Модифицированное мочевиной связующее для минеральных волокон

Водная композиция связующего для минерального волокна, включающая: (1) водорастворимый компонент связующего, получаемый взаимодействием, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одной поликарбоновой кислотой или ангидридом и необязательно обработку продукта реакции основанием; (2) сахар в качестве компонента; и (3) мочевину, доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 10-80% масс, компонента (1), 15-80% масс, компонента (2) и 5-60% масс, компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к высокоэффективному водному связующему для продуктов из минерального волокна, способу получения связанного изделия из минерального волокна с использованием указанного связующего и продукта из минерального волокна, включающего минеральное волокно в контакте с отвержденным связующим.

Известный уровень техники

Продукты из минерального волокна обычно включают искусственную стеклонить (MMVF) такую как, например, стекловолокно, керамическое волокна, базальтовое волокно, шлаковата, минеральная вата и каменная вата, которые связаны вместе отвержденным термореактивным полимерным материалом связующего. Для использования в качестве тепло- или звукоизоляционных продуктов связанные маты из минерального волокна обычно изготавливают превращением расплава подходящего сырья в волокна обычным способом, например, процессом вытягивания из сосуда или процессом с каскадом роторов. Волокна выдувают в камеру волокноосаждения и, на движущиеся и еще горячие, распыляют раствор связующего и необязательно наносят в виде мата или сетки на движущийся конвейер. Затем мат из волокна подают в печь отверждения, где нагретый воздух продувают через мат для отверждения связующего и жесткой связи минеральных волокон вместе.

Ранее предпочтительными смолами связующего были фенол/формальдегидные смолы, которые могут быть экономично изготовлены и могут быть наполнены мочевиной до использования в качестве связующего. Однако существующие и предложенные законопроекты направлены на снижение или исключение выбросов формальдегида, что привело к разработке связующих без формальдегида, таких как, например, композиции связующего на основе поликарбоксильных полимеров и полиспиртов или полиаминов, таких как раскрыты в EP-A-583086, EP-A-990727, EP-A-1741726, US-A-5,318,990 и US-A-2007/0173588.

Другая группа связующих, не относящихся к фенол/формальдегидным, является продуктами реакции присоединения/элиминирования алифатических и/или ароматических ангидридов с алкноламинами, например, как раскрыто в WO 99/36368, WO 01/05725, WO 01/96460, WO 02/06178, WO 2004/007615 и WO 2006/061249. Эти композиции связующих являются водорастворимыми и демонстрируют превосходные связывающие свойства относительно скорости отверждения и плотности отверждения. WO 2008/023032 раскрывает связующие модифицированные мочевиной такого типа, которые позволяют получать минераловатные изделия с пониженной влагоемкостью.

Поскольку некоторые из исходных материалов, используемых в производстве этих связующих, являются довольно дорогими химическими веществами, некоторые из вышеуказанных патентных публикаций предлагают использовать более дешевые углеводы, например, крахмал или сахар в качестве добавок, наполнителей или в качестве реакционноспособных компонентов системы связующего. Однако использование углеводов в системах связующего минеральной ваты часто сопровождается нарушениями характеристик пожарной опасности. Например, при производстве продуктов из минерального волокна высокой плотности на производственных линиях с ограниченной производительностью зоны охлаждения может наблюдаться явление, которое было описано как подгорание. Подгорание это термин известного уровня техники, используемый для обозначения сравнительно быстрого беспламенного окисления связующего с сопутствующим самоподдерживающимся выделением тепла, вызванного экзотермическим процессом, инициируемым в точках перегрева (брызги расплава или раскаленные частицы кокса). Запахи и пары, выделяемые при таком термическом разложении, являются неприятными, потенциально опасными и способны обесцвечивать и окрашивать соседние материалы. Кроме того, подгорание может быть связано с экзотермическими реакциями, которые увеличивают температуру по толщине изоляции, вызывая сплавление или расстеклование минеральных волокон и, в конечном счете, создает опасность пожара. В худшем случае, подгорание вызывает возгорание в сложенных поддонах, хранящихся на складах или при транспортировке.

Краткое изложение существа изобретения

Соответственно, целью настоящего изобретения является создание водной композиции связующего, которая особенно подходит для связывания минеральных волокон и экономно изготавливается с высоким выходом.

