CN103890255B - 用于矿物纤维的尿素改性粘合剂 - Google Patents

用于矿物纤维的尿素改性粘合剂 Download PDF

Info

Publication number
CN103890255B
CN103890255B CN201280036487.8A CN201280036487A CN103890255B CN 103890255 B CN103890255 B CN 103890255B CN 201280036487 A CN201280036487 A CN 201280036487A CN 103890255 B CN103890255 B CN 103890255B
Authority
CN
China
Prior art keywords
acid
component
weight
adhesive composition
anhydride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201280036487.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103890255A (zh
Inventor
L·内鲁姆
P·尼森
E·L·汉森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rockwell Co ltd
Original Assignee
Rockwool International AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=44508839&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN103890255(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Rockwool International AS filed Critical Rockwool International AS
Publication of CN103890255A publication Critical patent/CN103890255A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103890255B publication Critical patent/CN103890255B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/24—Coatings containing organic materials
    • C03C25/26—Macromolecular compounds or prepolymers
    • C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C03C25/328—Polyamides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/244—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using glass fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/249—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs characterised by the additives used in the prepolymer mixture
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00—Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J103/00—Adhesives based on starch, amylose or amylopectin or on their derivatives or degradation products
    • C09J103/02—Starch; Degradation products thereof, e.g. dextrin
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/587—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives characterised by the bonding agents used
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/58—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives
    • D04H1/64—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives the bonding agent being applied in wet state, e.g. chemical agents in dispersions or solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers

Abstract

一种用于矿物纤维的水性粘合剂组合物，包括：(1)水溶性粘合剂组分，其通过将至少一种链烷醇胺与至少一种多羧酸或酐起反应，并且可选地，对反应的产品进行碱处理而获得；(2)糖组分；和(3)脲，组分(1)，(2)和(3)的比例在如下范围内，其中组分(1)为10‑80重量％，组分(2)为15‑80重量％，组分(3)为5‑60重量％，基于组分(1)，(2)和(3)在200℃下持续一小时热处理之后测得的固体含量。

