композиция водного связующего для минеральных волокон, способ получения изделия с использованием композиции и изделия

Формула изобретения

1. Композиция водного связующего для минеральных волокон, включающая:

растворимый в воде связующий компонент, получаемый путем взаимодействия, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одним ангидридом карбоновой кислоты и, необязательно, обработки продукта реакции основанием; и

по меньшей мере, одно соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, выбранное из группы, состоящей из моноалканоламинов; аллиламинов; пероксидных соединений; соединений, по меньшей мере, с одной алифатической длинной цепью и, по меньшей мере, одной функциональной группой и стиролбутадиеновых латексов (SBR).

2. Композиция связующего по п.1, в которой растворимый в воде связующий компонент включает продукт реакции, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одним ангидридом карбоновой кислоты в эквивалентном отношении аминовых и гидроксильных групп (NH+OH) к карбоксильным группам (СООН), по меньшей мере, равным 0,4.

3. Композиция связующего по п.1 или 2, в которой, по меньшей мере, один ангидрид карбоновой кислоты выбирают из циклоалифатических и/или ароматических ангидридов.

4. Композиция связующего по п.3, в которой ангидрид карбоновой кислоты включает комбинацию циклоалифатического и ароматического ангидридов.

5. Композиция связующего по п.3, в которой циклоалифатический ангидрид выбирают из тетрагидрофталевого ангидрида, гексагидрофталевого ангидрида и метилтетрагидрофталевого ангидрида.

6. Композиция связующего по п.3, в которой ароматический ангидрид выбирают из фталевого ангидрида, метилфталевого ангидрида, тримеллитового ангидрида и пиромеллитового диангидрида.

7. Композиция связующего по п.1, в которой алканоламин выбирают из группы, состоящей из диэтаноламина, триэтаноламина, диизопропаноламина, триизопропаноламина, метилдиэтаноламина, этилдиэтаноламина, n-бутилдиэтаноламина, метилдиизопропаноламина, этилизопропаноламина, этилдиизопропаноламина, 3-амино-1,2-пропандиола, 2-амино-1,3-пропандиола и три(гидроксиметил)аминометана.

8. Композиция связующего по п.1, в которой соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, представляет собой моноалканоламин, выбранный из группы, состоящей из этаноламина, изопропаноламина, гексаноламина, n-бутаноламина, 3-амино-1,2-пропандиола, 2-амино-1,3-пропандиола и три(гидроксиметил)аминометана.

9. Композиция связующего по п.1, в которой соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, представляет собой аллиламин, выбранный из группы, состоящей из моноаллиламина, диаллиламина и триаллиламина.

10. Композиция связующего по п.1, в которой соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, представляет собой пероксидное соединение, выбранное из группы, состоящей из гидропероксидов, пероксидов, диацилпероксидов, перекисных кислот, перекисных эфиров, пероксидов кетонов и эндопероксидов.

11. Композиция связующего по п.1, в которой соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, представляет собой соединение, имеющее, по меньшей мере, одну длинную алифатическую цепь и, по меньшей мере, одну функциональную группу, причем алифатическую группу выбирают из линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C₈-С₃₀-групп или заместителей, а функциональную группу выбирают из гидроксильной, карбоксильной, ангидридной, эфирной, аминовой и/или амидной групп.

12. Композиция связующего по п.12, в которой соединение, имеющее, по меньшей мере, одну длинную алифатическую цепь и, по меньшей мере, одну функциональную группу, выбирают из насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, аминов жирного ряда, амидов жирного ряда, жирных спиртов или сложных эфиров жирных кислот, а также насыщенных и ненасыщенных карбоновых кислот, ангидридов карбоновых кислот, аминов, амидов, спиртов или сложных эфиров, имеющих в составе молекулы линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную

C₈-С₃₀-группу или заместитель.

13. Композиция связующего по п.1, в которой соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, представляет собой стиролбутадиеновый латекс (SBR).