Другой целью настоящего изобретения является создание изделия из минерального волокна, связанного такой композицией связующего и имеющего высокую огнестойкость а также улучшенные свойства антиподгорания.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена водная композиция связующего для минеральных волокон, включающая:

(1) водорастворимый компонент связующего, получаемый взаимодействием, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одной поликарбоновой кислотой или ангидридом и необязательно обработку продукта реакции основанием;

(2) сахар в качестве компонента; и

(3) мочевину,

причем доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 10-80% масс. компонента (1), 15-80% масс. компонента (2) и 5-60% масс. компонента (3) относительно содержания твердых компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ изготовления изделия из связанного минерального волокна, который включает стадии контактирования минерального волокна или изделия из минерального волокна с водной композицией связующего, как определено выше, и отверждения композиции связующего.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложен продукт из минерального волокна, включающий минеральные волокна в контакте с отвержденной композицией связующего, определенной выше.

Авторы настоящего изобретения неожиданно установили, что выход реакции при получении системы связующего, включающей продукт реакции алканоламина/поликарбоновой кислоты и мочевины, может быть существенно улучшен с использованием сахара в качестве третьего компонента связующего. Это позволяет получать изделия из связанного минерального волокна с использованием меньше связующего, повышая таким образом эффективность и экономичность коммерческого производства.

Кроме того, было установлено, что тройная система связующего из продукта реакции алканоламин/поликарбоновая кислота, сахара в качестве компонента и мочевины, обеспечивает изделия из связанного минерального волокна, обладающие улучшенной огнестойкостью и свойствами антиподгорания.

Описание предпочтительных осуществлений

Водная композиция связующего в соответствии с настоящим изобретением включает:

(1) водорастворимый компонент связующего, получаемый взаимодействием, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одной поликарбоновой кислотой или ангидридом и необязательно обработку продукта реакции основанием;

(2) сахар в качестве компонента; и

(3) мочевину

доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 10-80% масс. компонента (1), 15-80% масс. компонента (2) и 5-60% масс. компонента (3) относительно содержания твердых компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

Предпочтительно компоненты (1), (2) и (3) используют в таких количествах, что минимальное содержание компонента (1) составляет 20% масс. 25% масс., или 30% масс., и максимальное содержание составляет 40% масс., 50% масс., или 60% масс., или 70% масс.; минимальное содержание компонента (2) составляет 20% масс., 30% масс., или 40% масс. и максимальное содержание составляет 50% масс., 60% масс., или 70% масс.; и минимальное содержание компонента (3) составляет 10% масс., 15% масс. или 25% масс. и максимальное содержание составляет 30% масс., 35% масс. или 40% масс; все проценты даны относительно содержания твердых компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

Компонент (1) связующего

Компонент (1) водной композиции связующего в соответствии с настоящим изобретением включает водорастворимый продукт реакции алканоламина с карбоновой кислотой или ангидридом.

Алканоламины

Предпочтительными алканоламинами для использования при получении компонента связующего являются алканоламины, имеющие, по меньшей мере, две гидроксильные группы, такие как, например, алканоламины, представленные формулой

где R¹ является водородом, C_1-10 алкильной группой или C_1-10 гидроксиалкильной группой; и R² и R³ являются C_1-10 гидроксиалкильными группами.

R² и R³ предпочтительно независимо друг от друга являются C_2-5 гидроксиалкильными группами и R¹ является водородом, C_1-5 алкильной группой или C_2-5 гидроксиалкильной группой. Особенно предпочтительными гидроксиалкильными группами являются β-гидроксиалкильные группы.

Конкретными примерами подходящих алканоламинов являются моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, диизопропаноламин, триизопропаноламин, метилдиэтаноламин, этилдиэтаноламин, n-бутилдиэтаноламин, метилдиизопропаноламин, этилизопропаноламин, этилдиизопропаноламин, аминоэтилэтаноламин, 3-амино-1,2-пропандиол, 2-амино-1,3-пропандиол и трис(гидроксиметил)аминометан. Диэтаноламин в настоящее время является предпочтительным алканоламином.

Компонент поликарбоновой кислоты

Компонент поликарбоновой кислоты обычно выбирают из дикарбоновых, трикарбоновых, тетракарбоновых, пентакарбоновых и подобных поликарбоновых кислот, ангидридов, солей и их комбинаций.

