FI121011B - Sokerivalmisteen käyttö menetelmässä, joka on tarkoitettu mineraalivillatuotteen valmistamiseksi - Google Patents

Description

SOKERI VALMI STEEN KÄYTTÖ MENETELMÄSSÄ, JOKA ON TARKOITETTU MINERAALIVILLATUOTTEEN VALMISTAMISEKSI

Tämä keksintö koskee sokerivalmisteen käyttöä menetelmässä, joka on tarkoitettu mineraalivillaan perustuvan tuotteen valmistamiseksi. Keksinnön mukaiset tuotteet on tarkoitettu käytettäväksi esimerkiksi lämpö- ja paloeristykseen, palosuojaukseen, meluntorjuntaan ja sellaisten kasvualustojen lujituksen säätelemiseen, jotka ovat muista materiaaleista, kuten muoveista ja täyteaineista. Erityisesti tämä koskee sokerivalmisteen käyttöä mineraalivillaan perustuvan tuotteen valmistamiseksi, jolloin käytetään fenoliformaldehydihartsia kovettuvana sideaineena.

Fenoliformaldehydihartsiin perustuvat hartsivalmis-teet ovat alalla hyvin tunnettuja lämpökovettuvina sideaineina. Hartsivalmistetta voidaan käyttää polymeroimattomassa tai osittain polymeroidussa muodossa. Hartsivalmiste sumutetaan kaasuvirtaan ja jouduttuaan kosketukseen mineraalikuitujen kanssa se saostuu niiden pinnalle ja kovetetaan lämpökäsittelyllä, jolloin kovettunut hartsi liittää mineraali-villaa sisältävät kuidut keskenään toisiinsa.

Fenoliformaldehydihartsi sisältää sekä fenolia että formaldehydiä moolisuhteessa 1 : 2,8 ja enemmän, kuten jopa suhteessa 1:6. Yleensä formaldehydin määrä on stökiometristä määrää suurempi, kuten esimerkiksi suhteessa 1 : 3,1 - 1 : 5, esimerkiksi suhteessa 1 : 3,4. Formaldehydin ylimäärällä vältetään mahdollisuus, että fenoli jää kaasumaiseen muotoon kaasuvirrassa ja purkautuu ympäristöön hartsivalmisteen sumuttamisen ja siinä läsnäolevan veden haihduttamisen jälkeen.

Hartsivalmiste sisältää yleensä myös ammoniakkia, jonka tarkoitus on sitoa formaldehydin ylimäärä suhteessa fenoliin muodostamalla ammiiniyhdisteitä, kuten heksametyy-litetra-ammiinia.

Tällaisen fenoliformaldehydihartsin ja ammoniakkia sisältävän vesipitoisen valmisteen käytön haittapuolena on ammoniakkipäästö, jonka määrä on jopa 200 ppm.

2 Tämän keksinnön kohteena on tuottaa tälle ammoniakkipäästön muodostamalle haitalle ratkaisu, joka on halvempi kuin tavanomainen menetelmä ammoniakin poistamiseksi kaasusta esimerkiksi kaasunpesulaitteiden avulla. Tämä edellyttää kuitenkin ehtoa, että fenoliformaldehydihartsin ko-vettamiseen ei vaikuteta oleellisesti haitallisesti eivätkä fenolin ja/tai formaldehydin päästöt lisäänny oleellisesti.

