ШЛИХТУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПРОДУКТЫ
GRINDING COMPOSITION FOR MINERAL WOOL AND RECEIVED INSULATING PRODUCTS

Настоящее изобретение относится к области тепло- и/или звукоизоляционных продуктов на основе минеральной ваты, в частности, стекловаты или каменной ваты, и органического связующего, не содержащего формальдегида.
Более конкретно, изобретение относится к шлихтующей композиции, способной сшиваться, образуя указанное органическое связующее, причем композиция содержит восстанавливающий сахарид, гидрогенизованный сахарид, полифункциональный сшивающий агент и полиглицерин.
Объектом изобретения являются также полученные с этой композицией звуко- и/или теплоизоляционные продукты на основе минеральной ваты.
Получение изоляционных продуктов на основе минеральной ваты включает обычно этап получения самой ваты, который может осуществляться различными способами, например, известным методом получения волокон внутренним или внешним центрифугированием.
Внутреннее центрифугирование состоит во введении расплавленного минерального вещества (стекло или порода) в центрифугу, содержащую множество маленьких отверстий, причем материал отбрасывается к периферийным стенкам устройства под действием центробежной силы и выходит через них в виде филаментов. На выходе из центрифуги филаменты вытягиваются и увлекаются к приемному устройству потоком газа, имеющего высокую температуру и высокую скорость, чтобы образовать там слой волокон (или минеральную вату).
Что касается внешнего центрифугирования, оно состоит в том, чтобы выпустить расплавленный материал к наружной периферийной поверхности вращающихся механизмов, называемых роторами, откуда расплавленный материал выбрасывается под действием центробежной силы. Предусмотрены также средства вытягивания потоком газа и средства сбора на приемном устройстве.
Чтобы обеспечить соединение волокон между собой и обеспечить когезию слоя, на волокна на их пути от выхода из центрифуги к приемному устройству наносят шлихтующую композицию, содержащую термоотверждаемую смолу. Слой волокон, покрытый шлихтой, подвергают термообработке, обычно при температуре выше 100°C, чтобы осуществить поликонденсацию смолы и получить тепло- и/или звукоизоляционный продукт, имеющий особые свойства, в частности, стабильность размеров, прочность на растяжение, восстановление толщины после сжатия и однородную окраску.
Шлихтующая композиция для распыления на минеральную вату находится обычно в виде водного раствора, содержащего термоотверждаемую смолу и добавки, такие как катализатор сшивки смолы, силан, являющийся промотором адгезии, пылеулавливающее минеральное масло и т.д. Шлихтующую композицию чаще всего наносят на волокна напылением.
Свойства шлихтующей композиции в большой степени зависят от характеристик смолы. С точки зрения нанесения необходимо, чтобы шлихтующая композиция имела хорошую способность к распылению и могла осаждаться на поверхность волокон для эффективного их связывания.
Смола должна быть стабильной в течение заданного периода времени перед ее использованием для получения шлихтующей композиции, причем указанную композицию обычно готовят в момент применения, смешивая смолу и указанные выше добавки.
С точки зрения законодательства, для того, чтобы смола могла считаться экологически чистой, необходимо, чтобы она содержала и чтобы она создавала на этапе шлихтования или позже как можно меньше соединений, которые могут нанести вред здоровью человека или окружающей среде.
Чаще всего используемыми термоотверждаемыми смолами являются фенольные смолы, относящиеся к семейству резолов. Наряду с их хорошей способностью к сшивке в вышеуказанных температурных условиях, эти смолы растворяются в воде, обладают хорошим сродством к минеральным волокнам, в частности, стекловолокнам, и относительно недороги.
Наиболее часто используемые резолы получают конденсацией фенола и формальдегида в присутствии основного катализатора. В итоге эти резолы содержат определенную долю непрореагировавших мономеров, в частности, формальдегида, присутствие которого нежелательно из-за его доказанных вредных эффектов.