Предпочтительными компонентами поликарбоксильных кислот, используемых в качестве исходных материалов для взаимодействия с другими компонентами связующего, являются ангидриды карбоновых кислот. Ангидрид карбоновой кислоты в качестве исходного материала может быть выбран из насыщенных или ненасыщенных алифатических и циклоалифатических ангидридов, ароматических ангидридов и их смесей, предпочтительными являются насыщенные или ненасыщенные циклоалифатические ангидриды, ароматические ангидриды и их смеси. В предпочтительном осуществлении настоящего изобретения используют два различных ангидрида, выбранных из циклоалифатических и/или ароматических ангидридов. Эти различные ангидриды предпочтительно приводят во взаимодействие последовательно.

Конкретными примерами подходящих ангидридов алифатических карбоновых кислот являются янтарный ангидрид, малеиновый ангидрид и глутаровый ангидрид. Конкретными примерами подходящих циклоалифатических ангидридов являются тетрагидрофталевый ангидрид, гексагидрофталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид и надикангидрид, то есть ангидрид эндо-цис-бицикло[2.2.1]-5-гептен-2,3-дикарбоновой кислоты. Конкретными примерами подходящих ароматических ангидридов являются фталевый ангидрид, метилфталевый ангидрид, тримеллитовый ангидрид и диангидрид пиромеллитовой кислоты.

В вышеуказанном осуществлении, использующем два различных ангидрида, сочетание циклоалифатического ангидрида и ароматического ангидрида является особенно предпочтительным, например, комбинация тетрагидрофталевого ангидрида (THPA) и тримеллитового ангидрида (TMA). Мольное отношение циклоалифатического ангидрида к ароматическому ангидриду предпочтительно составляет 0,1-10, более предпочтительно 0,5-3.

При необходимости в реакции может быть использована дополнительная поликарбоновая кислота, которую предпочтительно добавляют к реакционной смеси перед добавлением ангидрида. Конкретными примерами таких дополнительных поликарбоновых кислот являются адипиновая кислота, аспарагиновая кислота, азелаиновая кислота, бутантрикарбоновая кислота, бутантетракарбоновая кислота, цитраконовая кислота, лимонная кислота, фумаровая кислота, глутаровая кислота, итаконовая кислота, малеиновая кислота, яблочная кислота, мезаконовая кислота, щавелевая кислота, себациновая кислота, янтарная кислота, винная кислота и тримезиновая кислота.

Условия реакции

Реакцию между алканоламином и поликарбоновыми реагентами осуществляют обычным способом, например, как описано в WO 99/36368, WO 01/05725, WO 02/06178, WO 2004/007615 и WO 2006/061249, полное содержание которых включено в описание ссылкой.

Температура реакции обычно находится в диапазоне 50-200°C. В предпочтительном осуществлении и, в частности, когда используют два различных ангидрида, алканоламин сначала нагревают до температуры, по меньшей мере, около 40°C, предпочтительно, по меньшей мере, около 60°C, после чего добавляют первый ангидрид и температуру реакции повышают, по меньшей мере, до около 70°C, предпочтительно, по меньшей мере, до около 95°C и более предпочтительно, по меньшей мере, до около 125°C, при этой температуре добавляют второй ангидрид к реакционной смеси, когда по существу весь первый ангидрид растворился и/или прореагировал. Повышение температуры реакции от 70-95°C до 100-200°C обеспечивает более высокое превращение мономеров в олигомеры. В этом случае предпочтительным является диапазон температур 105-170°C, более предпочтительно 110-150°C.

Если воду добавляют после того, как прореагирует первый ангидрид, либо вместе со вторым ангидридом или перед добавлением второго ангидрида или в конце реакции, в количестве облегчающем перекачивание связующего, получается связующее, имеющее повышенную молекулярную массу (по сравнению с добавлением воды с самого начала), которое сохраняет искомые перекачиваемость, вязкость и разбавляемость в воде, и содержит меньше непрореагировавших мономеров.

При получении компонента (1) связующего, долю алканоламина и поликарбонового реагентов предпочтительно выбирают так, чтобы отношение эквивалентов амина плюс гидроксильных групп (NH+OH) к эквивалентам карбоксильных групп (COOH) составляло 0,4-2,0, более предпочтительно 1,0-1,8.

