Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PAPER-LIKE AND NANOCOMPOSITE MATERIAL BASED ON MINERAL FIBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/086833
Kind Code:
A1
Abstract:
A paper-like nanocomposite material capable of being used as capillary-porous elements of evaporative air-cooling installations. Glass and/or basalt fibers having a mean diameter of 0.4 microns are used as the mineral fiber. Said fibers are hydrophilic yet do not swell, and have a large specific surface area. A binding agent consists of a set ratio of sodium aluminate (NaAlO2) and aluminum sulfate Al2(SO4)3. The material is made on traditional paper-manufacturing equipment by the pouring of a set ratio of the above ingredients. The technical result consists in producing a paper-like nanocomposite material having good characteristics for height and rising time of water, moisture retention capacity and strength. The material is also characterized in thermal, chemical and biological stability, in being nontoxic and not emitting into the air substances which are harmful to the human body, and in the resistance of said characteristics to the effects of mold, fungi and microorganisms in an aqueous medium.

Inventors:
DUBOVOI, Evgenii Vladimirovich (pr. Prosveschenia, 14 k. 4, kv. 12, St.Petersburg 5, 194355, RU)
DUBOVYI, Vladimir Klimentievich (av. Prosveshchenia, 14 k. 4, kv. 12, St.Petersburg 5, 194355, RU)
Application Number:
RU2015/000947
Publication Date:
May 26, 2017
Filing Date:
December 29, 2015
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
HOWICKEN MANAGEMENT LIMITED (236 Strovolou Str, Strovolos, Nicosia, 2048, CY)
International Classes:
D21H13/36; B82Y30/00; D21H13/40
Foreign References:
RU2425919C12011-08-10
RU2003750C11993-11-30
JPH04185799A1992-07-02
Attorney, Agent or Firm:
NILOVA, Maria Innokentievna (PATENTICA, a/ya 1125St.Petersburg, 190000, RU)
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения

Бумагоподобный нанокомпозиционный материал на основе минеральных волокон, а именно стеклянных и/или базальтовых волокон со средним диаметром 0,4 мкм, с использованием в качестве связующего NaA102 и A12(S04)3, изготовленный на бумагоделательном оборудовании методом отлива, отличающийся компонентным составом и более высокими характеристиками по высоте и времени подъема воды, влагоемкости и прочности, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Стеклянное и/или базальтовое волокно диаметром 0,4 мкм - 50-90 Алюминат натрия NaAlC - 5-25 (по А120з)

Сульфат алюминия AbCSC^ - 5-25 (по А1203)

Description:
БУМАГОПОДОБНЫЙ И НАНО ОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ

МИНЕРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН

Изобретение относится к области бумагоподобных композиционных материалов и может быть использовано в качестве капиллярно-пористых элементов установок охлаждения воздуха испарительного типа.

Известен капиллярно-пористый материал, который содержит стеклянные волокна диаметром 0,2 мкм и неорганическое связующее (патент RU 2478747 С2, 16.05.201 1). В данном изобретении используются минеральные волокна различных диаметров и природы, которые обеспечивают капиллярно-пористую структуру, а прочность регулируется количеством связующего.

Наиболее близким аналогом является бумагоподобный материал из стеклянных волокон диаметром 0,25 мкм с использованием в качестве связующего солей алюминия и поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ) с добавкой поливинилспиртовых волокон (ПВС), (патент RU 2425919 С1, 15.04.2010).

Целью изобретения является получение бумагоподобного нанокомпозита, обладающего гидрофильной капиллярно-пористой структурой, чтобы обеспечить высокую впитываемость, влагоемкость, неизменность материала в размерах (набухание, коробление), устойчивость к действию плесени, грибков, микроорганизмов в водной среде, быть не токсичным и обладать технологической прочностью для переработки его в изделия.

Для достижения поставленной цели был проведен комплекс научно- исследовательских работ с выработкой опытной партии материала. Отлив материала производили по традиционному бумажному способу формования на листоотливном аппарате ЛОА-2. Опытная партия материала изготовлена на бумагоделательной машине «Voit», и внедрена в производство энергосберегающих, экологически безопасных установок охлаждения воздуха испарительного типа.

В качестве минеральных волокон используются стеклянные волокна и/или базальтовые волокна со средним диаметром 0,4 мкм. Данные волокна гидрофильны, при этом не набухают, обладают большой удельной поверхностью, что важно при формировании тонкой капиллярно-пористой структуры в процессе формования полотна материала. Минеральные волокна в отличии от волокон растительного происхождения не обладают способностью к связеобразованию. Для обеспечения связеобразования в композицию материала добавляли дозированное количество раствора алюмината натрия (NaA10 2 ) рН среды которого 12. Образование полиядерных комплексов обеспечивали дозированным добавлением раствора сульфата алюминия (A1 2 (S0 4 ) 3 ) с рН среды 3.

В результате реакции гидролиза образуются полиядерные комплексы способные вступить в реакцию с функциональными группами расположенными на поверхности волокна с образованием координационной связи, в частности водородной. Образовавшиеся полиядерные комплексы обеспечивают прочность, а также синергируют тонкую капиллярно-пористую структуру материала, сформированную стеклянными и/или базальтовыми волокнами со средним диаметром 0,4 мкм. Активное регулирование рН среды, которое достигается путем изменения соотношения количества NaAlO2 и Al 2 (S0 4 )3 дает возможность получить полиядерные комплексы с различной реакционной способностью и размерностью. Реакционная способность обеспечивает прочностные характеристики, размерность тонкую капиллярно-пористую структуру.

В результате проведенной опытной выработки с использованием в качестве минерального волокна стеклянных волокон со средним диаметром 0,4 мкм, был получен материал со свойствами представленными в таблице 1 , отличающийся от известных компонентным составом и более высокими характеристиками по высоте и времени подъема воды, влагоемкости и прочности, при следующем соотношении компонентов в мае. %

Стеклянное волокно диаметром 0,4 мкм - 50-90

NaA10 2 - 5-25

A1 2 (S0 4 ) 3 - 5-25

В таблице 1 приведены примеры композиций материалов и их свойств.

Таблица 1

В результате проведенных научно-исследовательских работ установлено, что характеристики материала с использованием в качестве минерального волокна базальтовых волокон или смеси стеклянного и базальтового волокна, также удовлетворяют требованиям, предъявляемым к капиллярно-пористым материалам, используемым для установок охлаждения воздуха испарительного типа.

з Материал благодаря своей неорганической природе компонентов характеризуется термо-, хемо-, биостойкостью, отсутствием токсичности и выделений в воздух веществ вредно воздействующих на человека, устойчивостью свойств от действия плесени, грибков и микроорганизмов в водной среде.

Представленные материалы обладают лучшими характеристиками по сравнению с аналогами и могут применяться в установках охлаждения воздуха испарительного типа в качестве капиллярно-пористых элементов.

Наличие в композиции связующего, обладающего наноразмерностью, что подтверждается исследованием методом электронной микроскопии (Рис. 1) и существенное влияние наноразмерного связующего на свойства материала, дает право утверждать, что данный бумагоподобный материал на основе минеральных волокон и технология его получения относятся к нанотехнологиям.