Способ уменьшения выделения формальдегида из минерально-волокнистого изделия и минерально-волокнистое изделие с уменьшенным выделением формальдегида
Владельцы патента RU 2591951:
РОКВУЛ ИНТЕРНЭШНЛ А/С (DK)
Изобретение относится к способу уменьшения выделения формальдегида из минерально-волокнистого изделия и к соединенным минерально-волокнистым изделиям, имеющим низкое выделение формальдегида. Способ уменьшения выделения формальдегида из минерально-волокнистого изделия, соединенного связующим материалом на основе модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы, включает стадию введения декстрозы в связующую композицию после изготовления связующей композиции, но перед отверждением связующей композиции, нанесенной на минеральные волокна. Использование декстрозы приводит к значительному уменьшению выделения формальдегида из соединенных минерально-волокнистых изделий, которое невозможно объяснить чистым эффектом разбавления. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу уменьшения выделения формальдегида из минерально-волокнистого изделия и к соединенным минерально-волокнистым изделиям, имеющим низкое выделение формальдегида.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Минерально-волокнистые изделия, как правило, включают искусственные стеклообразные волокна (MMVF), такие как, например, стеклянные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, шлаковата, минеральная вата и каменная вата, которые соединены друг с другом отвержденным термореактивным полимерным связующим материалом. Для использования в качестве термоизоляционных и/или звукоизоляционных изделий маты из соединенных минеральных волокон изготавливают, как правило, превращая расплав, изготовленный из подходящих исходных материалов, в волокна, используя традиционный способ, например способ центрифужного прядения или способ вращающейся решетки. Волокна вдувают в формовочную камеру, и, пока они находятся во взвешенном состоянии и остаются горячими, их опрыскивают раствором связующего материала и случайным образом укладывают в виде мата или полотна на движущемся конвейере. Волоконный мат затем переносят в отверждающую печь, где нагретый воздух продувают через мат для отверждения связующего материала и жесткого соединения минеральных волокон друг с другом.
Фенольные связующие материалы, в частности фенолформальдегидные резольные смолы, часто используют для изготовления минерально-волокнистых изоляционных изделий, таких как изоляционные коврики для стен, кровельные панели, потолочные плитки, изоляционные покрытия для труб и подобные изделия.
Как правило, когда фенолформальдегидную резольную смолу используют в качестве связующего материала, значительное количество формальдегида выделяется в окружающую среду во время отверждения. Формальдегид также может выделяться впоследствии из отвержденной смолы. Такое выделение формальдегида является нежелательным, особенно в закрытых помещениях, потому что формальдегид представляет собой опасность для здоровья человека и окружающей среды. Формальдегид классифицирован как канцерогенный для человека Международным агентством онкологических исследований (IARC) Всемирной организации здравоохранения (WHO); см. «Монографию по формальдегиду» IARC, т. 88 (2006 г.). Таким образом, становится желательным уменьшение выделения формальдегида в окружающую среду.
Используют разнообразные способы для уменьшения выделения формальдегида из смол на основе формальдегида. В частности, для этой цели используют разнообразные поглотители формальдегида. Например, мочевина действует как поглотитель формальдегида во время и после изготовления соединенных минерально-волокнистых изделий. Мочевину, как правило, вводят непосредственно в фенолформальдегидную смолу, изготавливая модифицированную мочевиной фенолформальдегидную резольную смолу. Чтобы получить типичную модифицированную мочевиной резольную связующую смолу, смесь фенола и формальдегида вводят в реакцию в присутствии подходящего основного катализатора в одной или нескольких стадиях. Условия реакции, температуру, количество катализатора и другие параметры регулируют таким образом, чтобы способствовать реакциям оксиметилирования, а не реакциям конденсации. Мочевину затем вводят до или после инактивации смолы непосредственно перед использованием смолы. Такую смолу, как правило, называют термином «мочевиноформальдегидная смола» (PUF) или «мочевиноформальдегидный связующий материал».
Еще один обыкновенно используемый поглотитель формальдегида представляет собой аммиак, который связывает формальдегид, образуя аминосоединения, такие как гексаметилентетрамин.
Например, международная патентная заявка WO 96/26164 описывает фенолформальдегидную смоляную композицию для использования в качестве связующего материала в изделиях из минеральной ваты, где выделение фенола уменьшают, используя стехиометрический избыток формальдегида по отношению к фенолу, причем выделение избытка формальдегида уменьшают, вводя аммиак в качестве поглотителя формальдегида, и где выделение аммиака уменьшают за счет реакции аммиака с соединением сахара.