По этой причине смолы на основе резола обычно обрабатывают мочевиной, которая реагирует со свободным формальдегидом, улавливая его в виде нелетучих мочевиноформальдегидных конденсатов. Присутствие мочевины в смоле, приносит, кроме того, некоторую экономическую выгоду благодаря ее низкой стоимости, так как ее можно ввести в довольно больших количествах, не влияя на потребительские качества смолы, в частности, не ухудшая механические свойства конечного продукта, что заметно снижает полную себестоимость смолы.
Тем не менее, отмечалось, что в условиях температур, которым подвергают слои, чтобы получить сшивку смолы, мочевиноформальдегидные конденсаты являются нестабильными, они разлагаются, снова давая формальдегид и мочевину, которая в свою очередь, разлагается, по меньшей мере частично, на аммиак, который выделяется в атмосферу завода.
Так как регламентация в сфере охраны окружающей среды становится все более суровой, это заставляет производителей изоляционных продуктов искать решения, позволяющие еще больше снизить уровни нежелательных выделений, в частности, формальдегида.
Решения по замене резолов в шлихтующих композициях известны, они основаны на использовании карбоновой кислоты и спирта.
В патенте US 5340868 шлихта содержит поликарбоновый полимер, β-гидроксиламид и мономерную карбоновую кислоту, по меньшей мере трехфункциональную.
Были также описаны шлихтующие композиции, содержащие алканоламин, имеющий по меньшей мере две гидроксильные группы, и поликарбоновый полимер (US 6071994, US 6099773, US 6146746), которые могли комбинироваться с сополимером (US 6299936).
Предлагались также шлихтующие композиции, содержащие поликарбоновый полимер и полиол (US 2002/0091185, US 2002/0091185).
Кроме того, эти композиции могут содержать катализатор, который может быть соединением, содержащим фосфор (US 5318990, US 5661213, US 6331350, US 2003/0008978), фторборат (US 5977232) или же цианамид, дицианамид или цианогуанидин (US 5932689), или катионный, амфотерный или неионный ПАВ (US 2002/0188055), или также связующий агент типа силана (US 2004/0002567).
В WO 2006/120523 описана шлихтующая композиция, которая содержит (a) поливиниловый спирт, (b) полифункциональный сшивающий агент, выбранный из неполимерных поликислот или их солей, ангидридов или неполимерного полиальдегида, и (c) (факультативно) катализатор, причем весовое отношение (a)/(b) находится в интервале от 95:5 до 35:65, и pH больше или равен 1,25.
Из документа WO 2008/053332 известна также шлихтующая композиция, которая содержит продукт присоединения (a) полимера сахара и (b) полифункционального сшивающего агента, выбранного из мономерных поликислот или их солей и ангидридов, причем указанный продукт получен при весовом отношении (a)/(b) в интервале от 95:5 до 35:65.
Кроме того, там описаны шлихтующие композиции, в которых весь или часть спирта заменена одним или несколькими сахаридами.
В US 2005/0215153 шлихтующая композиция образована из предшественника связующего, содержащего полимер карбоновой кислоты и полиол, а также декстрин в качестве со-связующего.
Согласно патенту US 5895804, шлихтующая композиция содержит поликарбоновый полимер с молекулярным весом больше или равным 1000 и полисахарид с молекулярным весом больше или равным 10000.
В WO 2009/080938 шлихтующая композиция содержит по меньшей мере одну органическую поликарбоновую кислоту с молекулярной массой меньше или равной 1000 и по меньшей мере один моносахарид и/или полисахарид.
Из документа WO 2010/029266 известна шлихтующая композиция, которая содержит по меньшей мере один гидрогенизованный сахар и полифункциональный сшивающий агент.
Наконец, в WO 2013/021112 описана шлихтующая композиция для минеральной ваты, которая содержит по меньшей мере один восстанавливающий сахарид, по меньшей мере один гидрогенизованный сахарид и по меньшей мере один полифункциональный сшивающий агент, причем в указанной композиции гидрогенизованный сахарид составляет от 10% до 90% от полного веса восстанавливающего сахарида и гидрогенизованного сахарида.
Целью настоящего изобретения является усовершенствовать вышеуказанную шлихтующую композицию, чтобы она придавала улучшенные механические свойства изоляционным продуктам на основе минеральной ваты, в частности, улучшенное восстановление толщины после сжатия, без снижения прочности на растяжение. В определенных случаях прочность на растяжение может даже увеличиться.
