смоле дает определенное экономическое преимущество вследствие своей низкой стоимости, поскольку его можно ввести в относительно большом количестве, не затрагивая при этом эксплуатационных качеств смолы, в частности, не ухудшая механические свойства конечного продукта, что существенно снижает общую стоимость упо-1 019897 мянутой смолы. Тем не менее, было отмечено, что в температурных условиях, воздействию которых подвергается слой волокон для обеспечения структурирования смолы, конденсаты карбамида-формальдегида не являются устойчивыми; при этом они разлагаются, снова давая формальдегид и карбамид, в свою очередь выделяющих, по меньшей мере частично, аммиак, который высвобождается в окружающую атмосферу завода. Регламентации в области защиты окружающей среды, становящиеся все более требовательными,обязывают производителей изоляционных изделий искать технические решения, позволяющие в еще большей степени снизить уровни нежелательных выделений, в частности, выделений формальдегида. Технические решения, связанные с заменой резолов в композициях для проклеивания, известны и основываются на использовании полимера карбоновой кислоты, в частности, акриловой кислоты. В патентном документе US 5340868 композиция для проклеивания имеет в своем составе поликарбоксильный полимер, -гидроксиламид и мономерную карбоксильную кислоту, по меньшей мере, трифункциональную. Были предложены композиции для проклеивания, содержащие поликарбоксильный полимер, многоатомный спирт и катализатор, причем этот катализатор представляет собой катализатор, содержащий фосфор (см. патентные документы US 5318990, US 5661213, US 6331350, US 2003/0008978), фторборат(см. патентный документ US 5977232) или же цианамид, дицианамид или цианогуанидин (см. патентный документ US 5932689). Также были описаны композиции для проклеивания, содержащие алканоламин, заключающий в себе по меньшей мере две гидроксильные группы и поликарбоксильный полимер (см. патентные документы US 6071994, US 6099773, US 6146746), связанный с сополимером (см. патентный документ US 6299936). В патентном документе US 2002/0091185 поликарбоксильный полимер и многоатомный спирт используются в таких количествах, чтобы отношение числа эквивалентных групп ОН к числу эквивалентных групп СООН изменялось в диапазоне от 0,6/1 до 0,8/1. В патентном документе US 2002/0188055 композиция для проклеивания содержит карбоксильный полимер, многоатомный спирт и катионное поверхностно-активное вещество, амфотерное или неионное. В патентном документе US 2004/0002567 композиция для проклеивания заключает в себе карбоксильный полимер, многоатомный спирт и связующий агент типа силана. В патентном документе US 2005/0215153 описана композиция для проклеивания, сформированная на основе предварительного связующего, содержащего полимер карбоновой кислоты, многоатомный спирт и декстрин в качестве сопутствующего связующего. В то же время, известна адгезивная композиция на основе термоформируемых полисахаридов, которая может быть использована для проклеивания минеральной ваты (см. патентный документ US 5895804). Эта композиция содержит поликарбоксильный полимер, имеющий по меньшей мере две функциональные карбоксигруппы и молекулярный вес, составляющий по меньшей мере 1000, и один полисахарид, имеющий молекулярный вес, составляющий по меньшей мере 10000. Техническая задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить композицию для проклеивания для изоляционных изделий на основе минеральной ваты, которая свободна от формальдегида и позволяет, таким образом, располагать альтернативой по отношению к композициям для проклеивания на основе резолов. Еще одна техническая задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить композицию для проклеивания на основе природных компонентов, получаемых из возобновляемых источников, в частности, из источников растительного происхождения, или продуктов микробной ферментации. Для решения этих технических задач в данном изобретении предлагается композиция для проклеивания, используемая для получения изоляционных изделий на основе минеральной ваты, в