Description

用于矿物纤维的尿素改性粘合剂
发明的技术领域
本发明涉及一种用于矿物纤维产品的高产水性粘合剂，一种使用所述粘合剂生产粘合矿物纤维产品的方法，以及一种含有与该固化粘合剂接触的矿物纤维的矿物纤维产品。
发明的背景技术
矿物纤维产品通常包括人造玻璃质纤维(MMVF)，诸如玻璃纤维，陶瓷纤维，玄武岩纤维，矿渣棉，石纤维和石棉(stone wool)，这些纤维由固化的热固性聚合物粘合材料粘合在一起。为了作为隔热或者隔声产品，粘合矿物纤维垫通常这样生产，将适当原料制成的熔融物以常规方式转换成纤维，例如通过转杯纺工艺或阶式回转(cascade rotor)工艺。纤维被吹入到成形腔内，并且在气载的以及仍然炽热的同时，将它们与粘合剂溶液一起喷洒，并且以垫子或网状物形式无规地沉积在行进的传输带上。接着，将纤维垫转移到固化炉中，在此加热的空气吹过垫子，使粘合剂固化并且将矿物纤维牢固地粘合在一起。
过去，粘合剂树脂已经选择采用苯酚-甲醛树脂，它能够经济地生产并且能够在使用作为粘合剂之前填充有脲。然而，关于降低或消除甲醛排放的法规的提出和存在已促使无甲醛粘合剂的开发，诸如，基于多羧基聚合物和多元醇或多胺的粘结剂组合物，例如在EP-A-583086，EP-A-990727，EP-A-1741726，US-A-5,318,990和US-A-2007／0173588中所公开的。
另一组非苯酚-甲醛粘结剂是脂族和／或芳族酸酐与链烷醇胺的加成／消除反应产物，例如WO99／36368，WO01／05725，WO01／96460，WO02／06178，WO2004／007615和WO2006／061249中所公开的。这些粘合剂组合物是水溶性的并且在固化速度和固化密度方面展现出了优异的粘合性能。WO2008／023032公开了一种脲-改性粘合剂，该种类型的粘合剂提供具有降低的吸湿性的石纤维产品。
由于用在这些粘合剂生产过程中的某些起始物料是相当昂贵的化学制品，上面提及的专利公开文献中的若干篇都建议使用便宜的碳水化合物，例如，淀粉或糖，作为添加剂、增量剂或作为粘合剂系统的反应组分。然而，在石纤维粘合剂系统中碳水化合物的使用常常伴有削弱了的防火特性。例如，在高密度矿物纤维产品的生产过程中，在具有限定冷却区域能力的生产线上，已经描述为高温分解(punking)的事件可能发生。高温分解是本领域的技术术语，指粘合剂的相对较快的无焰氧化，并且伴随自增强生热，这是由于通过热点(熔融飞溅或者炽热焦炭块)触发的放热过程所造成的。由这种热分解放出的气味和烟雾是令人讨厌的、有潜在危险的并且能够使相邻材料变色和沾污。此外，高温分解可能与升高穿过绝缘厚度的温度从而导致矿物纤维的熔合或者失透并最终产生着火危险的放热反应相关。在最糟糕的情况中，高温分解会导致储存在仓库内或者在运输期间的堆叠托板中着火。
发明内容
据此，本发明的一个目的在于提供一种水性粘合剂组合物，它特别适于粘合矿物纤维并且能够经济地高产率生产。
本发明的另一个目的在于提供一种用这种粘合剂组合物粘合的矿物纤维产品，其具有高防火性以及改进的防高温分解性能。
根据本发明的第一个方面，提供一种用于矿物纤维的水性粘合剂组合物，包括：
(1)水溶性粘合剂组分，其通过将至少一种链烷醇胺与至少一种多羧酸或酐起反应，并且可选地，对反应的产品进行碱处理而获得；
(2)糖组分；和
(3)脲
组分(1)，(2)和(3)的比例在如下范围内，其中组分(1)为10-80重量％，组分(2)为15-80重量％，组分(3)为5-60重量％，基于组分(1)，(2)和(3)在200℃下热处理一小时之后测得的固体含量。
根据本发明的第二个方面，提供一种生产粘合矿物纤维产品的方法，包括如下步骤，将多种矿物纤维或一种矿物纤维产品与上述限定的水性粘合剂组合物接触，并且对粘合剂组合物进行固化。
根据本发明的第三个方面，提供一种矿物纤维产品，包括与上述限定的固化的粘合剂组合物接触的矿物纤维。
本发明的发明者惊奇地发现，生产粘合剂系统的反应产率能够通过使用糖组分作为第三粘合剂组分而得到实质性地改进，该粘合剂系统包括链烷醇胺／多羧酸反应产品和脲。这允许使用更少的粘合剂，进而改进商业生产的效率和经济性的粘合矿物纤维产品的生产。
此外，已经发现的是，包括链烷醇胺／多羧酸反应产品、糖组分和脲的三重粘合剂系统提供了一种粘合矿物纤维产品，其展现出了改进的耐火性和防高温分解性能。
优选实施方案的说明
根据本发明的一种水性粘合剂组合物，包括：
(1)水溶性粘合剂组分，通过使至少一种链烷醇胺与至少一种多羧酸或酐起反应，并且可选地，对反应产物进行碱处理而获得；
(2)糖组分；和
(3)脲
