СВЯЗУЮЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ Российский патент 2018 года по МПК C03C25/26 C08K5/5435 C09J103/02 D04H1/4218 

Настоящее изобретение относится к связующей композиции для изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, в частности, стеклянной или каменной ваты, содержащая гидрированные сахара, по меньшей мере, одну многоосновную карбоновую кислоту и большое количество, по меньшей мере, одного эпоксисилана.

Изготовление изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, как правило, включает стадию изготовление стеклянных или каменных волокон в процессе центрифугирования. На пути между устройством для центрифугирования и лентой для сбора волокон водная связующая композиция, также известная как связующее вещество, испаряется на волокна в горячем состоянии, а затем происходит реакция термоотверждения при температуре, составляющей приблизительно 200°C.

Фенолформальдегидные смолы, которые в течение нескольких десятилетий использовались в качестве связующих веществ, все более активно замещаются продуктами, которые производятся из возобновляемых источников, и которые высвобождают очень небольшое или нулевое количество формальдегида, поскольку это соединение рассматривается в качестве потенциально вредного для здоровья человека.

Таким образом, как известно, например, из патентной заявки США № US 2011/0223364, для связывания минеральных волокон используются не содержащие формальдегида водные связующие композиции, в которых в качестве термоотверждающихся реагентов присутствуют углеводы и многоосновные карбоновые кислоты.

Однако связующие композиции на основе восстанавливающих сахаров имеют недостаток, заключающийся в том, что они вступают в окрашивающие реакции (карамелизация, реакция сахароаминной конденсации или реакция Майяра (Maillard)), которые делают затруднительным, если вообще возможным, получение неокрашенных продуктов.

В своих международных патентных заявках №№ WO 2010/029266 и WO 2013/014399 заявитель предложил связующие вещества, основу которых составляют не восстанавливающие сахара, но гидрированные сахара, также известные как сахароспирты. Эти реагенты проявляют значительно более высокую термическую устойчивость, чем восстанавливающие сахара, и не вступают в реакции Майяра и/или карамелизации.

Однако изоляционные продукты, основу которых составляют минеральная вата и безопасные для человека связующие вещества нового поколения, являются относительно гигроскопичными и в значительно меньшей степени сохраняют свои механические свойства с течением времени, чем имеющие более интенсивную окраску продукты, изготовленные с использованием восстанавливающих сахаров. Чтобы компенсировать потери механических свойств после определенного периода старения этих изоляционных продуктов, как правило, оказывается необходимым увеличение пропорции связующего вещества, составляющее приблизительно от 10% до 20%, что не только увеличивает стоимость конечного продукта, но также ухудшает его огнестойкие свойства.

В ходе этих исследований, направленных на улучшение механических свойств изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, которые скрепляют ʺбесцветныеʺ связующие вещества, т.е. изготовленные из гидрированных сахаров, заявитель неожиданно обнаружил, что определенные соединения, известные как связующие вещества, обеспечивают впечатляющее улучшение механических свойств получаемых изоляционных продуктов, при том условии, что эти вещества используются в более высоких концентрациях, чем концентрации, которые требуются для их функционирования в качестве связующего вещества.

Является широко известным и весьма распространенным на практике использование функционализированных силанов в качестве связующих веществ в целях улучшения адгезии органических материалов по отношению к поверхностям минеральных материалов, таких как стекло. Как правило, в функционализированном силане содержатся, по меньшей мере, одна, предпочтительно две или три гидролизующиеся алкоксисилильные функциональные группы, которые способны реагировать с силанольными группами на поверхности стекла, и, по меньшей мере, одна реакционноспособная функциональная группа (оксирановая группа или аминогруппа), к которой присоединяется негидролизующаяся органическая группа, соединенная с атомом кремния посредством связи Si-C. Эта органическая функциональная группа, как правило, выбирается таким образом, чтобы иметь способность реагировать с органической фазой.

