PL210069B1

PL210069B1 - Sposób wytwarzania środka wiążącego do wyrobów z wełny mineralnej, środek wiążący, sposób wytwarzania wyrobu z wełny mineralnej i wyrób z wełny mineralnej

Info

Publication number: PL210069B1
Application number: PL360847A
Authority: PL
Inventors: Thor Husemoen; Erling Lennart Hansen; Povl Nissen
Original assignee: Rockwool Int
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2011-11-30
Also published as: CN1436207A; CZ20024091A3; EP1164163A1; CN1302061C; PL360847A1; WO2001096460A3; AU8575801A; HUP0301498A3; US20050137318A1; RU2291883C2; JP2004503643A; CA2410180C; EP1290082B1; EP1290082A2; AU2001285758B2; WO2001096460A2; US6849683B2; UA81597C2; HUP0301498A2; US7459490B2

Description

Przedmiotem wynalazku są sposób wytwarzania środka wiążącego do włókien mineralnych, takich jak sztuczne włókna szkliste, np. wełna szklana, żużlowa lub kamienna, środek wiążący wytworzony takim sposobem, sposób wytwarzania wyrobu z wełny mineralnej i wyrób z wełny mineralnej, zawierający taki środek wiążący.

Wyroby z wełny mineralnej zazwyczaj zawierają włókna mineralne związane utwardzonym termoutwardzalnym materiałem polimerowym. Jeden lub większą liczbę strumieni stopionego szkła, żużla lub kamienia rozciąga się we włókna i wdmuchuje się do komory formowania, w której osadzają się one jako wstęga na przesuwającym się przenośniku. Na włókna, które unoszą się w powietrzu w komorze do formowania i są w dalszym ciągu gorące, natryskuje się środek wiążący. Wstęgę powleczonych włókien następnie kieruje się z tej komory do pieca do utwardzania, w którym matę przedmuchuje się gorącym powietrzem w celu utwardzenia środka wiążącego i związania na sztywno włókien wełny mineralnej ze sobą.

W przemyśle wełny mineralnej powszechnie stosuje się fenolowo-formaldehydowe środki wiążące, gdyż mają one małą lepkość w stanie nieutwardzonym, i tworzą sztywną, utwardzoną termicznie matrycę polimerową dla włókien mineralnych po utwardzeniu.

Jednakże stosowanie fenolowo-formaldehydowych środków wiążących staje się coraz bardziej niepożądane z uwagi na stosowanie i uwalnianie w procesie związków chemicznych niekorzystnych dla środowiska.

Znane jest zastosowanie β-hydroksyalkiloamidów do utwardzania polimerów polikarboksylowych, takich jak polikwas akrylowy, w celu otrzymania środka wiążącego.

Problem z żywicami poliakrylowymi utwardzanymi β-hydroksyalkiloamidami stanowi to, że wyroby z wełny mineralnej związane taką żywicą zazwyczaj wykazują dobre właściwości mechaniczne przed starzeniem, ale po wystawieniu na działanie wysokiej wilgotności w podwyższonej temperaturze, np. powyżej 40°C, właściwości mechaniczne zdecydowanie pogarszają się.

Zatem istnieje potrzeba opracowania środka wiążącego, lepszego niż znane środki wiążące.

Celem wynalazku jest dostarczenie alternatywnego środka wiążącego, umożliwiającego wyeliminowanie jednego lub większej liczby takich problemów.

Zatem wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania środka wiążącego do wyrobów z wełny mineralnej, obejmującego etap, w którym miesza się, w warunkach reakcji, kwas karboksylowy, który stanowi kwas di-, tri- lub tetrakarboksylowy o masie cząsteczkowej 1000 lub poniżej, z alkanoloaminą, którą stanowi związek wybrany z grupy obejmującej di- i trialkanoloaminy, przy czym stosunek molowy kwasu karboksylowego do alkanoloaminy w środku wiążącym wynosi 0,1-1:1-0,1, który to sposób charakteryzuje się tym, że reakcję kwasu karboksylowego z alkanoloaminą aktywnie przerywa się przez dodanie wody do mieszaniny reakcyjnej żywicy.

