Композиция водного связующего для минеральных волокон, не содержащая формальдегида
Номер патента: 7495
Опубликовано: 27.10.2006
Авторы: Ниссен Пауль, Хусемоэн Тор, Хансен Эрлинг Леннарт
Формула / Реферат
1. Водная связующая композиция, которая не содержит формальдегид и включает в себя связующий компонент (А), который может быть получен путем взаимодействия по меньшей мере одного алканоламина по меньшей мере с одним ангидридом карбоновой кислоты, причем продукт этой реакции при необходимости обрабатывают основанием, и связующий компонент (В), который включает в себя по меньшей мере один углевод.
2. Композиция по п.1, в которой связующий компонент (А), включает в себя продукт реакции по меньшей мере одного алканоламина по меньшей мере с одним ангидридом карбоновой кислоты, при этом отношение эквивалентов амина и гидроксильных групп (NH+OH) к карбоксильным группам (СООН) составляет по меньшей мере 0,4, предпочтительно по меньшей мере 0,6.
3. Композиция по п.1 или 2, в которой отношение эквивалентов амина и гидроксильных групп (NH+OH) к карбоксильным группам (СООН) в окончательной связующей композиции составляет 2,0 или меньше, предпочтительно 1,7 или меньше.
4. Композиция по любому из пп.1-3, в которой содержатся 60 мас.% (или больше) связующего компонента (А) и 40 мас.% или меньше связующего компонента (В) в расчете на общее содержание твердых компонентов (А) и (В).
5. Композиция по п.4, в которой содержатся от 60 до 95 мас.% связующего компонента (А) и от 5 до 40 мас.% связующего компонента (В) в расчете на общее содержание твердых компонентов (А) и (В).
6. Композиция по п.5, в которой содержатся от 60 до 80 мас.% связующего компонента (А) и от 20 до 40 мас.% связующего компонента (В) в расчете на общее содержание твердых компонентов (А) и (В).
7. Композиция по любому из пп.1-6, в которой по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты выбирают из циклоалифатических и/или ароматических ангидридов.
8. Композиция по п.7, в которой ангидрид карбоновой кислоты включает в себя сочетание циклоалифатического и/или ароматического ангидрида.
9. Композиция по п.8, в которой молярное отношение циклоалифатического ангидрида к ароматическому ангидриду находится в интервале от 0,1 до 10, более предпочтительно в интервале от 0,5 до 3.
10. Композиция по любому из пп.7-9, в которой циклоалифатический ангидрид карбоновой кислоты выбирают из группы, состоящей из тетрагидрофталевого ангидрида, гексагидрофталевого ангидрида, метилтетрагидрофталевого ангидрида.
11. Композиция по любому из пп.7-10, в которой ароматический ангидрид выбирают из группы, состоящей из фталевого ангидрида, метилфталевого ангидрида, тримеллитового ангидрида и пиромеллитового диангидрида.
12. Композиция по любому из пп.1-11, в которой алканоламин выбирают из группы, состоящей из диэтаноламина, триэтаноламина, диизопропаноламина, триизопропаноламина, метилдиэтаноламина, этилдиэтаноламина, н-бутилдиэтаноламина, метилдиизопропаноламина, этилизопропаноламина, 3-амино-1,2-пропандиола, 2-амино-1,3-пропандиола и трис(гидроксиметил)аминометана.
13. Композиция по любому из пп.1-12, в которой по меньшей мере один углевод выбирают из группы, состоящей из моносахаридов, таких как ксилоза, глюкоза и фруктоза; дисахаридов, таких как сахароза, мальтоза и лактоза; олигосахаридов, таких как сироп глюкозы и сироп фруктозы, и полисахаридов, предпочтительно водорастворимых полисахаридов, таких как пектин, декстрин, крахмал, модифицированный крахмал и производные крахмала.
14. Композиция по любому из пп.1-13, которая дополнительно содержит ускоритель отверждения и необязательно другие традиционные связующие добавки.
15. Способ получения связанного минерального волокнистого продукта, который включает в себя стадии контактирования минеральных волокон или минерального волокнистого продукта с водной связующей композицией по любому из пп.1-14, которая не содержит формальдегида, и отверждения связующей композиции.