Чтобы получился удовлетворительный эффект присоединения связующего к стеклу, как правило, является достаточным добавление менее чем 1 мас.% (в пересчете на твердые вещества) связующего вещества в связующую композицию. Следует отметить, что документы предшествующего уровня техники включают патентные заявки, в которых предусматриваются повышенные концентрации связующего вещества (см., например, патентную заявку США № US 2011/0223364), но в предпочтительных примерах и вариантах осуществления, как правило, упоминаются концентрации, которые приближаются к 0,5%, что, разумеется, определяет относительно высокая стоимость этих соединений.

Связующие вещества, которые наиболее широко используются, представляют собой аминосиланы. Они являются относительно менее дорогостоящими, чем эпоксисиланы, и имеют, при нейтральном значении pH, химическую устойчивость, которая допускает заблаговременное изготовление и продолжительное хранение связующих композиций.

Эпоксисиланы не только являются более дорогостоящими, чем аминосиланы, но также имеют дополнительный недостаток, который заключается в том, что эпоксидная функциональная группа очень быстро подвергается гидролизу в присутствии воды, и при этом образуется значительно менее реакционноспособный двухатомный спирт.

Основу настоящего изобретения представляет собой весьма неожиданное открытие того, что, в отличие от аминосиланов, эпоксисиланы в значительной степени повышают сопротивление старению изоляционных продуктов, основу которых составляет минеральная вата и связующие, содержащие гидрированные сахара, когда они используются в концентрациях, приблизительно составляющих более чем 2 мас.%.

Таким образом, предмет настоящего изобретения представляет собой водная связующая композиция для изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, включающая:

(a) по меньшей мере, один сахарид, в качестве которого выбираются восстанавливающие сахара, гидрированные сахара и их смеси, причем доля гидрированных сахаров в сахариде составляет от 25 мас.% до 100 мас.%,

(b) по меньшей мере, одну мономерную многоосновную карбоновую кислоту или соль или ангидрид такой кислоты,

(c) более чем 2,0 мас.%, по отношению к суммарной массе компонентов (a) и (b), по меньшей мере, одного эпоксисилана.

Компонент (a) связующей композиции согласно настоящему изобретению может представлять собой исключительно гидрированные сахара, и в нем могут отсутствовать восстанавливающие сахара. Данный вариант осуществления является преимущественным, поскольку он обеспечивает изготовление изоляционных продуктов, которые являются особенно слабоокрашенными.

Согласно настоящему изобретению, термин ʺсахаридʺ имеет более широкое значение, чем обычно, поскольку он распространяется не только на сахариды в строгом смысле этого слова, т. е. восстанавливающие сахара или углеводы формулы C_n(H₂O)_p, в которых содержится, по меньшей мере, одна альдегидная или кетонная группа (восстанавливающая группа), но также на продукты гидрирования этих углеводов, в которых альдегидная или кетонная группа оказывается восстановленной.

Согласно настоящему изобретению, термин ʺгидрированный сахарʺ означает все продукты, которые образуются в результате восстановления сахарида, в качестве которого выбираются моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды, а также смеси этих продуктов.

Гидрированный сахар предпочтительно представляет собой продукт гидрирования гидролизата крахмала.

Гидролизаты крахмала представляет собой продукты, получаемые посредством ферментативного и/или кислотного гидролиза крахмала. Степень гидролиза, как правило, характеризуется декстрозным эквивалентом (DE), который определятся следующим выражением:

DE=100 × (число разрушенных гликозидных связей/число гликозидных связей в исходном крахмале)

Предпочтительные гидролизаты крахмала перед стадией гидрирования имеют значение DE, составляющее от 5 до 99 и преимущественно от 10 до 80.

Гидрирование сахарида может осуществляться с использованием известных способов, которые работают в условиях высокого давления водорода и высокой температуры, в присутствии катализатора, в качестве которого выбираются элементы групп IB, IIB, IVB, VI, VII и VIII периодической системы элементов, предпочтительно из группы, которую составляют никель, платина, палладий, кобальт и молибден, а также их смеси. Предпочтительный катализатор представляет собой никель Ренея (Raney). В процессе гидрирования сахара или смеси сахаров (гидролизаты крахмала) превращаются в многоатомные спирты или сахароспирты.