Эта цель достигается благодаря добавлению в шлихтующую композицию по меньшей мере одного полиглицерина.
Более точно, шлихтующая композиция для изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, в частности, стекловаты или каменной ваты, содержит:
- по меньшей мере один восстанавливающий сахарид,
- по меньшей мере один гидрогенизованный сахарид,
- по меньшей мере один полифункциональный сшивающий агент, и
- по меньшей мере один полиглицерин.
Выражение "восстанавливающий сахарид" следует понимать в обычном смысле, а именно как означающий моносахарид или полисахарид, содержащий свободную гемиацетальную OH-группу, причем эта группа оказывает, в частности, восстанавливающее действие на медно-щелочные растворы.
В качестве примеров восстанавливающих моносахаридов можно назвать восстанавливающие сахариды, содержащие от 3 до 8 атомов углерода, предпочтительно альдозы и благоприятно альдозы, содержащие от 5 до 7 атомов углерода. Особенно предпочтительными альдегидами являются природные альдозы (относящиеся к ряду D), в частности, гексозы, такие, как глюкоза, манноза и галактоза.
Восстанавливающий полисахарид согласно изобретению выбран из восстанавливающих полисахаридов со средневесовой молекулярной массой ниже 100000, предпочтительно ниже 50000, благоприятно ниже 10000 и более предпочтительно выше 180.
Предпочтительно, восстанавливающий полисахарид имеет коэффициент полидисперсности (IP), определенный как отношение средневесовой молекулярной массы к среднечисленной молекулярной массе, меньше или равный 10.
Предпочтительно, восстанавливающий полисахарид содержит по меньшей мере одно звено, выбранное из вышеуказанных альдоз, предпочтительно глюкозу. Особенно предпочтительными восстанавливающими полисахаридами являются полисахариды, состоящие преимущественно (более чем на 50 вес.%) из звеньев глюкозы.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, используется смесь одного или нескольких восстанавливающих моносахаридов и/или полисахаридов, в частности, полученных из растений, в частности, декстрин.
6
10
5
n
Декстрины являются соединениями, отвечающими общей формуле (CHO), полученными частичным гидролизом крахмала. Способы получения декстринов известны. Например, декстрины можно получить, нагревая или высушивая досуха крахмал, обычно в присутствии кислотного катализатора, что ведет к разрыву молекул амилозы и амилопектина, которые образуют указанный крахмал, с получением продуктов с более низкой молекулярной массой. Декстрины можно также получить ферментативной обработкой крахмала одной или несколькими амилазами, в частности, микробными, способными гидролизовать связи крахмала. Тип обработки (химическая или ферментативная) и условия гидролиза имеют прямое влияние на среднюю молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение декстрина.
Декстрины согласно изобретению могут быть получены из крахмала или производных крахмала различного растительного происхождения, например, полученных из клубней, таких, как картофель, маниока, маранта и батат, полученных из зерновых, таких, как пшеница, кукуруза, рожь, рис, ячмень, просо, овес и сорго, полученных из плодовых, таких, как съедобный каштан, конский каштан и лесной орех, или полученных из бобовых, таких, как горох и фасоль.
Особенно предпочтительны декстрины, декстрозный эквивалент DE (от английского "Dextrose Equivalent") которых больше или равен 5, предпочтительно больше или равен 10, благоприятно больше или равен 15 и более предпочтительно ниже 100.
Традиционно декстрозный эквивалент DE определяется из следующего соотношения:
Под "гидрогенизованным сахаридом" понимается совокупность продуктов, образующихся в результате восстановления, любым способом из возможных, сахарида, выбранного из моносахаридов, олигосахаридов, линейных, разветвленных или циклических полисахаридов и смесей этих продуктов, в частности, гидролизатов крахмала.
Гидрогенизацию сахарида можно осуществить известными способами, действуя в условиях давления водорода и при повышенных температурах, в присутствии катализатора, выбранного из элементов групп IB, IIB, IVB, VI, VII и VIII периодической системы элементов, предпочтительно из группы, содержащей никель, платину, палладий, кобальт, молибден и их смеси. Предпочтительным катализатором является никель Ренея. Гидрогенизация превращает сахарид или смесь сахаридов (например, гидролизат крахмала) в соответствующие полиолы.