В технике известны и другие связующие системы на основе минеральной ваты с термореактивной фенолформальдегидной резольной смолой, которые содержат компонент сахара. Например, международная патентная заявка WO 2006/136614 описывает связующую систему, аналогичную системе в международной патентной заявке WO 96/26164, но использующую гидроксиламин или аминоспирт вместо аммиака.
Патентная заявка US-A-4339361 описывает фенолформальдегидные резольные смолы, которые являются подходящими для использования в связующих системах, соединяющих минерально-волокнистые изделия, и которые расширяются при добавлении амида или амина, такого как мочевина, и сахара в качестве дешевых наполнителей. В качестве компонента сахара можно выбирать моно- и олигосахариды и растворимые в воде полисахариды.
Международная патентная заявка WO 2009/136106 описывает связующие материалы для минеральной ваты, включающие жидкую фенольную смолу, имеющую низкое содержание формальдегида, составляющее менее чем или равное 0,1%, и наполнитель. В качестве наполнителя можно выбирать углеводы, в том числе моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Патентная заявка США US-A-5795934 описывает модифицированную мочевиной фенолформальдегидную резольную смоляную композицию, которая включает алканоламин в чистом виде или предпочтительно в сочетании с моносахаридом или дисахаридом в количестве, достаточном для повышения устойчивости при хранении модифицированной мочевиной фенольной резольной смолы.
Международная патентная заявка WO 2008/127936 описывает композитные резольные связующие композиции Майара (Maillard), включающие фенолформальдегидную резольную смолу или модифицированную мочевиной фенолформальдегидную резольную смолу и так называемые реагенты, которые представляют собой смесь моносахарида и аммониевой соли поликарбоновой кислоты.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение основано на обнаружении того, что декстроза действует в качестве поглотителя формальдегида в производстве минерально-волокнистых изделий, соединенных связующим материалом типа модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы.
Соответственно, в одном аспекте настоящее изобретение относится к способу уменьшения выделения формальдегида из минерально-волокнистого изделия, соединенного связующим материалом типа модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы, причем указанный способ включает стадию введения декстрозы в связующую композицию во время и/или после изготовления связующей композиции, но перед отверждением связующей композиции, нанесенной на минеральные волокна. Предпочтительно декстрозу вводят в связующую композицию после изготовления связующей композиции, но перед отверждением связующей композиции, нанесенной на минеральные волокна.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к минерально-волокнистому изделию, имеющему уменьшенное выделение формальдегида и соединенному отвержденной связующей композицией типа модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы, причем неотвержденная связующая композиция включает декстрозу в количестве 15% масс. или более и вплоть до 70% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
В следующем аспекте настоящее изобретение относится к применению декстрозы в качестве поглотителя формальдегида в связующей композиции типа модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы для минерально-волокнистых изделий. Используемая декстроза может представлять собой чистую декстрозу или находиться в форме препарата декстрозы, у которого декстрозный эквивалент (DE) составляет приблизительно от 70 до 100, предпочтительно приблизительно от 90 до 100. Фенол может реагировать с молярным избытком формальдегида в водном растворе при молярном соотношении, составляющем от 1:2,5 до 1:6, предпочтительно от 1:3 до 1:5, в присутствии основного катализатора. Мочевину можно использовать в количестве, составляющем от 20 до 60% масс., предпочтительно от 30 до 50% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и мочевины. Декстрозу можно использовать в количестве, составляющем от 15 до 70% масс., предпочтительно от 20 до 50% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
Это использование предпочтительно осуществляют на стадии введения декстрозы в связующую композицию во время и/или после изготовления связующей композиции, но перед отверждением связующей композиции, нанесенной на минеральные волокна.
В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к устройству для изготовления минерально-волокнистого изделия, имеющему уменьшенное выделение формальдегида и соединенному отвержденной связующей композицией типа модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы с введением декстрозы в связующую композицию, причем указанное устройство включает:
- приспособление для изготовления минеральных волокон из минерального расплава,
- раздельные резервуары для связующей композиции и декстрозы;
- приспособление для перемешивания связующей композиции и декстрозы,
- приспособление для нанесения смеси связующей композиции и декстрозы на минеральные волокна,
- сборную камеру для минеральных волокон с нанесенной смесью связующей композиции и декстрозы,
- отверждающую печь для отверждения смеси связующей композиции и декстрозы, нанесенной на минеральные волокна, для изготовления отвержденного полотна, и
- приспособление для изготовления минерально-волокнистого изделия из отвержденного полотна.
Изготовление из минеральной ваты отвержденного полотна осуществляют традиционным способом, включающим нарезку полотна и упаковку получаемых изделий.
