Способ приготовления материала на основе минеральной ваты

1 Настоящее изобретение относится к способу приготовления материала на основе минеральной ваты. Материалы на основе минеральной ваты предназначены для применения, например, для термоизоляции, изоляции от пламени, защиты от огня, уменьшения шума и для армирования других материалов, таких как пластики, в средах для регуляции роста и наполнителей. В частности, данное изобретение относится к способу приготовления материала на основе минеральной ваты, в котором в качестве отверждаемого связующего материала используют фенолформальдегидную смолу. Композиции смолы на основе фенолформальдегидной смолы хорошо известны в данной области техники как термоотверждаемые связующие материалы. Такую композицию смолы можно использовать в неполимеризованном или частично полимеризованном виде. Композицию смолы распыляют в потоке газа и после контакта с минеральными волокнами наносят на них и отверждают температурной обработкой, посредством чего содержащие минеральную вату волокна соединяются друг с другом отвержденной смолой. Фенолформальдегидная смола содержит как фенол, так и формальдегид в молярном отношении 1:2,8 и более, например, до 1:6. Как правило, количество формальдегида выше стехиометрического количества, например, при соотношении 1:3,1 - 1:5, в частности 1:3,4. Избыток формальдегида устраняет возможность остаточного присутствия фенола в газообразном виде в потоке газа и выделения его в окружающую среду после распыления композиции смолы и выпаривания присутствующей в ней воды. Композиция смолы, как правило, содержит также аммиак для связывания избыточного по отношению к фенолу количества формальдегида с образованием аминных соединений, таких как гексаметилтетраамин. В патенте США 3231349 раскрыт способ приготовления материала на основе минеральной ваты, включающий приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:1,6 до 1:2,3, аммиак и так называемую рН-регулирующую среду, включающую летучий амин и кислотно-реагирующий материал, такой как малеиновая кислота, нанесение этой дисперсии на минеральную вату и отверждение. Недостатком использования такой содержащей фенолформальдегидную смолу и аммиак водной дисперсии является выделение аммиака в количествах до 200 частиц на миллион. Целью настоящего изобретения является уменьшение выделения аммиака менее дорогостоящим, чем общепринятый способом удаления аммиака из газа, например, посредством использования газоочистителей. Однако, при этом необходимым условием является исключе 000379 2 ние неблагоприятного воздействия на отверждение фенолформальдегидной смолы и отсутствие увеличения выделения фенола и/или формальдегида. Настоящее изобретение основано на понимании того, что выделение аммиака может быть значительно подавлено нейтрализацией аммиака в композиции смолы с использованием соединений сахара. Соединение сахара может быть добавлено перед тем, как связующий материал будет готов к использованию, и даже перед добавлением аммиака. В соответствии с одной процедурой приготовления добавление такого соединения сахара осуществляется перед распылением композиции смолы, что устраняет благодаря реакции аммиака с соединением сахара, последующую нейтрализацию, и, тем самым, снижение его действия в качестве стабилизатора смолы. Возможно добавление соединения сахара во время приготовления смолы. Композиция смолы со временем становится нестабильной и непригодной для использования в качестве связующего материала для минеральной ваты. Поэтому данное изобретение предлагает, чтобы сахар и/или аммиак добавляли к композиции смолы своевременно перед нанесением композиции смолы на минеральную вату. Способ оптимального приготовления предусматривает добавление аммиака или аммония в качестве последнего компонента непосредственно перед нанесением связующего материала на основе смолы на минеральную вату. Таким образом, способ согласно настоящему изобретению для приготовления материала на основе минеральной ваты включает следующие операции: приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:2,8 до 1:6,аммиак и сахар; нанесение этой дисперсии на минеральную вату; отверждение минеральной ваты с образованием указанного материала. В одном варианте выполнения изобретения способ включает следующее: приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:2,8 до 1:6,и аммиак; смешивание полученной дисперсии с сахаром; нанесение полученной смеси на минеральную вату; отверждение минеральной ваты с образованием указанного материала. В другом варианте выполнения изобретения способ включает следующее: приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:2,8 