В качестве примеров гидрированных сахаров могут быть упомянуты эритрит, арабит, ксилит, сорбит, маннит, идит, мальтит, изомальтит, лактит, целлобит, палатинит, мальтотрит и продукты гидрирования гидролизатов крахмала.

Предпочтительно используются продукты гидрирования гидролизатов крахмала.

Предпочтительно гидрированный сахар или смесь гидрированных сахаров составляет преимущественно, т.е. более чем на 50 мас.%, мальтит (продукт гидрирования мальтозы, димера глюкозы, который образуется в результате ферментативного гидролиза крахмала).

Согласно еще одному варианту осуществления, компонент (a) может содержать вплоть до 75 мас.% одного или нескольких восстанавливающих сахаров, помимо одного или нескольких гидрированных сахаров. Изоляционные продукты на основе минеральной ваты, полученные с использованием связующей композиции, имеющей определенное содержание восстанавливающих сахаров, являются относительно более окрашенными, но могут представлять собой реальный экономический интерес, который определяет низкая стоимость восстанавливающих сахаров или смесей не полностью гидрированных сахаров.

Содержание гидрированных сахаров, которое имеет сахарид (компонент (a)), предпочтительно составляет, по меньшей мере, 30 мас.%, в частности, составляет, по меньшей мере, 50 мас.% и в идеальном случае составляет, по меньшей мере, 70 мас.%.

Восстанавливающие сахара охватывают монозы (моносахариды) и озиды (дисахариды, олигосахариды и полисахариды).

В качестве примеров моносахаридов могут быть упомянуты моносахариды, содержащие от 3 до 8 атомов углерода, предпочтительно альдозы и преимущественно альдозы, содержащие от 5 до 7 атомов углерода. Альдозы, которые являются особенно предпочтительными, представляют собой натуральные альдозы (принадлежащие к ряду D), в частности, гексозы, такие как глюкоза, манноза и галактоза.

Лактоза и мальтоза представляют собой примеры дисахаридов, которые могут использоваться в качестве восстанавливающего сахара.

Полисахариды, которые могут использоваться согласно настоящему изобретению, предпочтительно имеют средневзвешенную молекулярную массу, которая составляет менее чем 100000, предпочтительно менее чем 50000 и преимущественно менее чем 10000.

Предпочтительно полисахарид содержит, по меньшей мере, одно звено, выбранное из указанных выше альдоз, преимущественно глюкозы. Особенно предпочтительными являются восстанавливающие полисахариды, которые состоят преимущественно из (более чем на 50 мас.%) звеньев глюкозы.

Восстанавливающий сахар может представлять собой, в частности, смесь, в которой содержатся моносахариды, олигосахариды и полисахариды, в частности, декстрин.

Декстрины представляют собой соединения, которым соответствует общая формула (C₆H₁₀O₅)_n. Они получаются в процессе частичного гидролиза крахмала. Соответствующие значения DE составляют преимущественно от 5 до 99 и предпочтительно от 10 до 80.

Компонент (a), представляющий собой сахарид, который составляют гидрированные сахара и необязательно присутствующие в смеси восстанавливающие сахара, преимущественно составляет от 30 мас.% до 70 мас.% и предпочтительно от 40 мас.% до 60 мас.% твердых веществ связующей композиции.

Компонент (b) представляет собой мономерную многоосновную карбоновую кислоту. В данном качестве может присутствовать дикарбоновая, трикарбоновая или тетракарбоновая кислота.

Дикарбоновые кислоты представляют собой, например, щавелевая кислота, малоновая кислота, янтарная кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, пимелиновая кислота, суберовая 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 соответствующие производные, в частности, содержащие, по меньшей мере, один атом бора или хлора, тетрагидрофталевая кислота и соответствующие производные, в частности, содержащие, по меньшей мере, один атом хлора, такие как хлорэндиковая кислота, изофталевая кислота, терефталевая кислота, мезаконовая кислота и цитраконовая кислота.

Трикарбоновые кислоты представляют собой, например, лимонная кислота, трикарбаллиловая кислота, 1,2,4-бутантрикарбоновая кислота, аконитовая кислота, гемимеллитовая кислота, тримеллитовая кислота и тримезиновая кислота.