Хотя это не является предпочтительным, гидрогенизацию можно провести и в отсутствие катализатора гидрогенизации, в присутствии другого источника водорода, чем газообразный водород, например, в присутствии боргидрида щелочного металла, такого как боргидрид натрия.
В качестве примеров гидрогенизованных сахаридов можно назвать эритрит, арабитол, ксилит, сорбит, маннит, идит, мальтит, изомальтит, лактит, целлобит, палатинитол, мальтотритол и продукты гидрогенизации гидролизатов крахмала, в частности, выпускаемые фирмой Roquette под наименованием Polysorb. Предпочтительно использовать продукты гидрогенизации гидролизатов крахмала, предпочтительно сироп мальтита.
Гидрогенизованный сахарид согласно изобретению имеет среднечисленную молекулярную массу ниже 100000, предпочтительно ниже 50000, благоприятно ниже 5000, более конкретно ниже 1000, и более предпочтительно выше 150.
В шлихтующей композиции гидрогенизованные сахариды предпочтительно составляют от 18% до 80% от полного веса восстанавливающих сахаридов и гидрогенизованных сахаридов, предпочтительно от 30% до 70% и благоприятно от 35% до 60%.
Полифункциональный сшивающий агент способен реагировать с гидроксильными группами восстанавливающего сахарида, гидрогенизованного сахарида и полиглицерина под действием тепла, образуя сложноэфирные связи, которые ведут к получению полимерной сетки в конечном связующем. Указанная полимерная сетка позволяет установить связи на уровне точек стыка волокон в минеральной вате.
Полифункциональный сшивающий агент выбран из органических поликарбоновых кислот или солей этих кислот, ангидридов и полиальдегидов.
Под "органической поликарбоновой кислотой" понимается органическая кислота, содержащая по меньшей мере две карбоксильные группы, предпочтительно не более 300, благоприятно не более 70, более предпочтительно максимум 15 карбоксильных групп.
Органическая поликарбоновая кислота может быть неполимерной или полимерной кислотой; ее среднечисленная молекулярная масса обычно меньше или равна 50000, предпочтительно меньше или равна 10000 и предпочтительно меньше или равна 5000.
Неполимерная органическая поликарбоновая кислота является ациклической кислотой, разветвленной или нет, насыщенной или ненасыщенной, циклической кислотой или ароматической кислотой.
Неполимерная органическая поликарбоновая кислота может быть дикарбоновой кислотой, как, например, щавелевая кислота, малоновая кислота, янтарная кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, пимелиновая кислота, пробковая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота, яблочная кислота, винная кислота, тартроновая кислота, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота, малеиновая кислота, травматиновая кислота, камфорная кислота, фталевая кислота и их производные, в частности, содержащие по меньшей мере один атом бора или хлора, тетрагидрофталевая кислота и ее производные, в частности, содержащие по меньшей мере один атом хлора, такие как хлорэндиковая кислота, изофталевая кислота, терефталевая кислота, мезаконовая кислота и цитраконовая кислота; трикарбоновой кислотой, как, например, лимонная кислота, трикарбаллиловая кислота, 1,2,4-бутантрикарбоновая кислота, аконитовая кислота, гемимеллитовая кислота, тримеллитовая кислота и тримезиновая кислота; тетракарбоновой кислотой, как, например, 1,2,3,4-бутантетракарбоновая кислота и пиромеллитовая кислота.
Особенно предпочтительно, неполимерная органическая поликарбоновая кислота содержит от двух до четырех карбоксильных групп.