до 1:6,и сахар; 3 смешивание полученной дисперсии с водным раствором аммиака; нанесение полученной смеси на минеральную вату; отверждение минеральной ваты с образованием указанного материала. В еще одном варианте выполнения изобретения способ включает следующее: приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:2,8 до 1,6; смешивание полученной дисперсии и сахара с водным раствором аммиака; нанесение полученной смеси на минеральную вату; отверждение минеральной ваты с образованием указанного материала. Следует отметить, что можно, в принципе,распылять раствор сахара и водную дисперсию смолы по отдельности и наносить их на волокна до тех пор, пока аммиак может взаимодействовать с соединением сахара перед переходом в газовую фазу. Однако для оптимального процесса рекомендуется смешивать водную дисперсию смолы и сахар с аммиаком незадолго перед распылением. Предпочтительно, чтобы композиция смолы содержала аммиак в количестве, обеспечивающем рН больше 7. Желательно, чтобы рН композиции был равен 8-11, предпочтительно 8-10, более предпочтительно 8,5-9,5. Соединение сахара, как правило, может представлять собой любое подходящее соединение сахара, которое вступает в реакцию с аммиаком и по существу не подавляет действия смолы. Подходящими соединениями сахара являются альдозы и кетозы, такие как моносахариды, например глюкоза и фруктоза, дисахариды, такие как сахароза, мальтоза, лактоза,олигосахариды, такие как сироп и фруктозный сироп, и полисахариды, в частности водорастворимые полисахариды, такие как декстрин и крахмал. Следует отметить, что можно использовать одно или несколько таких соединений сахара. Сахар может состоять из твердого вещества, дисперсии, но, предпочтительно, является раствором сахара в воде. Таким образом, возможно оптимальное смешивание с водной дисперсией смолы. Сахар в форме водного раствора, как правило, содержит 1-80 мас.%, предпочтительно 15-80 мас.%, обычно 35-75 мас.%, например 50 мас.% соединения сахара в воде. Количество добавленного сахара относительно смолы таково, что сахар добавляют в стехиометрическом или избыточном количестве относительно аммиака, то есть, количество сахара таково, что выделение аммиака заметно уменьшается. Количество используемого сахара относительно композиции смолы, содержащей аммиак,может быть установлено рутинными экспери 000379 4 ментами так, чтобы выделение газообразного аммиака значительно уменьшалось. Можно,например, использовать композицию смолы и растворы сахара, каждый из которых содержит равное количество смолы и сахара, вследствие чего возможно оптимальное их смешивание при достаточно низкой вязкости. Материалы на основе минеральной ваты согласно данному изобретению включают каменную вату, стеклянную вату, шлаковую вату и их смеси. Длина волокон и диаметр волокон минеральной ваты являются типичными для различных типов минеральной ваты. Если желательно, композиция смолы может содержать добавки для оптимальной полимеризации, такие как амиды, в частности, мочевину. Однако в отношении мочевины следует заметить, что она не влияет на связывание аммиака сахаром, согласно данному изобретению,поскольку выделение аммиака существенно не уменьшается. Сцепляющие средства и распределяющие средства, такие как силиконовое масло и силаны, могут быть также добавлены для оптимального прилипания и растекания смолы на волокнах минеральной ваты. Вышеупомянутые и другие особенности способа для приготовления материала на основе минеральной ваты с использованием фенолформальдегидной смолы, в которых выделение аммиака существенно уменьшено, будут объяснены далее со ссылкой на примеры осуществления данного изобретения, которые приводятся только в качестве примера, а не для ограничения настоящего изобретения. Пример 1. Обычную композицию смолы готовят с молярным отношением между фенолом и формальдегидом 1:3,4, катализатор добавляют до рН 8,6. Когда температура реакции достигнет 80 С, добавляют 50% раствор сахара на основе глюкозного сиропа (3% декстрозы,11% мальтозы, 17% мальтотриозы и 69% олигополисахаридов) в количестве 1 часть на 0,77 частей фенола. Когдасмола способна растворить приблизительно 8 частей воды, добавляют мочевину в количестве 1 часть мочевины на 1,6 частей используемого фенола. Смолу разбавляют водой до 40% твердого вещества и охлаждают до 20 С. На следующий день (или на следующей неделе) катализатор нейтрализуют,добавляют аммиак и смолу еще раз разбавляют водой до 20% твердого вещества. Аммиак доводят до количества, позволяющего достичь разведения в воде приблизительно 1 часть смолы на 3 части воды. По сравнению с обычным препаратом смолы без глюкозного сиропа выделение аммиака уменьшается до менее 50 м.