RU2588239C2 - Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал на нефенолформальдегидном связующем - Google Patents
Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал на нефенолформальдегидном связующем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588239C2 RU2588239C2 RU2014117555/05A RU2014117555A RU2588239C2 RU 2588239 C2 RU2588239 C2 RU 2588239C2 RU 2014117555/05 A RU2014117555/05 A RU 2014117555/05A RU 2014117555 A RU2014117555 A RU 2014117555A RU 2588239 C2 RU2588239 C2 RU 2588239C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- microparticles
- binder
- insulating material
- nano
- Prior art date
Links
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 title description 5
- SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;phenol Chemical compound O=C.OC1=CC=CC=C1 SLGWESQGEUXWJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 claims abstract description 12
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 10
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 claims description 21
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 13
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 7
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 7
- -1 clays Substances 0.000 claims description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 3
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract 3
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 abstract 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 23
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 14
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 13
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 6
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 6
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 238000011068 load Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 229920001744 Polyaldehyde Polymers 0.000 description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002982 water resistant material Substances 0.000 description 2
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N Buckminsterfullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 229910017767 Cu—Al Inorganic materials 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N Glyoxal Chemical compound O=CC=O LEQAOMBKQFMDFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940015043 Glyoxal Drugs 0.000 description 1
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 210000003666 Nerve Fibers, Myelinated Anatomy 0.000 description 1
- 229910003310 Ni-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920002582 Polyethylene Glycol 600 Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N Trolnitrate Chemical compound [O-][N+](=O)OCCN(CCO[N+]([O-])=O)CCO[N+]([O-])=O HWKQNAWCHQMZHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002268 Wool Anatomy 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 235000019622 astringency Nutrition 0.000 description 1
- 235000019606 astringent taste Nutrition 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002981 blocking agent Substances 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- WRZXKWFJEFFURH-UHFFFAOYSA-N dodecaethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO WRZXKWFJEFFURH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Substances O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YAMHXTCMCPHKLN-UHFFFAOYSA-N imidazolidin-2-one Chemical compound O=C1NCCN1 YAMHXTCMCPHKLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- TXKRDMUDKYVBLB-UHFFFAOYSA-N methane;titanium Chemical compound C.[Ti] TXKRDMUDKYVBLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001490 poly(butyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003784 tall oil Substances 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к теплоизоляционному и звукоизоляционному материалу и способу его изготовления. Материал содержит минеральные волокна диаметром от 0,5 до 10,0 мкм и связующее, полученное отверждением водной композиции, включающей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, силан, гидрофобизирующую эмульсию, обеспыливатель и нано- или микрочастицы. Тепло- и звукоизоляционный материал содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: минеральные волокна 92,0-98,0, связующее 0,95-7,00, в том числе поливиниловый спирт 0,72-4,00, модифицированный крахмал 0,01-3,00, силан 0,01-0,20, гидрофобизирующая эмульсия 0,10-1,40, обеспыливатель 0,10-1,00, нано- или микрочастицы 0,01-1,00. Нано- или микрочастицы выполнены по меньшей мере из одного материала, выбранного из группы, включающей графит, фуллерены, углеродные нанотрубки, глины, частицы металлов и их сплавов, карбидов и окислов, диоксида кремния. Связующее может дополнительно содержать сшивающий агент. Описан также способ получения тепло- и звукоизоляционного материала путем нанесения композиции связующего на минеральное волокно и его отверждения в присутствии сшивающего агента при температуре 210-240°С. Технический результат - повышение водостойкости и механической прочности материала, прочности на сжатие после сорбционного увлажнения, а также повышение его теплоизоляционных свойств за счет снижения его теплопроводности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 табл., 7 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области составов тепло- и звукоизоляционных материалов из минерального волокна, включая базальтовое, шлаковое и стеклянное волокно, и может быть использовано при изготовлении волокнистой теплоизоляции, применяемой в различных отраслях народного хозяйства.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изделия из минерального волокна включают: стекловату, минеральную вату и каменную вату, в которых волокна связаны вместе отвержденным термореактивным полимерным связующим.
Для использования в качестве термо- и звукоизолирующих изделий маты из связанных минеральных волокон обычно производят превращением расплава подходящего сырья в волокно общепринятым способом, например, на центрифуге.