Используемая декстроза может представлять собой чистую декстрозу или находиться в форме препарата декстрозы, у которого декстрозный эквивалент (DE) составляет приблизительно от 70 до 100, предпочтительно приблизительно от 90 до 100. Фенол может реагировать с молярным избытком формальдегида в водном растворе при молярном соотношении, составляющем от 1:2,5 до 1:6; предпочтительно от 1:3 до 1:5, в присутствии основного катализатора. Мочевину можно использовать в количестве, составляющем от 20 до 60% масс., предпочтительно от 30 до 50% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и мочевины. Декстрозу можно использовать в количестве, составляющем от 15 до 70% масс., предпочтительно от 20 до 50% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что за счет введения декстрозы в связующую композицию типа модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы выделение формальдегида из соединенного минерально-волокнистого изделия после отверждения можно уменьшать до уровней, которые невозможно объяснить простым эффектом разбавления, т.е. тем, что декстроза действует просто в качестве разбавителя или наполнителя. Например, в случае изделия из минеральной ваты, соединенного введением 4,92% связующего материала, представляющего собой смесь 43/57 (масс.%) модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы, определили, что выделение формальдегида составляет 13 мкг/м3 вместо ожидаемого значения, составляющего (в предположении чистого эффекта разбавления) 40 мкг/м3. Аналогичным образом, в случае изделия из минеральной ваты, соединенного введением 3,59% связующего материала, представляющего собой смесь 54/46 (масс.%) модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы, измеренное выделение формальдегида составляло 7 мкг/м3 вместо ожидаемого значения, составляющего 43 мкг/м3.
Термин «уменьшение формальдегида» в настоящем документе истолковывается как уменьшение выделения формальдегида по сравнению с изделием, идентичным в других отношениях, включая содержание связующего материала, содержание мочевины, содержание аммиака и плотность изделия.
Подробное описание и предпочтительные варианты осуществления
Модифицированная мочевиной фенолформальдегидная резольная смола
В соответствии с настоящим изобретением, природа модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы не имеет решающего значения, и можно использовать любую модифицированную мочевиной фенолформальдегидную резольную смолу, известную в технике.
Однако в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно не происходит никакого существенного образования мочевиноформальдегидной (UF) смолы, т.е. предпочтительно не ставится задача образования UF, придающего смоле характер мочевиноформальдегидной смолы.
Конкретные представители подходящих модифицированных мочевиной фенолформальдегидных резольных смол представляют собой, например, смолы, которые описывают европейская патентная заявка EP-A-148050, EP-A-810981, канадская патентная заявка CA-A-1001788 и патентная заявка США US-A-5371140; эмульгируемые фенольные смолы, которые описывает европейская патентная заявка EP-A-1084167; сверхконденсированные фенольные смолы, которые описывают международные патентные заявки WO 99/03906 и WO 2009/136106, причем все данные описания включены в настоящий документ посредством ссылки.
Соотношение фенола и альдегида выбирают таким образом, чтобы получить смолу резольного типа (стехиометрический избыток альдегида); когда используют фенол и формальдегид, молярное соотношение фенола и формальдегида составляет предпочтительно приблизительно от 1:2,5 до 1:6 и предпочтительнее приблизительно от 1:3 до 1:5.
Катализатор, используемый в процессе изготовления резольной смолы, может включать по меньшей мере одно основное соединение щелочного металла или щелочноземельного металла или аминный катализатор, такой как триэтиламин (TEA). Примеры основных соединений щелочных металлов, которые можно использовать, включают гидроксиды натрия, калия и лития. Примеры основных соединений щелочноземельных металлов, которые можно использовать, включают гидроксиды кальция, бария и стронция, такие как оксид кальция и гидроксид кальция.
Экзотермическая реакция конденсации фенола и альдегида инициируется после смешивания фенола и альдегида путем добавления катализатора. В предпочтительном варианте осуществления водную смесь фенола и формальдегида выдерживают при первой температуре, например, от 40 до 50°C, когда добавляют основной катализатор. После этого допускают повышение температуры до второй температуры реакции, составляющей, например, от 60 до 90°C. Предпочтительно реакцию осуществляют в течение достаточного времени реакции и при подходящей температуре, чтобы получить резольную смолу, у которой устойчивость к кислоте составляет не более чем 8, предпочтительно от 0,5 до 7, предпочтительнее от 3 до 5. Степень превращения фенола составляет предпочтительно не менее чем 95%, предпочтительнее не менее чем 97%.