частности,стекловаты или асбестовой ваты, которая содержит: по меньшей мере один моносахарид и/или по меньшей мере один полисахарид, и по меньшей мере одну органическую поликарбоновую кислоту, имеющую молярную массу, меньшую 1000. Упомянутый моносахарид выбирается среди моносахаридов, включающих от 3 до 8 атомов углерода, предпочтительно альдоз и предпочтительным образом альдоз, содержащих от 5 до 7 атомов углерода. Наиболее предпочтительными альдозами являются природные альдозы (D - изомеры), в частности, гексозы, такие как глюкоза, манноза и галактоза. Полисахарид в соответствии с предлагаемым изобретением выбирается среди полисахаридов, имеющих среднюю молярную массу по весу, меньшую чем 100000, предпочтительно меньшую чем 50000,еще более предпочтительно меньшую чем 10000 и еще лучше превышающую 180. Предпочтительным образом этот полисахарид представляет показатель полидисперсности (IP), определяемый отношением средней молярной массы по весу к средней молярной массе по числу, который имеет величину, меньшую или равную 10. Предпочтительным образом этот полисахарид заключает в себе по меньшей мере одно звено поли-2 019897 мерной цепи, выбранной среди упомянутых выше альдоз, предпочтительным образом глюкозы. Особенно предпочтительными являются полисахариды, которые образованы в основном из (при содержании более 50 вес.%) звеньев полимерной цепи глюкозы. В соответствии с предпочтительным способом реализации в предлагаемом изобретении используется смесь одного или нескольких моносахаридов и/или одного или нескольких полисахаридов, в частности, на растительной основе, в частности, декстрин или меласса. Декстрины представляют собой соединения, отвечающие общей формуле (C6H10O5)n и полученные частичным гидролизом крахмала. Способы приготовления декстринов известны. Например, декстрины могут быть приготовлены путем нагревания или высушивания досуха крахмала, обычно в присутствии кислотного катализатора, что приводит к разрыву связей в молекулах амилозы и амилопектина, которые образуют упомянутый крахмал, на продукты с несколько меньшей молярной массой. Декстрины также могут быть получены обработкой крахмала ферментативным путем с одной или несколькими амилазами,в частности, микробиологическими, способными к гидролитическому разложению связей в крахмале. Характер обработки (химическая или ферментативная) и условия гидролиза оказывают прямое влияние на среднюю молярную массу и распределение молярных масс декстрина. Декстрины в соответствии с предлагаемым изобретением могут быть получены на основе крахмала или различных производных крахмала растительного происхождения, например, полученных из корнеплодов, таких как картофель, маниока, маранта и мягкий палат, полученных из зерновых культур, таких как зерновой хлеб, кукуруза, рожь, рис, ячмень, просо, овес и сорго, полученных из плодов, таких как съедобный каштан, водяной орех, лесной орех, или полученных из бобовых растений, таких как горох и фасоль. Предпочитают, в частности, декстрины, имеющие эквивалент по декстрозе DE ("DextroseEquivalent" по-английски), превышающий или равный 5, предпочтительно превышающий или равный 10,еще более предпочтительно превышающий или равный 15 и еще лучше - меньший 100. Обычно эквивалент по декстрозе DE определяется при помощи следующего соотношения: Мелассы представляют собой остаточные продукты рафинирования сахара, извлеченного, в частности, из сахарного тростника и сахарной свеклы, которые имеют высокое содержание углеводов, составляющее примерно от 40 до 60 вес.%. Основная часть углеводов мелассы образована сахарозой. Мелассы в соответствии с предлагаемым изобретением включают предпочтительно от 45 до 50 вес.