Волокна вдувают в камеру волокноосаждения, и, когда они находятся в воздухе и все еще горячие, на них наносится раствор связующего, и они осаждаются случайным образом в виде первичного ковра на движущийся конвейер. Затем мат из волокна подают в камеру полимеризации, где нагретый воздух продувают через мат для отверждения связующего и жесткого связывания вместе минеральных волокон.
Чаще всего связующими смолами являются фенолформальдегидные смолы, которые недороги, имеют низкую вязкость и способны отверждаться с образованием жесткого полимера, за счет чего получают конечный продукт с хорошими физико-механическими свойствами. Однако использование фенолформальдегидных связующих становится все более нежелательным из-за использования и выделения в процессе производства химических веществ, загрязняющих окружающую среду.
Разработано множество композиций, не содержащих формальдегида, использующихся в качестве связующих при производстве минераловатных изделий (т.н. нефенолформальдегидные связующие).
Из патента РФ №2102350 (опубликован 20.01.1998; МПК С04В 26/02, С04В 24/42) известен теплоизоляционный материал, который готовят из смеси при следующем соотношении компонентов, мас.%: базальтовое волокно (диаметром 0,2-3,0 мкм) 88,7-98,3; глинистое связующее 0,5-0,7; поливинилацетатная дисперсия 1,0-2,3; гидрофобизирующая жидкость 136-41 0,2-2,0. Плотность материала составляет до 38 кг/м3, гибкость покрытия составляет до 12 мм. Материал согласно данному изобретению может использоваться для тепловой изоляции поверхностей в различных отраслях народного хозяйства. Глина, используемая в патенте РФ №2102350, служит только для увеличения начальной прочности, но не добавляет материалу ни водостойкости, ни прочности. По этой причине указанная в аналоге рецептура с ПВА не получила распространения и даже не была реализована на практике (заявленная плотность материала ограничена величиной 38 кг/м3, так как для более плотных плит требуется большая прочность).
Из уровня техники также известен способ изготовления волокнистых теплоизоляционных изделий, который включает приготовление суспензии из неорганических волокон, преимущественно базальтовых, и глинистого связующего (патент РФ №2111115, опубликован 20.05.1998; МПК В28В 1/52, С04В 28/00). Недостатком данного способа является недостаточная водостойкость изделий.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) был выбран патент РФ №2430124 (опубликован 27.09.2011; МПК C08L 29/04, C08K 5/09, C08K 5/07, C08G 4/00, C08G 8/10, В32В 17/04, D04H 1/64), который раскрывает композицию для связующего для нетканого материала, получаемого из волокна (в частности, синтетического волокна - полиэфирного, акрилового, нейлонового, полиамидного, керамического либо стекловолокна) и способ пропитывания рыхлой массы волокон раствором связующего. Отверждаемая водная композиция для связующего для нетканого материала получена способом, включающим объединение следующих компонентов:
(а) полимера, содержащего гидроксильные группы, который является комбинацией поливинилового спирта и, по меньшей мере, одного компонента, выбранного из группы, состоящей из крахмала, модифицированного крахмала и сахара;
(б) многофункционального сшивающего агента, который является, по меньшей мере, одним агентом, выбранным из группы, состоящей из неполимерной поликислоты, ее солей, ангидрида и неполимерного полиальдегида,
причем если многофункциональный сшивающий агент представляет собой неполимерный полиальдегид, то композиция дополнительно включает (в) катализатор;
при этом массовое соотношение (а):(б) лежит в диапазоне от 95:5 до примерно 35:65, а рН отверждаемой композиции повышают до по меньшей мере 1,25 путем добавления азотсодержащего основания,
причем неполимерный полиальдегид представляет собой блокированный глиоксаль или блокированный глутаральдегид, который блокирован блокирующим агентом, представляющим собой по меньшей мере один агент, выбранный из группы, состоящей из мочевины, этиленмочевины, сорбитола и этиленгликоля.
Указанный способ применим для нетканого полотна, но имеет недостаточную водостойкость для минераловатных изделий.
Задачей настоящего изобретения является создание теплоизоляционного и звукоизоляционного материала из минерального волокна, который может быть использован для изготовления волокнистой изоляции и обладающего пониженной теплопроводностью и повышенной механической прочностью.