Примерные тетракарбоновые кислоты, которые могут быть упомянуты, представляют собой 1,2,3,4-бутантетракарбоновая кислота и пиромеллитовая кислота.

Предпочтительно используется лимонная кислота.

Компонент (b), а именно мономерная многоосновная карбоновая кислота, составляет преимущественно от 30% до 70 мас.% и предпочтительно от 40% до 60 мас.% твердых веществ связующей композиции согласно настоящему изобретению.

Массовое соотношение компонента (a) и компонента (b) составляет предпочтительно от 70/30 до 30/70 и, в частности, от 60/40 до 40/60.

Как разъясняется во введении, присутствие эпоксисилана в высокой концентрации представляет собой важную техническую характеристику настоящего изобретения.

Связующая композиция согласно настоящему изобретению преимущественно содержит от 2,1% до 7 мас.%, предпочтительно от 2,3% до 6 мас.%, в частности, от 2,5% до 5 мас.% и в идеальном случае от 3% до 4,5 мас.%, по меньшей мере, одного эпоксисилана, причем данные процентные доли выражены по отношению к суммарной массе компонентов (a) и (b).

Чем выше содержание эпоксисиланов, тем более значительным является эффект сопротивления старению. Однако относительно высокая стоимость эпоксисиланов приводит к тому, что эпоксисиланы используются в ограниченных количествах.

Тем не менее, оказывается вероятным, что увеличение стоимости связующей композиции, происходящее в результате использования эпоксисиланов в высоких концентрациях, будет компенсировано возможностью использования связующей композиции в меньшем количестве.

Согласно настоящему изобретению, эпоксисиланы могут представлять собой триалкоксисиланы или диалкоксисиланы, т. е. в них могут содержаться две или три функциональные алкоксильные группы, которые могут гидролизоваться, образуя функциональные силанольные группы. Триалкоксисиланы являются особенно предпочтительными.

Алкоксильные группы преимущественно представляют собой метоксильные или этоксильные группы, причем предпочтительными являются метоксильные группы, которые являются более реакционноспособными, чем этоксильные группы.

Эпоксисилан, используемый согласно настоящему изобретению для улучшения сопротивления старению изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, связанных связующими на основе гидрированных сахаров, преимущественно выбирается из группы, которую составляют 3-глицидилоксипропилтриалкоксисиланы, 3-глицидоксипропилдиалкоксиалкилсиланы, эпоксициклогексилэтилтриалкоксисиланы и эпоксициклогексилэтилдиалкоксиалкилсиланы.

Особенно предпочтительными являются 3-глицидилоксипропилтриалкоксисиланы, и среди них заявителем были получены превосходные результаты, когда использовался (3 глицидилоксипропил)триметоксисилан, который продают, например, под наименованием GLYMO компания Evonik, под наименованием Z-6040 компания Dow Corning или под наименованием OFS-6040 компания Xiameter.

В связующей композиции может также содержаться катализатор, в качестве которого могут выбираться основания Льюиса (Lewis) и кислоты Льюиса, такие как катализаторы, основу которого составляют глины, коллоидный или неколлоидный диоксид кремния, органические амины, соединения четвертичного аммония, оксиды металлов, сульфаты металлов, хлориды металлов, сульфаты мочевины, хлориды мочевины и силикаты.

Кроме того, катализатор может представлять собой соединение, содержащее фосфор, например, такое как гипофосфит щелочного металла, фосфат щелочного металла, полифосфат щелочного металла, гидрофосфат щелочного металла, фосфорная кислота или алкилфосфоновая кислота. Предпочтительный щелочной металл представляет собой натрий или калий.

Кроме того, катализатор может представлять собой соединение, содержащее фтор и бор, например, тетрафторборная кислота или соль этой кислоты, в частности, тетрафторборат щелочного металла, такого как натрий или калий, тетрафторборат щелочноземельного металла, такого как кальций или магний, тетрафторборат цинка и тетрафторборат аммония.