% относительно общего количества, выраженного в сахарозе. Свекольные мелассы являются особенно предпочтительными. Здесь под выражением "органическая поликарбоновая кислота" следует понимать органическую кислоту, содержащую по меньшей мере две карбоксильные функциональные группы, предпочтительно не более 4 карбоксильных функциональных групп, и еще более предпочтительным образом не более 3 карбоксильных функциональных групп. Органическая поликарбоновая кислота выполняет функцию агента структурирования; она способна вступать в реакцию с одним или несколькими моносахаридами и/или с одним или несколькими полисахаридами под действием тепла для формирования эфирных связей, которые приводят к образованию полимерной сети в конечном связующем. Эта полимерная сеть позволяет установить связи на уровне точек соединения волокон в минеральной вате. Эта органическая поликарбоновая кислота выбирается среди органических поликарбоновых кислот,представляющих молярную массу, меньшую 1000, предпочтительно меньшую или равную 750 и еще более предпочтительно меньшую или равную 500. Предпочтительным образом органическая поликарбоновая кислота представляет собой алициклическую кислоту, разветвленную или неразветвленную, насыщенную или ненасыщенную, циклическую кислоту или ароматическую кислоту. Эта органическая поликарбоновая кислота может представлять собой дикарбоксильную кислоту,например щавелевую кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, пимелиновую кислоту, пробковую кислоту, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту, яблочную кислоту, винную кислоту, тартроновую кислоту, аспарагиновую кислоту, глутаминовую кислоту, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту, малеиновую кислоту, травматиновую кислоту, камфорную кислоту, бензолдикарбоновую кислоту и их производные, в частности, содержащие по меньшей мере один атом бора или хлора, тетрагидрофталевую кислоту, и ее производные, в частности, содержащие по меньшей мере один атом хлора, такие как хлорэндиновая кислота, изофталевая кислота, терефталевая кислота, мезаконовая кислота и цитраконовая кислота, или предшественник дикарбоновой кислоты, в частности, ангидрид, такой как малеиновый ангидрид, янтарный ангидрид и фталевый ангидрид; трикарбоксильную кислоту, например лимонную кислоту, трикарбаллиловую кислоту, 1,2,4 бутантрикарбоксилиновую кислоту, аконитовую кислоту, гемимеллитовую кислоту, тримеллитовую кислоту и тримезиновую кислоту; тертракарбоксильную кислоту,например,1,2,3,4-3 019897 бутантетракарбоксильную кислоту и пиромеллитовую кислоту. В композиции для проклеивания моносахарид и/или полисахарид представляет от 10 до 90% по весу от смеси, образованной моносахаридом и/или полисахаридом и органической поликарбоновой кислотой, предпочтительно от 20 до 85% от веса этой смеси и еще более предпочтительно от 30 до 80% от него. Композиция для проклеивания может дополнительно содержать катализатор, кислый или основной,который, в частности, выполняет функцию корректировки температуры начала процесса структурирования. Этот катализатор может быть выбран среди оснований и кислот Льюиса, таких как глины, окись кремния, коллоидная или не коллоидная, органические амины, четырехкомпонентные амины, металлические окислы, металлические сульфаты, металлические хлориды, сульфаты карбамида, хлориды карбамида и катализаторы на основе силикатов. Этот катализатор также может представлять собой соединение, содержащее фосфор, например,соль фосфорноватистой кислоты щелочного металла, фосфит щелочного металла, полифосфат щелочного металла, гидрогенофосфат щелочного металла, фосфорную кислоту или алкилфосфониевую кислоту. Предпочтительным образом упомянутый щелочной металл представляет собой натрий или калий. Этот катализатор также может представлять собой химическое соединение, содержащее фтор и бор,например тетрафторборную кислоту или соль этой кислоты, в частности тетрафторборат щелочного металла, такого, например, как натрий или калий, тетрафторборат щелочно-земельного металла, такого,например, как кальций или магний, тетрафторборат цинка и тетрафторборат аммония. Предпочтительным образом упомянутый катализатор представляет собой гипофосфит натрия, фосфит натрия и смеси этих химических соединений. Количество катализатора, вводимое в композицию для проклеивания, может представлять до 20% от веса моносахарида и/или полисахарида и органической поликарбоновой кислоты, предпочтительно до 10% и еще более предпочтительно имеет величину, по меньшей мере равную 1%. Композиция для проклеивания в соответствии с предлагаемым изобретением дополнительно может содержать обычные и перечисленные ниже добавки в следующих пропорциях, рассчитанных на основе 100 вес.