Технический результат - повышение водостойкости и механической прочности материала, а также повышение его теплоизоляционных свойств за счет снижения его теплопроводности.
Поставленная задача решена тем, что тепло- и звукоизоляционный материал содержит минеральные волокна, связующее и нано- или микрочастицы. Минеральные волокна выбирают с диаметром в диапазоне от 0,5 до 10,0 мкм. Связующее получают отверждением водной композиции, содержащей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, сшивающий агент, катализатор, силан, масляный обеспыливатель и гидрофобизатор. При получении материала компоненты выбирают в таком соотношении, чтобы в готовом материале содержалось: минеральные волокна - от 92,0 до 98,0 мас.%; связующее - от 0,95 до 7,00 мас.%; нано- или микрочастицы - от 0,01 до 1,00 мас.%. При этом полученный материал содержит поливиниловый спирт (от 0,72 до 4,00 мас.%), модифицированный крахмал (от 0,01 до 3,00 мас.%), силан (от 0,01 до 0,20 мас.%), гидрофобизирующую эмульсию (от 0,10 до 1,40 мас.%), обеспыливатель (от 0,10 до 1,00 мас.%).
Благодаря такому тепло- и звукоизоляционному материалу полностью решается проблема возможного выделения вредных веществ из минераловатных изделий, материал является экологически безопасным, негорючим и достаточно водостойким.
В предпочтительном варианте реализации изобретения нано- или микрочастицы состоят из материала, выбранного из группы, включающей графит, фуллерены, углеродные нанотрубки, глины, частицы металлов и их сплавов, карбидов и окислов, микрочастицы (микросферы) диоксида кремния или любые комбинации вышеперечисленных объектов, или любые их комбинации. Это позволяет создать более плотную сетку сшивок, получающуюся при взаимодействии центров поликонденсации или полимеризации и различных реакционноспособных функциональных групп связующего. В результате обеспечивается глубокое и однородное отверждение всех компонентов связующего и, как следствие, получают более прочный и водостойкий материал, а также снижается теплопроводность материала, в том числе и за счет создания развитого микрорельефа на поверхности минеральных волокон.
Также в предпочтительном варианте реализации изобретения:
- минеральные волокна выбирают из группы, включающей базальтовые, стеклянные и шлаковые волокна;
- масляный обеспыливатель выбирают на основе ненасыщенного или насыщенного масла;
- плотность материала составляет от 10 до 185 кг/м3.
Еще одним объектом настоящего изобретения является способ получения тепло- и звукоизоляционного материала, обладающего повышенной механической прочностью и водостойкостью. Это достигается нанесением композиции на минеральное волокно, включающей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, сшивающий агент, катализатор, силан, масляный обеспыливатель и гидрофобизатор, а также нано- или микрочастицы, выбранные из группы, включающей графит, фуллерены, углеродные нанотрубки, глины, частицы металлов и их сплавов, карбидов и окислов, микрочастицы (микросферы) диоксида кремния или любые их комбинации, на минеральное волокно, полученное из расплава, и последующее отверждение при температуре 210-240°С с получением жесткого термореактивного полимера. Для достижения лучшего гидрофобизирующего эффекта гидрофобизатор и/или обеспыливатель наносят на волокно отдельно от остальных компонентов связующего.
