Способ изготовления влагопоглощающих волокнистых изделий

Способ изготовления влагопоглощающих волокнистых изделий

Реферат

Настоящее изобретение относится к новому способу изготовления влагопоглощающих волокнистых изделий с улучшенной смачиваемостью.

Влагопоглощающие изделия из минеральной ваты известны из заявки DE-A 2057945. Подобные изделия, как и обычные изделия из минеральной ваты, представляют собой изделия сетчатой структуры из минеральных волокон, в которых волокна в точках их пересечения соединены между собой связующим таким образом, что эти волокна образуют пористый и упругий материал со взаимосвязанной и формоустойчивой структурой. Такие материалы находят применение в сельском хозяйстве, а также садоводстве и огородничестве. Подобные изделия применяют прежде всего в качестве почвозаменителей, соответственно материала для заделки семян, проростков и горизонтальных отводков, с целью их проращивания и выращивания.

Предпочтительными связующими, используемыми для изготовления таких изделий, являются фенольные смолы. Для улучшения влагопоглощающей способности волокнистых изделий на образующие их минеральные волокна дополнительно наносят поверхностно-активное вещество либо используют раствор связующего, содержащий поверхностно-активное вещество. После нанесения и отверждения смол, которое обычно происходит при температуре свыше 200°С, поверхностно-активное вещество остается на поверхности смолы и волокон и тем самым придает изготовленным таким путем изделиям из минеральной ваты гидрофильные и влагоаккумулирующие свойства.

Несмотря на то, что известные изделия или материалы в принципе уже обладают хорошими влагопоглощающими свойствами, тем не менее существует потребность в соответствующих изделиях из минеральной ваты с более высокими гидрофильными свойствами и значительно более высокой влагопоглощающей способностью с тем, чтобы обеспечить более эффективную защиту от возможного засыхания выращиваемых на таком материале растений.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать способ изготовления влагопоглощающих волокнистых изделий, которые обладали бы более высокими гидрофильными свойствами, а также более высокой влагопоглощающей и влагоудерживающей способностью по сравнению с соответствующими известными изделиями, а также предложить изделия, изготовленные соответствующим способом.

Указанная задача решается с помощью способа изготовления влагопоглощающих волокнистых изделий согласно п.п.1-7 формулы изобретения, с помощью раствора связующего для осуществления способа согласно п.п.8-11 формулы, а также с помощью изготовленных этим способом волокнистых изделий согласно п.12 формулы.

При создании изобретения было установлено, что гидрофильные свойства соединенных с помощью фенольной смолы изделий из минеральной ваты можно существенно повысить, если в дополнение к смачивающему агенту использовать в составе содержащей связующее смеси алифатический многоатомный спирт. При этом не только удается повысить смачиваемость и влагопоглощающую способность изготовленных соответствующим способом изделий, но и снизить уровень водоотдачи при высыхании.

Подобный эффект является неожиданным, поскольку предпочтительно используемые алифатические многоатомные спирты, например этиленгликоль или триметилолпропан, при отверждении фенольных смол либо испаряются, либо разлагаются, в связи с чем готовые изделия из минеральной ваты не содержат многоатомных спиртов ни в смоле, ни на минеральных волокнах. Поскольку помимо этого алифатические многоатомные спирты не участвуют в отверждении фенольной смолы, механизм их действия остается невыявленным.

Влагопоглощающие изделия из минеральной ваты изготавливают согласно изобретению по одной из следующих известных технологий.

При использовании первой технологии волокна минеральной ваты в виде нетканого материала или волокнистой ткани либо предпочтительно в виде материала с неупорядоченным расположением волокон известным методом смачивают сначала раствором смачивающего агента, а затем раствором связующего, при этом раствор связующего содержит самоотверждающуюся фенольную смолу и многоатомный спирт. После высыхания растворителя, или растворителей, волокнистый материал, снабженный многоатомным спиртом, смачивающим агентом и связующим, нагревают, необязательно с одновременным приданием определенной формы, до температуры, достигающей 260°С, при этом многоатомный спирт испаряется или разлагается, а фенольная смола, которая предпочтительно находится в точках пересечения минеральных волокон, отверждается.

При использовании второй технологии волокна минеральной ваты в виде нетканого материала или волокнистой ткани либо предпочтительно в виде материала с неупорядоченным расположением волокон известным методом смачивают раствором связующего, при этом такой раствор связующего содержит самоотверждающуюся фенольную смолу, смачивающий агент и многоатомный спирт. После высыхания растворителя, или растворителей, волокнистый материал, снабженный многоатомным спиртом, смачивающим агентом и связующим, нагревают, необязательно с одновременным приданием определенной формы, до температуры, достигающей 260°С, при этом многоатомный спирт испаряется или разлагается, а фенольная смола, которая предпочтительно находится в точках пересечения минеральных волокон, отверждается.

Кроме того, было установлено, что предлагаемым в изобретении способом можно также изготавливать изделия из других волокон, например стекловолокон или органических волокон, прежде всего целлюлозных волокон, и что получаемые при этом волокнистые изделия, как и соответствующие изделия из минеральной ваты, в равной степени пригодны для применения в сельском хозяйстве, садоводстве и огородничестве в качестве почвозаменителей, соответственно материала для заделки семян, проростков и горизонтальных отводков, с целью их проращивания и выращивания.