ч. одного или нескольких моносахаридов и/или одного или нескольких полисахаридов и органической поликарбоновой кислоты: от 0 до 2 ч. силана, в частности аминосилана; от 0 до 20 ч. масла и предпочтительным образом от 4 до 15 ч.; от 0 до 30 ч. карбамида и/или глицерина и предпочтительным образом от 0 до 20 ч.; от 0 до 5 ч. кремнийорганического соединения; от 0 до 30 ч. разбавителя, выбираемого среди производных лигнина, таких, как лигносульфонат аммония (LSA) или лигносульфонат натрия, и протеины животного или растительного происхождения. Роль этих добавок известна и кратко может быть охарактеризована следующим образом: силан обеспечивает сочетание между волокнами и связующим и выполняет также функцию реагента предотвращения старения; масла представляют собой противопылевые и гидрофобные реагенты; карбамид и глицерин выполняют роль пластификаторов и позволяют устранить предварительное гелеобразование композиции для проклеивания; кремнийорганическое соединение представляет собой гидрофобный реагент, функция которого состоит в том, чтобы снизить степень поглощения воды изоляционным изделием; упомянутый "разбавитель" представляет собой органический наполнитель, растворимый или способный к дисперсии в содержащей воду композиции для проклеивания, которая позволяет, в частности, снизить стоимость этой композиции для проклеивания. Эта композиция для проклеивания характеризуется величиной рН, примерно от 1 до 5 в зависимости от используемой органической поликарбоновой кислоты, и предпочтительно величиной, превышающей или равную 1,5. Предпочтительным образом рН поддерживается на уровне, по меньшей мере равном 2, таким образом, чтобы ограничить проблемы нестабильности композиции для проклеивания и коррозию на производственной технологической линии благодаря добавлению аминированного химического соединения, которое не способно вступать в химическую реакцию с моносахаридом и/или полисахаридом, например, третичного амина, в частности, триэтаноламина. Количество этого аминированного химического соединения может представлять до 30 вес.ч. от общего веса моносахарида и/или полисахарида и органической поликарбоновой кислоты. Эта композиция для проклеивания предназначена для нанесения на минеральные волокна, в частности, на стекловолокно или асбестовое волокно. Обычно композиция для проклеивания наносится на минеральные волокна на выходе из устройства центрифугирования и перед их сбором на приемном органе в форме полотна волокон, которое затем подвергается воздействию температуры, позволяющей обеспечить структурирование композиции для проклеивания и формирование огнеупорного связующего. Структурирование композиции для проклеивания в соответствии с предлагаемым изобретением осуществляется при температуре, сопоставимой с температурой структурирования классической формофенольной смолы, то есть при температуре, превышающей или равной 110 С, предпочтительно превышающей или равной 130 С и еще более предпоч-4 019897 тительно превышающей или равной 140 С. Звукоизоляционные и/или теплоизоляционные изделия, полученные на основе проклеенных таким образом минеральных волокон, также образуют объект предлагаемого изобретения. Эти изделия обычно представляются в форме матов или войлока из минеральной ваты, то есть из стекловаты или из асбестовой ваты, или же в виде полотна из минеральных волокон, то есть также из стеклянных волокон или из асбестовых волокон, предназначенного, в частности, для формирования покрытия поверхности упомянутых матов или упомянутого войлока. Приведенные ниже примеры позволяют проиллюстрировать предлагаемое изобретение, однако, без того,чтобы ограничивать это изобретение. В этих примерах измеряют молярную массу по весу и числовую молярную массу декстринов при помощи хроматографии через проникновение геля в следующих условиях: три колонны, располагающиеся последовательно: две колонны ViscoGEL, заполненные GMPWxl(колонны "со смешанным слоем") и