14. Композиция связующего по п.1, которая дополнительно включает катализатор отверждения и, необязательно, традиционные добавки к связующему.

15. Композиция связующего по п.14, которая включает фосфиновую кислоту в качестве катализатора отверждения.

16. Композиция связующего по п.1, которая содержит от 0,01 до 20 вес.%, предпочтительно от 0,1 до 10 вес.% и более предпочтительно от 0,2 до 5 вес.% соединения, улучшающего гидролитическую стабильность, от общего количества сухого вещества.

17. Способ получения изделия из минерального волокна, соединенного связующим, отличающийся тем, что включает стадии взаимодействия минеральных волокон или изделия из минерального волокна с композицией связующего в соответствии с любым из пп.1-16 и отверждения композиции связующего.

18. Способ по п.17, где отверждение осуществляют при температуре отверждения от около 225 до около 300°С.

19. Изделие из минерального волокна, в котором минеральные волокна скреплены композицией отвердевшего связующего по любому из пп.1-16.

Описание изобретения к патенту

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к водному связующему для изделий из минеральных волокон, обладающих улучшенной гидролитической стабильностью, способу получения изделия из минерального волокна, скрепленного указанным связующим, и изделию из минерального волокна, скрепленному затвердевшим связующим.

Область техники

Изделия из минеральных волокон обычно включают такие минеральные волокна, как, например, синтетические стекловидные волокна (MMVF), стекловолокна, керамические волокна, базальтовые волокна, шлаковату и каменную вату, скрепленные между собой затвердевшим термореактивным полимерным связующим веществом. Для применения в теплоизоляции и шумоизоляции маты из минеральных волокон, скрепленных связующим, обычно производят путем превращения расплава, сделанного из подходящего сырья, в волокна стандартным способом, например центрифугальным или каскадным способом. Волокна вдувают в камеру волокноосаждения и пока они находятся в воздухе и остаются горячими опрыскивают раствором связующего и неупорядоченно переносят в виде мата или полотна на двигающийся конвейер. Мат из волокна затем переносят в печь для отверждения, где через мат продувают нагретый воздух для того, чтобы связующее отвердело и жестко скрепило минеральные волокна между собой.

В прошлом среди связующих смол предпочтение отдавалось фенолформальдегидным смолам, производство которых экономично и в которые (перед использованием в качестве связующего) может быть введена мочевина. Как бы то ни было, желание минимизировать выделение летучих органических соединений (Volatile Organic Compound - VOC) из изделий в связи с существующим и предполагаемым законодательством, направленным на уменьшение и полное исключение использования формальдегида, привело к разработке связующих, не содержащих формальдегид, таких как, например, связующие композиции, основанные на поликарбоксильных полимерах или полиолах, описанные в ЕР-А-583086, ЕР-А-990727 и US-A-5,318,990.

Другая группа не содержащих фенолформальдегида связующих для минеральных волокон - продукты реакции присоединения-элиминирования алифатических и/или ароматических ангидридов с алканоламинами, например, описанные в WO 99/36368, WO 01/05725, WO 01/96460, WO 02/06178 и WO 2004/007615. Эти связующие для минеральных волокон растворимы в воде и обладают отличными параметрами, характеризующими скорость отверждения и плотность отверждения. Однако в зависимости от области применения изделия из минеральных волокон, скрепленного связующим, гидролитическая стабильность остается свойством, привлекающим внимание на прикладном уровне в течение продолжительного времени.

Раскрытие изобретения

Таким образом, цель настоящего изобретения - обеспечить композицию водного связующего, которая особенно подходит для скрепления минеральных волокон, которая проявляет отличные характеристики связывания, касающиеся скорости и прочности отверждения, обладает хорошей растворимостью в воде и разбавляемостью водой и способна проявлять значительно улучшенную гидролитическую стабильность.