Устойчивость к кислоте представляет собой меру степени реакции, и ее определяют следующим образом. В качестве кислоты используют разбавленный раствор серной кислоты (2,5 мл концентрированной серной кислоты добавляют к 1 л очищенной ионным обменом воды). В колбу Эрленмейера (Erlenmeyer) помещают 5,0 мл связующего материала. Разбавленную кислоту затем добавляют из бюретки при постоянном перемешивании связующего материала. Титрование продолжают до тех пор, пока в связующем материале не появляется легкое помутнение, которое не исчезает при встряхивании связующего материала. Устойчивость к кислоте вычисляют делением используемого для титрования объема кислоты (мл) на объем образца (мл).
Реакционную смесь можно инактивировать добавлением скрытой кислоты, такой как сульфат аммония, или кислоты, такой как серная кислота.
Для модификации фенолформальдегидной резольной смолы мочевиной мочевину предпочтительно добавляют и/или вводят в реакцию в количестве, составляющем приблизительно от 20 до 60% масс., предпочтительно от 20 до 50% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и мочевины. Мочевину можно добавлять к резольной смоле во время ее изготовления или на стадии после реакции.
Декстроза
В соответствии с настоящим изобретением, декстрозу добавляют в связующую композицию во время и/или после изготовления связующей композиции, но перед отверждением связующей композиции, нанесенной на минеральные волокна.
Для использования в качестве поглотителя формальдегида декстрозу можно использовать в форме чистой декстрозы (глюкозы) или в форме препарата декстрозы, у которого декстрозный эквивалент (DE) составляет приблизительно от 70 до 100, предпочтительно приблизительно от 90 до 100.
Декстрозу обычно производят, подвергая водную суспензию крахмала гидролизу под действием тепла, кислоты или ферментов. В зависимости от условий реакции, используемых для гидролиза крахмала, получают разнообразные смеси глюкозы и промежуточных продуктов, которые можно охарактеризовать по их числу DE. DE представляет собой сокращение термина «декстрозный эквивалент», и его вычисляют как содержание образующихся при гидролизе сахаров, выраженное в граммах безводной D-глюкозы на 100 г сухой массы образца, при определении способом, предусмотренным международным стандартом ISO 5377-1981 (E). Данным способом измеряют уменьшение числа конечных групп, причем значение DE, равное 100, соответствует чистой глюкозе (т.е. декстрозе), и значение DE, равное 0, соответствует чистому крахмалу.
В соответствии с настоящим изобретением, чистую декстрозу или имеющий высокое значение DE сироп глюкозы предпочтительно используют в качестве поглотителей формальдегида.
Связующая композиция
Неотвержденная связующая композиция согласно настоящему изобретению содержит декстрозу в количестве, составляющем, как правило, от 15 до 70% масс., предпочтительно от 20 до 50% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы. Предпочтительные нижние пределы концентрации декстрозы составляют 15% масс., 20% масс., 25% масс., 30% масс., 35% масс., 40% масс. и 45% масс. Предпочтительные верхние пределы концентрации декстрозы составляют 50% масс., 55% масс., 60% масс., 65% масс. и 70% масс. В зависимости от желательных свойств, а также от типа и количества присутствующих веществ, образующих формальдегид, специалист в данной области техники использует декстрозу в соответствующей концентрации в интервале между данными предельными значениями.
В дополнение к модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смоле и декстрозе, водные связующие композиции согласно настоящему изобретению могут включать одну или более традиционных добавок к связующим материалам. В число этих добавок входят, например, ускорители отверждения, такие как свободные кислотные и солевые формы сильных кислот, таких как борная кислота, серная кислота, азотная кислота и п-толуолсульфоновая кислота, которые можно использовать как в чистом виде, так и в сочетании с гуанидинкарбонатом. Другие подходящие добавки к связующим материалам представляют собой, например, силановые сшивающие реагенты, такие как γ-аминопропилтриэтоксисилан; термостабилизаторы; стабилизаторы ультрафиолетового излучения; эмульгаторы; поверхностно-активные вещества, в частности, неионные поверхностно-активные вещества; биоциды; пластификаторы; противомиграционные добавки; коагуляторы; наполнители и разбавители, такие как крахмал, глина, силикаты и гидроксид магния; пигменты, такие как диоксид титана; гидрофобизирующие вещества, такие как фторированные соединения, минеральные масла и кремнийорганические масла; огнезащитные вещества; ингибиторы коррозии, такие как тиомочевина; пеногасители; антиоксиданты; а также другие добавки.
Данные добавки к связующим материалам и вспомогательные вещества можно использовать в традиционных количествах, как правило, не превышающих 20% масс. связующего материала в расчете на твердую массу. Количество ускорителя отверждения в связующей композиции, как правило, составляет от 0,05 до 5% масс. в расчете на массу твердых веществ.
Конечная водная связующая композиция, как правило, имеет содержание твердых веществ от 1 до 20% масс. и значение pH, составляющее 6 или выше.