Otrzymany środek wiążący, po zastosowaniu w wyrobach z wełny mineralnej, zapewnia wyrób z wełny mineralnej, o pożądanych właściwościach mechanicznych po starzeniu, po poddaniu działaniu naprężenia rozdzierającego i po ekspozycji w warunkach wysokiej wilgotności w podwyższonej temperaturze.

W sposobie według wynalazku korzystnie kwas karboksylowy i alkanoloaminę najpierw miesza się ze sobą w warunkach reakcji z wytworzeniem żywicy, po czym tę żywicę miesza się z odrębnym polimerem zawierającym ugrupowania kwasu karboksylowego.

W sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się polimer zawierający ugrupowania kwasu karboksylowego o masie cząsteczkowej w zakresie 1000-300000, korzystnie 1000-250000, a korzystniej 1000-200000, a najkorzystniej o masie cząsteczkowej wynoszącej około 60000, około 100000 i około 190000.

W sposobie według wynalazku jako polimer zawierający ugrupowania kwasu karboksylowego korzystnie stosuje się polikwas akrylowy, polikwas metakrylowy, polikwas maleinowy i/lub ich kopolimery.

Korzystnie polimer zawierający ugrupowania kwasu karboksylowego jest wybrany spośród jednego lub większej liczby następujących polimerów:

- emulsji polikwasu akrylowego (HF-05A, Rohm & Haas),

- emulsji kopolimeru styren/kwas akrylowy (Acusole 190, Rohm & Haas),

- polikwasu akrylowego o średniej masie cząsteczkowej około 60000 (Acumer 1510, Rohm & Haas),

- polikwasu akrylowego o średniej masie cząsteczkowej około 250000 (41.600-2, z Aldrich Chemical Company Inc.).

PL 210 069 B1

W sposobie według wynalazku jako kwas karboksylowy stosuje się korzystnie kwas di-, tri- lub tetrakarboksylowy o masie cząsteczkowej 500 lub poniżej, a korzystniej 200 lub poniżej. Najkorzystniej jako kwas karboksylowy stosuje się kwas dikarboksylowy o ogólnym wzorze:

COOH - (CR1R2)n - COOH w którym n > 2, korzystnie n > 4, a R₁ i R₂ niezależnie oznaczają H lub niższy alkil, korzystnie metyl lub etyl.

W sposobie według wynalazku jako kwas karboksylowy stosuje się korzystnie kwas wybrany z grupy obejmującej kwas adypinowy, kwas cytrynowy, kwas trimelitowy, kwas sebacynowy, kwas azelainowy i kwas bursztynowy, przy czym najkorzystniej stosuje się kwas adypinowy.

W sposobie według wynalazku jako alkanoloaminę stosuje się korzystnie drugorzędową β-hydroksyalkiloaminę, korzystnie N-podstawioną alkanoloaminę. Korzystniej jako alkanoloaminę stosuje się związek wybrany z grupy obejmującej dietanoloaminę, 1-(m)etylodietanoloaminę, n-butylodietanoloaminę, 3-amino-1,2-propanodiol, 2-amino-1,3-propanodiol i tris(hydroksymetylo)aminometan, przy czym najkorzystniej stosuje się dietanoloaminę.

W sposobie według wynalazku korzystnie zawartość w procentach wagowych polimeru zawierającego ugrupowania kwasu karboksylowego w środku wiążącym wynosi 0,5-50%, zwłaszcza 10-40%, korzystnie 15-30%, a najkorzystniej około 20%.

W sposobie według wynalazku alkanoloaminę korzystnie najpierw ogrzewa się do pierwszej określonej temperatury, po czym dodaje się kwasu karboksylowego i temperaturę tej mieszaniny podwyższa się do drugiej określonej temperatury, przy czym korzystnie pierwsza określona temperatura wynosi około 60°C, a druga określona temperatura wynosi co najmniej 90°C, a korzystnie wynosi 95-200°C, a najkorzystniej 120-150°C.

Sposób według wynalazku korzystnie obejmuje ponadto etap dodawania jednego lub większej liczby następujących składników do środka wiążącego:

- środek sprzęgający, taki jak aminosilan, korzystnie γ-aminopropylotrietoksysilan,

- przyspieszacz polimeryzacji, przyspieszacz utwardzania i ewentualnie inne zwykłe dodatki do środków wiążących do wełny mineralnej.