Keksintö perustuu oivallukseen, että ammoniakkipäästöä voidaan hillitä merkittävästi neutraloimalla ammoniakki hartsivalmisteessa käyttämällä sokeriyhdistettä. Sokeriyh-diste voidaan lisätä ennen kuin sideaine on valmis käytettäväksi ja jopa ennen kuin ammoniakki on lisätty. Erään valmistusmenetelmän mukaisesti tämän sokeriyhdisteen lisääminen tapahtuu ennen hartsivalmisteen sumuttamista, jolloin vältetään ammoniakin ja sokeriyhdisteen reaktiosta johtuen ammoniakin lopullinen neutralointi ja siten sen toiminnan väheneminen hartsin stabiloimisaineena. Sokeriyhdisteen lisääminen hartsin valmistuksen aikana on mahdollista. Hartsival-misteesta tulee lopulta epästabiili ja sopimaton käytettäväksi mineraalivillan sideaineena. Sen vuoksi keksintö ehdottaa, että sokeriyhdiste ja/tai ammoniakki lisätään hartsivalmisteeseen ajallisesti ennen hartsivalmisteen levittämistä mineraalivillalle .

Optimaalinen valmistusmenetelmä käsittää ammoniakin tai ammoniumin lisäämisen viimeisenä aineosana juuri ennen hartsiin perustuvan sideaineen levittämistä mineraalivillalle.

Siten keksinnön mukainen menetelmä tekee mahdolliseksi mineraalivillaan perustuvan tuotteen valmistuksen, menetelmän käsittäessä: i) fenoliformaldehydihartsia, joka käsittää fenolia ja formaldehydiä moolisuhteessa 1 : 2,8-1 : 6, ammoniakkia ja sokerivalmistetta sisältävän vesipitoisen valmisteen valmistamisen; ii) valmisteen levittämisen mineraalivillalle; ja iii) mineraalivillan kovettamisen tuotteen muodosta- 3 miseksi.

Yhdessä suoritusmuodossa menetelmä käsittää: i) fenoliformaldehydihartsia ja ammoniakkia sisältävän vesipitoisen valmisteen valmistamisen; ii) hartsivalmisteen sekoittamisen sokerivalmisteen kanssa; iii) hartsivalmisteen ja sokerivalmisteen seoksen levittämisen mineraalivillalle; ja iv) mineraalivillan kovettamisen tuotteen muodostamiseksi.

Toisessa suoritusmuodossa menetelmä käsittää: i) fenoliformaldehydihartsia ja sokerivalmistetta sisältävän vesipitoisen valmisteen valmistamisen; ii) hartsivalmisteen sekoittamisen ammoniakkia sisältävän vesipitoisen valmisteen kanssa; iii) hartsivalmisteen ja sokerivalmisteen seoksen levittämisen mineraalivillalle; ja iv) mineraalivillan kovettamisen tuotteen muodostamiseksi.

Vielä muu suoritusmuoto käsittää: i) fenoliformaldehydihartsia sisältävän valmisteen valmistamisen; ii) hartsivalmisteen sekoittamisen sokerivalmisteen ja ammoniakkia sisältävän vesipitoisen valmisteen kanssa; iii) hartsivalmisteen ja sokerivalmisteen seoksen levittämisen mineraalivillalle; ja iv) mineraalivillan kovettamisen tuotteen muodostamiseksi.

On huomattu, että periaatteessa on mahdollista sumuttaa sokerivalmiste ja hartsivalmiste erikseen ja levittää ne kuiduille, mikäli ammoniakki voi reagoida sokeriyhdisteen kanssa ennen joutumistaan kaasufaasiin. Optimaalista prosessia varten on kuitenkin erittäin suositeltavaa sekoittaa sokerivalmistetta sisältävä hartsivalmiste ammoniakin kanssa vähän ennen surmattamista.

4

Sokeriyhdiste, yleensä sokerivalmiste, voi sisältää minkä tahansa sopivan sokeriyhdisteen, mikäli sokeriyhdiste reagoi ammoniakin kanssa eikä heikennä oleellisesti hartsi-valmisteen toimintaa. Sopiviin sokeriyhdisteisiin sisältyvät aldoosit ja ketoosit, kuten monosakkaridit, esimerkiksi glukoosi ja fruktoosi, disakkaridit, kuten sakkaroosi, maltoosi, laktoosi, oligosakkaridit, kuten siirappi, erityisesti glukoosisiirappi ja fruktoosisiirappi, ja polysakkaridit, erityisesti vesiliukoiset polysakkaridit, kuten dekstriini ja tärkkelys. On huomattu, että sokerivalmiste voi sisältää yhden tai useampia näistä sokeriyhdisteistä. Sokerivalmiste voi koostua kiinteästä aineesta, dispersiosta, mutta edullisesti se on vesiliuos. Näin optimaalinen sekoitus vesipitoisen hartsivalmisteen kanssa on mahdollista.