В связующей композиции согласно настоящему изобретению предпочтительно не содержится ни один из следующих компонентов: гидроксиламин, аминоспирты, алканоламины, поликарбоновые кислоты и соли аммония и поликарбоновых кислот, сахароспирты.
Минерально-волокнистое изделие
Используемые минеральные волокна могут представлять собой любые искусственные стеклообразные волокна (MMVF), стеклянные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, шлаковые волокна, минеральные волокна, каменные волокна и другие волокна. Эти волокна могут присутствовать как изделие в форме ваты, например как изделие в форме минеральной ваты.
Подходящие способы изготовления волокон и последующие стадии производства минерально-волокнистых изделий представляют собой процессы, традиционные в технике. Как правило, связующий материал распыляют немедленно после изготовления волокон из минерального расплава на взвешенные в воздухе минеральные волокна. Водную связующую композицию наносят в количестве, составляющем, как правило, от 0,1 до 10% и предпочтительно от 0,2 до 8% в расчете на сухую массу соединенного минерально-волокнистого изделия.
Покрытое распылением полотно из минерального волокна, как правило, отверждают в отверждающей печи, используя поток горячего воздуха. Поток горячего воздуха может поступать в полотно из минерального волокна снизу или сверху, или с чередующихся направлений в определенных зонах в направлении длины отверждающей печи.
Как правило, отверждающая печь работает при температуре, составляющей приблизительно от 150 до 350°C. Предпочтительно температура отверждения составляет от приблизительно 200 до приблизительно 300°C. Как правило, время выдерживания в отверждающей печи составляет от 30 секунд до 20 минут, в зависимости, например, от плотности изделия.
Если это желательно, полотно из минеральной ваты можно подвергать процессу формования перед отверждением. Соединенные минерально-волокнистые изделия, выходящие из отверждающей печи, можно разрезать в желательном формате, например, получая коврики. Таким образом, изготавливаемые минерально-волокнистые изделия могут принимать такие формы, как, например, маты, коврики, плиты, листы, пластины, полоски, рулоны, секции труб, гранулированные и другие оформленные изделия.
Конкретный тип соединенного минерально-волокнистого изделия представляет изделие в форме подложки для выращивания садовых культур. Такие изделия в форме подложки для выращивания садовых культур могут иметь любые известные формы подложек для выращивания, такие как формы, обыкновенно известные как вставки, блоки, плиты и маты. В частности, настоящее изобретение является полезным в том случае, где изделие присутствует в форме, общеизвестной для использования в качестве подложки для стадии рассады.
Изделие в форме подложки для выращивания садовых культур обеспечивает повышенную однородность среды для набора выращиваемых семян, в результате чего увеличивается однородность растений как конечных продуктов; это приводит, как правило, к повышению качества растений.
Изделие в форме подложки для выращивания может дополнительно включать улучшающее смачивание вещество. Оно может представлять собой традиционное неионное поверхностно-активное вещество, но предпочтительно улучшающее смачивание вещество представляет собой ионное поверхностно-активное вещество, предпочтительнее анионное поверхностно-активное вещество. Особенно предпочтительные улучшающие смачивание вещества представляют собой анионные поверхностно-активные вещества, такие как линейные алкилбензолсульфонаты, в которых алкильная цепь содержит от 5 до 20 атомов углерода. Количество (масса) ионного поверхностно-активного вещества по отношению к массе связующего материала (сухое вещество) составляет предпочтительно от 0,01 до 5%, предпочтительнее от 0,1 до 4%.
Данный тип поверхностно-активного вещества обеспечивает особенно благоприятные водораспределительные свойства подложек для выращивания, имеющих относительно большую толщину, а также придает превосходные свойства повторного насыщения и не приводит к проблемам пенообразования в ирригационной воде.
В соответствии с настоящим изобретением, можно также изготавливать композитные материалы путем сочетания соединенного минерально-волокнистого изделия с подходящими композитными слоями или ламинатными слоями, такие как, например, металлы, покрытые стеклом маты, а также другие тканые или нетканые материалы.
Минерально-волокнистые изделия согласно настоящему изобретению имеют плотность, составляющую, как правило, от 5 до 250 кг/м3, предпочтительно от 20 до 200 кг/м3.
Конкретную группу минерально-волокнистых изделий согласно настоящему изобретению представляют потолочные плитки, имеющие плотность от 50 до 220 кг/м3 и изготавливаемые с использованием неотвержденной связующей композиции, включающей декстрозу в количестве от 20 до 70% масс., предпочтительно от 40 до 70% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
Еще одну группу минерально-волокнистых изделий согласно настоящему изобретению представляют кровельные панели, имеющие плотность от 100 до 250 кг/м3 и изготавливаемые с использованием неотвержденной связующей композиции, включающей декстрозу в количестве от 20 до 50% масс., предпочтительно от 20 до 40% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
Существуют, в основном, два типа кровельных панелей, а именно, кровельные панели одинарной плотности и двойной плотности, такие как панели, описанные, например, в европейских патентных заявках EP-A-889981 и EP-A-1456444, описания которых включены в настоящий документ посредством ссылки.