одна колонна ViscoGEL, заполненная G2500PWxl (колонна "с простым слоем"). Эти колонны распространяются на рынке фирмой VISCOTEK; элюант: буферный раствор PBS (солевой раствор на основе фосфата и хлорида натрия с водородным показателем рН, имеющим величину примерно 7,4); температура: 35 С; детекторы: дифференциальная рефрактометрия, вискозиметрия и диффузия света; температуру начала структурирования (TR) и скорость структурирования (V) при помощи методаDynamic Mechanical Analysis (DMA), который позволяет характеризовать вязкоупругое поведение полимерного материала. При этом действуют следующим образом: образец ватманской бумаги пропитывают композицией для проклеивания (содержание твердых органических материалов составляет примерно 40%), затем его закрепляют горизонтально между двумя опорными элементами. Колеблющийся элемент,снабженный устройством измерения механического напряжения в функции приложенной деформации,размещается на верхней поверхности образца. Это устройство позволяет рассчитать модуль упругости Е. Образец нагревают до температуры, изменяющейся в диапазоне от 20 до 250 С со скоростью 4 С/мин. На основе выполненных измерений определяют кривую изменения модуля упругости Е (выраженного в МПа) в зависимости от температуры (выраженной в С), общий вид которой приведен на графике. На этой кривой определяют величины, соответствующие температуре начала структурирования (TR), выраженной в С, и наклон кривой, соответствующий скорости структурирования (V), выраженной в МПа/ С; угол контакта композиции для проклеивания, на изготовленной из стекла подложке; прочность на растяжение в соответствии с нормативным документом ASTM С 686-71 Т на образце,вырезанном путем вырубки в изоляционном изделии. Этот образец выполнен в форме тора, имеющего длину 122 мм, ширину 46 мм, радиус кривизны вырезания наружной кромки, равный 38 мм и радиус кривизны вырезания внутренней кромки, равный 12,5 мм. Этот образец располагается между двумя цилиндрическими зажимными муфтами испытательной машины, причем одна из зажимных муфт является подвижной и перемещается с постоянной скоростью. При этом измеряют усилие F разрыва (в граммах силы) испытуемого образца и рассчитывают прочность на разрыв RT, определяемую отношением усилия F разрыва к массе испытуемого образца. Прочность на разрыв измеряется после изготовления (исходная прочность на разрыв) и после ускоренного старения в автоклаве при температуре 105 С при относительной влажности, составляющей 100%, на протяжении 15 мин (RT15); исходную толщину изоляционного изделия и его толщину после 1 ч, после 24 ч, после 30 суток и после 90 суток нахождения под давлением с приложением степени сжатия (определяемой как отношение номинальной толщины к толщине под давлением), составляющей 6/1 (примеры 22-24) или 5/1 (примеры 25-34). Эти измерения толщины позволяют оценить качество размерного поведения изоляционного изделия; степень поглощения воды в условиях, определяемых нормативным документом EN 1609, выраженная в килограммах воды, поглощенной одним квадратным метром изоляционного изделия. Изоляционные изделия, представляющие степень поглощения воды на уровне менее 1 кг/м 2, рассматриваются как имеющие относительно небольшое поглощение за короткое время (24 ч); такие изделия принадлежат к классу "WS" в соответствии с сертификационными правилами ACERMI; устойчивость к воздействию огня в соответствии с нормативным документом EN ISO 1182. Изделия, принадлежащие к классу "Euroclass A1" не способствуют возникновению и распространению огня; коэффициент тепловой проводимости X в соответствии с нормативным документом EN 13162, выраженный в W/(mK); количество формальдегида, выделяемого изделием после 3 суток тестирования в условиях, определяемых нормативным документом ISO 16000-9, и с отношением между заменой воздуха и степенью нагрузки камеры Q, равным 0,4. Количество формальдегида измеряется в соответствии с методом, описан-5 019897 ным в нормативном документе ISO 16000-3. Результаты этого измерения выражаются в микрограммах формальдегида, выделяемого квадратным метром изделия за час. Примеры 