1
10
1
10
В качестве примеров полимерной органической поликарбоновой кислоты можно назвать гомополимеры ненасыщенной карбоновой кислоты, такой, как (мет)акриловая кислота, кротоновая кислота, изокротоновая кислота, малеиновая кислота, коричная кислота, 2-метилмалеиновая кислота, фумаровая кислота, итаконовая кислота, 2-метилитаконовая кислота, α,β-метиленглутаровая кислота и сложные моноэфиры ненасыщенных дикарбоновых кислот, такие, как (C-C)алкилмалеаты и -фумараты, и сополимеры по меньшей мере одной вышеназванной ненасыщенной карбоновой кислоты и по меньшей мере одного винилового мономера, такого как стирол, замещенного или нет алкильными, гидроксиалкильными или сульфонильными группами или атомом галогена, (мет)акрилонитрил, (мет)акриламид, замещенный или нет (C-C)алкильными группами, алкил(мет)акрилаты, в частности метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат и изобутил(мет)акрилат, глицидил(мет)акрилат, бутадиен и виниловый эфир, в частности, винилацетат.
Предпочтительно, шлихтующая композиция содержит по меньшей мере одну неполимерную органическую поликарбоновую кислоту со среднечисленной молекулярной массой меньше или равной 1000, предпочтительно меньше или равной 750 и благоприятно меньше или равной 500, и содержащую от двух до четырех карбоксильных групп, возможно в смеси с по меньшей мере одной полимерной органической кислотой.
Полифункциональный сшивающий агент может быть также ангидридом, в частности малеиновым ангидридом, янтарным ангидридом или фталевым ангидридом. Однако добавление ангидрида в шлихтующую композицию может привести к сильному падению pH, что вызывает проблемы коррозии установок производственной линии и гидролиз гидрогенизованного сахарида. Введение основания позволяет довести pH шлихтующей композиции до достаточного значения, чтобы избежать этих проблем. Однако ввиду расходов, связанных с дополнительной добавкой основания, применение ангидрида не является предпочтительным.
Полифункциональный сшивающий агент может также быть полиальдегидом.
Под "полиальдегидом" понимается альдегид, содержащий по меньшей мере две альдегидные группы.
Предпочтительно, полиальдегид является неполимерным диальдегидом, таким, например, как глиоксаль, глутаральдегид, 1,6-гександиаль или 1,4-терефталевый диальдегид.
Полиальдегиды имеют очень высокую реакционную способность в отношении гидроксильных групп восстанавливающего сахарида и гидрогенизованного сахарида, а также в отношении гидроксильных групп вообще, что может иметь нежелательные последствия, в частности, снижение стабильности и/или преждевременное застудневание шлихтующей композиции до термической сшивки. Для предотвращения этих недостатков альдегидные группы полиальдегида предпочтительно блокируют, чтобы помешать реакции с компонентами, присутствующими в шлихтующей композиции, во ввода минеральной ваты в сушильную печь. В качестве примера агента, позволяющего блокаду альдегидных групп, можно назвать мочевину и циклические мочевины.
Из вышеназванных полифункциональных сшивающих агентов предпочтительны органические поликарбоновые кислоты.
Полиглицерин согласно изобретению имеет степень полимеризации в интервале от 2 до 20, предпочтительно от 2 до 10, более предпочтительно от 2 до 8. Предпочтительно использовать смесь полиглицеринов, содержащую по меньшей мере 50 вес.% диглицерина, триглицерина и тетраглицерина, более предпочтительно диглицерина и триглицерина.
В шлихтующей композиции восстанавливающие сахариды и гидрогенизованные сахариды составляют от 10% до 90% от веса смеси, состоящей из восстанавливающих сахаридов, гидрогенизованных сахаридов и полифункционального сшивающего агента, предпочтительно от 20% до 85%, благоприятно от 30% до 80%, более предпочтительно от 40% до 65% и особенно предпочтительно от 45% до 65%.
Полиглицерины обычно составляют от 2% до 50% от полного веса восстанавливающих сахаридов, гидрогенизованных сахаридов и полифункционального сшивающего агента, предпочтительно от 5% до 25% и благоприятно от 7% до 15%.
Обычно шлихтующая композиция согласно изобретению не содержит моноалкиламина, диалкиламина и алканоламина. Действительно, нежелательно, чтобы эти соединения (которые способны реагировать с другими составляющими шлихтующей композиции) были включены в полимерную сетку конечного связующего.