W sposobie według wynalazku reakcję pomiędzy kwasem karboksylowym i alkanoloaminą aktywnie przerywa się przez dodanie wody korzystnie w ilości do 50%, korzystniej ponad 25% wagowych mieszaniny żywicy, w stosunku do części stałych mieszaniny żywicy.

W sposobie według wynalazku korzystnie do mieszaniny reakcyjnej dodaje się następnie zasady.

Korzystnie stosuje się zasadę wybraną spośród NH3, dietanoloaminy (DEA) i trietanoloaminy (TEA), ewentualnie w mieszaninie z polikwasem akrylowym.

Korzystnie zawartość zasady w mieszaninie reakcyjnej żywicy w procentach wagowych liczona w stosunku do masy części stałych mieszaniny reakcyjnej, wynosi do 20%, korzystnie do 10%, korzystniej 1-5%, a najkorzystniej 4%.

Zawartość polikwasu akrylowego w mieszaninie, w procentach wagowych, wynosi do 50%, korzystnie do 40%, korzystniej do 30%, a najkorzystniej do 25%.

Zasadę dodaje się dla osiągnięcia wartości pH do 7 w celu zwiększenia rozpuszczalności żywicy w wodzie. Jak podano powyżej, zasadę korzystnie miesza się z polikwasem akrylowym i dodaje się do mieszaniny reakcyjnej w postaci żywicy, korzystnie po przerwaniu reakcji tworzenia żywicy w wyniku dodania wody. Tak więc zasadę można dodać zaraz po otrzymaniu żywicy.

Sposób według wynalazku korzystnie obejmuje ponadto etap, w którym dodaje się silanu, korzystnie w ilości 0,1%-5%, korzystniej 0,2%-3%, a najkorzystniej około 1% wagowych w stosunku do mieszaniny reakcyjnej żywicy wagowo w stosunku do części stałych żywicy.

Silan dodaje się w celu poprawy stabilności właściwości po starzeniu. Silan zazwyczaj, lecz nie wyłącznie, dodaje się podczas wytwarzania środka wiążącego lub bezpośrednio (odrębnie) w linii produkcyjnej.

Wynalazek dotyczy także środka wiążącego, który jest wytworzony określonym powyżej sposobem i który cechuje się czasem utwardzania co najwyżej 100 s w temperaturze 250°C.

Korzystnie środek wiążący cechuje się czasem utwardzania korzystnie co najwyżej 50 s, korzystniej co najwyżej 45 s, a najkorzystniej co najwyżej 35 s w temperaturze 250°C.

Wynalazek dotyczy także sposobu wytwarzania wyrobu z wełny mineralnej, który charakteryzuje się tym, że obejmuje etapy, w których kontaktuje się włókna mineralne z określonym powyżej środkiem wiążącym, a następnie prowadzi utwardzanie.

PL 210 069 B1

Wynalazek dotyczy także wyrobu z wełny mineralnej, który jest wytworzony określonym powyżej sposobem, lub tym, że zawiera utwardzony środek wiążący, określony powyżej.

Korzystnie wyrób z wełny mineralnej został utwardzony w temperaturze co najmniej 100°C, korzystnie co najmniej 150°C, a najkorzystniej co najmniej 200°C.

Wynalazek dokładniej ilustrują poniższe przykłady i wyniki.

P r z y k ł a d 1

W 1-litrowym szklanym reaktorze, wyposażonym w podwójny płaszcz i mieszadło, umieszczono 158 g dietanoloaminy. Temperaturę dietanoloaminy podwyższono do 60°C, po czym powoli dodano 99 g kwasu adypinowego. Temperaturę podwyższono do 95°C. Po prowadzeniu reakcji przez 1 godzinę w około 95°C reakcję przerwano przez dodanie 200 g wody. Produkt reakcji stanowiła przejrzysta, bezbarwna ciecz o małej lepkości, dająca się rozcieńczać wodą.