д. Пример 2. Обычная композиция смолы (44 мас.%) содержала 8 мас. % аммиака и 12 мас. % мочевины. Эту композицию смолы разбавляют водой до 15 мас.%, и она содержит приблизительно 3 мас.% аммиака. Благодаря присутст 5 вию аммиака композиция смолы легко растворяется в воде и стабильна при хранении. Кроме того, эта композиция смолы содержит силановое соединение. Отдельно готовят раствор сахара на основе глюкозного сиропа (3% декстрозы, 11 % мальтозы, 17 % мальтотриозы и 69% олигополисахаридов). Глюкозный сироп разбавляют до 15 мас.%. Три части разбавленной композиции смолы и одну часть раствора сахара смешивают вместе непосредственно перед распылением во вращающейся камере, в которой волокна минеральной ваты быстро вращают обычным способом в потоке воздуха. Смесь композиции смолы и раствора сахара осаждается на эти волокна и образует после отверждения жесткую связь между волокнами минеральной ваты. При использовании только композиции смолы или после разбавления одной частью воды аммиак выделяется в количестве приблизительно 200 частей на миллион. Однако при разбавлении этой смолы в соответствии с настоящим изобретением раствором сахара выделение аммиака снижается после этого значительно, до менее 50 частиц на миллион. Пример 3. Смолу готовят с молярным отношением фенола к формальдегиду 1:3,8 и основной катализатор добавляют для доведения рН до 8,6. Когда температура реакции достигает более 80 С, добавляют 75 % сахарный раствор. Сахарный раствор готовят на основе глюкозного сиропа (3 % декстрозы, 11 % мальтозы,17% мальтотриозы и 69% олигополисахаридов). Сахарный раствор добавляют к смоле в количестве 1 часть сахарного раствора на 0,77 частей фенола. Когда разбавление водой равно 1 части смолы на 8 частей воды, добавляют 1 часть мочевины к 1 части используемого фенола. Затем эту смолу разбавляют водой до концентрации твердых веществ, равной 40%, и охлаждают до 20 С. Перед нанесением смолы на волокна ее разбавляют до 20% твердых веществ,примененный катализатор нейтрализуют и добавляют аммиак до достижения разбавления водой 1 часть смолы на 3 части воды. Выделение аммиака из полученных минеральных волокон уменьшается до менее 30 частиц на миллион. Специалисту понятно, что при возможных различных изменениях в составе композиции смолы и составе раствора сахара, до тех пор пока они сначала вступают в контакт друг с другом в такой момент, чтобы композиция смолы оставалась стабильной, на волокнах образуется связующий материал, должным образом отверждающий смолу, и выделение аммиака значительно уменьшается. Это подразумевает, 6 что количества используемых фенола, формальдегида, аммиака и сахара устанавливаются при помощи рутинного экспериментирования такими, при которых выделение формальдегида и выделение аммиака, значительно уменьшаются. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ приготовления материала на основе минеральной ваты, включающий приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:2,8 до 1:6, аммиак и сахар, нанесение этой дисперсии на минеральную вату и отверждение. 2. Способ по п.1, включающий приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:2,8 до 1:6 и аммиак, смешивание полученной дисперсии с сахаром, нанесение полученной смеси на минеральную вату и отверждение. 3. Способ по п.1, включающий приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:2,8 до 1:6 и сахар, смешивание полученной дисперсии с водным раствором аммиака, нанесение полученной смеси на минеральную вату и отверждение. 4. Способ по п.1, включающий приготовление водной дисперсии, содержащей фенолформальдегидную смолу с отношением фенола к формальдегиду от 1:2,8 до 1:6, смешивание полученной дисперсии и сахара с водным раствором аммиака, нанесение полученной смеси на минеральную вату и отверждение. 5. Способ по пп.1-4, при котором композиция смолы содержит аммиак в количестве,обеспечивающем рН больше 7. 6. Способ по пп.1-5, при котором рН композиции равен 8-11, предпочтительно 8-10, более предпочтительно 8,5-9,5. 7. Способ по пп.1-6, в котором сахар представляет собой моносахариды, дисахариды,олигосахариды и/или полисахариды. 8. Способ по п.7, в котором сахар представляет собой глюкозу, фруктозу, сахарозу,мальтозу, сироп мелассы и/или декстрин. 9. Способ по п.7, в котором сахар добавляют в виде 1-80 мас.%, предпочтительно 15-80 мас.% раствора в воде. 10. Способ по пп.1-8, в котором сахар добавляют в стехиометрическом или избыточном количестве по отношению к аммиаку. Евразийский патент действует на территории всех Договаривающихся государств, кроме