16. Минеральный волокнистый продукт, который содержит минеральные волокна в контакте с отвержденной связующей композицией по любому из пп.1-14.
Текст
007495 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к композиции водного связующего для минеральных волокон, не содержащей формальдегида, к способу получения связанного продукта из минерального волокна с использованием связующей композиции и к продукту из минерального волокна, который включает в себя минеральные волокна в контакте с отвержденной связующей композицией. Уровень техники Минеральные волокнистые продукты обычно включают в себя минеральные волокна, например,такие как искусственные стекловидные волокна (ИСВ), стекловолокно, керамические волокна, базальтовые волокна, шлаковолокно и минеральная вата, связанные вместе термически отверждаемым полимерным связующим материалом. Для использования в качестве теплоизолирующего или звукоизолирующего продукта обычно получают подложки из связанного минерального волокна путем традиционного превращения расплава из подходящего сырьевого материала в волокно, например, в процессе с прядильной кружкой или с помощью каскадно-роторного процесса. Эти волокна вдуваются в формующую камеру, и пока они находятся во взвешенном и нагретом состоянии, их опрыскивают раствором связующего, и они статистически осаждаются в виде коврика или паутины на движущийся конвейер. Затем волокнистый коврик переносится в печь отверждения, причем сквозь коврик продувается нагретый воздух, для того чтобы вызвать отверждение связующего и жестко связать минеральные волокна между собой. Продукты из минерального волокна, покрытого связующим, часто являются предметами потребления, таким образом, их стоимость является определяющим фактором, причем применение дорогих связующих смол обычно исключается. В связи с отличным соотношением между затратами и качеством, в прошлом были выбраны смолы фенольно-формальдегидного типа, которые могут быть получены с минимальными затратами и в которые можно вводить мочевину как наполнитель, до использования в качестве связующего. Однако в последние десятилетия, в связи с ограничениями выделений летучих органических соединений в сочетании с существующими и ожидаемыми законами, направленными на уменьшение или исключение использования формальдегида, были проведены обширные исследования не только по снижению выделений из традиционных связующих на основе формальдегида, но также по возможной их замене на связующие, не содержащие формальдегида. В результате этих исследований разработан ряд связующих композиций не фенольноформальдегидного типа, например, связующие композиции на основе поликарбоксильных полимеров и полиолов, которые описаны в документах ЕР-А-583086, ЕР-А-990727 и патенте США 5318990. Другая группа связующих не фенольно-формальдегидного типа для минеральных волокон представляет собой продукты реакций присоединения/элиминирования алифатических и/или ароматических ангидридов с алканоламинами, например, такими, которые описаны в документах WO 99/36368, WO 01/05725, WO 01/96460 и WO 02/06178. Эти связующие минеральных волокон обладают отличными связующими свойствами, но для них могут потребоваться дорогие исходные материалы, в том числе высокие соотношения дорогих ангидридных материалов, для того чтобы обеспечить желаемые показатели растворимости в воде, скорости отверждения и плотности отверждения. Сущность изобретения Следовательно, целью изобретения является разработка водной связующей композиции, не содержащей формальдегида, которая особенно подходит для связывания минеральных волокон, которая обладает превосходными характеристиками связывания, в частности, подходящей скоростью и прочностью отверждения, имеет хорошую растворимость в воде и хорошо разводится, и может быть целесообразно получена из менее дорогих исходных материалов. Дополнительной целью настоящего изобретения является разработка минерального волокнистого продукта, в котором минеральные волокна связаны с отвержденной связующей композицией. В соответствии с первым замыслом настоящего изобретения в нем предоставляется водная связующая композиция, которая не содержит формальдегида и включает в себя: связующий компонент (А), который может быть получен путем взаимодействия, по меньшей мере,одного алканоламина, по