Для улучшения растворимости в воде и разбавляемости связующего может быть добавлено основание до pH около 8, предпочтительно до pH около 5-8, более предпочтительно до pH около 6. Кроме того, добавление основания может, по меньшей мере, частично нейтрализовать непрореагировавшие кислоты и одновременно снижать коррозионную активность. Обычно основание добавляют в количестве, достаточном для достижения искомой растворимости в воде или разбавляемости. Основание предпочтительно выбрано из летучих оснований, которые будут испаряться при температуре не ниже температуры отверждения и, следовательно, не будут влиять на отверждение. Конкретными примерами подходящих оснований являются аммиак (NH₃) и органические амины, такие как диэтаноламин (DEA) и триэтаноламин (TEA). Основание предпочтительно добавляют к реакционной смеси после резкой остановки реакции между алканоламином и ангидридом карбоновой кислоты добавлением воды. Сахар в качестве компонента

Сахар в качестве компонента (2), используемый в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно выбирают из сахарозы и редуцирующих сахаров, таких как гексозы и пентозы и их смеси.

Редуцирующим сахаром является любой сахар, который в растворе имеет альдегидную или кетонную группу, которая позволяет сахар выступать в качестве восстанавливающего агента. В соответствии с настоящим изобретением редуцирующие сахара, могут быть использованы как таковые или в качестве углеводного соединения, которое дает один или большее число редуцирующих сахаров на месте в условиях термического отверждения. Сахар или углевод может быть моносахаридом в его альдозной или кетозной форме, дисахаридом, триозами, тетрозами, пентозами, гексозами или гептозами; или ди-, олиго- или полисахаридом, или их комбинациями. Конкретными примерами являются глюкоза (=декстроза), гидролизаты крахмала, такие как кукурузный сироп, арабиноза, ксилоза, рибоза, галактоза, манноза, фруктоза, мальтоза, лактоза и инвертированный сахар. С другой стороны, соединения, такие как сорбит и маннит, которые не содержат или не дают альдегидных или кетонных групп, являются менее эффективными в настоящем изобретении.

Кристаллическую декстрозу обычно получают гидролизом водной суспензии крахмала под действием нагрева, кислоты или ферментов. В зависимости от условий реакции, используемых при гидролизе крахмала, получается набор смесей глюкозы и интермедиатов, которые могут быть охарактеризован их DE. DE является аббревиатурой декстрозного эквивалента и определяется как содержание редуцирующего сахара, выраженного числом граммов безводной D-глюкозы в 100 г сухого вещества образца, по определению способом в соответствии с международным стандартом ISO 5377-1981 (E). Этот способ определяет количество восстанавливающих концевых групп и DE составляет 100 для чистой глюкозы (=декстроза) и DE 0 для чистого крахмала.

Только сироп глюкозы с высоким DE легко может быть закристаллизован и давать продукт в порошке или гранулированной форме. Самый популярным закристаллизованным продуктом является моногидрат декстрозы, применяемый в медицине и жевательных таблетках. Моногидрат декстрозы является чистой глюкозой (DE 100).

С уменьшением числа DE сироп постепенно теряет свою способность к кристаллизации. Сироп с DE ниже около 45 может быть сконцентрирован в устойчивую, некристаллизующуюся жидкость, например, сироп стандарта 42 DE, который находит широкое применение в консервированных фруктах, мороженом, выпечке, джемах, леденцах и всех видах кондитерских изделий.

Предпочтительным сахаром в качестве компонента для использования в настоящем изобретении, является редуцирующий сахар с декстрозным эквивалентом DE 40-100, предпочтительно 50-100, более предпочтительно 86-100 и наиболее предпочтительно 90-100. Особенно предпочтительными редуцирующими сахарами являются декстроза, глюкозный сироп с высоким DE, сироп с высоким содержанием фруктозы и их смеси. Коммерчески доступные глюкозные сиропы с высоким DE являются "Glucose syrup", поставляемые Cargill (DE>90) и "Sirodex 431", поставляемые Syral (DE=95).

По экономическим и практическим соображениям декстроза и сахароза являются наиболее предпочтительными сахарами в качестве компонентов в настоящем изобретении.