1-6. Приготавливают композиции для проклеивания, содержащие компоненты, фигурирующие в табл.1 и выраженные в весовых частях. Используемая здесь меласса представляет собой свекольную мелассу промышленного назначения(распространяемую на рынке фирмой FRANCE MELASSES), которая представляется в форме вязкой и однородной жидкости, содержащей от 43 до 53% по весу сахаров, выраженных в виде сахарозы. Композиции для проклеивания приготавливаются путем последовательного введения в резервуар,содержащий воду, мелассы, лимонной кислоты и гипофосфита натрия (катализатор) при интенсивном перемешивании вплоть до полного растворения упомянутых компонентов. Свойства композиций для проклеивания, фигурирующие в табл.1, оцениваются по сравнению с аналогичными свойствами классической композиции для проклеивания, имеющей в своем составе формофенольную смолу и карбамид (эталон),приготовленного в соответствии с примером 2, испытание 1, из патентного документа WO 01/96254 А 1. Композиции для проклеивания в примерах 1-6 имеют свойства, подобные свойствам эталона, с точки зрения температуры начала структурирования (TR), вязкости и угла контакта. При этом скорость структурирования (V) оказывается несколько меньшей, чем скорость структурирования для эталона. Примеры 7-21. Действуют в условиях, соответствующих примерам 1-6, но измененных в том смысле, что используют декстрин, извлеченный из крахмала, полученного из маиса или кукурузы (мальтодекстрин), и имеющий следующие характеристики: средняя молярная масса по весу составляет 5500, показатель полидисперсности IP составляет 9,5 и эквивалент по декстрозе DE имеет величину в диапазоне от 16,5 до 19,5 (распространяется на рынке под номером 419699 фирмой ALDRICH; сухой остаток: 10 0%): примеры 7-12; средняя молярная масса по весу составляет 1850, показатель полидисперсности IP составляет 4,45 и эквивалент по декстрозе DE имеет величину 30 (распространяется на рынке под маркой Tackidex 30 Д 75 фирмой ROQUETTE FRERES; сухой остаток: 75%): примеры 13-15; средняя молярная масса по весу составляет 1520, показатель полидисперсности IP составляет 5,72 и эквивалент по декстрозе DE имеет величину 62 (распространяется на рынке под маркой FlolysB6080S фирмой ROQUETTE FRERES; сухой остаток: 7 5%): примеры 16-18; массовое содержание глюкозы превышает 95% и эквивалент по декстрозе DE имеет величину 99(распространяется на рынке под маркой сиропа глюкозы 74/968 фирмой ROQUETTE FRERES; сухой остаток: 75%): примеры 19-21. Содержание компонентов композиции для проклеивания приведено в табл. 2 в вес.ч. Композиции для проклеивания в примерах 8-15 и 18-21 предпочтительным образом представляют температуру начала структурирования (TR), меньшую чем температура начала структурирования для Эталона. Наличие катализатора в композиции из примера 9 позволяет обеспечить существенное снижение температуры начала реакции структурирования по сравнению с композицией из примера 7, но со снижением, однако, скорости (V) структурирования. Композиции в соответствии с предлагаемым изобретением представляют относительно небольшую вязкость, близкую к вязкости эталона, для одного и того же содержания твердого материала (40%), и даже меньшего его содержания, что допускает удовлетворительное их нанесение на минеральные волокна,в частности, в том случае, когда это нанесение осуществляется путем разбрызгивания. Эти композиции представляют также угол контакта, аналогичный углу контакта для эталона, который означает удовлетворительную способность к смачиванию волокон этой композицией для проклеивания. Примеры 22-24. Композиции из примеров 2, 4 и 10, а также формофенольная смола (эталон), используются для формирования изоляционных изделий на основе минеральной ваты. Эту минеральную вату изготавливают с использованием технологии внутреннего центрифугирования, в соответствии с которой вещество, представляющее собой расплавленное стекло, преобразуется в волокна посредством инструмента, называемого тарелкой центрифугирования, содержащей корзину,образующую приемную камеру, и периферийную ленту, в которой выполнено множество отверстий: эта