Предпочтительный катализатор представляет собой гипофосфит натрия, фосфит натрия или смесь этих соединений.

Количество катализатора, которое вводится в связующую композицию, составляет, как правило, не более чем 20 мас.% и преимущественно от 1% до 10 мас.% по отношению к суммарной массе компонентов (a) и (b).

Связующая композиция в соответствии с настоящим изобретением может также содержать традиционные добавки, которые перечислены ниже, в следующих долях, вычисленных в расчете на 100 частей суммарной массы компонентов (a) и (b):

масло или масляная эмульсия - от 0 до 40 частей и предпочтительно от 4 до 25 частей;

гидрофобный агент, в частности, кремнийорганическое соединение - 0 до 5 частей;

многоатомный спирт, не представляющий собой гидрированный сахар - от 0 до 20 частей;

мочевина - от 0 до 30 частей и предпочтительно 0 до 20 частей;

разбавитель, в качестве которого выбираются производные лигнина, такие как лигносульфонат аммония (ALS) или лигносульфонат натрия, а также белки животного или растительного происхождения - от 0 до 30 частей.

Известные роли этих добавок кратко представлены ниже:

масла представляют собой противопылевые вещества и гидрофобные вещества;

мочевина действует в качестве пластификатора, а также делает возможным регулирование продолжительности гелеобразования связующей композиции, таким образом, чтобы предотвращались проблемы преждевременного гелеобразования;

разбавитель представляет собой органический наполнитель, который способен растворяться или диспергироваться в связующей композиции, что делает возможным, в частности, уменьшение ее стоимости.

Гидрофобный агент предпочтительно представляет собой реакционноспособное кремнийорганическое соединение, т. е. полидиорганосилоксан, в котором содержится, по меньшей мере, одна гидроксильная (силанольная), карбоксильная, ангидридная, аминная, эпоксидная или винильная функциональная группа, с которой способны реагировать, по меньшей мере, один из составляющих ингредиентов связующей композиции и/или с силанольные группы на поверхности стекла.

Реакционноспособное кремнийорганическое соединение предпочтительно является жидким при комнатной температуре. Его средняя молекулярная масса, как правило, составляет менее чем или равняется 50000 и предпочтительно составляет менее чем или равняется 10000.

В реакционноспособном кремнийорганическом соединении предпочтительно содержится реакционноспособная функциональная группа, преимущественно силанольная функциональная группа, на каждом из концов его цепи.

Реакционноспособная функциональная группа реакционноспособного кремнийорганического соединения может блокироваться защитной группой, от которой вышеупомянутая реакционноспособная функциональная группа высвобождается под действием нагревания. Содержание реакционноспособного кремнийорганического соединения в связующей композиции составляет, как правило, от 0,1 до 5 мас. ч., предпочтительно от 0,3 до 3 мас. ч., преимущественно от 0,5 до 2,5 мас. ч. и еще лучше от 0,7 до 1,8 мас. ч. в расчете на 100 мас. ч. суммарной массы компонентов (a) и (b).

Изготовление связующей композиции осуществляется посредством простого смешивания вышеупомянутых составляющих ингредиентов с водой.

Связующая композиция предназначается для нанесения на минеральные волокна, в частности, на стеклянные или каменные волокна.

Кроме того, предмет настоящего изобретения представляет собой способ изготовления изоляционного продукта или изделия на основе минеральной ваты, включающий:

- нанесение водной связующей композиции, которая описана выше, на волокна минеральной ваты, и

- испарение фазы растворителя водной связующей композиции и термическое отверждение нелетучего остатка композиции.

Традиционно связующая композиция наносится посредством распыления на минеральные волокна на выпуске центробежного устройства, прежде чем они собираются на приемном элементе в форме намотанных волокон, а затем осуществляется обработка при температуре, которая обеспечивает сшивание связующей композиции и образование неплавкого связующего. Согласно настоящему изобретению, сшивание связующей композиции осуществляется при температуре, сопоставимой с температурой сшивания стандартной фенолформальдегидной смолы, при температуре, которая составляет более чем или равняется 110°C, предпочтительно составляет более чем или равняется 130°C, и преимущественно составляет более чем или равняется 140°C.