Мочевина

Мочевину добавляют к композиции связующего в указанных количествах в виде соединения или предпочтительно в водном растворе.

Композиция связующего

Свойства конечной композиции связующего, такие как поведение при отверждении, прочность и влагоемкость, определяются общим числом присутствующих реакционноспособных групп. Таким образом, для оптимальных характеристик алканоламин, поликарбоновую кислоту или ангидрид, сахар в качестве компонента и мочевину используют в таких количествах, что отношение общего количества эквивалентов аминогрупп плюс гидроксильных групп (NH+OH), включая аминогруппы мочевины, к эквивалентам карбоксильных группы (COOH) в композиции связующего, превышает 2,5, предпочтительно более 5 и более предпочтительно более 10.

Содержание твердого вещества композиции связующего настоящего изобретения предпочтительно составляет 10-40% масс. Часто это составляет концентрацию связующего в таре для хранения перед использованием. В форме, готовой для применения, содержание твердого вещества в связующем предпочтительно составляет 1-30% масс. Для транспортировки часто используется композиция связующего с содержанием твердого вещества 60-75% масс.

Для достижения адекватной способности к нанесению и, в частности, способности к распылению, вязкость композиции связующего может быть скорректирована. Это достигается, например, контролем типа и концентрации компонентов связующего в системе водного связующего. Вязкость может сохраняться в пределах искомых диапазонов, например, контролем молекулярной массы компонента связующего (более низкая температура реакции, остановка реакции добавлением воды на более ранней стадии реакции и т.д.) и соответствующим выбором относительных количеств компонентов связующего и водного растворителя. Добавки

Композиции связующего в соответствии с настоящим изобретением дополнительно могут включать одну или большее число обычных добавок к связующему. Они включают, например, ускорители отверждения, такие как, например, β-гидроксиалкиламиды; свободная кислота и соли фосфорной кислоты, фосфорноватистой кислоты и фосфоновой кислот. Другие сильные кислоты, такие как борная кислота, серная кислота, азотная кислота и p-толуолсульфоновая кислота также могут быть использованы или отдельно, или в комбинации с только что указанными кислотами, в частности, с фосфорной, фосфорноватистой или фосфоновой кислотой. Другими подходящими добавками к связующему являются силановые сшивающие агенты, такие как γ-аминопропилтриэтоксисилан; термостабилизаторы; УФ стабилизаторы; эмульгаторы; поверхностно-активные вещества, в частности, неионогенные поверхностно-активные вещества; биоциды; пластификаторы; вспомогательное средство против диффузии; коагулянты; наполнители и разбавители, такие как крахмал, глина, силикаты и гидроксид магния; пигменты, такие как диоксид титана; гидрофобизирующие средства, такие как фторированные соединения, минеральные масла и силиконовые масла и смолы; ингибиторы горения; ингибиторы коррозии, такие как тиомочевина; мочевина; пеногасители; антиоксиданты; и другие.

Эти добавки к связующему и вспомогательные средства могут быть использованы в обычном количестве в основном не превышающем 20% масс. твердого вещества связующего. Количество ускорителя отверждения в композиции связующего обычно составляет 0,05-5% масс. относительно твердого вещества.

Содержание твердого вещества в конечной композиции водного связующего обычно составляет 1-25% масс. pH 6 или выше.

Продукт из минерального волокна

Используемые минеральные волокна могут быть любыми из искусственной стеклонити (MMVF), стекловолокна, керамического волокна, базальтового волокна, шлаковаты, минеральной ваты, каменной ваты и других.

Подходящие способы формирования волокна и последующие стадии изготовления продукта из минерального волокна являются способами известного уровня техники. Обычно связующее распыляют сразу после образования волокон из расплава минерала на минеральные волокна, находящиеся в воздухе. Водную композицию связующего обычно наносят в количестве 0,1-10%, предпочтительно 0,2-8% масс. продукта из связанного минерального волокна в пересчете на сухое вещество.

Слой из минерального волокна с покрытием, нанесенным распылением, отверждают в печи отверждения потоком горячего воздуха. Поток горячего воздуха может быть направлен на слой из минерального волокна снизу или сверху, или в переменных направлениях в различных зонах по длине печи отверждения.