Дальнейшая цель настоящего изобретения - обеспечить продукт из минерального волокна, скрепленный композицией отвердевшего связующего и проявляющий улучшенную гидролитическую стабильность.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена композиция водного связующего, включающая в себя:

- растворимый в воде связующий компонент, получаемый путем взаимодействия, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одним ангидридом карбоновой кислоты и, необязательно, обработку продукта реакции основанием;

- по меньшей мере, одно соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, выбранное из моноалканоламинов, аллиламинов, пероксидных соединений,

эпоксидных соединений, соединений, по меньшей мере, с одной алифатической длинной цепью и, по меньшей мере, одной функциональной группой и стиролбутадиеновых латексов (SBR).

Второй аспект настоящего изобретения раскрывает способ производства изделия из минерального волокна, скрепленного связующим, который включает этапы взаимодействия минеральных волокон или изделия из минеральных волокон с композицией водного связующего, как описано выше, и отверждения композиции связующего.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения обеспечивается изделие из минерального волокна, включающее в себя минеральные волокна, скрепленные композицией отвердевшего связующего, указанной выше.

Изделия из минеральных волокон, полученные с помощью композиции водного связующего в соответствии с настоящим изобретением, проявляют улучшенную гидролитическую стабильность, то есть пониженное поглощение влаги в сочетании с повышенной стабильностью связывания во влажных условиях.

Описание предпочтительных вариантов

Не содержащая формальдегид композиция водного связующего в соответствии с настоящим изобретением включает в себя:

- растворимый в воде связующий компонент, получаемый путем взаимодействия, по меньшей мере, одного алканоламина, по меньшей мере, с одним ангидридом карбоновой кислоты и, необязательно, обработки продукта реакции основанием;

- по меньшей мере одно соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, выбранное из моноалканоламинов, аллиламинов, пероксидных соединений,

эпоксидных соединений, соединений, по меньшей мере, с одной алифатической длинной цепью и, по меньшей мере, одной функциональной группой и стиролбутадиеновых латексов (SBR).

Связующий компонент

Связующий компонент водной композиции связующего в соответствии с настоящим изобретением включает в себя растворимый в воде продукт реакции алканоламина с ангидридом карбоновой кислоты.

Предпочтительные алканоламины для использования в получении связующего компонента - алканоламины, по меньшей мере, с двумя гидроксильными группами, такие как, например, алканоламины, представленные формулой

где R¹ - водород, C_1-10 -алкильная группа или C_1-10-гидроксиалкильная группа, a R² и R³ - C_1-10-гидроксиалкильные группы.

Предпочтительно, R² и R ³ - независимые между собой С_2-5-гидроксиалкильные группы, а R¹ - водород, C_1-5-алкильная группа или С_2-5-гидроксиалкильная группа. Наиболее предпочтительными среди гидроксиалкильных групп являются -гидроксиалкильные группы.

Характерные примеры подходящих алканоламинов, таких как диэтаноламин, триэтаноламин, диизопропаноламин, триизопропаноламин, метилдиэтаноламин, этилдиэтаноламин, n-бутилдиэтаноламин, метилдиизопропаноламин, этилизопропаноламин, этилдиизопропаноламин, 3-амино-1,2-пропандиол, 2-амино-1,3-пропандиол и три(гидроксиметил)аминометан. В настоящее время среди алканоламинов предпочитают диэтаноламин.

Ангидрид карбоновой кислоты может быть выбран из насыщенных или ненасыщенных алифатических или циклоалифатических ангидридов, ароматических ангидридов и смесей из них, насыщенных или ненасыщенных циклоалифатических ангидридов, ароматических ангидридов и, предпочтительно, смесей из них. В особенно предпочтительном воплощении настоящего изобретения используют два различных ангидрида, выбранных из циклоалифатических и/или ароматических ангидридов. Эти различные ангидриды предпочтительно вступают в реакцию последовательно.