В предпочтительных кровельных панелях двойной плотности листы из минерального волокна включают верхний слой, у которого плотность составляет приблизительно от 100 до 250 кг/м3, и нижний слой, у которого плотность составляет, как правило, не более чем 80%, но обычно более чем 30% плотности верхнего слоя, зачастую приблизительно от 40 до 70% плотности верхнего слоя. Как правило, верхний и нижний слои в конечном изделии имеют суммарную толщину от 30 до 300 мм. Толщина нижнего слоя составляет обычно от 25 до 275 мм и, как правило, по меньшей мере 75 мм. Как правило, она составляет по меньшей мере 50% и часто от 75 до 95% суммарной толщины верхнего и нижнего слоев.
Минерально-волокнистые изделия согласно настоящему изобретению имеют светлую окраску, которая часто является коричневатой в переменной степени в зависимости от количества декстрозы.
Минерально-волокнистые изделия согласно настоящему изобретению удовлетворяют требованиям международных строительных промышленных стандартов, которые ограничивают выделение формальдегида.
Например, испытания минерально-волокнистых изделий согласно настоящему изобретению показали, что требования, ограничивающие выделение формальдегида в финском стандарте RTS-M1 (предельно допустимое значение 50 мкг/(м2·ч)) для кровельной панели можно выполнить, используя более чем 20% масс. декстрозы. Финский стандарт RTS-M1 ограничивает выделение формальдегида образцом после 4 недель в испытательной камере согласно стандарту ISO-16000-9 (первое издание, исправленная версия от 25 июня 2006 г.).
Аналогичным образом, требования, ограничивающие выделение формальдегида в стандарте США CDHS (версия от 15 июля 2004 г., предельное значение 16,5 мкг/м3) для кровельной панели, можно выполнить, используя более чем 30% масс. декстрозы, и требования, ограничивающие выделение формальдегида в японском стандарте JIS А 1901-2003 (E) (предельное значение 12 мкг/м3, предел F***), можно выполнить, используя приблизительно 47% масс. декстрозы.
Еще один стандарт, которому соответствует изделие согласно настоящему изобретению, представляет собой экологический стандарт охраны детей и школ Greenguard, который ограничивает удельную скорость выделения формальдегида пределом, составляющим приблизительно 35 мкг/(м2·ч). Предпочтительно данному стандарту соответствует строительное изолирующее плиточное или рулонное изделие, имеющее плотность от 5 до 70 кг/м3 и изготовленное с использованием неотвержденной связующей композиции, включающий декстрозу в количестве от 10 до 50% масс., предпочтительно от 20 до 40% масс. по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
Следующие примеры предназначены для иллюстрации настоящего изобретения без ограничения его объема. Если не определены другие условия, содержание твердых веществ (сухих веществ) в настоящем изобретении определено после выдерживания при 200°C в течение 1 часа и выражено в % масс.
Пример 1
Фенолформальдегидную смолу получали реакцией формальдегида и фенола при молярном соотношении 3,7:1 в присутствии катализатора (6% масс. KOH по отношению к количеству фенола) при температуре реакции 84°C. Реакция продолжалась до тех пор, пока устойчивость смолы к кислоте не становилась равной 4, и не происходила конверсия основной массы фенола. После этого добавляли мочевину в количестве, соответствующем 52 масс. ч. фенолформальдегидной смолы и 48 масс. ч. мочевины.
Используя полученную модифицированную мочевиной фенолформальдегидную смолу, изготавливали связующий материал, добавляя к катализатору сульфат аммония в эквимолярном количестве, чтобы инактивировать катализатор. Конечная мочевиноформальдегидная смола имела содержание свободного формальдегида, составляющее менее чем 0,5% в расчете на твердые вещества.
Полученный таким способом мочевиноформальдегидный связующий материал смешивали с препаратом декстрозы Sirodex® 431 от фирмы Syral (значение DE равно 95) в количествах, указанных ниже в таблице 1.
После этого связующий материал разбавляли водой, снижая содержание твердых веществ до 22%, и добавляли товарный предварительно гидролизованный аминосилан в количестве, соответствующем 0,5% содержания твердых веществ.