Как правило, печь отверждения работает при температуре около 150-350°C. Предпочтительно диапазон температуры отверждения составляет около 200-300°C. Обычно время нахождения в печи отверждения составляет от 30 секунд до 20 минут, в зависимости, например, от плотности продукта.

При необходимости слой минеральной ваты может быть подвергнут процессу формования перед отверждением. Продукт из связанного минерального волокна, выходящий из печи отверждения, может быть разрезан до искомого размера, например, в форме мата. Таким образом изготовленные продукты из минерального волокна могут быть в форме, например, тканого или нетканого материала, матов, теплозвукоизоляционной плиты, плит, листов, пластин, полос, рулонов, гранулята и других формованных изделий, которые находят применение, например, в виде термо- или акустических изоляционных материалов, материалов для амортизации колебаний, строительных материалов, изоляции фасадов, армирующих материалов для применения в кровле или настилах пола, фильтровальной массе, плодоводческих почвенных субстратах и в других применениях.

В соответствии с настоящим изобретением также можно изготавливать композиционные материалы объединением продукта из минерального волокна с подходящими композитными слоями или слоями ламината, такими как, например, металл, стеклянные отделочные панели и другие тканые или нетканые материалы.

Плотность продуктов из минерального волокна в соответствии с настоящим изобретением обычно составляет 10-250 кг/м³, предпочтительно 20-200 кг/м³. Потери при прокаливании (LOI) продуктов из минерального волокна обычно составляют 0,3 -127,0%, предпочтительно 0,5-86,0%.

Хотя водная композиция связующего в соответствии с настоящим изобретением особенно подходит для связывания минеральных волокон, она в равной степени может быть использована в других применениях, типичных для связующих и аппретуры, например, в качестве связующего для формовочного песка, древесностружечной плиты, стеклоткани, целлюлозных волокон, нетканых изделий из бумаги, композитов, формованных изделий, покрытий и т.д.

Следующие примеры предназначены для дальнейшей иллюстрации изобретения без ограничения объема притязаний. В этой заявке содержание твердого вещества (сухое вещество) определяется при 200°C, 1 час и выражено в виде SC (% масс). Измерение SC после воздействия 200°C в течение 1 часа является стандартным методом определения "относящегося к производству" содержания связующего, которое находятся в прямой зависимости от количества отвержденного связующего в конечном продукте (потери при прокаливании).

Примеры

Приготовление компонента (1) связующего

158 г диэтаноламина (DEA) помещают в 1-литровый стеклянный реактор, снабженный мешалкой и рубашкой для нагрева/охлаждения. Температуру диэтаноламина повышают до 60°C после чего добавляют 91 г тетрагидрофталевого ангидрида (THPA). После повышения температуры и поддержания при 130°C, затем добавляют вторую часть 46 г тетрагидрофталевого ангидрида с последующим добавлением 86 г тримеллитового ангидрида (ТМА). После реакции при 130°C в течение 1 часа смесь охлаждают до 95°C и добавляют 210 г воды и смесь перемешивают в течение 1 часа.

После охлаждения до комнатной температуры добавляют 1% фосфорноватистой кислоты, 0,5% силана (γ-аминопропилтриэтоксисилан) и 250 мл/кг твердого вещества аммиака (25%) для получения компонента (1).

Приготовление композиций связующего

Композиции связующего в таблице 1 приготавливают смешиванием компонентов, указанных в таблице, в виде водных растворов, каждого доведенного до содержания твердого вещества (SC) 20%.

Полученное SC смеси 20% принимают за 100% выхода реакции по определению.

Таблица 1 показывает фактически измеренное SC и соответствующие выходы реакции.

Результаты, приведенные в таблице 1, показывают, что выход реакции алканоламина с поликарбоновой системы связующего, модифицированной мочевиной существенно возрастает при использовании декстрозы в качестве дополнительного компонента связующего.

Определение содержания твердого вещества (SC)

Для того чтобы определить количество нелетучего материала, который остается после термической обработки в течение 1 часа при 200°C, определенное количество материала связующего высушивают и отверждают в термостате. Содержание твердого вещества определяется взвешиванием до и после термической обработки.

Аппаратура и реактивы:

Finn-пипетка 1-5 мл

Термостат с циркуляцией воздуха 200°C±5°C

Аналитические весы, точность 0,001 г

Алюминиевые лодочки

Диск из минеральной ваты, отожженный при 590°C в течение 30 минут, плотность 80-100 кг/м³, толщина около 10 мм и диаметр около 50 мм.

