БУМАГОПОДОБНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО СОЛЕЙ АЛЮМИНИЯ И ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТНОЙ ЭМУЛЬСИИ (ПВАЭ)
PAPER-LIKE COMPOSITE MATERIAL

Изобретение относится к бумагоподобному композиционному материалу, который может быть использован для изготовления капиллярно-пористых деталей систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха.
Известен материал для изготовления капиллярно-пористых деталей систем косвенно-испарительного охлаждения воздуха, представляющий собой спеченный порошок полимера, гидрофилизированный ПАВ, который содержит ионогенное и неионогенное фторсодержащие соединения типа «Флактонит» (RU 2381420 C1, кл. F24F 3/14, оп. 10.02.2010).
Наиболее близким аналогом является бумагоподобный материал, выполненный из штапельных стеклянных волокон (RU 2376532 C1, кл. F24F 3/14, опубл. 20.12.2009).
Задачей изобретения является получение бумагоподобного материала, обладающего гидрофильной капиллярно-пористой структурой, чтобы обеспечить высокую впитываемость, влагоемкость, биостойкость, технологическую прочность, быть нетоксичным, при этом не набухать.
Для достижения этого предложен бумагоподобный композиционный материал на основе минерального волокна, с использованием в качестве связующего соли алюминия и поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ), и добавки, изготовленный на бумагоделательном оборудовании методом отлива при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
Соль алюминия
10-30
ПВАЭ
5-15
Волокно
40-80
Добавка
5-15
3
2
4
3
В качестве минерального волокна используют микротонкие стеклянные волокна диаметром 0,25 мкм. Микротонкие стеклянные волокна гидрофильны, при этом не набухают, обладают большой удельной поверхностью, что важно при формировании тонкой капиллярно-пористой структуры в процессе формования полотна материала. Тонкая капиллярно-пористая структура обеспечивает высокую впитываемость. Минеральные волокна не способны к связеобразованию. В качестве связующего используют соли алюминия, в частности хлорид алюминия (AlCl) или сульфат алюминия Al(SO). При гидролизе солей алюминия образуются полигидроксокомплексы алюминия, способные вступать в реакцию с функциональными группами, расположенными на поверхности волокна. Образование координационной связи, в частности водородной, обеспечивает прочность материала. При этом связующее неорганического происхождения обеспечивает биостойкость материала так же, как минеральные волокна. Такой материал устойчив к действию агрессивных сред, термо-, хемо-, биостойкий. В случае применение материала при обычных условиях в качестве связующего в композиции используют поливинилацетатную эмульсию (ПВАЭ).
Для повышения прочности в качестве добавки используют поливинилспиртовое волокно (ПВС). Отлив материала производят по традиционному бумажному способу формования в лабораторных условиях на листоотрывном аппарате ЛОА-2. Партия материала изготовлена на бумагоделательной машине «Voit» и с использованием традиционного бумагоделательного оборудования будет внедрена в производство энергосберегающих, экологически безопасных установок охлаждения воздуха косвенно-испарительного типа. В результате проведенных исследований и опытно-промышленной выработки был получен материал из микротонких стеклянных волокон.
Бумагоподобный композиционный материал имеет следующие характеристики:
2
масса материала площадью 1 м, г - 100±10;
толщина, мм - 0,45±0,10;
максимальная высота подъема воды при вертикальном положении пластины при 20°С, мм, не менее - 200;
время подъема воды при вертикальном положении листа на высоту 180 мм при 20°С, мин, не более - 30;
влагоемкость (по массе) %, не менее - 100;
неизменность материала в размерах (набухание, коробление) и устойчивость свойств под действием плесени, грибков, микроорганизмов в водной среде -неизменный и устойчив;
разрушающее усилие в машинном направлении, Н, не менее - 4;
токсичность и выделение в воздух веществ, вредно действующих на организм человека - не токсичен.
В таблице 1 приведены примеры композиций материалов и их свойства.
Таблица 1
Примеры композиций материалов и их свойства
№ п/п
Свойства
Композиция
Микротонкие стекловолокна диаметром 0,25 мкм - 80%Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> - 10% ПВАЭ - 5%ПВС - 5%
Микротонкие стекловолокна диаметром 0,25 мкм - 70%Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> - 10%ПВАЭ - 5%ПВС - 15%
Микротонкие стекловолокна диаметром 0,25 мкм - 60%Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> - 20%  ПВАЭ - 15%ПВС - 5%
1
Масса 1 м<sup>2</sup>, г
100
100
100
2
Толщина, мм
0,5
0,45
0,4
3
Максимальная высота подъема воды при вертикальном положении пластины при 20°С, мм
300
350
250
4
Время подъема воды при вертикальном положении листа на высоту 180 мм при 20°С, мин
15
10
10
5
Влагоемкость, %
500
400
400
6
Разрушающее усилие в машинном направлении, Н
6
10
8
Данные композиционные материалы используются в качестве капиллярно-пористых деталей для агрегатов по охлаждению воздуха косвенно-испарительного типа. Исходя из данных таблицы, бумагоподобные композиционные материалы на основе минеральных волокон с использованием в качестве связующего солей алюминия, поливинилацетатной эмульсии и поливинилспиртовых волокон обладают лучшими характеристиками по сравнению с аналогами, которые получены спеканием порошкообразных термопластов и применяются в агрегатах охлаждения воздуха.