Кроме того, шлихтующая композиция может содержать катализатор, кислотный или основный, функцией которого является, в частности, регулирование температуры начала сшивки.
Катализатор может быть выбран из оснований и кислот Льюиса, таких, как глины, оксид кремния, коллоидный или нет, органические амины, четвертичные амины, оксиды металлов, сульфаты металлов, хлориды металлов, сульфаты мочевины, хлориды мочевины и катализаторы на основе силикатов.
Катализатор может также быть соединением, содержащим фосфор, например, соль гипофосфит щелочного металл, фосфит щелочного металла, полифосфат щелочного металла, гидрофосфат щелочного металла, фосфорная кислота или алкилфосфоновая кислота. Предпочтительно, щелочной металл является натрием или калием.
Катализатор может также быть соединением, содержащим фтор и бор, например, тетрафторборная кислота или соль этой кислоты, в частности, тетрафторборат щелочного металла, такого как натрий или калий, тетрафторборат щелочноземельного металла, как кальций или магний, тетрафторборат цинка и тетрафторборат аммония.
Предпочтительно, катализатор является гипофосфитом натрия, фосфитом натрия и смесями этих соединений.
Количество катализатора, вводимого в шлихтующую композицию, может составлять до 20% от полного веса восстанавливающих сахаридов, гидрогенизованных сахаридов и полифункционального сшивающего агента, предпочтительно до 10%, и предпочтительно оно больше или равно 1%.
Шлихтующая композиция согласно изобретению может, кроме того, содержать указанные ниже обычные добавки в следующих пропорциях, рассчитанных на 100 весовых частей восстанавливающих сахаридов, гидрогенизованных сахаридов и полифункционального сшивающего агента:
- 0-2 части силана, в частности, аминосилана или эпоксисилана,
- 0-20 частей масла, предпочтительно 4-15 частей,
- 0-5 частей силикона,
- 0-20 частей полиола, отличного от вышеуказанных восстанавливающего сахарида, гидрогенизованного сахарида и полиглицерина,
- 0-30 частей "удешевляющей присадки", выбранной из производных лигнина, таких как лигносульфонат аммония (LSA) или лигносульфонат натрия, и растительных или животных белков.
Роль добавок известна, напомним вкратце: силан является агентом сочетания между волокнами и связующим, он выступает также в качестве противостарителя; масла являются средствами от пыли и гидрофобными веществами; силикон является гидрофобным веществом, функция которого состоит в снижении поглощения воды изоляционным продуктом; "удешевляющая присадка" является органическим наполнителем, растворимым или диспергируемым в водной шлихтующей композиции, который позволяет, в частности, уменьшить стоимость шлихтующей композиции.
Полиол, добавляемый в качестве добавки, обязательно отличается от восстанавливающего сахарида, гидрогенизованного сахарида и полиглицерина. Этот полиол может быть, в частности, глицерином, гликолем, как этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль, и полиалкиленгликолями на основе этих гликолей или гомополимерами и сополимерами винилового спирта.
Когда полифункциональный сшивающий агент является органической поликарбоновой кислотой, шлихтующая композиция имеет кислый pH, обычно меньше или равный 5 и предпочтительно больше или равный 1,0. Предпочтительно, величину pH поддерживают на уровне по меньшей мере 1,5, чтобы уменьшить проблемы нестабильности шлихтующей композиции и коррозии производственной линии, посредством добавления аминового соединения, которое не способно реагировать с восстанавливающим сахаридом и гидрогенизованным сахаридом, например, третичный амин, в частности, триэтаноламин. Количество аминового соединения может составлять до 30 весовых частей от полного веса восстанавливающих сахаридов, гидрогенизованных сахаридов и сшивающего агента, в частности, органической поликарбоновой кислоты.
Шлихтующая композиция предназначена для нанесения на минеральную вату, в частности, стекловату или каменную вату.
Классически шлихтующую композицию распыляют на минеральные волокна на выходе из центрифуги и перед сбором на приемном устройстве в виде слоя волокон, который затем обрабатывают при температуре, позволяющей сшивку шлихты и образование неплавкого связующего. Сшивка шихты согласно изобретению производится при температуре, сравнимой с температурой сшивки классической фенолоформальдегидной смолы, т.е. при температуре больше или равной 110°C, предпочтительно больше или равной 130°C и предпочтительно больше или равной 140°C.