меньшей мере, с одним ангидридом карбоновой кислоты, причем продукт этой реакции при необходимости обрабатывают основанием; и связующий компонент (В), который включает в себя, по меньшей мере, один углевод. В соответствии со вторым замыслом настоящего изобретения разработан способ получения связанного минерального волокнистого продукта, который включает в себя стадии контактирования минерального волокна или минерального волокнистого продукта с водной связующей композицией, которая не содержит формальдегида и определена выше, и отверждение связующей композиции. В соответствии с третьим замыслом настоящего изобретения предоставляется минеральный волокнистый продукт, который включает в себя минеральные волокна в контакте с отвержденной связующей композицией, определенной выше. Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения Согласно настоящему изобретению водная связующая композиция, которая не содержит формальдегида, включает в себя два связующих компонента:(А) продукт реакции по меньшей мере одного алканоламина по меньшей мере с одним ангидридом карбоновой кислоты, причем продукт необязательно обрабатывают основанием; и(В) по меньшей мере один углевод. Связующий компонент (А) Связующий компонент (А) включает в себя водорастворимый продукт реакции алканоламина с ангидридом карбоновой кислоты. Предпочтительными алканоламинами, для использования при получении связующего компонента(А), являются алканоламины, имеющие по меньшей мере две гидроксильные группы, например, такие как алканоламины, представленные формулой в которой R1 представляет собой атом водорода, алкильную группу C1-С 10 или гидроксиалкильную группу C1-С 10; a R2 и R3 представляют собой гидроксиалкильные группы. Предпочтительно R2 и R3 независимо представляют собой гидроксиалкильные группы С 2-С 5, и R1 означает атом водорода, алкильную группу С 1-С 5 или гидроксиалкильную группу С 2-С 5. Особенно предпочтительными гидроксиалкильными группами являются -гидроксиалкильные группы. Конкретными примерами подходящих алканоламинов являются диэтаноламин, триэтаноламин,диизопропаноламин, триизопропаноламин, метилдиэтаноламин, этилдиэтаноламин, н-бутилдиэтаноламин, метилдиизопропаноламин, этилизопропаноламин, 3-амино-1,2-пропандиол, 2-амино-1,3-пропандиол и трис(гидроксиметил)аминометан. В настоящее время предпочтительным алканоламином является диэтаноламин. Реагент - ангидрид карбоновой кислоты может быть выбран из насыщенных или ненасыщенных алифатических и циклоалифатических ангидридов, ароматических ангидридов и их смесей, при этом предпочтительными являются насыщенные или ненасыщенные циклоалифатические ангидриды, ароматические ангидриды и их смеси. В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения используются два различных ангидрида, выбранные из циклоалифатических и/или ароматических ангидридов. Предпочтительно эти различные ангидриды реагируют последовательно. Конкретными примерами подходящих алифатических ангидридов карбоновых кислот являются янтарный ангидрид, малеиновый ангидрид и глутаровый ангидрид. Конкретными примерами подходящих циклоалифатических ангидридов карбоновых кислот являются тетрагидрофталевый ангидрид, гексагидрофталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид и надиковый ангидрид, т.е. ангидрид эндоцис-бицикло[2.2.1]-5-гептен-2,3-дикарбоновой кислоты. Конкретными примерами подходящих ароматических ангидридов карбоновых кислот являются фталевый ангидрид, метилфталевый ангидрид, тримеллитовый ангидрид, и пиромеллитовый диангидрид. В приведенном выше варианте осуществления с использованием двух различных ангидридов, особенно предпочтительным является сочетание циклоалифатического ангидрида и ароматического ангидрида, например, в сочетании тетрагидрофталевый ангидрид (ТГФА) и тримеллитовый ангидрид (ТМА). Молярное отношение циклоалифатического ангидрида к ароматическому ангидриду, предпочтительно,находится в интервале от 0,1 до 10, более предпочтительно, в интервале от 0,5 до 3. При испытании отверждения системы ТГФА/ТМА, неожиданно было установлено, что пониженное молярное отношение ТГФА к ТМА приводит к более высокой скорости отверждения. При получении связующего компонента (А), предпочтительно, количество реагентов алканоламина и ангидрида карбоновой кислоты выбирают