Методика:

Помещают диск из минеральной ваты в алюминиевую лодочку. Определяют общую массу лодочки и ваты (M1). Встряхивают образец перед тестированием. Набирают 2,5 мл связующего в пипетку и распределяют его по диску из минеральной ваты, диск снова взвешивают (М2). Выдерживают образец в термостате при температуре 200°C+/-5°C в течение одного часа. После охлаждения в течение 20 минут образец взвешивают (М3). Определение всегда выполняют дважды.

Расчет и представление результатов:

Результат представляют в % с точностью до 1 десятой (например 37,1%). Результат представляют в % от массы.

Результат представляют как среднее значение двух определений. Два отдельных результата не должны отличаться более чем на 0,5% (абсолютное SC%).

1. Водная композиция связующего для минерального волокна, включающая:
(1) водорастворимый компонент связующего, получаемый взаимодействием, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одной поликарбоновой кислотой или ангидридом и необязательно обработку продукта реакции основанием;
(2) сахар в качестве компонента; и
(3) мочевину,
причем доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 10-80 мас.% компонента (1), 15-80 мас.% компонента (2) и 5-60 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

2. Композиция связующего по п. 1, в которой алканоламин выбран из моноэтаноламина, диэтаноламина, триэтаноламина, диизопропаноламина, триизопропаноламина, метилдиэтаноламина, этилдиэтаноламина, n-бутилдиэтаноламина, метилдиизопропаноламина, этилизопропаноламина, этилдиизопропаноламина, 3-амино-1,2-пропандиола, 2-амино-1,3-пропандиола, аминоэтилэтаноламина и трис-(гидроксиметил)аминометана.

3. Композиция связующего по пп. 1 и 2, в которой поликарбоновая кислота или ангидрид выбраны из дикарбоновых, трикарбоновых, тетракарбоновых и пентакарбоновых кислот и ангидридов и их комбинаций.

4. Композиция связующего по п. 3, в которой поликарбоновая кислота или ангидрид выбраны, по меньшей мере, из одного из тетрагидрофталевой кислоты, гексагидрофталевой кислоты, метилтетрагидрофталевой кислоты, фталевой кислоты, метилфталевой кислоты, тримеллитовой кислоты, пиромеллитовой кислоты и соответствующих ангидридов.

5. Композиция связующего по п. 4, в которой компонент поликарбоновой кислоты дополнительно включает поликарбоновую кислоту, выбранную из адипиновой кислоты, аспарагиновой кислоты, азелаиновой кислоты, бутантрикарбоновой кислоты, бутантетракарбоновой кислоты, цитраконовой кислоты, лимонной кислоты, фумаровой кислоты, глутаровой кислоты, итаконовой кислоты, малеиновой кислоты, яблочной кислоты, мезаконовой кислоты, щавелевой кислоты, себациновой кислоты, янтарной кислоты, винной кислоты и тримезиновой кислоты.

6. Композиция связующего по любому из пп. 1, 2, 4 или 5, в которой сахар в качестве компонента (2) выбран из сахарозы и редуцирующих сахаров, таких как гексозы и пентозы и их смеси.

7. Композиция связующего по п. 3, в которой сахар в качестве компонента (2) выбран из сахарозы и редуцирующих сахаров, таких как гексозы и пентозы и их смеси.

8. Композиция связующего по п. 6, в которой сахар в качестве компонента (2) представляет собой редуцирующий сахар с декстрозным эквивалентом (DE) 40-100, предпочтительно 50-100, более предпочтительно 86-100.

9. Композиция связующего по п. 7, в которой сахар в качестве компонента (2) представляет собой редуцирующий сахар с декстрозным эквивалентом (DE) 40-100, предпочтительно 50-100, более предпочтительно 86-100.

10. Композиция связующего по п. 6, в которой сахар в качестве компонента (2) представляет собой редуцирующий сахар, выбранный из декстрозы, глюкозного сиропа с высоким DE и сиропа с высоким содержанием фруктозы.

11. Композиция связующего по любому из пп. 7-9, в которой сахар в качестве компонента (2) представляет собой редуцирующий сахар, выбранный из декстрозы, глюкозного сиропа с высоким DE и сиропа с высоким содержанием фруктозы.