Характерные примеры подходящих алифатических ангидридов карбоновых кислот - янтарный ангидрид, малеиновый ангидрид и глутаровый ангидрид. Характерные примеры подходящих циклоалифатических ангидридов - тетрагидрофталевый ангидрид, гексагидрофталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид и надикангидрид, т.е. ангидрид эндо-цис-бицикло[2,2,1]-5-гептен-2,3-дикарбоновой кислоты. Характерные примеры подходящих ароматических ангидридов карбоновых кислот - фталевый ангидрид, метилфталевый ангидрид, тримеллитовый ангидрид и пиромеллитовый диангидрид.

В описанном выше воплощении с использованием двух различных ангидридов наиболее предпочтительна композиция циклоалифатического ангидрида и ароматического ангидрида, например комбинация тетрагидрофталевого ангидрида (ТНРА) и тримеллитового ангидрида (ТМА). Молярное отношение циклоалифатического ангидрида к ароматическому ангидриду предпочтительно находится в пределах от 0,1 до 10, более предпочтительно от 0,5 до 3. Тесты на отверждение в системе ТНРА/ТМА неожиданно показали, что уменьшение молярного отношения ТНРА к ТМА приводит к увеличению скорости отверждения.

При получении связующего компонента (а) количественное соотношение алканоламина и ангидрида карбоновой кислоты предпочтительно выбирают таким, чтобы отношение эквивалентов аминовых и гидроксильных групп суммарно (NH+OH) к эквивалентам карбоксильных групп (СООН), по меньшей мере, равнялось 0,4, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,6. Применение этих ограничений в соотношениях помогает избежать слишком большого избытка непрореагировавшей кислоты, который в некоторых особенных условиях может привести к замене связующего в печи для отверждения, т.е. неравномерному количественному распределению связующего между верхней и нижней сторонами мата или полотна минерального волокна. Более того, большое количество непрореагировавшей кислоты может привести к увеличению коррозионной активности.

С другой стороны, свойства финальной композиции связующего, такие как поведение при отверждении, износостойкость и влагостойкость, определяются конечным соотношением присутствующих реактивных групп. Следовательно, для достижения оптимальных характеристик отношение эквивалентов аминовых и гидроксильных групп суммарно (NH+OH) к эквивалентам карбоксильных групп (СООН) в финальной композиции связующего предпочтительно выбирают равным 2,0 или менее, более предпочтительно 1,7 или менее. В общем, финальная композиция связующего характеризуется соотношением эквивалентов (NH+OH) / (СООН), находящимся в пределах от 1,25 до 1,55.

Реакция между реагентами алканоламином и ангидридом карбоновой кислоты проводится стандартным способом, например, описанным в патентах WO 99/36368, WO 01/05725, WO 02/06178 и WO 2004/007615, содержание которых включено сюда в качестве отсылки.

Температура реакции, как правило, находится в пределах от 50°С до 200°С. В предпочтительном воплощении и, в особенности, когда используют два различных ангидрида, вначале алканоламин нагревают до температуры, по меньшей мере, около 40°С, предпочтительно, по меньшей мере, около 60°С, после чего добавляют первый ангидрид, а температуру реакции повышают, по меньшей мере, до около 70°С, предпочтительно, по меньшей мере, до около 95°С, более предпочтительно, по меньшей мере, до около 125°С, при этой температуре в реакционную смесь добавляют второй ангидрид, когда большая часть первого ангидрида растворилась и/или прореагировала. Увеличение температуры реакции от 70-95°С до 100-200°С увеличивает количество мономеров, превратившихся в олигомеры. В этом случае предпочтительная температура реакции 105-170°С, еще более предпочтительная - 110-150°С.

Если после того как первый ангидрид прореагировал добавляют воду, то либо вместе со вторым ангидридом, либо до добавления второго ангидрида, либо в конечной точке реакции, в количестве, обеспечивающем легкую прокачиваемость, применяют связующее с увеличенным молекулярным весом (по сравнению с добавлением воды в начале), которое обладает желаемой прокачиваемостью, вязкостью, разводимостью водой и содержит меньшее количество непрореагировавших мономеров.

