СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
BINDER FOR FIBROUS MATERIALS

Изобретение относится к области производства волокнистых материалов на на основе огнеупорных волокон, используемых для изготовления теплоизоляционных, звукоизоляционных и фильтрующих изделий.
Известны составы связующих для получения теплоизоляционных и фильтрующих волокнистых материалов содержащие в качестве неорганической компоненты кремнесодержащие щелочные соединения и органические составляющие в виде водных эмульсий или ацетатных соединений придающие эластичность волокнистым материалам при нормальных условиях эксплуатации (SU 724484 А, 30.03. 1980; GB 2152432 A; 07.08.1985; DE 3346180, 29.08.1985; RU 2070871 C1, 27.12.1996; RU 2084481 C1, 20.07.1997; RU 2184126 C2, 27.06.2002; RU 2003100727 A, 20.07.2004).
Недостатком таких связующих является их высокая вязкость и низкая адгезионная способность, а высокое содержание кислотообразующих или щелочообразующих компонентов при термическом воздействии приведет к деградации поверхности волокна, снижающей физико-механические свойства волокнистой структуры.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является связующее, содержащее, мас.%:
Жидкое стекло с плотностью
68-92
1,36-1,45 <sup>г</sup>/см<sup>3</sup>
Смачиватель ОП-10
2-8
5% концентрации
Стирол-акриловая эмульсия
«Рузин-14Г» 45-50% концентрации
6-24
(RU 2304565 С1, 13.01.2006.).
Недостатком известного связующего является высокое содержание силиката натрия и смачивателя ОП-10, которое определяет образование щелочной среды в растворах приводящей к эрозии поверхности волокон, особенно стекловолокна, при температуре сушки (~100°С) и деградации механических свойств.
Цель изобретения - повышение качества, расширения области использования связующего и базы материалов для его изготовления.
2
2
Поставленная цель достигается тем, что связующее содержит кремнезоль «КЗ-ТМ» с соотношением NaО/SiO, равным 0,017-0,027, эмульсию стирол-акриловую «Рузин14ГМ» при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Кремнезоль «КЗ-ТМ»
10-90
Стирол-акриловая эмульсия «Рузин 14ГМ» 48-50% концентрации
10-90
причем соотношение плотности кремнезоля и стирол-акриловой эмульсии равно 0,9-1,1.
Сущность технического решения заключается в том, что концентрационные пределы компонентов позволяют регулировать РН среды от слабокислотной до слабощелочной и тем самым сводят к минимуму коррозионное воздействие на волокнистую структуру, а граничные значения кремнезоля и стиролакриловой эмульсии позволяют обеспечить эксплуатационные свойства, как при при нормальных, так и при повышенных температурах. Соотношение плотностей, близких к 1, обеспечивает получение идеальных смесей практически не подвергающихся расслоению.
Сравнение предлагаемого связующего с прототипом позволяет утверждать о соответствии критерию «новизна», а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию «изобретательский уровень». Предварительные испытания позволяют судить о возможности широкого промышленного использования в создании материалов с волокнистой структурой.
Пример осуществления.
Исходные дозированные сырьевые материалы, выпускаемые промышленностью: кремнезоль щелочной марки «КЗ-ТМ» ГОСТ (ТУ)2145-004-12979928-01, эмульсия стирол-акриловая «Рузин-14ГМ» (ТУ2241-003-50685635-2000), базальтовое волокно (ТУ У В.2.7.88023.025-96), стекловолокно ГОСТ 6943.0-93.
В соответствии с рецептурой осуществляют процесс изготовления связующего в следующей последовательности. В смеситель с числом оборотов 1500-2500 подают один из компонентов. Порядок не регламентируется. При постоянном перемешивании вводят второй компонент и смесь гомогенизируют в течение 3-5 мин. Готовое связующее выгружают из смесителя и хранят в герметичной таре. В таблице 1 представлены составы связующих.
Предложенное связующее было реализовано для изготовления волокнистых материалов с пористостью 80-85%.
Характеристики связующего и волокнистых материалов представлены в таблице 2. Сравнительные эксплуатационные характеристики показывают, что предложенное связующее позволяет реализовать повышенные технические характеристики по сравнению с прототипом, а санитарно-гигиенические разрешения на компоненты позволяют их использовать в промышленных масштабах без нарушения экологии окружающей среды.
Таблица 1
Связующее
Содержание компонентов в связующем, мас.%
Щелочный кремнезоль, «КЗ-ТМ»
48-50% водная дисперсия «Рузин 14 ГМ»
Состав 1
10
90
Состав 2
50
50
Состав 3
90
10
Таблица 2
Показатель
Предложенные составы
Прототип
1
2
3
Содержание жидкого стекла, %
-
-
-
68-92
Соотношение Na<sub>2</sub>О/SiO<sub>2</sub>
0,017-
0,017-
0,017-0,027
0,27-0,5
0,027
0,027
Содержание ОП-10,%
2-8
Содержание стирол-акриловой
эмульсии 48-50%
Концентрации, %
«Рузин 14ГМ»
-
-
-
6-24
«Рузин 14ГМ»
90
50
10
-
Значение РН
9
7
6
12-13
Деформация на растяжение после сушки 100°С, 1 час, %
40
25
18
12
Потеря массы после сушки, %:
стекловолокна
5,7
0,32
0,73
17,73
базальтового волокна
2,1
0,12
0,22
3,1
Предел прочности волокнистой структуры после обработки при 900°С и пористости 80-85%, МПа
из стекловолокна
1,2
2,0
2,5
1,0
из базальтового волокна
1,8
3,0
3,8
1,5