P r z y k ł a d 2

W 1-litrowym szklanym reaktorze, wyposażonym w podwójny płaszcz i mieszadło, umieszczono 158 g dietanoloaminy. Temperaturę dietanoloaminy podwyższono do 60°C, po czym powoli dodano 175 g kwasu adypinowego. Temperaturę podwyższono do 95°C. Po prowadzeniu reakcji przez 1 godzinę w około 95°C reakcję przerwano przez dodanie 200 g wody. Produkt reakcji stanowiła przejrzysta, bezbarwna ciecz o małej lepkości, dająca się rozcieńczać wodą.

P r z y k ł a d 3

Zmieszano 67,2 g trietanoloaminy i 33,0 g kwasu adypinowego w temperaturze pokojowej. Gdy roztwór stał się przejrzysty dodano 60 ml wody o umiarkowanej temperaturze. Mieszaninę stanowiła przejrzysta, bezbarwna ciecz o małej lepkości, dająca się rozcieńczać wodą.

P r z y k ł a d y 4-6

Żywice otrzymano w taki sam sposób jak w przykładzie 1. Stosowano następujące ilości związków chemicznych:

T a b e l a 1

	Alkanoloamina	Polikwas karboksylowy	Woda
Przykład 4	Dietanoloamina, 158 g	Kwas azelainowy, 243 g	200 ml
Przykład 5	Dietanoloamina, 158 g	Kwas sebacynowy, 141 g	200 ml
Przykład 6	Dietanoloamina, 158 g	Kwas bursztynowy, 89 g	200 ml

P r z y k ł a d 7

W 1-litrowym szklanym reaktorze, wyposażonym w podwójny płaszcz i mieszadło, umieszczono 158 g dietanoloaminy. Temperaturę dietanoloaminy podwyższono do 60°C, po czym powoli dodano 99 g kwasu adypinowego. Temperaturę następnie podwyższono do około 130°C i utrzymywano ją w zakresie 128 - 135°C. Po prowadzeniu reakcji przez 3 godziny reakcję przerwano przez dodanie wody.

Wszystkie produkty reakcji otrzymane w przykładach 4-7 były przejrzystymi, bezbarwnymi cieczami o małej lepkości, dającymi się rozcieńczać wodą.

P r z y k ł a d 8

Otrzymywanie i badanie próbek wybranych środków wiążących, dla oceny siły wiązania śrutu o skł adzie odpowiadają cym wł óknom mineralnym (próba z beleczką ze śrutu). Ś rut uważ a się za nierozwłókniony materiał do wytwarzania włókien, o takim samym składzie jak włókna.

Do otrzymywania beleczek o wymiarach 140 x 25 x 10 mm użyto śrutu o wielkości cząstek 0,25 - 0,5 mm

Przygotowano roztwór środka wiążącego, zawierający 80% żywic z przykładów 1-7, zmieszanych w temperaturze pokojowej z 20% handlowej żywicy poliakrylowej.

Jako polikwasy akrylowe zastosowano handlowe gatunki z Rohm & Haas: HF-05A, Acusole 190 i Acumer 1510 oraz polikwas akrylowy o ś redniej masie czą steczkowej 250000 (Aldrich Chemical Company Inc. 41.600-2).

W celu wykonania beleczek 90 ml roztworu środka wiążącego o zawartości części stałych 15% i 0,2% silanowego środka sprzęgającego, w stosunku do części stałych żywicy, zmieszano z 450 g śrutu.

Jako środek sprzęgający zastosowano γ-aminopropylotrietoksysilan.

Z 450 g zmieszanego z roztworem środka wiążącego wykonano 8 beleczek, które utwardzano przez 2 godziny w inkubatorze o temperaturze 200°C.

PL 210 069 B1 beleczki z ł amano bezpoś rednio (wytrzymał o ść w stanie suchym), a pozostał e 4 umieszczono na 3 godziny w wodzie o temperaturze 80°C, po czym również złamano je (wytrzymałość na mokro).

Wytrzymałość wiązania określono w próbie złamania w urządzeniu pomiarowym, w którym odległość szczęk wynosiła 100 mm, a prędkość belki ściskającej 10 mm/min. Na podstawie wymiarów, odległości szczęk oraz szerokości i grubości beleczek, obliczono wytrzymałość na zginanie w N/mm².