таким образом, что отношение эквивалентов амина плюс гидроксильных групп (NH+OH) к эквивалентам карбоксильных групп (СООН) составляет, по меньшей мере, 0,4, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,6. При использовании этих минимальных отношений избегают слишком большого избытка свободной непрореагировавшей кислоты, который, при определенных условиях, может привести к замещению связующего в печи отверждения, то есть, к неравномерному распределению количества связующего между дном и верхом коврика или паутины из минеральной ваты. Кроме того, большие количества непрореагировавшей кислоты могут привести к увеличению коррозионного действия. С другой стороны, свойства конечной связующей композиции, включающей связующие компоненты (А) и (В), такие как характеристики отверждения, долговечности и влагостойкости, определяются общим соотношением присутствующих реакционноспособных групп. Следовательно, для получения оптимальных характеристик, отношение эквивалентов амина плюс гидроксильных групп (NH+OH) к эквивалентам карбоксильных групп (СООН) в конечной связующей композиции составляет, предпочтительно, около 2,0 или меньше, более предпочтительно, около 1,7 или меньше. В общем, конечная связующая композиция имеет отношение эквивалентов (NH+OH)/(COOH) в интервале от 1,3 до 1,5. Взаимодействие между реагентами алканоламином и ангидридом карбоновой кислоты проводят обычным образом, например, как описано в документах WO 99/36368, WO 01/05725, WO 01/96460 и WO 02/06178, полное описание которых включено в описание как ссылка.-2 007495 Температура реакции обычно находится в интервале от 50 до 200 С. В предпочтительном варианте осуществления, в том числе, когда используются два различных ангидрида, алканоламин сначала нагревают до температуры по меньшей мере около 40 С, предпочтительно, по меньшей мере, около 60 С, и после этого добавляют первый ангидрид, и температура реакции повышается, по меньшей мере, приблизительно до 70 С, предпочтительно, по меньшей мере, до 95 С, и более предпочтительно по меньшей мере около 125 С, и при этой температуре в реакционную смесь добавляют второй ангидрид, когда практически весь первый ангидрид растворился и/или прореагировал. Повышение температуры реакции от 70-95 С до 100-200 С обеспечивает повышенное превращение мономеров в олигомеры. В этом случае предпочтительный интервал температур составляет 105-170 С, более предпочтительно 110-150 С. Если вода добавляется после того, как прореагировал первый ангидрид, или вместе со вторым ангидридом, или до добавления второго ангидрида, или в конце реакции, в таком количестве, чтобы можно было легко перекачивать смесь, то получается связующий компонент, имеющий повышенную молекулярную массу (по сравнению с тем, что получается при начальном добавлении воды), который все же обладает желаемой вязкостью, способностью к перекачке, способностью к разведению в воде и содержит меньше непрореагировавших мономеров. Для того чтобы повысить растворимость и способность к разведению в воде связующего агента,может быть добавлено основание до значения рН приблизительно 8, предпочтительное значение рН находится между 5 и 8, и более предпочтительно рН около 6. Кроме того, добавление основания может вызвать, по меньшей мере, частичную нейтрализацию непрореагировавших кислот и сопутствующее снижение коррозирующей способности. Обычно основание может быть добавлено в количестве, которое достаточно для достижения желаемой растворимости и способности к разведению в воде. Предпочтительно основание выбирают из летучих оснований, которые могут испаряться при температуре отверждения (или ниже), и поэтому не будут влиять на отверждение. Конкретные примеры подходящих оснований представляют собой аммиак (NH3) и органические амины, такие как диэтаноламин (ДЭА) и триэтаноламин (ТЭА). Предпочтительно основание добавляют в реакционную смесь, когда реакция между алканоламином и ангидридом карбоновой кислоты фактически прекратилась в результате добавления воды. Если это целесообразно, то можно использовать в реакции дополнительный кислотный мономер,который предпочтительно добавляется в реакционную смесь до добавления ангидридного реагента. Конкретные примеры подходящих кислотных мономеров представляют собой ди-, три- и поликарбоновые кислоты, такие как адипиновая кислота, лимонная кислота, себациновая кислота, азелаиновая кислота,янтарная кислота, винная кислота и тримеллитовая кислота. Кроме того, можно добавлять один или несколько поликарбоксильных сшивающих агентов после прекращения реакции и необязательно вместе с основанием. Подходящими поликарбоксильными сшивающими агентами являются, например, гомополимеры и сополимеры кислотных мономеров, таких как акриловая кислота, алкилакриловая кислота (например, метакриловая кислота) и малеиновая кислота, и сополимеры таких кислотных мономеров и акрилатов. Количество (в мас.