Высокая реакционная способность эпоксисилана не допускает заблаговременное изготовление связующей композиции и ее хранение в течение продолжительного времени. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, данный способ, соответственно, включает стадию изготовления водной связующей композиции, которая осуществляется менее чем за 24 часа, предпочтительно менее чем за 4 часа, в частности, менее чем за один час и в идеальном случае менее чем за 15 минут до стадии нанесения на волокна, причем эпоксисилан предпочтительно смешивается с водной связующей композицией, содержащей все остальные ингредиенты.

Связующая композиция преимущественно имеет значение pH, составляющее от 2 до 4, в частности, от 2,5 до 3,5 и в идеальном случае приблизительно 3.

Звукоизоляционные и/или термоизоляционные продукты или изделия, полученные способом согласно настоящему изобретению с использованием этих волокон, обработанных связующей композицией, также составляют предмет настоящего изобретения.

Эти продукты изготавливаются, как правило, в форме матраса или войлочной плиты из стеклянной или каменной минеральной ваты, или, в качестве альтернативы, в форме полотна, состоящего из минеральных волокон, также представляющих собой стеклянные или каменные волокна, и предназначенного, в частности, для образования поверхностного покрытия вышеупомянутого матраса или вышеупомянутой войлочной плиты. Когда в компоненте (a) содержатся восстанавливающие сахара в очень низкой пропорции, продукта имеют особенно предпочтительный белый цвет.

Кроме того, изоляционные продукты проявляют высокое сопротивление к развитию микроорганизмов, в частности, плесневых грибов, обусловленное природой гидрированных сахаров, которые не подвергаются ферментации.

Пример 1

Связующее на основе гидрированных сахаров

Изготавливаются связующие композиции, включающие составляющие ингредиенты, которые представлены в таблице 1, и содержание которых выражается в массовых частях.

Связующие композиции получают посредством введения в контейнер воды, составляющей приблизительно 80% конечной композиции, гидрированного сахара (сироп мальтита), лимонной кислоты, гипофосфита натрия (катализатор), противопылевой масляной эмульсии, кремнийорганической эмульсии и, наконец, эпоксисилана (или сравнительный аминосилан), и в процессе интенсивного перемешивания эти ингредиенты полностью растворяются.

Стеклянная вата изготавливается в процессе внутреннего центрифугирования, в котором расплавленная стекольная композиция превращается в волокна посредством устройства, которое известно как ʺцентробежная плитаʺ и включает корзину, образующую камеру для приема расплавленной композиции и периферическую полоску, которую пронизывают многочисленные отверстия: плита приводится во вращение вокруг своей оси симметрии, которая проходит вертикально, композиция выпускается через отверстия под действием центробежной силы, и материал, выходящий из отверстий, растягивается, образуя волокна, с помощью растягивающего газового потока.

Традиционно головка, которая распыляет связующую композицию, располагается под растягивающей волокна плитой, таким образом, чтобы связующая композиция равномерно распределялась по поверхности только что изготовленной стеклянной ваты.

Минеральная вата, обработанная связующей композицией таким способом, собирается на конвейерной ленте, оборудованной внутренними всасывающими камерами, в которых минеральная вата удерживается в форме войлочной плиты или пластины на поверхности конвейера. Затем конвейер циркулирует в печи, в которой поддерживается температура на уровне 270°C, где ингредиенты связующей композиции полимеризуются, образуя связующее. Получаемое изоляционное изделие характеризуют номинальная плотность, составляющая 17,5 кг/м³, номинальная толщина, составляющая приблизительно 75 мм, и потеря массы при сгорании, составляющая приблизительно 5%.

Свойства связующих композиций, которые представлены ниже в таблице 1, оцениваются по сравнению со стандартной связующей композицией, содержащей фенолформальдегидную смолу и мочевину (стандартный образец) и изготовленной в соответствии с примером 2 (исследование 1) международной патентной заявки № WO 01/96254 A1.