Однако при применении органических волокон следует учитывать тот факт, что температура, при которой происходит отверждение связующего, не должна превышать температуру разложения или воспламенения таких волокон.

В качестве смачивающих агентов могут применяться все поверхностно-активные вещества при условии, что они не являются фитотоксичными и не разлагаются ниже выбранной температуры отверждения. В качестве примера можно назвать соли высших жирных кислот, алкил- или аралкилсульфаты либо -сульфонаты, сульфаты жирных спиртов, алкилфосфаты, этоксилаты жирных спиртов, алкилфенолэтоксилаты, этоксилаты алифатических аминов, этоксилаты жирных кислот, алкиламмониевые соединения, прежде всего алкилбензолсульфонаты. Смачивающие агенты обычно применяют в виде водных растворов в количестве до 3 мас.% в пересчете на массу готового изделия из минеральной ваты, соответственно в количестве до 20 мас.% в пересчете на массу используемой фенольной смолы, когда смачивающие агенты применяют в растворе фенольной смолы.

Применяемые самоотверждающиеся фенольные смолы представляют собой продукты щелочной конденсации фенольного соединения и альдегида, предпочтительно продукты конденсации фенола и формальдегида в молярном соотношении от 1:1,2 до 1:4, предпочтительно от 1:3,1 до 1:3,6. Фенольные смолы могут быть модифицированы меламином или мочевиной. Предпочтительны такие смолы, у которых после конденсации фенола с формальдегидом происходит последующая конденсация с мочевиной. Эти смолы характеризуются по существу низким содержанием фенола и формальдегида. При нагреве такие смолы отверждаются без катализатора отверждения. Подобные смолы обычно применяют в виде водного раствора. Количество связующего определяется требуемой прочностью изготавливаемого из минеральных волокон изделия. В общем случае это количество составляет от 3 до 5 мас.% в пересчете на массу используемой минеральной ваты.

Применяемые согласно изобретению многоатомные спирты представляют собой такие соединения, в молекуле которых имеются по меньшей мере две спиртовые ОН-группы. В качестве примера подобных соединений можно назвать этиленгликоль, пропиленгликоли, триметилолпропан, пентаэритрит, глицерин или сахарные спирты, например сорбит или инозит. Предпочтительно применять такие соединения, которые испаряются при температуре ниже применяемой температуры отверждения, например этиленгликоль, пропиленгликоли или триметилолпропан. Их количество в связующем согласно изобретению составляет от 3 до 20 мас.%, предпочтительно от 4 до 7 мас.% в пересчете на массу используемой фенольной смолы.

Применяемые согласно изобретению растворы связующего получают путем растворения отдельных компонентов в растворителе, предпочтительно в воде, либо путем смешения между собой растворов отдельных компонентов.

Пример

Фенол, формальдегид, гидроксид калия и мочевину смешивают в молярном соотношении 1:3:0,1:1 и подвергают реакции при температуре от 40 до 70°С. Затем добавляют алкилбензолсульфокислоту и этиленгликоль в количестве 7 мас.% каждого в расчете на фенольную смолу. Полученную смесь напыляют на минеральные волокна и проводят связывание этих волокон при обдувании впечи горячим воздухом при температуре от 180°С до 260°С.

В результате были получены волокнистые изделия, которые обеспечивают надежную и продолжительную подачу воды растениям.

1. Способ изготовления влагопоглощающих волокнистых изделий путем соединения между собой волокон с помощью раствора связующего средства, которое содержит самоотверждающуюся фенольную смолу в присутствии смачивающего агента, отличающийся тем, что смачивающий агент выбирают из: смачивающий агент, выбранный из солей высших жирных кислот, алкил- или арилсульфата, или -сульфоната, сульфата жирных спиртов, этоксилатов алифатических аминов, этоксилатов жирных спиртов, алкиламмониевых соединений или алкилбензолсульфонатов и используют в количестве до 20 мас.% в расчете на массу фенольной смолы, причем раствор связующего средства содержит самоотверждающуюся фенольную смолу и от 3 до 20 мас.% многоатомного спирта в расчете на массу фенольной смолы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор связующего содержит гликоль.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве фенольной смолы применяют продукт конденсации фенола и формальдегида в молярном соотношении от 1:1,2 до 1:4.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве фенольной смолы применяют продукт конденсации фенола и формальдегида в молярном соотношении от 1:3,1 до 1:3,6.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что применяют раствор связующего, дополнительно содержащий смачивающий агент.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве волокон применяют стекловолокна или минеральные волокна.

7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что в качестве волокон применяют целлюлозные волокна.

8. Раствор связующего для изготовления влагопоглощающих волокнистых изделий способом по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что он представляет собой водный раствор самоотверждающейся фенольной смолы, содержащий от 5 до 20 мас.% многоатомного спирта в пересчете на массу фенольной смолы.

9. Раствор связующего по п.8, отличающийся тем, что он дополнительно содержит от 5 до 20 мас.% смачивающего агента в пересчете на массу фенольной смолы.

10. Раствор связующего по п.8 или 9, отличающийся тем, что в качестве фенольной смолы он содержит продукт конденсации фенола и формальдегида в молярном соотношении от 1:3,1 до 1:3,6.

11. Раствор связующего по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что фенольная смола модифицирована мочевиной.

12. Влагопоглощающие волокнистые изделия, изготовленные способом по любому из пп.1-5.