тарелка приводится во вращательное движение относительно своей располагающейся вертикально оси симметрии, упомянутое вещество выдавливается через эти отверстия под действием центробежных сил и материал, выходящий из этих отверстий, вытягивается в виде волокон при содействии потока газов вытягивания. Классическим образом кольцо разбрызгивания композиции для проклеивания располагается под тарелкой формирования волокон таким образом, чтобы равномерно распределить композицию для про-6 019897 клеивания на волокнах стекловаты, которая должна быть сформирована. Проклеенная таким образом минеральная вата собирается на ленточный конвейер, оборудованный внутренними кессонами всасывания, которые удерживают минеральную вату в форме войлока или полотна на поверхности этого конвейера. Затем этот войлок или полотно разрезается на части и размещается в камере прокаливания, где поддерживается температура 220 С и где компоненты композиции для проклеивания подвергаются полимеризации для формирования связующего. В табл.3 приведены значения прочности на разрыв перед и после ускоренного старения, а также исходная толщина и толщина, имеющая место после 24 ч и 30 суток сжатия. Примеры 25-34. Эти примеры иллюстрируют процесс изготовления изоляционных изделий в промышленной технологической линии. Минеральная вата непрерывно производится в условиях, соответствующих примерам 22-24, на технологической линии шириной 2,40 м. Эта минеральная вата, покрытая химическим составом для проклеивания, затем непрерывно проходит в печь прокаливания, в которой поддерживается температура 290 С. Изоляционное изделие, полученное на выходе из печи прокаливания, представляет толщину порядка 82 мм, плотность, составляющую 17,5 кг/м 3, и потери при прокаливании, составляющие 5%. Используемые композиции для проклеивания приготавливаются путем введения в условиях постоянного перемешивания компонентов, приведенных в табл.4, в резервуар, содержащий воду. Свойства изолирующих изделий оцениваются по сравнению с эталонным составом для проклеивания (обозначенным как эталон), описанным в примерах 1-6. Результаты выполненных измерений приведены в табл.4. Таблица 1- Раствор с содержанием 40% твердых материалов Таблица 2- декстрин, полученный из кукурузного крахмала; средняя молярная масса по весу: 3510; показатель полидисперсности IP: 5,2; эквивалент по декстрозе DE: 30; распространяется на рынке фирмой ROQUETTE FRERES. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Композиция для проклеивания изоляционных изделий на основе минеральной ваты, отличающаяся тем, что она имеет в своем составе: по меньшей мере один моносахарид и/или по меньшей мере один полисахарид,по меньшей мере одну неполимерную органическую поликарбоновую кислоту, имеющую молярную массу, меньшую 1000, и катализатор, выбранный из кислот и оснований Льюиса, химических соединений, содержащих фосфор, и химических соединений, содержащих фтор и бор. 2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что моносахарид выбран из моносахаридов, содержащих от 3 до 8 атомов углерода, предпочтительно от 5 до 7 атомов углерода. 3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что моносахарид представляет собой альдозу. 4. Композиция по п.3, отличающаяся тем, что альдоза представляет собой гексозу, такую как глюкоза, манноза и галактоза. 5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый полисахарид имеет средневесовую молярную массу, меньшую чем 100000, предпочтительно меньшую чем 50000, еще более предпочтительно меньшую чем 10000 и наиболее предпочтительно молярную массу, превышающую 180. 6. Композиция по п.5, отличающаяся тем, что полисахарид не более чем на 50% образован звеньями глюкозы. 7. Композиция по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что она содержит смесь одного или нескольких моносахаридов и/или одного или нескольких полисахаридов, в частности декстрина и мелассы. 8. Композиция по п.7, отличающаяся тем, что декстрин имеет эквивалент по декстрозе, превышающий или равный 5, предпочтительно превышающий или равный 10, еще более предпочтительно превышающий или равный 15, предпочтительно меньший 100. 