Полученную связующую композицию использовали для изготовления однослойных кровельных панелей (A-Tagplade). Дополнительная информация представлена в следующей таблице.
| Таблица 1 | ||||
| Связующий материал PUF (%) | Декстроза (%) | Содержание связующего материала в изделии* (%) | Плотность изделия (кг/м3) | |
| A | 100 | 0 | 3,62 | 141 |
| B | 80 | 20 | 3,94 | 139 |
| C | 43 | 57 | 4,92 | 135 |
| Содержание PUF (%) и содержание декстрозы (%) представляют собой массовые процентные доли по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы. *) Содержание связующего материала в изделии (%) определяется как потеря массы при сжигании (LOI) (%) минус содержание пропиточного масла (%) |
Пример 2
Для испытания использовали товарную смолу PF-0415M от Hexion. Данная смола представляет собой фенолформальдегидную смолу, модифицированную мочевиной и аммиаком. Содержание свободного формальдегида составляет менее чем 0,3% по отношению к массе жидкой смолы. Количество мочевины составляет 28% по отношению к содержанию твердых веществ.
Смолу смешивали с препаратом декстрозы Sirodex® 431 (значение DE равно 95) от фирмы Syral в количествах, указанных ниже в таблице 2. Для сравнения сироп глюкозы, т.е. C Sweet® 01403 (значение DE равно 30) от фирмы Cargill, использовали в количестве, указанном в таблице 2 (образец H).
Композицию разбавляли водой до 15%, получая связующую композицию, и затем добавляли 0,5% товарного силана типа предварительно гидролизованного аминосилана.
Полученную связующую композицию использовали для изготовления однослойных кровельных панелей DP-GF. Дополнительная информация представлена в следующей таблице.
| Таблица 2 | ||||
| Связующий материал PUF (%) | Декстроза (%) | Содержание связующего материала в изделии* (%) | Плотность изделия (кг/м3) | |
| D | 100 | 0 | 3,43 3,20 |
155 150 |
| E | 72 | 28 | 3,63 | 146 |
| F | 54 | 46 | 3,59 | 151 |
| G | 50 | 50 | 3,66 | 155 |
| H | 80 | 20 | 3,12 | 141 |
| Содержание PUF (%) и содержание декстрозы (%) представляют собой массовые процентные доли по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы. *) Содержание связующего материала в изделии (%) определяется как потеря массы при сжигании (LOI) (%) минус содержание пропиточного масла (%) |
Пример 3
Выделение формальдегида, измеренное для изделий A-H примеров 1 и 2, представлено ниже в таблице 3 как выделение формальдегида в мкг/м3. Выделение формальдегида измеряли в климатической камере Датского технологического института (TI) согласно стандарту EN 717-1.
Фактически определенные значения сравнивали с ожидаемыми значениями (в предположении чистого эффекта разбавления декстрозы). Значение 80 на 100 частей мочевиноформальдегидной смолы использовали в качестве базисного, и ожидаемые значения вычисляли по отношению к данному базисному значению. Например, ожидаемое значение для композиции PUF и декстрозы в соотношении 50/50 составляет (50 PUF/100 PUF) × 80 = 40.
| Таблица 3 | |||
| Ожидаемое значение | Измеренное значение | ||
| A | 100/0 PUF/декстроза | 80 | 83 |
| B | 80/20 PUF/декстроза | 64 | 36 |
| C | 43/57 PUF/декстроза | 40 | 13 |
| D | 100/0 PUF/декстроза | 80 | 83 (77) |
| E | 72/28 PUF/декстроза | 58 | 36 |
| F | 54/46 PUF/декстроза | 43 | 7 |
| G | 50/50 PUF/декстроза | 40 | 16 |
| H | 80/20 PUF/DE 30 сироп | 64 | 65 |
Как можно видеть из таблицы 3, использование декстрозы приводит к значительному уменьшению выделения формальдегида из соединенных минерально-волокнистых изделий, которое невозможно объяснить чистым эффектом разбавления.
Образец H представляет собой сравнительный образец, в котором декстрозу заменяет сироп глюкозы с низким содержанием декстрозы, у которого значение DE составляет 30. Образец H с использованием данного сахарного сиропа не проявляет значительного уменьшения выделения формальдегида по сравнению с имеющими высокое содержание декстрозы сиропами примеров A-G. Вместо этого измеренное значение выделения формальдегида из образца H соответствует значению, ожидаемому в предположении чистого эффекта разбавления.
1. Способ уменьшения выделения формальдегида из минерально-волокнистого изделия, соединенного связующим материалом на основе модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы, причем указанный способ включает стадию введения декстрозы в связующую композицию после изготовления связующей композиции, но перед отверждением связующей композиции, нанесенной на минеральные волокна.