Звуко- и/или теплоизоляционные продукты, полученные из этих прошлихтованных волокон, также являются объектом настоящего изобретения.
Эти продукты обычно имеют вид матов или войлока из минеральной ваты типа стекловаты или каменной ваты.
Следующие примеры позволяют проиллюстрировать изобретение, однако не ограничивают его.
В этих примерах измеряют:
-1
- вязкость (выражена в мПа·с), с помощью ротационного реометра типа конус-пластина (диаметр: 6 мм; 2°) при 20°C и при напряжении сдвига, варьирующемся от 5 до 500 с;
- влажность матов, образованных из прошлихтованной несшитой стекловаты, перед их проведением в печь, путем взвешивания до и после сушки в камере при 105°C в течение 1 часа. Влажность матов выражена в %;
- прочность на растяжение согласно стандарту ASTM C 686-71T на образце, вырезанным штамповкой из изоляционного продукта. Образец имеет форму тора длиной 122 мм, шириной 46 мм, радиусом кривизны выреза по внешнему краю равным 38 мм и радиусом кривизны выреза по внутреннему краю равным 12,5 мм.
fab
15
Образец помещают между двумя цилиндрическими зажимами машины для испытаний, один из которых является подвижным и перемещается с постоянной скоростью. Измеряют усилие F разрыва образца (в ньютонах) и рассчитывают прочность на растяжение RT, определенную как отношение разрывного усилия F к массе образца. Прочность на растяжение измеряют после получения (RT) и после обработки в автоклаве в течение 15 минут при 105°C и относительной влажности 100% (RT);
- начальную толщину изоляционного продукта и толщину через различные периоды времени под сжатием со степенью сжатия (определенной как отношение номинальной толщины к толщине под сжатием), равной 8/1. Измерения толщины позволяют оценить хорошую способность продукта сохранять размеры.
Примеры 1-6
Эти примеры иллюстрируют получение изоляционных продуктов на основе стекловаты на промышленной линии.
Минеральную вату получают в непрерывном режиме на линии шириной 2,4 м методом внутреннего центрифугирования, согласно которому расплавленная стеклянная композиция превращается в волокна с помощью устройства, называемого центробежным разбросным диском, содержащим корзину, образующую приемную камеру для расплавленной композиции, и окружную полосу, имеющую множество отверстий: диск приводится во вращение вокруг своей оси симметрии, расположенной вертикально, композиция выбрасывается через отверстия под действием центробежной силы, и материал, выходящий через отверстия, вытягивается в волокна с помощью потока рабочего газа.
Классически, венец для распыления шлихты располагают под центробежным разбросным диском, чтобы равномерно распределить шлихтующую композицию по только что образованной стекловате.
Прошлихтованную таким способом минеральную вату собирают на ленточном конвейере, снабженном внутренними всасывающими патрубками, которые удерживают минеральную вату в виде войлока или слоя на поверхности конвейера. Затем конвейер в непрерывном режиме проходит в сушильную печь, температура в которой равна 270°C, где компоненты шлихты полимеризуются, образуя связующее.
3
Изоляционный продукт, полученный на выходе из сушильной печи, имеет номинальную плотность, равную 10,6 кг/м, и номинальную толщину, равную 80 мм. Количество связующего в изоляционном продукте составляет 5,2±0,5%.
Составы использующихся шлихтующих композиций приведены в таблице 1, причем количества выражены в весовых частях. Эти композиции получены простым смешением компонентов в воде при интенсивном перемешивании до полного растворения или диспергирования компонентов.
Примеры 1-4 согласно изобретению имеют более высокую прочность на растяжение, чем сравнительный пример 6, который содержит глицерин, и сравнимую или более высокую, чем у сравнительного примера 5, который не содержит глицерина.
Толщина продуктов согласно примерам 1-4 через 30 дней больше, чем у продуктов по сравнительным примерам 5 и 6.