Dla porównania użyto produktu handlowego Primid XL-552 z EMS Chemie AG. Primid XL-552 to produkt reakcji adypinianu dimetylu z dietanoloaminą; stwierdzono, że 100% Primid nie utwardza się, gdyż zawiera jedynie wolne grupy OH nieulegające sieciowaniu. W przypadku mieszaniny 80% Primidu i 20% PAA osiągnięto bardzo krótki czas utwardzania (45 s, (HF-05) i 20 s (Mw 250000) w 200°C), ale wyroby nie zachowywał y wytrzymał o ś ci po starzeniu. Wyniki podano w tabeli 2.

T a b e l a 2

Żywica	Polikwas akrylowy	Wytrzymałość przed starzeniem [N/mm²]	Wytrzymałość po starzeniu [N/mm²]	Wytrzymałość resztkowa (po starzeniu/przed starzeniem)
80% Przykład 1	20% HF05	9,6	2,0	21%
80%	20% PAA	9,7	4,6	47%
Przykład 1	Mw 250000
80% Przykład 2	20% HF05	10,0	5,3	53%
80%	20% PAA	6,9	4,5	66%
Przykład 2	Mw 250000
80% Przykład 3	20% HF05	7,7	6,2	81%
Przykład porównawczy 80% Primid XL-552	20% HF05	3,6	0	0%
60% Przykład 2	40% HF05	8,1	4,0	49%
20% Przykład 2	80% HF05	8,5	1,5	18%
20%	80% PAA	4,5	4,0	89%
Przykład 2	Mw 250000
80%	20% PAA	6,6	3,1	47%
Przykład 4	Mw 2000
80%	20% PAA	8,0	4,7	59%
Przykład 5	Mw 2000
80%	20% PAA	7,5	0,4	5%
Przykład 6	Mw 250000
80% Przykład 7	20% Acusol 190	8,0	2,4	30%
80% Przykład 7	20% Acumer 1510	9,2	3,2	35%

Pomiary czasu utwardzania dla wybranych przykładów

Kilka kropli badanego środka wiążącego umieszczono na szkiełku przykrywkowym mikroskopu.

Szkiełko wysuszono w suszarce w 90°C przez 45 minut.

Po wysuszeniu szkiełko przykrywkowe umieszczono na płytce grzejnej w 250°C i w trakcie mieszania kawałkiem drutu (wyprostowanym spinaczem do papieru) zmierzono czas do utwardzenia środka wiążącego.

Wyniki podano w tabeli 3.

PL 210 069 B1

T a b e l a 3. Wyniki

Żywica	Polikwas akrylowy	Czas utwardzania w 200°C	Czas utwardzania w 250°C
80%, Przykład 1	20% HF05	-	90 s
80%, Przykład 1	20% PAA, Mw 250000	-	25 s
80%, Przykład 2	20% HF05	140-160 s	45 s
80%, Przykład 2	20% PAA, Mw 250000	-	25 s
80%, Przykład 4	20% HF05	173 s	43 s
80%, Przykład 5	20% HF05	285 s	50 s
80%, Przykład 7	20%, Acusol 190	35 s	-
80%, Przykład 7	20%, Acusol 1510	30 s	-

Jako polikwasy akrylowe zastosowano handlowe gatunki z Rohm & Haas: HF-05A, Acusole 190 i Acumer 1510 i oraz dwa czyste polikwasy akrylowe o średniej masie cząsteczkowej odpowiednio 2000 i 250000 (Aldrich Chemical Company Inc. 32,366-7 i 41,600-2)

P r z y k ł a d 9

Dietanoloaminę (20,8 kg) przeniesiono do 80 litrowego reaktora stalowego, wyposażonego w mieszadło i płaszcz grzejno/chłodzący, po czym ogrzano ją do 60°C. Do reaktora dodano w 5 porcjach 23,0 kg kwasu adypinowego i temperaturę podwyższono do temperatury reakcji, 95°C. Po prowadzeniu reakcji przez 1 godziny dodano 26,3 kg wody o umiarkowanej temperaturze, po czym żywicę ochłodzono do temperatury pokojowej.

Otrzymana żywica była przejrzystą, bezbarwną cieczą o małej lepkości, dającą się rozcieńczać wodą.