12. Композиция связующего по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 7-10, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 10-70 мас.% компонента (1), 20-70 мас.% компонента (2) и 10-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

13. Композиция связующего по п. 3, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 10-70 мас.% компонента (1), 20-70 мас.% компонента (2) и 10-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

14. Композиция связующего по п. 6, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 10-70 мас.% компонента (1), 20-70 мас.% компонента (2) и 10-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

15. Композиция связующего по п. 11, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 10-70 мас.% компонента (1), 20-70 мас.% компонента (2) и 10-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

16. Композиция связующего по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 7-10, 13-15, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 20-50 мас.% компонента (1), 30-60 мас.% компонента (2) и 20-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

17. Композиция связующего по п. 3, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 20-50 мас.% компонента (1), 30-60 мас.% компонента (2) и 20-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

18. Композиция связующего по п. 6, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 20-50 мас.% компонента (1), 30-60 мас.% компонента (2) и 20-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

19. Композиция связующего по п. 11, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 20-50 мас.% компонента (1), 30-60 мас.% компонента (2) и 20-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

20. Композиция связующего по п. 12, в которой доля компонентов (1), (2) и (3) составляет 20-50 мас.% компонента (1), 30-60 мас.% компонента (2) и 20-40 мас.% компонента (3) относительно содержания твердого вещества компонентов (1), (2) и (3), измеренного после термической обработки в течение 1 часа при 200°C.

21. Композиция связующего по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 7-10, 13-15, 17-19, в которой алканоламин, поликарбоновую кислоту или ангидрид, сахар в качестве компонента и мочевину используют в таких количествах, что отношение общего количества эквивалентов аминогрупп плюс гидроксильных групп (NH+OH), включая аминогруппы мочевины, к эквивалентам карбоксильных группы (COOH) в композиции связующего, превышает 2,5.

22. Композиция связующего по п. 3, в которой алканоламин, поликарбоновую кислоту или ангидрид, сахар в качестве компонента и мочевину используют в таких количествах, что отношение общего количества эквивалентов аминогрупп плюс гидроксильных групп (NH+OH), включая аминогруппы мочевины, к эквивалентам карбоксильных группы (COOH) в композиции связующего, превышает 2,5.

23. Композиция связующего по п. 6, в которой алканоламин, поликарбоновую кислоту или ангидрид, сахар в качестве компонента и мочевину используют в таких количествах, что отношение общего количества эквивалентов аминогрупп плюс гидроксильных групп (NH+OH), включая аминогруппы мочевины, к эквивалентам карбоксильных группы (COOH) в композиции связующего, превышает 2,5.

24. Композиция связующего по п. 11, в которой алканоламин, поликарбоновую кислоту или ангидрид, сахар в качестве компонента и мочевину используют в таких количествах, что отношение общего количества эквивалентов аминогрупп плюс гидроксильных групп (NH+OH), включая аминогруппы мочевины, к эквивалентам карбоксильных группы (COOH) в композиции связующего, превышает 2,5.

25. Композиция связующего по п. 12, в которой алканоламин, поликарбоновую кислоту или ангидрид, сахар в качестве компонента и мочевину используют в таких количествах, что отношение общего количества эквивалентов аминогрупп плюс гидроксильных групп (NH+OH), включая аминогруппы мочевины, к эквивалентам карбоксильных группы (COOH) в композиции связующего, превышает 2,5.

26. Композиция связующего по п. 16, в которой алканоламин, поликарбоновую кислоту или ангидрид, сахар в качестве компонента и мочевину используют в таких количествах, что отношение общего количества эквивалентов аминогрупп плюс гидроксильных групп (NH+OH), включая аминогруппы мочевины, к эквивалентам карбоксильных группы (COOH) в композиции связующего, превышает 2,5.

27. Способ получения продукта из связанного минерального волокна, который включает стадии контактирования минеральных волокон или продукта из минерального волокна с композицией связующего по пп. 1-26 и отверждения композиции связующего.

28. Способ по п. 27, в котором отверждение осуществляют при температуре отверждения около 150-350°C.

29. Продукт из минерального волокна, включающий минеральные волокна, соприкасющиеся с отвержденной композицией связующего по пп. 1-26.