组分(1)，(2)和(3)的比例在如下范围内，其中组分(1)为10-80重量％，组分(2)为15-80重量％，组分(3)为5-60重量％，基于组分(1)，(2)和(3)在200℃下热处理一小时之后测得的固体含量。
优选地，组分(1)，(2)和(3)使用这样的比例使得：组分(1)的最小含量为20重量％，25重量％或30重量％，并且最大含量为40重量％，50重量％，60重量％或70重量％；组分(2)的最小含量为20重量％，30重量％或40重量％，并且最大含量为50重量％，60重量％或70重量％；组分(3)的最小含量为10重量％，15重量％或25重量％，并且最大含量为30重量％，35重量％，或40重量％；所有这些百分比基于组分(1)，(2)和(3)在200℃下热处理一小时之后测得的固体含量。
粘合剂组分(1)
根据本发明的水性粘合剂组合物的粘合剂组分(1)包括链烷醇胺与一种羧酸或酐的水溶性反应产品。
链烷醇胺
用于制备粘合剂组分的优选的链烷醇胺是具有至少两个羟基的链烷醇胺，例如由下式表示的链烷醇胺：
其中R1是氢、C1-10烷基或者C1-10羟基烷基；R2和R3是C1-10羟基烷基。
优选地，R2和R3独立地是C2-5羟基烷基，R1是氢、C1-5烷基或者C2-5羟基烷基。特别优选的羟基烷基是β-羟基烷基。
合适的链烷醇胺的具体实例是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、正丁基二乙醇胺、甲基二异丙醇胺、乙基异丙醇胺、乙基二异丙醇胺、氨基乙基乙醇胺、3-氨基-1，2-丙二醇、2-氨基-1，3-丙二醇和三(羟基甲基)氨基甲烷。二乙醇胺是目前优选的链烷醇胺。
多羧酸组分
多羧酸组分一般选自二羧酸、三羧酸、四羧酸、五羧酸、和类似的多羧酸、酐、盐和它们的组合。
用于与其它粘合剂组分反应的作为起始物料的优选多羧酸组分是羧酸酐。羧酸酐起始物料可以选自饱和的或者不饱和的脂族和脂环族酸酐、芳族酸酐以及它们的混合物，饱和的或者不饱和的脂环族酸酐、芳族酸酐以及它们的混合物是优选的。在本发明的一个特别优选的实施方案中，采用选自脂环族酸酐和／或芳族酸酐的两种不同的酸酐。这些不同的酸酐优选地依次进行反应。
合适的脂族羧酸酐的具体实例是琥珀酸酐、马来酸酐和戊二酐。合适的脂环族酸酐的具体实例是四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐和桥亚甲基四氢化邻苯二甲酸酐(即内-顺式-二环[2.2.1]-5-庚烯-2，3-二羧酸酐)。合适的芳族酸酐的具体实例是邻苯二甲酸酐、甲基邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐和苯均四酸二酐。
在采用两种不同酸酐的上面实施方案中，脂环族酸酐和芳族酸酐的组合是特别优选的，例如四氢邻苯二甲酸酐(THPA)和偏苯三酸酐(TMA)的组合。脂环族酸酐与芳族酸酐的摩尔比优选在0.1-10的范围内，更优选地在0.5-3的范围内。
如果合适的话，可以在反应中采用附加多羧酸，并优选地在添加酸酐反应物之前将其添加至反应混合物中。所述附加多羧酸的具体实例是己二酸、天冬氨酸、壬二酸、丁三酸、丁四酸、柠康酸、柠檬酸、富马酸、戊二酸、衣康酸、马来酸、苹果酸、甲基富马酸、草酸、癸二酸、琥珀酸、酒石酸、和苯均三酸。
反应条件
链烷醇胺与羧酸反应物之间的反应以常见的方式进行，例如，如WO99／36368、WO01／05725、WO02／06178、WO2004／007615和WO2006／061249中所述的，这些出版物的全部内容并入本文供参考。
反应温度一般地在50℃-200℃的范围内。在一个优选的实施方案中以及特别是，当采用两种不同的酸酐时，首先将链烷醇胺加热至至少约40℃优选至少约60℃的温度，之后添加第一酸酐并使得反应温度升高至至少约70℃、优选地至少约95℃和更优选地至少约125℃，当基本上所有第一酸酐已经溶解和／或反应时在该温度下添加第二酸酐到反应混合物中。将反应温度从70-95℃升高至100-200℃允许单体向低聚物的更高转化率。在这种情况下，优选的温度范围是105-170℃、更优选地110-150℃。
如果在第一酸酐已经反应之后添加水，那么与第二酸酐一起或者在添加第二酸酐之前或者在反应结束时，添加的水的量使得所述粘合剂可容易泵送，获得具有增大的分子量(与一开始添加水相比)的粘合剂，其仍旧具有希望的泵送性、粘度、和水耐久性并含有较少的未反应的单体。
在粘合剂组分(1)的制备中，链烷醇胺和多羧酸反应物的比例优选地选自胺加上羟基(NH+OH)的总当量与羧基(COOH)的当量的比率为0.4至2.0、更优选地为1.0至1.8。
