制备粘合剂的方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种制备粘合剂的方法，特别是用于矿棉制品的粘合剂的制备方法，该方法包括如下步骤：将具有玻璃状无定形结构的颗粒矿物材料溶解于水溶液，使如此的道的溶液成核和稳定化以形成具有所需颗粒尺寸的溶胶，以及任选地调整该溶胶的干物质含量。本发明专利技术还涉及利用所述的粘合剂粘结纤维以制备矿棉制品的方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的目的是利用具有玻璃状无定形结构的颗粒矿物材料，尤其是矿棉生产中的废料作原料来制备粘合剂的方法。这种粘合剂适用于粘结矿物材料，特别是用作由矿物纤维生产矿棉制品的粘合剂。本专利技术的另一目的是利用所述的粘合剂粘结矿物纤维来制备矿棉制品的方法。
技术介绍
通过如石头、矿渣、玻璃、陶瓷等矿物原料的熔化和离心而制备的矿物纤维广泛地用于矿物纤维垫和毯的制造，这些制品基本上用于热和声音的绝缘，特别是建筑业内的热和声音的绝缘。这种矿物纤维制品通常包含许多不同种类的已知的粘合剂。例如已知的酚固化的绝缘制品。酚是一种十分便宜又迅速固化的粘合剂。酚固化的制品耐温高达250℃，但是如果温度长期保持在250℃以上，这种粘结就会被破坏。在较高的温度下，即在400℃和更高的温度下，这种粘和剂就丧失其强度，温度迅速增加，而且制品坍塌。另外，酚固化的绝缘制品在燃烧期间散发有毒的气体。另外的也是主要的缺点在于，使用之后处置含有这种粘和剂的矿棉制品时，制品中存在的酚会导致不期望的环境负荷。同时，水玻璃也广泛地用作粘合剂。传统上，水玻璃是这样制备的，即在很高的温度下石英砂与碳酸钠或碳酸钾一起熔化，然后将细分的固化产物溶解于水。因此，可以认为水玻璃是生态学上可接受的物质，包括用作如矿棉制品中的粘合剂。然而，缺点是其制备使用纯的原材料和耗能。还已知使用水玻璃与粘土的混合物作为矿棉制品的粘合剂，参见例如SE 420488。这种制品虽然具有良好的耐水性和耐热性，但是耐压性差、易碎并导致粉尘。另一方面，EP B 466754描述了使用由矿渣和水玻璃制成的粘合剂用于制备耐温和耐湿的矿棉制品，该制品还能够耐受高的临时性载荷。专利技术概述本专利技术的目标是提供一种容易的并且在经济上可行的获得粘合剂的方法，该粘合剂具有优异的粘结和防火性能，而且从使用和劳动卫生的角度来看也是可以接受的。另外，本专利技术的粘合剂可以从便宜的和容易得到的原料或副产物以简单的方法来制备。一个重要的优点是本专利技术的粘合剂对环境没有过度的生态负担，而且只包含那些自然界中本来就存在的成份。因此，本专利技术的目的是一种制备粘合剂的方法，该方法包括以下步骤-将具有玻璃状无定形结构的颗粒矿物材料溶解于水溶液，以形成包含成核的再沉淀的材料颗粒的溶液，-使如此获得的溶液稳定化，以形成具有所需颗粒尺寸的溶胶，及任选地，-调整该溶胶的干物质含量。该粘合剂的原料可以是矿棉材料，特别是来自矿棉生产的再循环的废料，下面将对此进行更详细的描述。本专利技术的另一个目的是使用本专利技术的粘合剂制备矿棉织品的方法，包括使本专利技术的粘合剂与矿物纤维接触来粘结纤维，从而形成矿棉织品。专利技术详述根据本专利技术的优选实施方案，所述的颗粒矿物材料是得自矿棉生产的废弃矿棉制品。这种废料大量形成，通常为初始原料重量的20-30％，这种废料包括纺丝废料、废弃的纤维制品(使用之前的制品)的未使用的纤维。一种可利用的材料来源还有各种即将拆解的建筑结构，其中已使用了矿棉作为绝热材料(使用后的制品)。这些废料已经是精细分割，通常为纤维的形式，因此可以这样使用，或者作为选择，可以将其分割成更精细的形式，以赋予产品更大的表面积，如0.4m2/g或更大，直至如25m2/g，并因此而在水溶液中具有良好的溶解性。得自矿棉生产的纤维通常具有0.5至20，一般为2至15，优选为3至5μm的直径，该直径是利用适宜的方法用OM或SEM测量的(如Koenig et al，Analytica Chimica acta 1993 280 289-298；Christensen et al，AMIND HYG ASSOC(54)1993年5月)，以及0.5至50、一般为2至20、优选3至10mm的长度。