%) этих поликарбоксильных сшивающих агентов составляет по меньшей мере 0,5 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 10 мас.% и до 50 мас.%, предпочтительно до 30%, более предпочтительно до 15 мас.% в расчете на связующую композицию. Связующий компонент (В) Связующий компонент (В) представляет собой, по меньшей мере, один углевод, который предпочтительно выбран из группы моносахаридов, таких как ксилоза, глюкоза и фруктоза; дисахаридов, таких как сахароза, мальтоза и лактоза; олигосахаридов, таких как сироп глюкозы и сироп фруктозы; и полисахаридов, предпочтительно, водорастворимые полисахариды, такие как пектин, декстрин, крахмал, модифицированный крахмал и производные крахмала. Примеры подходящих модифицированных крахмалов и производных крахмала представляют собой вареный крахмал, гидролитически или ферментативно расщепленный крахмал, окисленный крахмал,диальдегидный крахмал, дикарбоксикрахмал, и химически модифицированный крахмал, такой как простые эфиры крахмала, например, гидроксиэтилкрахмал, гидроксипропилкрахмал, и катионные крахмалы; и сложные эфиры крахмала, например, фосфаты крахмала, и цитраты крахмала. В настоящее время предпочтительным углеводным компонентом является сироп глюкозы, например, продукт, поставляемый на рынок фирмой Cerestar под торговой маркой CSweet 01411, имеющий углеводный состав: 3% декстрозы, 12% мальтозы, 16% мальтотриозы, и 69% высших сахаров. Для большинства областей применения связующие композиции содержат 60 мас.% (или больше),предпочтительно от 60 до 95 мас.%, и более предпочтительно от 60 до 80 мас.% связующего компонента(А) и 40 мас.% (или меньше), предпочтительно от 5 до 40 мас.%, и более предпочтительно от 20 до 40 мас.% связующего компонента (В), в расчете на общее содержание твердых компонентов (А) и (В). Другие компоненты Связующая композиция согласно настоящему изобретению может содержать одну или несколько традиционных связующих добавок. Они включают, например, ускорители отверждения, такие как, например, -гидроксиалкиламиды, свободные кислоты и соли фосфорной кислоты, фосфоновой кислоты,-3 007495 фосфиновой кислоты, лимонной кислоты и адипиновой кислоты. Другие сильные кислоты, такие как борная кислота, серная кислота, азотная кислота, и паратолуолсульфокислота, также могут быть использованы, или индивидуально, или в сочетании с указанными выше кислотами, особенно с фосфорной кислотой, фосфоновой кислотой или фосфиновой кислотой. Другие подходящие добавки в связующую композицию представляют собой силановые сочетающие агенты, такие как -аминопропилтриэтоксисилан; термические стабилизаторы; УФ-стабилизаторы; поверхностно-активные вещества; наполнители, такие как глины, силикаты и сульфат магния; пигменты, такие как диоксид титана; гидрофобные агенты, такие как фторированные соединения, минеральные масла и силиконовые масла; огнезащитные добавки; ингибиторы коррозии; мочевина и другие. Эти добавки и вспомогательные вещества связующей композиции используются в традиционных количествах, которые обычно не превышают 20 мас.%, в расчете на твердые вещества связующего. Количество ускорителя отверждения в связующей композиции обычно составляет между 0,05 и 5 мас.%, в расчете на твердые вещества. Окончательная связующая композиция Связующая композиция, которая включает в себя связующий компонент (А) и связующий компонент (В), предпочтительно, имеет содержание твердого вещества от 60 до 75 мас.%. Этот интервал концентраций часто используется, если предполагается транспортировка связующей композиции. Связующая композиция, которая включает в себя связующий компонент (А), связующий компонент(В) и связующие добавки, предпочтительно, имеет содержание твердого вещества от 10 до 40 мас.