Материал и способ согласно настоящему изобретению обладают рядом преимуществ в сравнении с известными из уровня техники, в частности:
- для производства изделий из минерального волокна применяется отверждаемая водная композиции связующего на основе поливинилового спирта вместо поливинилацетатной дисперсии. Температура размягчения поливинилацетата находится в пределах 30-50°С, в то время как у поливинилового спирта температура размягчения составляет 225°С. Это обеспечивает сохранение физико-механических свойств у предлагаемого в настоящем изобретении связующего при достаточно высоких температурах и, как следствие, хорошую механическую прочность теплоизоляционного материала. Кроме того, поливиниловый спирт - это полимер с высоким пределом прочности на разрыв, превосходной гибкостью и выдающейся вяжущей способностью;
- технологичность рецептуры связующего с поливинилацетатной дисперсией (связующее не прилипает к металлическим частям - валкам, ламелям и т.д.), тогда как поливинилацетатная дисперсия обладает сильной адгезией ко всем металлическим поверхностям в процессе производства;
- поливинилацетатная дисперсия обладает низкой атмосферной стойкостью по сравнению с поливиниловым спиртом;
- добавка нано- или микрочастиц глины, или микросфер диоксида кремния, или наноуглеродных аллотропных модификаций углерода, или микрографита, или наноразмерных частиц металлов, их сплавов, карбидов металлов и окислов металлов, или любой комбинации вышеперечисленных нанообъектов предназначена для создания более плотной сетки сшивок, получающейся при взаимодействии центров поликонденсации или полимеризации, различных реакционноспособных функциональных групп связующего, что обеспечивает глубокое и однородное отверждение всех компонентов связующего с целью создания более прочного и водостойкого материала, а также эффекта снижения теплопроводности материала, в том числе и за счет создания развитого микрорельефа на поверхности минеральных волокон;
- предлагаемый способ не требует изменения существующей технологии производства минеральной ваты;
- получаемые изделия из минерального волокна могут широко использоваться в строительстве и других отраслях народного хозяйства;
- композиция обеспечивает хорошую прочность и водостойкость отвержденному минераловатному изделию.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Минераловатный материал и изделия из него получают посредством нанесения не содержащей фенола и формальдегида связующей композиции на образующееся из расплава минеральное волокно. Далее смесь отверждают с получением жесткого термореактивного полимера.
После отверждения связующего конечный продукт предпочтительно содержит до 7,0 мас.% отвержденного полимера, более предпочтительно - от 0,95 до 4,3 мас.% отвержденного полимера, при этом массовые проценты рассчитаны исходя из количества волокна и отвержденного полимера.
Отверждаемая водная композиция связующего для минераловатного материала и изделий из него состоит из следующих компонентов: полимера, содержащего гидроксильные группы - поливинилового спирта, либо является комбинацией поливинилового спирта и модифицированного крахмала.
Способ получения минераловатных изделий включает нанесение на волокна отверждаемой водной композиции, включающей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, гидрофобизатор, силан, наночастицы или микросферы, масляный обеспыливатель, как вариант - раздельное нанесение отверждаемой водной композиции и части технологических добавок на волокна, и нагревание смеси до 240°С в течение времени, достаточного для сушки изделий и получения отверждения.
В качестве гидрофобных агентов можно использовать силаны, силиконы, масла, различные гидрофобные соединения и гидрофобный крахмал.
В качестве обеспыливающих агентов можно использовать полиолы, воски, смолы, масла, жиры, парафины и т.д. Задачей обеспыливающего агента является связывание вместе любой пыли или связывание пыли на основной матрице либо физически (пленкообразование), либо химически (поверхностно-активные свойства).
Такие добавки предпочтительно добавляют в виде эмульсии, при этом эмульсия разрушается на стадии термообработки в камере полимеризации, высвобождая при этом различные добавки.
Масло предпочтительно использовать высыхающее. Оно хорошо распределяется при перемешивании в растворе поливинилового спирта и служит для достижения показателя водостойкости плиты не ниже 1 кг/м. Также допустимо использовать и невысыхающее масло.
Далее приведены примеры осуществления данного изобретения. Не являясь единственно возможными, они наглядно демонстрируют возможность достижения заданного технического результата в различных вариантах осуществления изобретения.
ПРИМЕРЫ
Компонент А получают путем растворения 30 кг крахмала или модифицированного крахмала в 70 л деминерализованной воды.
Компонент В получают посредством растворения 30 кг поливинилового спирта в 70 л деминерализованной воды.
Пример 1
Компоненты (из расчета на одну тонну готовой минераловатной продукции (гп)), перечисленные в таблице 1, смешивают в следующем порядке:
- компонент А - 47 кг,
- компонент В - 47 кг,
- вода - 331 л,
- обеспыливатель Пентамикс 842 - 10,7 кг,
- гидрофобизатор Silres BS 5136 - 10,2 кг,
- силан Silquest А 1524 - 0,63 кг.