为了提高粘合剂的水溶性和耐久性，可以添加碱直至pH约为8、优选地pH约为5-8、和更优选地pH约为6。此外，碱的添加将导致未反应的酸的至少部分中和以及腐蚀作用的相伴减少。通常，碱将以获得希望的足够的水溶性或者稀释性的量添加。碱优选地选自挥发性碱，该碱将在固化温度下或者低于固化温度下挥发并因此将不会影响固化。合适的碱的具体实例是氨(NH3)和有机胺例如二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)。优选地在链烷醇胺和羧酸酐之间的反应已经通过添加水而积极地被阻止之后向反应混合物添加碱。
糖组分
根据本发明采用的糖组分(2)优选选自蔗糖和还原糖(诸如己醣和戊糖)以及它们的混合物。
还原糖是在溶液中具有允许该糖充当还原剂的醛或酮基团的任何糖。根据本发明，还原糖可以原样使用，或者作为在热固化条件下原位产生一种或多种还原糖的碳水化合物使用。所述糖或者碳水化合物可以为以其醛糖或者酮糖形式的单糖、二糖、三糖、四糖、戊糖、己糖或者庚糖；或者是二聚糖、低聚糖或聚糖；或者是它们的组合。具体的实例是葡萄糖(＝右旋糖)、淀粉水解产物例如玉米糖浆、阿拉伯醣、木糖、核糖、半乳糖、甘露糖、果糖、麦芽糖、乳糖和转化糖。另一方面，不含或者不提供醛或酮基团的化合物例如山梨糖醇和甘露醇在本发明中的有效性较低。
结晶右旋糖通常通过将淀粉的水性浆料进行借助热、酸或者酶水解而制得。根据淀粉水解中采用的反应条件，获得葡萄糖和中间体的多种混合物，其可由它们的DE数表征。DE是右旋糖当量的缩写并定义为还原糖的含量，当通过国际标准ISO5377-1981(E)中规定的方法确定时，以样品中每100克干物质计脱水D-葡萄糖的克数表示。该方法测量还原末端基团，并且DE＝100属于纯葡萄糖(＝右旋糖)，以及DE＝0属于纯淀粉。
仅高DE的葡萄糖浆可以容易结晶并产生粉末或者颗粒形式的产品。一种最受欢迎的结晶产品是右旋糖单水合物，其应用于药片和咀嚼片中。右旋糖单水合物是纯葡萄糖(DE100)。
在较低的DE数的情况下，糖浆逐渐地失去其结晶的倾向。低于约45DE时，糖浆可以浓缩成稳定的、非结晶性液体，例如，标准42DE糖浆广泛地用于罐装果脯、冰激凌、烘焙产品、果酱、糖果和所有种类的甜食中。
用于本发明的优选糖组分是具有40-100、优选50-100、更优选86-100、和最优选90-100的右旋糖当量DE的还原糖。特别优选的还原糖组分是右旋糖、高DE葡萄糖糖浆、高果糖糖浆和它们的混合物。商业上，可利用的高DE葡萄糖糖浆是来自Cargill的“果糖糖浆”(DE>90)，和来自Syral的“Sirodex431”(DE＝95)。
出于商业和实际原因，右旋糖和蔗糖是本发明中最优选的糖组分。
脲
脲以所标识的量加入到粘合剂组合物中，实质上或优选地，加入到水溶液中。
粘合剂组合物
最终粘合剂组合物的性质，例如固化行为、耐久性和湿吸收性由存在的反应性基团的总比率来确定。因此，对于最佳性能而言，链烷醇胺、多羧酸或酐、糖组分和脲的使用比例为使得粘合剂组合物中的胺基加上羟基(NH+OH)(包括来自脲中的氨基)的总当量与羧基(COOH)的当量的比率大于2.5，优选地大于5，更优选地大于10。
根据本发明的粘合剂组合物优选具有从10至40重量％的固体含量。这是使用前粘合剂在存储容器内通常的浓度范围。在准备备用的形式中，粘合剂优选具有从1至30重量％的固体含量。为了运输，经常使用粘结剂组合物从60至75重量％的固体含量。
为了达到足够的应用性能，特别是喷射性能，粘合剂组合物的黏性可以进行调整。例如，这可以通过控制含水粘合剂系统中粘合剂组分的类型和浓度来实现。例如通过控制粘合剂组分的分子量(更低的反应温度，在更早的反应阶段加入水停止反应，等等)和通过适当调节粘合剂组分和水溶剂的相对量，来将粘度保持在所需的范围内。
添加剂
根据本发明的粘合剂组合物可以附加地包含一种或多种常规粘合剂添加剂。这些包括，例如，固化促进剂例如β-羟基烷基酰胺；磷酸、次磷酸和膦酸的游离酸和盐形式。也可以使用其它强酸例如硼酸、硫酸、硝酸和对甲苯磺酸，单独地或者与刚才提到的酸组合，特别是与磷酸、次磷酸或者膦酸组合。其它合适的粘合剂添加剂是硅烷偶联剂例如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷；热稳定剂；UV稳定剂；乳化剂；表面活性剂、特别是非离子表面活性剂；生物杀灭剂；增塑剂；抗迁移助剂；絮凝剂；填料和增量剂例如淀粉、粘土、硅酸盐和氢氧化镁；颜料例如二氧化钛；疏水试剂例如氟化化合物、矿物油和硅油以及树脂；阻燃剂；腐蚀抑制剂例如硫脲；消泡剂；抗氧化剂等。