Для улучшения растворимости связующего в воде, а также его разбавляемости водой может быть введено основание до значения рН ~8, предпочтительно до значения рН~5-8 и еще более предпочтительно до значения рН~6-7. Кроме того, добавление основания приведет, по меньшей мере, к частичной нейтрализации непрореагировавших кислот и сопутствующему уменьшению коррозионной активности. Обычно основание добавляют в количестве, достаточном для достижения желаемой растворимости в воде и разбавляемости водой. Основание предпочтительно выбирают из летучих оснований, которые испаряются при температуре, равной температуре отверждения или ниже, и, таким образом, не влияют на отверждение. Характерные примеры подходящих оснований - аммиак (NH₃) и органические амины, такие как диэтаноламин (DEA), триэтаноламин (TEA) и диметилэтаноламин (DMEA). Основание предпочтительно добавляют к реакционной смеси, после того как реакция между алканоламином и ангидридом (ангидридами) карбоновой кислоты (карбоновых кислот) была остановлена добавлением воды.

Если необходимо, в реакцию может быть введен дополнительный мономер кислоты, который предпочтительно может быть добавлен в реакционную смесь перед добавлением ангидридного реагента. Характерные примеры подходящих мономеров кислот - ди-, три- и поликарбоновые кислоты, такие как адипиновая кислота, лимонная кислота, себациновая кислота, азелаиновая кислота, янтарная кислота, винная кислота и тримеллитовая кислота.

Кроме того, после окончания реакции и, необязательно, вместе с основанием может быть добавлено одно или более соединение для полимеризации поликарбоксилов. Подходящие соединения для полимеризации поликарбоксилов - например, гомополимеры и сополимеры кислотных мономеров, таких как акриловая кислота, алкилакриловая кислота (например, метакриловая кислота) и малеиновая кислота, а также сополимеры таких мономеров кислот и акрилатов. Весовое процентное отношение таких соединений для полимеризации поликарбоксилов составляет, по меньшей мере, 0,5, предпочтительно, по меньшей мере, 10 вес.%, и не более 50, предпочтительно не более 30 вес.%, и еще более предпочтительно не более 15 вес.% по отношению к композиции связующего.

Соединение, улучшающее гидролитическую стабильность

Композиция водного связующего в соответствии с настоящим изобретением включает в себя, по меньшей мере, одно соединение, улучшающее гидролитическую стабильность, которое выбирают из моноалканоламинов, аллиламинов, пероксидных соединений, эпоксидных соединений, соединений, по меньшей мере, с одной алифатической длинной цепью и, по меньшей мере, одной функциональной группой и стиролбутадиеновых латексов (SBR).

Характерные примеры алканоламинов, подходящих в качестве соединений, улучшающих гидролитическую стабильность,- этаноламин, изопропаноламин, гексаноламин, н-бутаноламин, 3-амино-1,2-пропандиол, 2-амино-1,3-пропандиол и три(гидроксиметил)аминометан. Без подведения какой-либо теоретической базы в настоящее время предполагают, что эти моноалканоламины увеличивают гидролитическую стабильность, формируя в реакции с компонентами связующего гидролитически стабильные имиды.

Подходящие примеры аллиламинов, увеличивающих гидролитическую стабильность, - моноаллиламин, диаллиламин и триаллиламин.

Характерные примеры пероксидных соединений, подходящих в качестве соединений, улучшающих гидролитическую стабильность, - гидропероксиды, пероксиды, диацилпероксиды, перекисные кислоты, перекисные эфиры, пероксиды кетонов и эндопероксиды, такие как дибензоилпероксид, трет-бутилпероксибензоат, ди-трет-бутилпероксид, дикумилпероксид и диацетилпероксид. Пероксидные соединения предпочтительно применяют в качестве улучшающих гидролитическую стабильность соединений в том случае, если композиция связующего содержит ненасыщенные компоненты, сшиваемые с помощью радикалов.