W temperaturze pokojowej 80% powyższej żywicy zmieszano z 20% handlowej ż ywicy poliakrylowej HF-05 z Rohm & Haas.

Otrzymaną żywicę, po zmieszaniu z wodą i dodaniu 0,2% silanowego środka sprzęgającego, zastosowano jako środek wiążący w próbie przemysłowej na zwykłej linii do produkcji wełny mineralnej. Wytworzony produkt stanowił znormalizowany blok o gęstości 100 kg/m³ i o grubości 100 mm, zawierający około 3% środka wiążącego.

Dla porównania wykonano próbę z dwoma handlowymi żywicami poliakrylowymi z Rohm & Haas,

HF-05 i QRXP 1513. Obydwie żywice rozcieńczono wodą i dodano 0,2% silanowego środka sprzęgającego.

Jako środek sprzęgający zastosowano γ-aminopropylotrietoksysilan.

Wytrzymałość mechaniczną zmierzono zgodnie z normą EN1607 (odporność na rozwarstwianie). Odporność na rozwarstwianie zmierzono zarówno przed starzeniem, jak i po wystawieniu na działanie wysokiej wilgotności w podwyższonej temperaturze, w komorze klimatyzacyjnej (70°C/95% RH (wilgotności względnej); próbki po starzeniu).

Wyniki badań przedstawiono poniżej w tabelach 4, 5 i 6.

T a b e l a 4

Środek wiążący	Zawartość środka wiążącego	Zawartość oleju	Gęstość [kg/m³]	Odporność na rozwarstwianie, przed starzeniem [kPa]	Odporność na rozwarstwianie po starzeniu (70°C/95% RH) [kPa]	Wytrzymałość resztkowa
Środek wiążący według przykładu 8	3,1%	0,2%	98	9,7	4,0	41%
Przykład porównawczy, HF-05	3,3%	0,2%	101	7,2	1,3	18%
Przykład porównawczy, QRXP	3,1%	0,2%	98	12,6	1,6	13%
Przykład porównawczy, zwykła żywica fenolowa	3,3%	0,2%	99	10,9	4,6	42%

PL 210 069 B1

P r z y k ł a d 10

T a b e l a 5

Prz.	Amina	Polikwas	Woda	Przyspie- szacz	Zasada	Warunki reakcji	Czas utwardzania	Silan [%]
200°C	250°C
10	25,5 kg DBA	17,6 kg ADP	32,5 litra	20% PAA	DBA	60°/130° 3 godziny	140 s	35 s	0,2

T a b e l a 6

Prz.	Zawartość środka wiążącego [%]	Zawar- tość oleju [%]	Gęstość [kg/m³]	Odporność na rozwarstwianie	Wytrzymałość resztkowa [%]
przed starzeniem [kPa]	po starzeniu (70°C/95% RH) [kPa]
10	3,5	0,2	140	10,1	3,3	36

P r z y k ł a d 11 Żywica:

116 kg DEA wprowadzono do 400 litrowego reaktora i ogrzano do 60°C w trakcie mieszania. Dodano 16,3 kg ADP i mieszaninę reakcyjną ogrzewano 130°C przez 60 minut.

Mieszaninę następnie ochłodzono do 85°C i dodano 33,8 bezwodnika tetrahydroftalowego (THPA). Z kolei dodano 82,5 kg bezwodnika ftalowego (PTA), temperaturę podwyższono do 130°C i mieszaninę utrzymywano w tej temperaturze przez 120 minut.

Mieszaninę reakcyjną następnie ochłodzono do 110°C i dodano 100 kg wody.

Temperatura ustabilizowała się na poziomie około 50°C. Mieszaninę mieszano przez kolejne minut aż do ujednorodnienia.

Żywicę ochłodzono i przeniesiono do zbiornika magazynowego.

Zawartość części stałych w żywicy, oznaczona w 200°C wynosiła 62,2%. Resztkowe monomery:

39% dodanej DEA, 12% dodanego THPA, 25% dodanego PTA. Średnia masa cząsteczkowa około 600. Do próbki, której użyto w próbie przemysłowej, dodano 4% DEA i 25% części stałych Acumer

1510, w przeliczeniu na części stałe żywicy, oraz 0,4% silanu, w przeliczeniu na łączną ilość części stałych i wodę do osiągnięcia 25% części stałych, po czym wykonano analizę.