所述的水溶液可以是碱性溶液，如碱金属或碱土金属的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐的溶液，特别是钠、钾或锂的氢氧化物的溶液或氢氧化铵溶液。这种溶液优选具有0.1至2摩尔的碱性试剂，或者具有10至14的pH，以便容易溶解这种在中性溶液中溶解性差的矿物原料。该水溶液还可以是酸性溶液，如通过加入如HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4、甲酸、乙酸、丙酸或者其它适宜的无机或有机酸而制备的水溶液。适当地调整该溶液的pH。低pH值导致矿物材料迅速溶解并迅速形成凝胶，胶凝的时间取决于pH，较低的pH比较高的pH导致更迅速的胶凝。当pH为0至6时，获得宽范围的矿物材料的良好溶解性。酸的强度为0.1至10M，一般为0.5至5M，这取决于所使用的酸。根据优选的实施方案，原料的溶解优选在升温的条件下进行，如80至100℃的温度，优选同时进行搅拌，以促进溶解过程。溶解进行1-2小时直至20小时，这取决于溶解介质和溶液固体含量。优选将一定量的初始矿物材料溶解在溶液中，以提供含金属氧化物的溶液，该溶液最好包含超过1％、优选5-60％重量的干物质，其浓度适于后续的作为粘合剂的使用。溶解完成之后，材料成核并再沉淀，以形成具有所需颗粒尺寸的溶胶。随后通过在溶液中产生颗粒之间的静电排斥而使该溶胶稳定化。溶胶颗粒之间的静电排斥例如可以通过提供适宜的离子于溶液中，或者改变pH而实现。如果需要，可以额外地加水或除去水，例如通过蒸发除水，如果调整粘度需要。也可以通过使用适宜的表面活性剂和聚合物，特别是非离子型的来实现稳定化。可以优选非离子型的表面活性剂和聚合物，有时是因为它们对包含高浓度电解质和其它化学品、特别是离子强度高的环境不是那么敏感。聚合物的实例是聚环氧乙烷和聚乙二醇，表面活性剂的实例是壬基酚、土温(Tween)和司盘(Span)。在典型的溶液中，这种表面活性剂和聚合物的用量为溶液的全部固体重量的0.5％至2.5％。在碱性的pH下，溶胶趋于稳定，并且可以看到溶胶的实际尺寸增加。通过保持溶胶于碱性的pH下适当的时间，或通过增加pH从中性至pH10来获得实际尺寸的增加，如果溶液额外地包含盐，该增加小于所说明的。在存在足够量的盐，如氯化钠等无机盐时，溶胶颗粒趋于凝聚，形成沉淀的凝胶。通过提供酸性pH给溶液，也可以形成相同的凝胶，其中约2至低于7的pH适于凝胶的形成。因此，通过调整pH可以维持溶胶状态，或者将溶胶制成凝胶。可以利用高剪切的混合或提高pH使凝胶分散和稳定化，然后可以通过再调整(降低)pH或者加入电解质再次进行凝胶化。因此，本专利技术可以提供这样的溶胶，该溶胶包含主要的二氧化硅以及源自原始矿物原料的其它金属氧化物，如氧化钙、氧化镁以及可能少量的其它金属氧化物。也可以调整反应条件，如pH，以获得具有所需颗粒尺寸的溶胶。二氧化硅溶胶通常可以具有1至1000nm的初级颗粒尺寸，然而适于本专利技术的颗粒尺寸是10至100nm。如此获得的溶胶可以在溶胶生成之后直接制成凝胶，或优选只在粘合剂施用于矿物纤维之前制成凝胶。溶胶还可以在最终产品成形时加热或蒸发水分时制成凝胶。当将该粘合剂用于矿棉生产时，矿棉制品的制备与本专利技术的粘合剂的加入可以方便地在常规的设备中进行。粘合剂可以以溶液的形式通过喷嘴施加到常规生产线的矿棉室中并分布于矿棉上。载有粘合剂的矿棉材料于室温或升高的温度下立即或稍后即发生固化。如果需要或必须，该粘合剂还可以包含可能的其它固化剂、改性剂、粉尘粘结剂和/或疏水剂。粘合剂溶液的喷洒以及添加剂的喷洒通常在纤维形成之后直接进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备粘合剂的方法，包括以下步骤： －将具有玻璃状无定形结构的颗粒矿物材料溶解于水溶液，以形成包含成核的再沉淀的材料颗粒的溶液， －使如此获得的溶液稳定化，以形成具有所需颗粒尺寸的溶胶，及任选地， －调整该溶胶的干物质含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔佩兰德，鲍勃塔林，琼莱贝尔，
申请(专利权)人：帕罗克集团公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]