Предпочтительные примеры эпоксидных соединений, подходящих в качестве улучшающих гидролитическую стабильность соединений, включают эпоксисиланы, такие как -глицидилоксипропилтриметоксисилан, и низкомолекулярные (жидкие) эпоксидные смолы, диспергируемые в воде, такие как дисперсии Epikote®, продаваемые компанией Shell, и дисперсии XZ 92533.00, продаваемые компанией Dow Chemical.

Также для улучшения гидролитической стабильности подходят соединения, имеющие, по меньшей мере, одну длинную алифатическую цепь и, по меньшей мере, одну функциональную группу. Предпочтительно алифатическая часть молекулы представлена линейной или разветвленной, насыщенной или ненасыщенной С₈-С₃₀-группой или заместителем. Функциональную группу предпочтительно выбирают из гидроксильной, карбоксильной, ангидридной, эфирной, аминовой и/или амидной групп. Подходящие примеры таких соединений, имеющих, по меньшей мере, одну длинную алифатическую цепь и, по меньшей мере, одну функциональную группу, - насыщенные или ненасыщенные жирные кислоты, амины жирного ряда, амиды жирного ряда, жирные спирты или сложные эфиры жирных кислот; а также насыщенные и ненасыщенные карбоновые кислоты, ангидриды карбоновых кислот, амины, амиды, спирты или сложные эфиры, имеющие в составе молекулы линейную или разветвленную, насыщенную или ненасыщенную C₈-С₃₀-группу или заместитель. В настоящее время среди соединений этого типа предпочтитают соединения, схожие с ангидридом 2-декан-1-ил-янтарной кислоты.

Другой предпочтительный тип улучшающих гидролитическую стабильность соединений - стиролбутадиеновые латексы (SBR).

Улучшающее гидролитическую стабильность соединение обычно применяют в количестве от 0,01 до 20 вес.%, предпочтительно от 0,1 до 10 вес.% и еще более предпочтительно от 0,2 до 5 вес.% относительно общего содержания сухого вещества в композиции связующего.

Другие компоненты

Композиция связующего в соответствии с настоящим изобретением может включать в себя одну или более традиционную добавку к связующему.

Эти добавки включают, например, силаны, такие как -аминопропилтриэтоксисилан, катализаторы отверждения, такие как, например, -гидроксиалкиламиды, а также фосфорную кислоту, фосфоновую кислоту, фосфиновую кислоту, лимонную кислоту и адипиновую кислоту в свободном виде и в виде их солей. Другие сильные кислоты, такие как борная кислота, серная кислота, азотная кислота и n-толуолсульфоновая кислота также могут быть использованы как по отдельности, так и в комбинации с только что упомянутыми кислотами, в особенности с фосфорной, фосфоновой или фосфиновой кислотой. Другие применимые добавки к связующему - термостабилизаторы; УФ-стабилизаторы; поверхностно-активные соединения; наполнители, такие как глина, силикаты и сульфат магния; пигменты, такие как диоксид титана; гидрофобизирующие соединения, такие как фторированные соединения, минеральные масла и силиконовые масла; огнезащитные составы; ингибиторы коррозии; мочевина; диоксид кремния; гидроксид магния и другие.

Эти добавки и адъюванты к связующему используют в стандартных количествах, обычно не превышающих 20 вес.% от сухого вещества связующего. Количество катализатора отверждения в композиции связующего обычно составляет от 0,5 до 5 вес.%, от сухого веса связующего, а также количество силанов обычно составляет от 0,5 до 5 вес.%.

Если необходимо, могут применяться соединения, действующие совместно со связующим, такие как, например, карбогидраты, в количествах, например, 25-30 вес.% от сухого веса связующего.

Получаемая композиция связующего

Содержание сухого вещества в композиции связующего в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно находится в пределах от 10 до 40 вес.%. Часто такой уровень концентрации бывает в связующем в контейнерах для хранения перед использованием.

Готовая для применения форма связующего обычно содержит от 1 до 30 вес.% сухого вещества.

Для транспортирования часто используют композиции связующего с содержанием сухого вещества от 60 до 75 вес.%.