%. Этот интервал концентраций связующего часто содержится в контейнерах хранения, до использования композиции. В связующей композиции, готовой к употреблению, предпочтительное содержание твердого вещества составляет от 1 до 20 мас.%. Для того чтобы обеспечить соответствующие свойства при нанесении, в том числе свойства при распылении, можно регулировать вязкость связующей композиции. Это можно осуществить, например,путем контроля типа и концентрации связующих компонентов в системе водного связующего. Значение вязкости можно поддерживать в желаемом интервале, например, путем регулирования молекулярной массы связующего компонента (А) (пониженная температура реакции, прекращение реакции путем добавления воды на более ранней стадии и др.), путем подбора подходящего углеводного компонента (В) и путем целесообразного регулирования относительного количества связующих компонентов и водного растворителя. Минеральный волокнистый продукт Водная связующая композиция, не содержащая формальдегида, согласно настоящему изобретению может быть нанесена на минеральные волокна или минеральный волокнистый продукт с помощью традиционных методик, таких как, например, распыление воздухом (или без воздуха), распыление вращающимся диском, грунтование, насыщение, покрытие валиком, нанесение поливом, осаждение взбиванием или др. способами. Минеральные волокна могут быть любым искусственным стекловидным волокном (ИСВ), стекловолокном, керамическим волокном, базальтовым волокном, шлаковолокном, асбестовой ватой, минеральной ватой и другими. Например, минеральный волокнистый продукт представляет собой тканые и нетканые материалы, коврики, тепло- и влагоизоляцию, панели, листы и другие формованные изделия,которые находят применение в качестве тепло- или звукоизолирующих материалов, как гасители вибрации, строительные материалы, усиливающие материалы, материалы для настилания кровли или пола, в качестве среды для фильтрации и выращивания растений и в других областях. Обычно при производстве традиционных тепло- или звукоизолирующих материалов связующее наносят в количестве от 0,1 до 15%, предпочтительно 0,3-10% в расчете на связанный минеральный волокнистый продукт. В общем, связующую композицию обычно наносят путем распыления, сразу после образования волокон из минерального расплава, и после этого покрытое минеральное волокно отверждается в соответствующей печи, в которой сквозь коврик из минерального волокна продувается нагретый воздух, для того чтобы вызвать отверждение связующего. Обычно отверждающая печь эксплуатируется при температуре приблизительно от 200 до 400 С. Предпочтительно, температура отверждения изменяется приблизительно от 225 до 300 С. Обычно время пребывания в отверждающей печи составляет от 30 с до 20 мин, например, в зависимости от плотности продукта. Кроме традиционного термического отверждения, (например, нагретым воздухом), могут быть использованы другие способы отверждения, например, микроволновое отверждение под действием микроволнового или инфракрасного излучения. Кроме того, по желанию, подложка из минерального волокна может быть подвергнута формованию до процесса отверждения. Связанный минеральный волокнистый продукт, выходящий из отверждающей печи, например, в виде тепло- или влагоизоляционного материала, может быть нарезан по желаемому шаблону, и если это целесообразно, спрессован для упаковки и транспортировки. Кроме того, этот продукт может быть использован в качестве промежуточного материала для производства формованных изделий и композици-4 007495 онных материалов. Хотя водная связующая композиция, не содержащая формальдегида, согласно настоящему изобретению конкретно используется для связывания минеральных волокон, она также может быть использована в других областях, где обычно необходимы связующие и проклеивающие материалы, например, в качестве связующего для литейного песка, древесно-стружечных плит, целлюлозных волокон, нетканых бумажных продуктов, композитов, формованных изделий, покрытий и др. Следующие ниже примеры предназначаются для дополнительной иллюстрации водной связующей композиции, не содержащей формальдегида, и ее применению в качестве связующего для минеральных волокнистых продуктов. В этих примерах содержание