Vesiliuoksen muodossa oleva sokerivalmiste sisältää yleensä 1-80 paino-%, edullisesti 15 - 80 paino-%, yleensä 35 - 75 paino-%, esimerkiksi 50 paino-% sokeriyhdistettä vedessä. Lisätyn sokerivalmisteen määrä suhteessa hartsivalmisteen määrään on edullisesti sellainen, että sokeriyhdistettä lisätään stökiometrinen määrä tai ylimäärä suhteessa ammoniakkiin, eli sellainen määrä, että ammoniakkipäästö vähenee merkittävästi.

Sokeriyhdisteen määrä sokerivalmisteessa ja sokeri-valmisteen määrä, jota on tarkoitus käyttää suhteessa ammoniakkia sisältävään hartsivalmisteeseen, voidaan todeta rutiinikokein siten, että ammoniakkipäästö vähenee merkitsevästi. Voidaan käyttää esimerkiksi hartsivalmisteita ja so-kerivalmisteita, jotka kumpikin sisältävät yhtä suuren määrän hartsia ja sokeria, jolloin molempien valmisteiden optimaalinen sekoittaminen on mahdollista viskositeetin ollessa riittävän pieni.

Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan nyt hyödyntää kun tehdään pakkaus, jota voidaan käyttää mineraalivillatuotteiden valmistuksessa, jolloin pakkaus sisältää edellä kuvattua hartsivalmistetta sisältävän säiliön ja erillisen säiliön, joka 5 sisältää edellä kuvattua sokerivalmistetta.

Edellä esitetyn mukaisesti saadut mineraalivillatuotteet käsittävät kivivillan, lasivillan, kuonavillan ja niiden seokset. Mineraalivillakuitujen pituus ja halkaisija ovat tyypillisiä erityyppisille mineraalivilloille.

Haluttaessa hartsivalmiste voi sisältää lisäaineita optimaalista polymerointia varten, kuten amideja, erityisesti ureaa. Urean suhteen on kuitenkin huomattava, että sillä ei ole mitään vaikutusta keksinnön mukaisen sokerin ammoniakkia sitovaan vaikutukseen, koska ammoniakkipäästö ei vähene oleellisesti.

Tarttumista ja leviämistä edistäviä aineita, kuten silikoniöljyä ja silaaneja, voidaan myös lisätä hartsin optimaalisen tarttumisen ja leviämisen aikaansaamiseksi mineraalivillakuitujen pinnalla.

Menetelmän ja pakkauksen mainittuja ja muita ominaisuuksia mineraalivillan valmistamiseksi käyttäen fenolifor-maldehydihartsia, jolloin ammoniakkipäästö vähenee suuresti, kuvataan seuraavassa edelleen viitaten suoritusmuotoon, joka on annettu vain esimerkkinä ja jota ei pidä katsoa keksintöä rajoittavaksi.