Wyniki próby przemysłowej Wydajność środka wiążącego 60%

Odporność na rozwarstwianie (EN 1607) 13,4 kPa (Terr^nbatts Industri) - po starzeniu

3,6 kPa (70°C/95% RH)

Wytrzymałość na rozciąganie 5,5 kPa (Flexi A Batts)

P r z y k ł a d 12 Żywica kg DEA dodano do 80 litrowego reaktora i ogrzano do 60°C w trakcie mieszania.

Dodano 6,7 kg ADP, mieszaninę ogrzano do 130°C i prowadzono reakcję przez 60 minut. Mieszaninę następnie ochłodzono do 85°C i dodano 6,9 kg THPA. Z kolei dodano 16,9 kg PTA, temperaturę podwyższono do 130°C i mieszaninę utrzymywano w tych warunkach przez 120 minut. Mieszaninę reakcyjną następnie ochłodzono do 110°C i dodano 20,5 kg wody. Temperatura ustabilizowała się na poziomie około 50°C.

Mieszaninę mieszano przez kolejne 15 minut aż do ujednorodnienia.

Żywicę ochłodzono i przeniesiono do zbiornika magazynowego.

Zawartość części stałych w żywicy, oznaczona w 200°C wynosiła 63,4%. Resztkowe monomery:

37% dodanej DEA, 14% dodanego THPA, 25% dodanego PTA. Średnia masa cząsteczkowa około 600. Do próbki, której użyto w próbie przemysłowej, dodano 4% DEA i 25% części stałych Acumer

1510, w przeliczeniu na części stałe żywicy, oraz 0,4% silanu, w przeliczeniu na sumę części stałych i wodę do osiągnięcia 25% części stałych, po czym wykonano analizę.

Wyniki próby przemysłowej Wydajność środka wiążącego 70%

Odporność na rozwarstwianie (EN 1607) 12,1 kPa (Terranbatts Industri) - po starzeniu

4,3 kPa (70°C/95% RH)

Claims

1. Sposób wytwarzania środka wiążącego do wyrobów z wełny mineralnej, obejmujący etap, w którym miesza się, w warunkach reakcji, kwas karboksylowy, który stanowi kwas di-, tri- lub tetrakarboksylowy o masie cząsteczkowej 1000 lub poniżej, z alkanoloaminą, którą stanowi związek wybrany z grupy obejmującej di- i trialkanoloaminy, przy czym stosunek molowy kwasu karboksylowego do alkanoloaminy w środku wiążącym wynosi 0,1-1:1-0,1, znamienny tym, że reakcję kwasu karboksylowego z alkanoloaminą aktywnie przerywa się przez dodanie wody do mieszaniny reakcyjnej żywicy.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kwas karboksylowy i alkanoloaminę najpierw miesza się ze sobą w warunkach reakcji z wytworzeniem żywicy, po czym tę żywicę miesza się z odrębnym polimerem zawierającym ugrupowania kwasu karboksylowego.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się polimer zawierający ugrupowania kwasu karboksylowego o masie cząsteczkowej w zakresie 1000-300000, korzystnie 1000-250000, a korzystniej 1000-200000.

4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że jako polimer zawierający ugrupowania kwasu karboksylowego stosuje się polikwas akrylowy, polikwas metakrylowy, polikwas maleinowy i/lub ich kopolimery.

5. Sposób według zastrz. 1-4, znamienny tym, że jako kwas karboksylowy stosuje się kwas di-, tri- lub tetrakarboksylowy o masie cząsteczkowej 500 lub poniżej, korzystniej 200 lub poniżej.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że jako kwas karboksylowy stosuje się kwas dikarboksylowy o ogólnym wzorze:

COOH - (CRiR2)n - COOH w którym n > 2, korzystnie n > 4, a R₁ i R₂ oznaczają niezależnie H lub niższy alkil, korzystnie metyl lub etyl.

7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że stosuje się kwas karboksylowy wybrany z grupy obejmującej kwas adypinowy, kwas cytrynowy, kwas trimelitowy, kwas sebacynowy, kwas azelainowy i kwas bursztynowy.