Для получения соответствующих прикладных свойств и, в частности, для возможности распыления вязкость композиции связующего может быть изменена. Это достигается, например, путем контролирования типа и концентрации компонентов связующего в системе водного связующего. Вязкость может поддерживаться в необходимых рамках путем контроля за молекулярным весом связующего компонента (понижение температуры реакции, остановка реакции добавлением воды на более раннем этапе и.т.д.) и путем подбора правильного соотношения количеств компонентов связующего и водного растворителя.

Изделие из минерального волокна

Не содержащая формальдегида композиция водного связующего в соответствии с настоящим изобретением может быть нанесена на минеральные волокна или изделия из минеральных волокон с помощью стандартных техник, таких как, например, воздушное или безвоздушное распыление, пульверизация с помощью вращающегося диска, грунтование, пропитка, нанесение с помощью валиков, нанесение наливом, покрытие набивкой и т.п.

Минеральные волокна могут быть синтетическими стекловидными волокнами (MMVF), стекловолокнами, керамическими волокнами, базальтовыми волокнами, шлаковатой, асбестом, каменной ватой и др. Изделия из минеральных волокон, например тканые и нетканые полотна, маты, изолирующие коврики, панели, листы и другие предметы определенной формы, применяют, например, в качестве тепло- и шумоизоляционных материалов, гасителей вибрации, строительных материалов, внешней изоляции, армирующих материалов для применения в кровле и настилке полов, в качестве фильтров, в качестве садовых почвенных субстратов и в других возможных приложениях.

Для изготовления традиционных тепло- или шумоизоляционных изделий связующее обычно применяют в количестве, составляющем от 0,1 до 15%, предпочтительно 0,3-10% от изделия из минерального волокна, скрепленного связующим.

В общем случае композиция связующего применяется обычно путем распыления, непосредственно после образования волокна из минерального расплава, после этого минеральная вата с нанесенным покрытием затвердевает в печи для отверждения, где разогретый воздух проходит через полотно минеральной ваты, вызывая отверждение связующего. Обычно печь для отверждения функционирует при температуре от около 200°С до около 400°С. Предпочтительно температура отверждения варьирует в пределах от около 225 до около 300°С. В общем случае время пребывания в печи составляет от 30 с до 20 мин в зависимости, например, от плотности продукта.

Кроме стандартного термического отверждения (например, с помощью нагретого воздуха), могут быть использованы и другие способы отверждения, например отверждение с помощью микроволнового или инфракрасного облучения. Если необходимо, перед отверждением полотну минеральной ваты может быть придана соответствующая форма.

Изделие из минеральных волокон со связующим, покидающее печь для отверждения в форме, например, изолирующего мата, может быть разрезано на фрагменты желаемой формы и, если это необходимо, сжато для упаковывания и транспортирования. Оно также может применяться в качестве промежуточного продукта в производстве изделий определенной формы и композитов.

Хотя не содержащая формальдегида композиция водного связующего в соответствии с настоящим изобретением особенно эффективна в скреплении минеральных волокон, она также в равной степени может быть применена в других случаях, типичных для использования связующих и проклеивающих веществ, как, например, связующее для формовочного песка, доски из пресованных опилок, целлюлозных волокон, нетканых бумажных изделий, композитов, формовых изделий, облицовок и т.д.

Нижеследующие примеры предназначены для дальнейшего раскрытия композиции водного связующего и его использования в качестве связующего для изделий из минеральных волокон. В этих примерах содержание сухого вещества определяют в соответствии с DIN 16916, Part 2, Section 5.13, с той лишь модификацией, что образец прогревают при 200°С в течение 1 ч. Упоминаются весовые доли и процентные отношения, если не указано иначе.