Прочность при растяжении измеряется согласно стандарту ASTM C 686-71T с использованием образца, который вырезается штампом из изоляционного продукта. Образец вырезается в форме кольца, имеющего длину 122 мм, ширину 46 мм, радиус кривизны среза наружного края 38 мм и радиус кривизны среза внутреннего края 12,5 мм.

Образец помещается между двумя цилиндрическими оправками испытательного устройства, из которых одна является подвижной и перемещается с постоянной скоростью. Измеряется усилие F, обеспечивающее разрыв образца, и прочность при растяжении вычисляется как соотношение разрывного усилия F, выраженного в ньютонах, и массы образца, выраженной в граммах.

Прочность при растяжении измеряется немедленно после изготовления (начальная прочность при растяжении) и после ускоренного старения в автоклаве в условиях температуры 105°C и относительной влажности 100% в течение 15 минут.

Термин ʺвосстановление толщиныʺ означает модуль упругости при сжатии конечного продукта. Для его измерения сжимающее давление прилагается в течение заданного времени, таким образом, что толщина уменьшается в соотношении 1/4,8 от своего начального значения. После снятия этого сжимающего давления толщина измеряется повторно. Восстановление толщины представляет собой соотношение толщины, измеренной после снятия сжимающего давления, и начальной толщины.

Таблица 1

Образец 1 2 3 4* Стандартный образец Фенолформальдегидная смола R225 - - - - 100 Гидрированный сахар (Maltilite® 5575) 48 48 48 48 - Лимонная кислота 52 52 52 52 - Гипофосфит натрия 5 5 5 5 - Противопылевая масляная эмульсия (HydroWax® 88) 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 Сульфат аммония - - - - 3 Кремнийорганическая эмульсия (DC1581) 2,1 2,1 2,1 2,1 - Аминосилан 0,5 - - - 0,5 Эпоксисилан (GLYMO®) - 0,5 1,5 3 - Прочность при растяжении (Н/г) до старения 4,5 4,3 4,5 5,0 5,0 после старения 2,9 3,1 3,6 4,2 4,4 Потеря массы при сгорании 5,2 5,2 5,2 5,2 4,7 Восстановление толщины (%) через 1 час 108 106 - 106 107 через 30 суток 98 97 96 96 102

*согласно настоящему изобретению

Можно видеть, что прочность при растяжении образца 4, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением, имеет прочность при растяжении до старения, которая является эквивалентной прочности при растяжении стандартного образца, в то время как все сравнительные образцы (№№ 1-3) имеют прочность при растяжении до старения, которая составляет, по меньшей мере, на 10% меньше, чем прочность при растяжении стандартного образца.

Кроме того, потеря прочности при растяжении после старения оказывается значительно ниже в случае образца согласно настоящему изобретению, чем в случае трех сравнительных образцов.

Эти результаты показывают, что использование эпоксисилана (3% GLYMO) в высокой концентрации делает возможным значительное уменьшение потери прочности при растяжении изоляционного продукта, изготовленного с использованием связующего, основу которого составляют исключительно гидрированные сахара.

Значение восстановления толщины оказывается независимым от концентрации эпоксисилана.

Пример 2

Связующее на основе гидрированных сахаров и восстанавливающих сахаров

Процесс осуществляется таким же способом, как описано в примере 1, но в качестве сахарида используется смесь, содержащая гидрированный сахар (сироп мальтита) и восстанавливающий сахар (сироп глюкозы). Таблица 2 представляет массовые доли используемых компонентов связующих композиций и механические свойства полученных образцов минеральной ваты.