8. Sposób według zastrz. 1-7, znamienny tym, że jako alkanoloaminę stosuje się drugorzędową β-hydroksyalkiloaminę, a korzystnie N-podstawioną alkanoloaminę.

9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że jako alkanoloaminę stosuje się związek wybrany z grupy obejmującej dietanoloaminę, 1-(m)etylodietanoloaminę, n-butylodietanoloaminę, 3-amino-1,2-propanodiol, 2-amino-1,3-propanodiol i tris(hydroksymetylo)aminometan.

10. Sposób według zastrz. 1-9, znamienny tym, że zawartość w procentach wagowych polimeru zawierającego ugrupowania kwasu karboksylowego w środku wiążącym wynosi 0,5-50%, zwłaszcza 10-40%, korzystnie 15-30%, a najkorzystniej około 20%.

11. Sposób według zastrz. 1-10, znamienny tym, że alkanoloaminę najpierw ogrzewa się do pierwszej określonej temperatury, po czym dodaje się kwasu karboksylowego i temperaturę tej mieszaniny podwyższa się do drugiej określonej temperatury.

12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że pierwsza określona temperatura wynosi około 60°C, a druga określona temperatura wynosi co najmniej 90°C, a korzystnie wynosi 95-200°C, a najkorzystniej 120-150°C.

13. Sposób według zastrz. 1-12, znamienny tym, że obejmuje ponadto etap dodawania jednego lub większej liczby następujących składników do środka wiążącego:

14. Sposób według zastrz. 1-13, znamienny tym, że reakcję pomiędzy kwasem karboksylowym i alkanoloaminą aktywnie przerywa się przez dodanie wody w ilości do 50%, korzystniej ponad 25% wagowych mieszaniny żywicy, w stosunku do części stałych mieszaniny żywicy.

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że do mieszaniny reakcyjnej dodaje się następnie zasady.

16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że stosuje się zasadę wybraną spośród NH3, dietanoloaminy (DEA) i trietanoloaminy (TEA), ewentualnie w mieszaninie z polikwasem akrylowym.

PL 210 069 B1

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że zawartość zasady w mieszaninie reakcyjnej żywicy w procentach wagowych liczona w stosunku do masy części stałych mieszaniny reakcyjnej, wynosi do 20%, korzystnie do 10%, korzystniej 1-5%, a najkorzystniej 4%.

18. Sposób według zastrz. 15-17, znamienny tym, że zawartość polikwasu akrylowego w mieszaninie, w procentach wagowych, wynosi do 50%, korzystnie do 40%, korzystniej do 30%, a najkorzystniej do 25%.

19. Sposób według zastrz. 1-18, znamienny tym, że obejmuje ponadto etap, w którym dodaje się silanu, korzystnie w ilości 0,1%-5%, korzystniej 0,2%-3%, a najkorzystniej około 1% wagowych w stosunku do mieszaniny reakcyjnej żywicy wagowo w stosunku do części stałych żywicy.

20. Środek wiążący, znamienny tym, że jest wytworzony sposobem określonym w zastrz. 1-19 i cechuje się czasem utwardzania co najwyżej 100 s w temperaturze 250°C.

21. Środek wiążący według zastrz. 20, znamienny tym, że cechuje się czasem utwardzania korzystnie co najwyżej 50 s, korzystniej co najwyżej 45 s, a najkorzystniej co najwyżej 35 s w temperaturze 250°C.

22. Sposób wytwarzania wyrobu z wełny mineralnej, znamienny tym, że obejmuje etapy, w których kontaktuje się włókna mineralne ze środkiem wiążącym określonym w zastrz. 20 - 21, a następnie prowadzi utwardzanie.

23. Wyrób z wełny mineralnej, znamienny tym, że jest wytworzony sposobem określonym w zastrz. 22, lub tym, że zawiera utwardzony środek wiążący zdefiniowany w zastrz. 20 - 21.

24. Wyrób z wełny mineralnej według zastrz. 23, znamienny tym, że został utwardzony w temperaturze co najmniej 100°C, korzystnie co najmniej 150°C, a najkorzystniej co najmniej 200°C.