这些粘合剂添加剂和助剂可以以一般不超过粘合剂固体的20重量％的常规量使用。所述粘合剂组合物中固化促进剂的量一般在0.05-5重量％之间，基于固体量。
最终水性粘合剂组合物一般具有1-25重量％的固体含量和6或者更大的pH。
矿物纤维产品
所采用的矿物纤维可以是任何人造玻璃质纤维(MMVF)、玻璃纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、矿渣纤维、岩石纤维、矿石纤维等。这些纤维可以作为毛产品存在，例如褐块石棉产品。
用于制造矿物纤维产品的合适的纤维成形方法和后续生产步骤是本领域中常规的那些技术。一般地，在矿物熔体成纤到大气中矿物纤维上之后立即喷涂所述粘合剂。基于干燥基准，水性粘合剂组合物通常以粘合矿物纤维产品的0.1-10重量％、优选地0.2-8重量％的量应用。
一般地使经喷涂的矿物纤维网在固化炉中借助热空气流固化。可以从下方、或者上方或者从交替方向在沿着固化炉的长度方向上的不同区域中将所述热气流引入矿物纤维网。
典型地，固化炉在约150℃-约350℃的温度下操作。优选地，固化温度为约200℃-约300℃。一般地，固化炉停留时间为30秒至20分钟，这例如取决于产品密度。
如果希望的话，可以在固化前使所述石纤维网进行成形工艺。从固化炉中形成的粘合矿物纤维产品可以被切成希望的形式，例如毛毡的形式。因此，生产的矿物纤维产品可以，例如，具有纺织和无纺织物、垫、毡、板层、片状物、盘状物、条状物、卷状物、粒状物和发现使用的其它形状物品的形式，例如作为隔热或隔音材料、减震、基建材料、外墙保温、用于房顶或地板用途的增强材料，作为滤材，作为园艺栽培介质和其他用途。
根据本发明，还可以通过将粘合的矿物纤维产品与合适的复合层或者层叠层(例如金属、玻璃面毡和其它纺织或者无纺材料)结合在一起而生产复合材料。
根据本发明的矿物纤维产品一般具有范围在10-250kg／m3、优选地20-200kg／m3的密度。矿物纤维产品一般具有0.3-12.0％、优选地0.5-8.0％的烧失量(LOI)。
虽然根据本发明的水性粘合剂组合物特别应用于粘合矿物纤维，但是它也可以等效地使用其他用途类型的粘合剂和上浆剂，例如，用于铸造用砂、粗纸板、玻璃纤维组织、纤维素纤维、无纺纸产品、复合材料、模塑制品、涂层等的粘合剂。
以下实施例旨在进一步解释说明本发明而不限制其范围。在本申请中，固体含量(干物质)是在200℃持续1小时测定的并以SC(重量％)表示。持续1小时暴露在200℃之后测量SC是用于测定“产品-相关”(production-relevant)粘合剂含量的标准方法，该粘合剂含量直接关系到在最终产品中固化粘合剂的量(烧失量).
实施例
粘合剂组分(1)的制备
将158g二乙醇胺(DEA)放在配有搅拌器和加热／冷却夹套的1升玻璃反应器中。将二乙醇胺的温度升高至60℃，之后添加91g四氢邻苯二甲酸酐(THPA)。当升高温度并使其保持在130℃时，添加第二部分的46g四氢邻苯二甲酸酐，随后添加86g偏苯三酸酐(TMA)。在130℃反应1小时之后，冷却该混合物至95℃，添加210g水并搅拌该混合物1小时。
当冷却至环境温度后，1％的次磷酸，1.5％的硅烷(γ-氨基丙基三乙氧基硅烷)和250ml／kg固体的氨(25％)添加到给定的组分(1)中。
粘合剂组合物的制备
表1中的粘合剂组合物是通过将表格中规定的组分以水溶液中的形式各自调整到20％的固体含量(SC)混合而制成。
按照规定，取混合物20％的所得SC作为100％反应产率。
表1示出了实际测得的SC和对应的反应产率。
表1
表1的结果显示，当使用右旋糖作为附加的粘合剂组分时，脲-改性链烷醇胺-多羧粘合剂系统的反应产率是基本上增加的。
固体含量的测定(SC)
为了测定在200℃持续1小时热处理之后不挥发材料的量，在恒温箱中对特定量的材料进行干燥和固化。固体的量是通过在热处理之前和之后进行称重而测定的。
设备和化学试剂
移液器1-5ml
空气循环的恒温箱200℃±5℃
分析天平，精确度0.001g
铝制托盘
石纤维盘，在590℃退火30分钟，密度80-100kg／m3，厚度大约10mm，直径大约50mm
步骤：
将石纤维盘放置在铝制托盘中。测定托盘和石纤维的总重量(M1)。在抽样之前摇动样本。用移液器吸取2.5ml粘合剂并将其分配到石纤维盘上，再次称量盘的重量(M2)。将样本在恒温箱中以200℃±5℃持续一个小时。冷却时间20分钟后称重样本(M3)。无一例外，执行这种测定两次。
计算和结果表达：
将结果显示为十进制的％。将结果显示为称重量的％。
将两次测定的结果取平均值。两次单独的结果的偏差不可大于0.5％(绝对SC％)。