9. Композиция по п.7, отличающаяся тем, что меласса содержит от 40 до 60 вес.% углеводов, предпочтительно от 45 до 50 вес.%. 10. Композиция по одному из пп.1-9, отличающаяся тем, что неполимерная органическая поликарбоновая кислота содержит по меньшей мере две карбоксильные функциональные группы, предпочтительно не более 4 карбоксильных функциональных групп, наиболее предпочтительно не более 3 карбоксильных функциональных групп. 11. Композиция по п.10, отличающаяся тем, что кислота имеет молярную массу, меньшую или равную 750 и предпочтительно меньшую или равную 500. 12. Композиция по одному из пп.1-11, отличающаяся тем, что неполимерная органическая поликарбоновая кислота представляет собой алициклическую кислоту, разветвленную или неразветвленную,насыщенную или ненасыщенную, циклическую кислоту или ароматическую кислоту. 13. Композиция по одному из пп.1-12, отличающаяся тем, что моносахарид и/или полисахарид представляет от 10 до 90% от веса смеси, образованной этим моносахаридом и/или полисахаридом и неполимерной органической поликарбоновой кислотой, предпочтительно от 20 до 85%, наиболее предпочтительно от 30 до 80%. 14. Композиция по п.13, отличающаяся тем, что катализатор представляет до 20% от веса моносахарида и/или полисахарида и неполимерной органической поликарбоновой кислоты, предпочтительно до 10%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 1%. 15. Композиция по одному из пп.1-14, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит перечисленные ниже добавки в следующих пропорциях, рассчитанных на 100 вес. ч. моносахарида и/или полисахарида и неполимерной органической поликарбоновой кислоты: от 0 до 2 ч. силана, в частности аминосилана; от 0 до 20 ч. масла, предпочтительно от 4 до 15 его частей; от 0 до 30 ч. карбамида и/или глицерина, предпочтительно от 0 до 20 их частей; от 0 до 5 ч. кремнийорганического соединения; от 0 до 30 ч. разбавителя, выбранного из производных лигнина, таких как лигносульфонат аммония(LSA) или лигносульфонат натрия, и протеинов животного или растительного происхождения. 16. Звукоизоляционное и/или теплоизоляционное изделие на основе минеральной ваты, проклеенной с помощью композиции для проклеивания по одному из пп.1-15. 17. Изделие по п.16, отличающееся тем, что минеральная вата состоит из стекловаты или асбестовой ваты. 18. Полотно из минеральных волокон, проклеенное с помощью композиции для проклеивания по одному из пп.1-15. 19. Полотно по п.18, отличающееся тем, что минеральные волокна состоят из стекловолокна или асбестового волокна. 20. Способ изготовления звукоизоляционного и/или теплоизоляционного изделия на основе минеральной ваты по п.16 или полотна из минеральных волокон по п.18, в соответствии с которым изготавливают минеральную вату или минеральные волокна, наносят на эту вату или на эти волокна композицию для проклеивания и обрабатывают вату или волокна при температуре, позволяющей обеспечить структурирование композиции для проклеивания и формирование огнестойкого связующего, отличающийся тем, что композиция для проклеивания содержит по меньшей мере один моносахарид и/или по меньшей мере один полисахарид,по меньшей мере одну неполимерную органическую поликарбоновую кислоту, имеющую молярную массу, меньшую 1000 и катализатор, выбранный из кислот и оснований Льюиса, химических соединений, содержащих фосфор, и химических соединений, содержащих фтор и бор.
МПК / Метки
МПК: C03C 25/32, C03C 25/24, C03C 25/26
Метки: изоляционные, изделия, композиция, моносахарид, органическую, поликарбоновую, проклеивания, ваты, полученные, кислоту, содержащая, полисахарид, минеральной
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/11-19897-kompoziciya-dlya-prokleivaniya-mineralnojj-vaty-soderzhashhaya-monosaharid-i-ili-polisaharid-i-organicheskuyu-polikarbonovuyu-kislotu-i-poluchennye-izolyacionnye-izdeliya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Композиция для проклеивания минеральной ваты, содержащая моносахарид и/или полисахарид и органическую поликарбоновую кислоту, и полученные изоляционные изделия</a>