Таблица 2

Образец 5 6 7 8 9 10 11* 12* Восстанавливающий сахар (Roclys® C3072S) 31 31 31 31 31 31 31 31 Гидрированный сахар (Maltilite® 5575) 24 24 24 24 24 24 24 24 Лимонная кислота 45 45 45 45 45 45 45 45 Гипофосфит натрия 5 5 5 5 5 5 5 5 Масляная эмульсия (HydroWax® 88) 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 Кремнийорганическая эмульсия (DC1581) 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 Аминосилан 0,5 1 2 3 - - - - Эпоксисилан - - - - 0,5 1 2,1 3 Прочность при растяжении (Н/г) до старения 4,3 4,3 4,1 4,1 4,3 4,2 4,3 4,5 после старения 3,1 3,4 3,4 3,2 3,4 3,1 3,6 3,7 Потеря массы при сгорании 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2 5,2 Восстановление толщины (%) через 1 час 103 107 108 108 106 104 107 107 через 30 суток 91 93 94 97 97 97 99 96

Было обнаружено, что прочность при растяжении образцов (№№ 11 и 12), изготовленных в соответствии с настоящим изобретением является выше, как до старения, и так и после старения, по сравнению с образцами (№№ 9 и 10), содержащими эпоксисилан в меньшем количестве, но также по сравнению с образцами (№№ 7 и 8), содержащими аминосилан в эквивалентном количестве.

Как уже было упомянуто в примере 1, значения восстановления толщины для конечных продуктов оказываются независимыми от химической природы и концентрации силана.

Изобретение относится к водной связующей композиции для изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, включающей (a) по меньшей мере один сахарид, выбранный из восстанавливающих сахаров и гидрированных сахаров, причем доля гидрированных сахаров составляет от 25 мас.% до 100 мас.%, (b) по меньшей мере одну мономерную многоосновную карбоновую кислоту, или соль, или ангидрид такой кислоты, (c) более чем 2,0 мас.%, по отношению к суммарной массе компонентов (a) и (b), по меньшей мере одного эпоксисилана. Также изобретение относится к способу изготовления изоляционного продукта на основе минеральной ваты, включающему нанесение указанной композиции на волокна минеральной ваты, испарение фазы растворителя и термическое отверждение композиции и к звукоизоляционному и/или теплоизоляционному продукту, полученному указанным способом. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

1. Водная связующая композиция для изоляционных продуктов на основе минеральной ваты, включающая:

(a) по меньшей мере один сахарид, выбранный из восстанавливающих сахаров, гидрированных сахаров и их смеси, причем доля гидрированных сахаров в сахариде составляет от 25 мас.% до 100 мас.%,

(b) по меньшей мере одну мономерную многоосновную карбоновую кислоту, или её соль, или её ангидрид,

(c) более чем 2,0 мас.%, по отношению к суммарной массе компонентов (a) и (b), по меньшей мере одного эпоксисилана.

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит от 2,1 до 7 мас.%, предпочтительно от 2,3 до 6 мас.%, в частности, от 2,5 до 5 мас.% и более предпочтительно от 3 до 4,5 мас.%, по меньшей мере одного эпоксисилана, причем данные процентные доли выражены по отношению к суммарной массе компонентов (a) и (b).

3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что эпоксисилан выбран из 3-глицидоксипропилтриалкоксисиланов, 3-глицидоксипропилдиалкоксиалкилсиланов, эпоксициклогексилэтилтриалкоксисиланов, эпоксициклогексилэтилдиалкоксиалкилсиланов, предпочтительно из 3-глицидоксипропилтриалкоксисиланов.

4. Композиция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что сахарид содержит по меньшей мере 30 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 50 мас.% и, в частности, по меньшей мере 70 мас.%, гидрированных сахаров.

5. Композиция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что гидрированный сахар выбран из продуктов гидрирования моносахаридов, дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов, а также их смесей.

6. Композиция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что гидрированный сахар представляет собой продукт гидрирования гидролизата крахмала.

7. Композиция по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что многоосновная карбоновая кислота представляет собой лимонную кислоту.

8. Способ изготовления изоляционного продукта на основе минеральной ваты, включающий:

- нанесение водной связующей композиции по любому из предшествующих пунктов на волокна минеральной ваты,

- испарение фазы растворителя водной связующей композиции и термическое отверждение нелетучего остатка композиции.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что он также включает стадию изготовления водной связующей композиции менее чем за 24 часа, предпочтительно менее чем за 4 часа и, в частности, менее чем за 1 час до стадии нанесения на волокна.

10. Звукоизоляционный и/или теплоизоляционный продукт, полученный способом по любому из пп. 8 и 9.