Claims (17)

1.一种用于矿物纤维的水性粘合剂组合物，包括：
(1)水溶性粘合剂组分，其可通过使至少一种链烷醇胺与至少一种多羧酸或酐起反应，并且对反应产物进行碱处理或不进行碱处理而获得；
(2)糖组分；和
(3)脲
组分(1)，(2)和(3)的比例在如下范围内，其中组分(1)为10-80重量％，组分(2)为15-80重量％，组分(3)为5-60重量％，基于组分(1)，(2)和(3)在200℃下持续一小时热处理之后测得的固体含量。
2.如权利要求1所述的粘合剂组合物，其中，链烷醇胺选自：单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、正丁基二乙醇胺、甲基二异丙醇胺、乙基异丙醇胺、乙基二异丙醇胺、3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、氨基乙基乙醇胺和三(羟基甲基)氨基甲烷。
3.如权利要求1或2所述的粘合剂组合物，其中，多羧酸或酐选自二羧酸、三羧酸、四羧酸、五羧酸的酸和酐、以及它们的组合。
4.如权利要求3所述的粘合剂组合物，其中，多羧酸或酐选自四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、甲基四氢邻苯二甲酸、邻苯二甲酸、甲基邻苯二甲酸、偏苯三酸、苯均四酸和相应的酸酐中的至少一种。
5.如权利要求4所述的粘合剂组合物，其中，多羧酸组分附加地包含选自己二酸、天冬氨酸、壬二酸、丁三酸、丁四酸、柠康酸、柠檬酸、富马酸、戊二酸、衣康酸、马来酸、苹果酸、甲基富马酸、草酸、癸二酸、琥珀酸、酒石酸、和苯均三酸的多羧酸。
6.如权利要求1所述的粘合剂组合物，其中，糖组分(2)选自蔗糖和还原糖、以及它们的混合物。
7.如权利要求6所述的粘合剂组合物，其中，糖组分(2)是具有40-100的右旋糖当量(DE)的还原糖。
8.如权利要求7所述的粘合剂组合物，其中糖组分(2)是具有50-100的右旋糖当量(DE)的还原糖。
9.如权利要求7所述的粘合剂组合物，其中糖组分(2)是具有86-100的右旋糖当量(DE)的还原糖。
10.如权利要求6-9任一项所述的粘合剂组合物，其中，糖组分(2)是选自右旋糖、高DE葡萄糖糖浆、高果糖糖浆的还原糖。
11.如权利要求6所述的粘合剂组合物，其中所述糖组分(2)选自己糖和戊糖。
12.如权利要求1所述的粘合剂组合物，其中，组分(1)，(2)和(3)的比例在如下范围内，其中组分(1)为10-70重量％，组分(2)为20-70重量％，组分(3)为10-40重量％，基于组分(1)，(2)和(3)在200℃下持续一小时热处理之后测得的固体含量。
13.如权利要求1所述的粘合剂组合物，其中，组分(1)，(2)和(3)的比例在如下范围内，其中组分(1)为20-50重量％，组分(2)为30-60重量％，组分(3)为20-40重量％，基于组分(1)，(2)和(3)在200℃下持续一小时热处理之后测得的固体含量。
14.如权利要求1所述的粘合剂组合物，其中，链烷醇胺、多羧酸或酐、糖组分和脲的使用比例为使得粘合剂组合物中的氨基加上羟基，包括来自脲的氨基的总当量与羧基的当量的比率大于2.5。
15.一种生产粘合矿物纤维产品的方法，包括使多种矿物纤维或者一种矿物纤维产品与根据权利要求1-14中任一项所述的粘合剂组合物相接触，和使该粘合剂组合物固化的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其中，在150℃至350℃固化温度下进行固化。
17.一种矿物纤维产品，包括与固化的根据权利要求1-14中任一项所述的粘合剂组合物相接触的矿物纤维。
CN201280036487.8A 2011-07-22 2012-07-20 用于矿物纤维的尿素改性粘合剂 Active CN103890255B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11175019A EP2549006A1 (en) 2011-07-22 2011-07-22 Urea-modified binder for mineral fibres
EP11175019.6 2011-07-22
US201161524149P 2011-08-16 2011-08-16
US61/524,149 2011-08-16
PCT/EP2012/064290 WO2013014076A1 (en) 2011-07-22 2012-07-20 Urea-modified binder for mineral fibres