Полученные компоненты непрерывно подаются на центрифугу одновременно с подачей расплава. При этом композиция наносится на волокно. Из волокна с нанесенным связующим формируется первичный ковер, затем происходит его сушка и отверждение в камере полимеризации при температуре 230°С и циркуляции горячего воздуха через минераловатный ковер. Затем ковер охлаждается прососом через него холодного воздуха и режется на готовые изделия.
Количество компонентов указано из расчета на 1 тонну готовой продукции с учетом потерь минерального волокна при волокнообразовании в размере 17%; композиции связующего на центрифугу подается больше на 18%.
Пример 2
Отличается от примера 1 уменьшенной загрузкой компонентов связующего, перечисленных в таблице 2, на смешение, а именно:
- компонент А - 0,66 кг,
- компонент В - 28,2 кг,
- вода - 396,14 л.
Величина загрузки остальных компонентов не изменяется.
Пример 3
Отличается от примера 1 увеличенной загрузкой компонентов связующего, перечисленных в таблице 3, на смешение, а именно:
- компонент А - 70,2 кг,
- компонент В - 157,7 кг,
- вода - 197,1 л.
Величина загрузки остальных компонентов не изменяется.
Пример 4
Отличается от примера 1 тем, что содержит сшивающий агент: полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 200 и выше (предпочтительно - полиэтиленгликоль марки ПЭГ-600). Сшивающий агент предварительно смешивается с компонентом В, а затем смешиваются все остальные компоненты, перечисленные в таблице 4.
Пример 5
Отличается от примера 1 тем, что 5,35 кг льняного или таллового масла предварительно смешивается с компонентом В, а затем смешиваются все остальные компоненты, перечисленные в таблице 5. Обеспыливатель Пентамикс 814 в этом случае не подается.
Пример 6
Отличается от примера 1 тем, что содержит микрочастицы: микросферы полые стеклянные МС-Н, графитовую пыль ГПТ-С, бентонитовый порошок ПБМА или аэросил А-300. Микрочастицы предварительно смешиваются с компонентом В, а затем смешиваются все остальные компоненты, перечисленные в таблице 6:
Пример 7
Отличается от примера 1 тем, что содержит наночастицы: порошок фуллерена С60 Alfa Aesar или фуллеренсодержащую сажу, углеродные нанотрубки УМЫТ, нанопорошок алюминия, покрытый L-Alex, многокомпонентные наночастицы Cu-Al или Ni-Al, нанопорошок оксида железа, нанопорошок карбида титана, нанопорошок диоксида кремния «Наносилика». Наночастицы предварительно смешиваются с компонентом В, а затем смешиваются все остальные компоненты, перечисленные в таблице 7.
Полученные изделия - минераловатные плиты - имеют свойства, приведенные в таблицах 8, 9 и 10.
Настоящими экспериментальными данными продемонстрировано, что при изготовлении минераловатных изделий, в частности базальтовых плит, получается продукция, имеющая хорошие потребительские свойства.
По физико-механическим и теплотехническим свойствам, по водопоглощению она ни в какой мере не уступает традиционной продукции, выпускаемой на фенолформальдегидных смолах.
Таким образом, предлагается тепло- и звукоизоляционный материал и способ его получения с использованием связующего, в состав которого не входят токсичные и вредные компоненты. Полученные из данного материала изделия имеют хорошую механическую прочность, низкое водопоглощение и низкую деформацию после погружения в воду. Они мягче на ощупь, чем аналогичные изделия на фенолформальдегидном связующем. Связующее очень технологично при изготовлении минеральной ваты, не вызывает коррозии оборудования и не прилипает к металлическим поверхностям в отличие от акрилатных связующих. Состав по примеру 6 имеет пониженную не менее чем на 7% теплопроводность за счет содержания стеклянных полых микросфер и графита. Состав по примеру 7 имеет повышенные на 20-25% физико-механические свойства за счет более глубокого отверждения связующего в присутствии наночастиц.