2. Способ по п.1, в котором декстрозу используют в форме чистой декстрозы или в форме препарата декстрозы, у которого декстрозный эквивалент (DE) составляет от 70 до 100, предпочтительно от 90 до 100.
3. Способ по п.1 или 2, в котором фенол реагирует с молярным избытком формальдегида в водном растворе при молярном соотношении от 1:2,5 до 1:6, предпочтительно от 1:3 до 1:5, в присутствии основного катализатора.
4. Способ по п.1 или 2, в котором мочевину используют в количестве от 20 до 60 мас.%, предпочтительно от 30 до 50 мас.% по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и мочевины.
5. Способ по п.1 или 2, в котором декстрозу используют в количестве от 15 до 70 мас.%, предпочтительно от 20 до 50 мас.% по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
6. Минерально-волокнистое изделие, имеющее уменьшенное выделение формальдегида и соединенное отвержденной связующей композицией на основе модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы, причем неотвержденная связующая композиция включает декстрозу в количестве 15 мас.% или более и вплоть до 70 мас.% по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
7. Минерально-волокнистое изделие по п.6, в котором неотвержденная связующая композиция включает 20 мас.% или более, в том числе 30 мас.% или более, 40 мас.% или более, или 50 мас.% или более, и вплоть до 70 мас.% декстрозы.
8. Минерально-волокнистое изделие по п.6, которое удовлетворяет ограничениям выделения формальдегида финского стандарта RTS-M1.
9. Минерально-волокнистое изделие по п.6, которое удовлетворяет ограничениям выделения формальдегида стандарта США CDHS.
10. Минерально-волокнистое изделие по п.6, которое удовлетворяет ограничениям выделения формальдегида японского стандарта JIS А 19012003 (Е).
11. Минерально-волокнистое изделие по любому из пп.6-10, которое представляет собой потолочную плитку, имеющую плотность от 50 до 220 кг/м3 и изготовленную с использованием неотвержденной связующей композиции, включающей декстрозу в количестве от 20 до 70 мас.%, предпочтительно от 40 до 70 мас.% по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
12. Минерально-волокнистое изделие по любому из пп.6-10, которое представляет собой кровельную панель, имеющую плотность от 100 до 250 кг/м3 и изготовленную с использованием неотвержденной связующей композиции, включающей декстрозу в количестве от 20 до 50 мас.%, предпочтительно от 20 до 40 мас.% по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
13. Минерально-волокнистое изделие по любому из пп.6-10, которое представляет собой строительное изолирующее плиточное или рулонное изделие, имеющее плотность от 5 до 70 кг/м3 и изготовленное с использованием неотвержденной связующей композиции, включающей декстрозу в количестве от 10 до 50 мас.%, предпочтительно от 20 до 40 мас.% по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
14. Применение декстрозы в качестве поглотителя формальдегида в связующей композиции на основе модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы для минерально-волокнистых изделий.
15. Применение по п.14, в котором минерально-волокнистое изделие выбрано из следующих:
- кровельная панель, имеющая плотность от 100 до 250 кг/м3 и изготовленная с использованием неотвержденной связующей композиции и декстрозы в количестве от 20 до 50 мас.%, предпочтительно от 20 до 40 мас.%;
- потолочная плитка, имеющая плотность от 50 до 220 кг/м3 и изготовленная с использованием неотвержденной связующей композиции и декстрозы в количестве от 20 до 70 мас.%, предпочтительно от 40 до 70 мас.%;
- строительное изолирующее плиточное изделие, имеющее плотность от 5 до 70 кг/м3 и изготовленное с использованием неотвержденной связующей композиции и декстрозы в количестве от 10 до 50 мас.%, предпочтительно от 20 до 40 мас.%,
где массовые процентные доли приведены по отношению к суммарной массе сухих твердых веществ фенолформальдегидной резольной смолы и декстрозы.
16. Устройство для изготовления минерально-волокнистого изделия, имеющего уменьшенное выделение формальдегида и соединенного отвержденной связующей композицией на основе модифицированной мочевиной фенолформальдегидной резольной смолы с введенной в связующую композицию декстрозой, включающее:
- приспособление для изготовления минеральных волокон из минерального расплава,
- раздельные резервуары для связующей композиции и декстрозы,
- приспособление для смешивания связующей композиции и декстрозы,
- приспособление для нанесения смеси связующей композиции и декстрозы на минеральные волокна,
- сборную камеру для минеральных волокон с нанесенной смесью связующей композиции и декстрозы,
- отверждающую печь для отверждения смеси связующей композиции и декстрозы, нанесенной на минеральные волокна, для изготовления отвержденного полотна, и
- приспособление для изготовления минерально-волокнистого изделия из отвержденного полотна.