По сравнению со сравнительными примерами 5 и 6, наличие полиглицерина в примерах 1-4 имеет то преимущество, что значительно снижается (по меньшей мере наполовину) влажность прошлихтованного мата, и это значение сохраняется на уровне, сравнимом с полученным в присутствии глицерина.
Примеры 7 и 8
3
Действуют в условиях примеров 1-6 с тем отличием, что температура в печи равна 260°C, что полученный изоляционный продукт имеет номинальную плотность, равную 17,5 кг/м и номинальную толщину, равную 75 мм, и что шлихтующая композиция имеет состав, указанный в следующей таблице 2, причем количества выражены в весовых частях.
<b>Таблица 2</b>
Пр. 7
Пр. 8 (сравн.)
<b>Состав</b>
Декстрин<sup>(1)</sup>
31,00
55,00
Сироп мальтита<sup>(2)</sup>
24,00
-
Лимонная кислота
45,00
45,00
Полиглицерин
Oxicure510<sup>(4)</sup>
10,00
10,00
Гипофосфит натрия
5,00
5,00
γ-аминопропилтриэтоксисилан
0,50
0,50
Минеральное масло
8,00
8,00
Силикон
0,90
0,90
<b>Свойства продукта</b>
Прочность на растяжение (Н/г)
RT<sub>fab</sub>
3,77
2,57
RT<sub>15</sub>
2,90
2,00
Толщина (мм)
начальная
106
82
через 30 дней
90
71
Пример 7, который содержит гидрогенизованный сахар, имеет более высокую прочность на растяжение (после получения и после обработки в автоклаве) и большую толщину (начальную и через 30 дней), чем сравнительный пример 8, который не содержит такого сахара.
<b>Таблица 1</b>
Пр. 1
Пр. 2
Пр. 3
Пр. 4
Пр. 5(сравн.)
Пр. 6(сравн.)
<b>Состав</b>
Декстрин<sup>(1)</sup>
31,00
31,00
31,00
33,10
31,00
31,00
Сироп мальтита<sup>(2)</sup>
24,00
24,00
24,00
17,90
24,00
24,00
Лимонная кислота
45,00
45,00
45,00
49,00
45,00
45,00
Полиглицерин
Диглицерин
10,00
-
-
-
-
-
PGLC3<sup>(3)</sup>
-
10,00
-
-
-
-
Oxicure510<sup>(4)</sup>
-
-
10,00
7,25
-
-
Глицерин
-
-
-
-
-
10,00
Гипофосфит натрия
5,00
5,00
5,00
5,30
5,00
5,00
γ-аминопропилтри-этоксисилан
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
Минеральное масло
8,00
8,00
8,00
8,50
8,00
8,00
Силикон
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
<b>Свойства проклеенного мата перед проведением в печь</b>
Влажность (%)
5,0
6,5
5,5
6,0
12,0
5,0
<b>Свойства продукта</b>
Прочность на растяжение (Н/г)
1,76
1,94
1,93
1,90
1,80
1,69
Толщина через 30 дней (мм)
124
123
124
121
118
119
<sup>(1)</sup> декстрин, полученный из кукурузного крахмала; средневесовая молекулярная масса: 3510; коэффициент полидисперсности IP: 5,2; декстрозный эквивалент DE: 30; выпускается фирмой ROQUETTE FRERES под наименованием Roclys C3072S
<sup>(2)</sup> сироп мальтита с 75% сухих веществ, содержащий 55% мальтита; выпускается фирмой TEREOS-SYRAL под наименованием Maltilite 5575
<sup>(3)</sup> смесь, содержащая (в вес.%): диглицерин (25,3%), триглицерин (46,6%), тетраглицерин (18,8%), пентаглицерин (6,0%), гексаглицерин (2,0%) и гептаглицерин (0,7%); производство фирмы Solvay
<sup>(4)</sup> смесь, содержащая (в вес.%): глицерин (29,0%), диглицерин (30,0%), триглицерин (19,0%), тетраглицерин (11,0%), пентаглицерин (6,0%), гексаглицерин (3,0%), гептаглицерин (1,0%) и октаглицерин (1%); производство фирмы Cargilln.d.: не определено