Пример 1

Приготовление связующего компонента

90 кг диэтаноламина (DEA) помещают в 400-л реактор и нагревают до 60°С. Затем добавляют 50 кг ангидрида тетрагидрофталевой кислоты (ТНРА), и смесь нагревают до 90°С. Благодаря протеканию экзотермической реакции температура увеливается, и когда она достигает 130°С, маленькими порциями добавляют 25 кг ангидрида тетрагидрофталевой кислоты (ТНРА), в это время температура удерживается при значении 130°С. После добавления всего ТНРА реакцию проводят в течение 10 мин, после чего добавляют 50 кг тримеллитового ангидрида (ТМА). После протекания реакции в течение 1 ч при 130°С реакционную смесь охлаждают до 95°С, добавляют воду и смесь перемешивают в течение 1 ч. После охлаждения реакционной смеси ниже 30°С получают связующий компонент с отношением эквивалентов (NH+OH)/(СООН), равным 1,43.

Примеры 2-15

Приготовление композиций связующего в соответствии с настоящим изобретением

Для получения финальных композиций к связующему компоненту, полученному в соответствии с примером 1, добавляют катализатор отверждения (2%-ная фосфиновая кислота, относительно сухого вещества связующего) и соединения, улучшающие гидролитическую стабильность, перечисленные в таблице 1 ниже в указанных концентрациях (вес.% активного соединения относительно сухого вещества связующего), основание (4,5% аммиак) и 1,5%-ный силан ( -аминопропилтриэтоксисилан), после чего смесь разводят до 2,5%-ного содержания сухого вещества, чтобы получить конечное связующее.

Таблица 1
Пример No.	Соединение, улучшающее гидролитическую стабильность	Количество (%)
2	дибензоилпероксид	5
3	трет-бутилпероксибензоат	5
4	трет-бутилпероксибензоат	10
5	моноэтаноламин	2,5
6	моноэтаноламин	5
7	изопропаноламин	2,5
8	изопропаноламин	5
9	диаллиламин	5
10	ангидрид 2-декан-1-ил-янтарной кислоты	2,5
11	ангидрид 2-декан-1-ил-янтарной кислоты	5
12	эпоксидная дисперсия (XZ 92533-00, Dow Chemical)	2,5
13	эпоксидная дисперсия (XZ 92533-00, Dow Chemical)	5
14	SBR латекс (Latexia 707, Raisio)	10
15	Контроль (без соединений, улучшающих гидролитическую стабильность)

Пример 16

Определение гидролитической стабильности

Около 0,5 г раствора связующего, содержащего 25% сухого вещества, равномерно наносят на кварцевый фильтр (Bie & Berntsen, Дания, QM-A, WHA 1851-047). Затем фильтр помещают в установку для быстрого отверждения потоком горячего воздуха и отверждают в течение 4 мин при 235°С и разности давлений на фильтре, составляющей 190 мм вод.ст. После отверждения фильтр переносят в пластмассовый стакан с крышкой, содержащий 20-30 мл деионизованной воды. Закрытый стакан помещают в термошкаф при 70°С.

Фильтр взвешивают перед нанесением связующего, до и после отверждения в установке быстрого отверждения потоком горячего воздуха и после нахождения в течение 3, 6, и 10 дней во влажной среде в пластиковом стакане. Для определения количества абсорбированной воды обычно тестируют 5 фильтров с каждой композицией связующего.

Уровень влагопоглощения, измеренный после 10 дней нахождения во влажной среде, показан в таблице 2.

Таблица 2
Пример No.	Соединение, улучшающее гидролитическую стабильность	Влагопоглощ.
2	дибензоилпероксид	92%
3	трет-бутилпероксибензоат	85%
4	трет-бутилпероксибензоат	83%
5	моноэтаноламин	90%
11	ангидрид 2-декан-1-ил-янтарной кислоты	95%
12	эпоксидная дисперсия (XZ 92533-00, Dow Chemical)	90%
14	SBR латекс (Latexia 707, Raisio)	89%
15	Контроль (без соединений, улучшающих гидролитическую стабильность)	100%

Как видно из этих результатов, поглощение влаги композициями связующего в соответствии с настоящим изобретением значительно снижено по сравнению с контрольным связующим (пример 15).