Claims (8)
1. Тепло- и звукоизоляционный материал, содержащий:
минеральные волокна диаметром от 0,5 до 10,0 мкм,
связующее, полученное отверждением водной композиции, содержащей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, силан, масляный обеспыливатель, гидрофобизирующую эмульсию,
и нано- или микрочастицы,
причем тепло- и звукоизоляционный материал содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
минеральные волокна - от 92,0 до 98,0;
связующее - от 0,95 до 7,00, в том числе
поливиниловый спирт - от 0,72 до 4,00;
модифицированный крахмал - от 0,01 до 3,00;
силан - от 0,01 до 0,20;
гидрофобизирующая эмульсия - от 0,10 до 1,40;
обеспыливатель - от 0,10 до 1,00;
нано- или микрочастицы - от 0,01 до 1,00,
причем нано- или микрочастицы выполнены из по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, включающей графит, фуллерены, углеродные нанотрубки, глины, частицы металлов и их сплавов, карбидов и окислов, диоксида кремния.
минеральные волокна диаметром от 0,5 до 10,0 мкм,
связующее, полученное отверждением водной композиции, содержащей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, силан, масляный обеспыливатель, гидрофобизирующую эмульсию,
и нано- или микрочастицы,
причем тепло- и звукоизоляционный материал содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
минеральные волокна - от 92,0 до 98,0;
связующее - от 0,95 до 7,00, в том числе
поливиниловый спирт - от 0,72 до 4,00;
модифицированный крахмал - от 0,01 до 3,00;
силан - от 0,01 до 0,20;
гидрофобизирующая эмульсия - от 0,10 до 1,40;
обеспыливатель - от 0,10 до 1,00;
нано- или микрочастицы - от 0,01 до 1,00,
причем нано- или микрочастицы выполнены из по меньшей мере одного материала, выбранного из группы, включающей графит, фуллерены, углеродные нанотрубки, глины, частицы металлов и их сплавов, карбидов и окислов, диоксида кремния.
2. Тепло- и звукоизоляционный материал по п. 1, отличающийся тем, что связующее отверждают в присутствии сшивающего агента.
3. Тепло- и звукоизоляционный материал по п. 1, отличающийся тем, что минеральные волокна выбраны из группы, включающей базальтовые, стеклянные и шлаковые волокна.
4. Тепло- и звукоизоляционный материал по п. 1, отличающийся тем, что масляный обеспыливатель выбирается на основе ненасыщенного или насыщенного масла.
5. Тепло- и звукоизоляционный материал по п. 1, отличающийся тем, что плотность материала составляет от 10 до 185 кг/м3.
6. Способ получения тепло- и звукоизоляционного материала по п. 1, заключающийся в нанесении композиции, включающей поливиниловый спирт, модифицированный крахмал, силан, масляный обеспыливатель, гидрофобизирующую эмульсию и нано- или микрочастицы, выбранные из группы, включающей графит, фуллерены, углеродные нанотрубки, глины, частицы металлов и их сплавов, карбидов и окислов, микрочастицы диоксида кремния или любые комбинации упомянутых нано- или микрочастиц, на минеральное волокно с последующим отверждением в присутствии сшивающего агента при температуре 210-240°С и получением жесткого термореактивного полимера.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что упомянутыми микрочастицами диоксида кремния являются микросферы диоксида кремния.
8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что для достижения лучшего гидрофобизирующего эффекта гидрофобизатор и/или обеспыливатель наносят на волокно отдельно от остальных компонентов связующего.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014117555/05A RU2588239C2 (ru) | 2014-04-30 | Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал на нефенолформальдегидном связующем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014117555/05A RU2588239C2 (ru) | 2014-04-30 | Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал на нефенолформальдегидном связующем |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014117555A RU2014117555A (ru) | 2015-11-10 |
| RU2588239C2 true RU2588239C2 (ru) | 2016-06-27 |
Family
ID=
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2665430C1 (ru) * | 2017-06-09 | 2018-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Баромембранная технология" | Композиция для теплоизоляционного покрытия |