твердого вещества определяется согласно стандарту DIN 16916, часть 2, раздел 5.13, с тем изменением, что образец нагревается при температуре 200 С в течение 1ч. Пример 1. Получение связующего компонента (А 1). В реактор емкостью 400 л загружают 82 кг диэтаноламина (ДЭА) и нагревают до 60 С. Затем добавляют первую порцию, 72 кг, тетрагидрофталевого ангидрида (ТГФА). После повышения температуры до 130 С и выдерживания в течение 1 ч добавляют 75 кг тримеллитового ангидрида (ТМА) и вторую порцию, 50 кг, ТГФА. Реакционную смесь охлаждают до 95 С, добавляют воду, и смесь перемешивают в течение 1 ч. После охлаждения реакционной смеси до температуры ниже 30 С получается связующий компонент (А 1), имеющий отношение эквивалентов (NH+OH)/(COOH), равное 0,85. Пример 2. Получение связующего компонента (А 2). В реактор емкостью 400 л загружают 90 кг диэтаноламина (ДЭА) и нагревают до 60 С. Затем добавляют первую порцию, 79 кг, тетрагидрофталевого ангидрида (ТГФА). После повышения температуры до 130 С и выдерживания в течение 1 ч добавляют 71 кг тримеллитового ангидрида (ТМА) и вторую порцию, 33 кг, ТГФА. Реакционную смесь охлаждают до 95 С, добавляют воду, и смесь перемешивают в течение 1 ч . После охлаждения реакционной смеси до температуры ниже 30 С получается связующий компонент (А 2), имеющий отношение эквивалентов (NH+OH)/(COOH), равное 1,0. Пример 3. Получение связующего компонента (A3). В реактор емкостью 400 л загружают 91 кг диэтаноламина (ДЭА) и нагревают до 60 С. Затем добавляют 80 кг, тетрагидрофталевого ангидрида (ТГФА). После повышения температуры до 130 С и выдерживания в течение 1 ч добавляют 100 кг тримеллитового ангидрида (ТМА). Реакционную смесь охлаждают до 95 С, добавляют воду, и смесь перемешивают в течение 1 ч. После охлаждения реакционной смеси до температуры ниже 30 С получается связующий компонент (A3), имеющий отношение эквивалентов (NH+OH)/(COOH), равное 1,0. Пример 4. Получение связующего компонента (А 4). В реактор емкостью 400 л загружают 90 кг диэтаноламина (ДЭА) и нагревают до 60 С. Затем добавляют 75 кг тетрагидрофталевого ангидрида (ТГФА). После повышения температуры до 130 С и выдерживания в течение 1 ч добавляют 50 кг тримеллитового ангидрида (ТМА). Реакционную смесь охлаждают до 95 С, добавляют воду, и смесь перемешивают в течение 1 ч. После охлаждения реакционной смеси до температуры ниже 30 С получается связующий компонент (А 4), имеющий отношение эквивалентов (NH+OH)/(COOH), равное 1,45. Пример 5. Получение связующих 1-3 согласно изобретению. Для получения связующих 1-3 согласно настоящему изобретению каждый из связующих компонентов (А 1)-(A3), полученных выше в примерах 1-3, смешивают с компонентом (В 1), который содержит сироп глюкозы (торговая марка Cerestar 01411, имеет эквивалент декстрозы 30), в весовом соотношении 3 части (А)/1 часть (В), в расчете на содержание твердого вещества. Отношение эквивалентов(NH+OH)/(COOH) для этих трех связующих равно 1,4 (связующее 1), 1,59 (связующее 2) и 1,57(связующее 3), соответственно. Для получения окончательных связующих в каждую связующую композицию добавляют сочетающий агент (3-аминопропилтриэтоксисилан) и ускоритель отверждения (2%, в расчете на твердое вещество, фосфиновая кислота), после этого смесь разбавляют до 20% содержания твердого вещества, и получают окончательный связующий агент. Получение сравнительного связующего Таким же образом, как описано для связующих 1-3 согласно настоящему изобретению, получают сравнительное связующего только из связующего компонента (А 4), то есть, без использования связующего компонента (В). Пример 6. Результаты заводских испытаний. Результаты, приведенные в следующей ниже таблице, представляют собой средние значения из 6 образцов. В скобках приведены стандартные отклонения. Прочность на расслаивание определяется по стандарту EN 1607. Старение в автоклаве означает обработку 15 мин при относительной влажности (ОВ) 100%, 1 атм и температуре 121 С. Старение в климатической камере означает обработку 7 суток при ОВ 95% и температуре 70 С. Температура отверждения 250 С;Температура отверждения 300 С;Фенольно-формальдегидная смола, модифицированная мочевиной. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Водная связующая композиция, которая не содержит формальдегид и включает в себя связующий компонент (А), который может быть получен путем взаимодействия по меньшей мере одного алканоламина по меньшей мере с одним ангидридом карбоновой кислоты, причем продукт этой реакции при необходимости обрабатывают основанием, и связующий компонент (В), который включает в себя по меньшей мере один углевод. 2. Композиция по п.1, в которой связующий компонент (А) включает в себя продукт реакции по меньшей мере одного алканоламина по меньшей мере с одним ангидридом карбоновой кислоты, при этом отношение эквивалентов амина и гидроксильных групп (NH+OH) к карбоксильным группам (СООН) составляет по меньшей мере 0,4, предпочтительно по меньшей мере 0,6. 3. Композиция по п.1 или 2, в которой отношение эквивалентов амина и гидроксильных групп(NH+OH) к карбоксильным группам (СООН) в окончательной связующей композиции составляет 2,0 или меньше, предпочтительно 1,7 или меньше. 4. Композиция по любому из пп.1-3, в которой содержатся 60 мас.% (или больше) связующего компонента (А) и 40 мас.% или меньше связующего компонента (В) в расчете на общее содержание твердых компонентов (А) и (В). 5. Композиция по п.4, в которой содержатся от 60 до 95 мас.% связующего компонента (А) и от 5 до 40 мас.% связующего компонента (В) в расчете на общее содержание твердых компонентов (А) и (В). 6. Композиция по п.5, в которой содержатся от 60 до 80 мас.% связующего компонента (А) и от 20 до 40 мас.% связующего компонента (В) в расчете на общее содержание твердых компонентов (А) и (В). 7. Композиция по любому из пп.1-6, в которой по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты выбирают из циклоалифатических и/или ароматических ангидридов. 8. Композиция по п.7, в которой ангидрид карбоновой кислоты включает в себя сочетание циклоалифатического и/или ароматического ангидрида. 9. Композиция по п.8, в которой молярное отношение циклоалифатического ангидрида к ароматическому ангидриду находится в интервале от 0,1 до 10, более предпочтительно в интервале от 0,5 до 3. 10. Композиция по любому из пп.7-9, в которой циклоалифатический ангидрид карбоновой кислоты выбирают из группы, состоящей из тетрагидрофталевого ангидрида, гексагидрофталевого ангидрида,метилтетрагидрофталевого ангидрида. 11. Композиция по любому из пп.7-10, в которой ароматический ангидрид выбирают из группы, состоящей из фталевого ангидрида, метилфталевого ангидрида, тримеллитового ангидрида и пиромеллитового диангидрида. 12. Композиция по любому из пп.1-11, в которой алканоламин выбирают из группы, состоящей из диэтаноламина, триэтаноламина, диизопропаноламина, триизопропаноламина, метилдиэтаноламина,этилдиэтаноламина, н-бутилдиэтаноламина, метилдиизопропаноламина, этилизопропаноламина, 3 амино-1,2-пропандиола, 2-амино-1,3-пропандиола и трис(гидроксиметил)аминометана. 13. Композиция по любому из пп.1-12, в которой по меньшей мере один углевод выбирают из группы, состоящей из моносахаридов, таких как ксилоза, глюкоза и фруктоза; дисахаридов, таких как сахароза, мальтоза и лактоза; олигосахаридов, таких как сироп глюкозы и сироп фруктозы, и полисахаридов,предпочтительно водорастворимых полисахаридов, таких как пектин, декстрин, крахмал, модифицированный крахмал и производные крахмала. 14. Композиция по любому из пп.1-13, которая дополнительно содержит ускоритель отверждения и необязательно другие традиционные связующие добавки.-6 007495 15. Способ получения связанного минерального волокнистого продукта, который включает в себя стадии контактирования минеральных волокон или минерального волокнистого продукта с водной связующей композицией по любому из пп.1-14, которая не содержит формальдегида, и отверждения связующей композиции. 16. Минеральный волокнистый продукт, который содержит минеральные волокна в контакте с отвержденной связующей композицией по любому из пп.1-14.
МПК / Метки
МПК: C08K 7/28, C08K 7/14, C08L 77/12, C08K 7/18, C08K 7/04
Метки: водного, формальдегида, связующего, минеральных, содержащая, композиция, волокон
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/8-7495-kompoziciya-vodnogo-svyazuyushhego-dlya-mineralnyh-volokon-ne-soderzhashhaya-formaldegida.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Композиция водного связующего для минеральных волокон, не содержащая формальдегида</a>