Esimerkki 1

Tavanomainen hartsivalmiste valmistetaan siten, että fenolin ja formaldehydin välinen moolisuhde on 1 : 3,4, katalyyttiä lisätään siten, että pH-arvo > 8,6. Kun reaktion lämpötila > 80 °C on saavutettu, lisätään 50-%:ista sokeri-valmistetta, joka perustuu glukoosisiirappiin (3 % dekstroosia, 11 % maltoosia, 17 % maltotrioosia ja 69 % oligopolysakkarideja) ja jonka määrä on 1 osa 0,77 osaa kohden fenolia. Kun hartsi kykenee liukenemaan suhteessa noin 8 osaa vettä/1 osa hartsia, lisätään 1 osa ureaa/1,6 osaa käytettyä fenolia. Hartsi laimennetaan vedellä 40 %:n kiinteiden aineiden pitoisuuteen ja jäähdytetään 20 °C:n lämpötilaan. Seuraavana päivänä (tai seuraavalla viikolla) katalyytti neutraloidaan, ammoniakki 6 lisätään ja hartsia laimennetaan edelleen vedellä 20 %:n kiinteiden aineiden pitosuuteen. Ammoniakin määrä säädetään siten, että saavutetaan veteen laimennettavuus, joka on noin 1 osa hartsia/ 3 osaa vettä. Verrattuna tavanomaiseen hartsivalmisteeseen, jossa ei ole glukoosisiirappia, ammoniakkipäästö vähenee alle 500 ppm:ään.

Esimerkki 2

Tavanomainen hartsivalmiste (44-%:inen painon mukaan) sisälsi 8 paino-% ammoniakkia ja 12 % ureaa. Tämä hartsivalmiste laimennetaan vedellä 15 %:iseksi painon mukaan ja sisältää noin 3 paino-% ammoniakkia. Johtuen ammoniakin läsnäolosta hartsivalmiste on helposti vedellä laimennettava ja stabiili varastoitaessa. Hartsivalmiste sisältää lisäksi si-laaniyhdisteen.

Erikseen on valmistettu sokerivalmiste, joka perustuu glukoosisiirappiin (3 % dekstroosia, 11 % maltoosia, 17 % maltotrioosia ja 69 % oligopolysakkarideja). Glukoosisiirappi laimennetaan 15-%:iseksi painon mukaan.

Kolme osaa laimennettua hartsivalmistetta ja yksi osa sokerivalmistetta sekoitetaan toistensa kanssa välittömästi ennen sumuttamista kehruukammiossa, jossa mineraalivillakuidut kehrätään tavanomaisesti ilmavirrassa. Hartsivalmisteen ja sokerivalmisteen seos saostuu kuitujen pinnalle ja muodostaa kovettamisen jälkeen jäykän sidoksen mineraalivillakuitujen välille.

Kun käytetään vain hartsivalmistetta tai hartsivalmistetta sen jälkeen kun se on laimennettu yhdellä osalla vettä, ammoniakkipäästön määrä on noin 200 ppm. Kuitenkin kun hartsivalmiste laimennetaan keksinnön mukaisesti sokeri-valmisteella, ammoniakkipäästö vähenee silloin huomattavasti alle 50 ppm:ään.

Esimerkki 3

Valmistetaan hartsi, jossa fenolin ja formaldehydin välinen moolisuhde on 1 : 3,8, ja emäksistä katalyyttiä lisätään pH:n säätämiseksi arvoon > 8,6. Kun reaktiolämpötila on yli 7 80 °C, lisätään 75-%:ista sokeriliuosta. Sokeriliuos on valmistettu perustuen glukoosisiirappiin (3 % dekstroosia, 11 % maltoosia, 17 % maltotrioosia ja 69 % oligopolysakkarideja). Hartsiin lisätään 1 osa sokeriliuosta 0,77 osaa kohden fenolia. Kun veteen laimennettavuus on 1 osa hartsia 8 osassa vettä, lisätään ureaa: 1 osa ureaa/1 osa käytettyä fenolia.

Sitten hartsi laimennetaan vedellä 40 %:n kiinteiden aineiden kohsentraatioon ja hartsi jäähdytetään 20 °C:n lämpötilaan. Ennen kuin hartsi on määrä levittää kuiduille, se laimennetaan 20 %:n kiinteiden ainiden pitoisuuteen, käytetty katalyytti neutraloidaan ja ammoniakkia lisätään, jotta saavutetaan veteen laimennettavuus, joka on 1 osa hartsia/3 osaa vettä.