| WO2019050439A3 (ru) * | 2017-09-06 | 2019-05-02 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Тепло- и звукоизоляционный материал из минерального волокна на основе нефенолформальдегидного связующего |
| EP3275307B1 (en) | 2016-07-29 | 2020-12-09 | Joint Stock Company "TechnoNICOL" | Mineral fiber plant growth substrate |
| RU217295U1 (ru) * | 2021-04-28 | 2023-03-27 | Елена Николаевна Камаева | Шпилька-подвес для воздуховодов |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2430124C2 (ru) * | 2005-05-06 | 2011-09-27 | Дайнеа Ой | Отверждаемая водная композиция на основе поливинилового спирта, не содержащая формальдегид |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2430124C2 (ru) * | 2005-05-06 | 2011-09-27 | Дайнеа Ой | Отверждаемая водная композиция на основе поливинилового спирта, не содержащая формальдегид |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US 2013/0023174 A1. WO 2010043813 A1. WO 2011/019598 A1. RU 2315071 C2. RU 2142878 C1. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3275307B1 (en) | 2016-07-29 | 2020-12-09 | Joint Stock Company "TechnoNICOL" | Mineral fiber plant growth substrate |
| RU2665430C1 (ru) * | 2017-06-09 | 2018-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Баромембранная технология" | Композиция для теплоизоляционного покрытия |
| WO2019050439A3 (ru) * | 2017-09-06 | 2019-05-02 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Тепло- и звукоизоляционный материал из минерального волокна на основе нефенолформальдегидного связующего |
| RU2688549C2 (ru) * | 2017-09-06 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "НИКОЛЬ" | Тепло- и звукоизоляционный материал из минерального волокна на основе нефенолформальдегидного связующего |
| EP3680292A4 (en) * | 2017-09-06 | 2020-07-22 | Nicol LLC | THERMAL AND SOUND INSULATING MATERIAL FROM A MINERAL FIBER BASED ON A PHENOL-FORMALDEHYDE-FREE BINDING AGENT |
| RU217295U1 (ru) * | 2021-04-28 | 2023-03-27 | Елена Николаевна Камаева | Шпилька-подвес для воздуховодов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101201958B1 (ko) | 마찰재 | |
| TWI763624B (zh) | 多孔性纖維增強複合材料及其製備方法 | |
| TWI701135B (zh) | 車輛用車身底罩及其製造方法 | |
| JP4886978B2 (ja) | 混合堆積層摩擦材料 | |
| US2604427A (en) | Bonded mineral fiber products and process of preparing the same | |
| KR20170084198A (ko) | 팽창성 흑연 재료를 포함한 프리프레그, 코어 및 복합품 | |
| RU2013152008A (ru) | Отверждаемое при сдвиге или экструзии сшитое крахмальное, содержащее наночастицы латексное связующее, предназначенное для применения совместно с минеральными, природными органическими или синтетическими волокнистыми продуктами и неткаными матами | |
| JPS62235336A (ja) | 珪藻土を含む成型式無アスベスト摩擦部材 | |
| TW201716480A (zh) | 多孔性單一樹脂纖維複合材料及其製備方法 | |
| WO2006100985A1 (ja) | 無機繊維用水性バインダー及び無機繊維断熱吸音材 | |
| US10479695B2 (en) | Porous titanate compound particles and method for producing same | |
| JP2003082331A (ja) | 非石綿系摩擦材 | |
| RU2688549C2 (ru) | Тепло- и звукоизоляционный материал из минерального волокна на основе нефенолформальдегидного связующего | |
| RU2636967C1 (ru) | Субстрат минераловатный для выращивания растений на нефенолформальдегидном связующем | |
| RU2588239C2 (ru) | Теплоизоляционный и звукоизоляционный материал на нефенолформальдегидном связующем | |
| JP6783183B2 (ja) | 炭素短繊維強化複合材料およびその製造方法 | |
| JP5487411B2 (ja) | 複合摩擦調整材 | |
| CN102311255B (zh) | 一种纤维型高温粘接剂及其制备方法 | |
| EP3511153A1 (en) | Porous fiber reinforced composite material and method for preparing same | |
| Anbuchezian et al. | Effect of adding Urtica dioica–chopped fiber on load bearing, wear, fatigue, thermal stability, flammability, and water absorption behavior of rock dust dispersed vinyl ester composite | |
| KR101919373B1 (ko) | 다공성 섬유강화 복합재 | |
| JP4260067B2 (ja) | アルミナ質繊維の製造方法 | |
| KR102583741B1 (ko) | 기계적 강도가 강화된 저밀도 e-유리장섬유 단열재용 아크릴 바인더 및 이를 이용한 저밀도 e-유리장섬유 단열재 | |
| JP2001027271A (ja) | 摩擦材 | |
| KR102679327B1 (ko) | 다공성 섬유강화 복합재 시트 및 그 제조 방법 |