Ammoniakkipäästö mineraalikuitujen tuotannosta väheni alle 30 ppm:ään.

Alan ammattimiehelle on ilmeistä, että kaikenlaiset muunnelmat hartsivalmisteen ja sokerivalmisteen koostumuksessa ovat mahdollisia, mikäli nämä valmisteet joutuvat ensin keskinäiseen kosketukseen jollakin hetkellä siten, että hartsivalmiste pysyy stabiilina, muodostuu sopivasti kovetettu hartsisideaine kuitujen pinnalle ja ammoniakkipäästö vähenee huomattavasti. Tämä tarkoittaa, että fenolin, formaldehydien, ammoniakin ja sokerin määrät, joita käytetään, ovat keskinäisesti sovitettu rutiinikokeen avulla sellaisiksi, että tämän keksinnön mukaisesti fenolipäästö, formalde-hydipäästö ja ammoniakkipäästö vähenevät suuresti.

Claims (10)

1. Sokerivalmisteen käyttö menetelmässä, joka on tarkoitettu mineraalivillaan perustuvan tuotteen valmistamiseksi, joka käsittää: i) fenoliformaldehydihartsia, joka käsittää fenolia ja formaldehydiä moolisuhteessa 1 : 2,8 - 1 : 6, ammoniakkia ja sokerivalmistetta sisältävän vesipitoisen valmisteen valmistamisen; ii) valmisteen levittämisen mineraalivillalle; ja iii) mineraalivillan kovettamisen tuotteen muodostamiseksi, ammoniakkipäästön vähentämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, joka käsittää: i) fenoliformaldehydihartsia ja ammoniakkia sisältävän vesipitoisen valmisteen valmistamisen; ii) hartsivalmisteen sekoittamisen sokerivalmisteen kanssa; iii) hartsivalmisteen ja sokerivalmisteen seoksen levittämisen mineraalivillalle; ja iv) mineraalivillan kovettamisen tuotteen muodostamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, joka käsittää: i) fenoliformaldehydihartsia ja sokerivalmistetta sisältävän vesipitoisen valmisteen valmistamisen; ii) hartsivalmisteen sekoittamisen ammoniakkia sisältävän vesipitoisen valmisteen kanssa; iii) hartsivalmisteen ja sokerivalmisteen seoksen levittämisen mineraalivillalle; ja iv) mineraalivillan kovettamisen tuotteen muodostamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttö, joka käsittää i) fenoliformaldehydihartsia sisältävän valmisteen valmistamisen; ii) hartsivalmisteen sekoittamisen sokerivalmisteen ja ammoniakkia sisältävän vesipitoisen valmisteen kanssa; iii) hartsivalmisteen ja sokerivalmisteen seoksen levittämisen mineraalivillalle; ja iv) mineraalivillan kovettamisen tuotteen muodostamiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen käyttö, jossa hartsivalmiste sisältää ammoniakkia sellaisen määrän, että pH-arvo on suurempi kuin 7.

6. Patenttivaatimuksen 1-5 mukainen käyttö, jossa hartsivalmisteen pH-arvo on 8-11, edullisesti 8-10, edullisemmin 8,5-9,5.

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen käyttö, jossa sokerivalmiste sisältää monosakkarideja, disakkarideja, oligosakkarideja ja/tai polysakkarideja.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käyttö, jossa sokerivalmiste sisältää glukoosia, fruktoosia, sakkaroosia, maltoosia, siirappia, melassia ja dekstriiniä.

9. Patenttivaatimusten 1-8 mukainen käyttö, jossa sokerivalmistetta lisätään painon mukaan 1-80-%:isena, edullisesti 15-80-%:isena liuoksena vedessä.

10. Patenttivaatimusten 1-8 mukainen käyttö, jossa sokerivalmistetta lisätään stökiometrinen määrä tai ylimäärä suhteessa ammoniakkiin.