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103890255A CN103890255A (zh) 2014-06-25
CN103890255B true CN103890255B (zh) 2017-03-01

Family

ID=44508839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280036487.8A Active CN103890255B (zh) 2011-07-22 2012-07-20 用于矿物纤维的尿素改性粘合剂

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20140135430A1 (zh)
EP (2) EP2549006A1 (zh)
CN (1) CN103890255B (zh)
AU (1) AU2012288985A1 (zh)
CA (1) CA2842237C (zh)
PL (1) PL2734664T3 (zh)
RS (1) RS54917B1 (zh)
RU (1) RU2600914C2 (zh)
SI (1) SI2734664T1 (zh)
WO (1) WO2013014076A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201115172D0 (en) 2011-09-02 2011-10-19 Knauf Insulation Ltd Carbohydrate based binder system and method of its production
LT3057909T (lt) 2013-10-16 2018-03-12 Rockwool International A/S Dirbtiniai stiklo pluoštai
EP2884259A1 (en) 2013-12-11 2015-06-17 Rockwool International A/S Method for detecting curing of the binder in a mineral fibre product
CA2938154C (en) 2014-02-07 2022-11-01 Knauf Insulation, Inc. Uncured articles with improved shelf-life
SI2947117T2 (sl) 2014-05-19 2023-01-31 Rockwool International A/S Analitično vezivo za izdelke iz mineralne volne
CH709783A1 (de) 2014-06-16 2015-12-31 Flumroc Ag Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Prepolymers und Prepolymer, hergestellt nach dem Verfahren.
HUE031364T2 (en) * 2014-08-25 2017-07-28 Rockwool Int Bio binder
EP3037393A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-29 Rockwool International A/S Improved Biobinder
CA2971515C (en) * 2014-12-23 2023-08-29 Rockwool International A/S Improved binder
US20160177068A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-23 Rockwool International A/S Biobinder
US11274444B2 (en) * 2014-12-23 2022-03-15 Rockwool International A/S Binder
CN104775720A (zh) * 2015-05-08 2015-07-15 南通启秀门窗有限公司 复合板门
CN107619195A (zh) * 2017-08-01 2018-01-23 扬州科沃节能新材料有限公司 绿色环保型岩棉
WO2019043078A1 (en) * 2017-08-30 2019-03-07 Rockwool International A/S USE OF A MINERAL WOOL PRODUCT
FI3794172T3 (fi) 2018-05-18 2023-06-16 Owens Corning Intellectual Capital Llc Kuitu kaksiosaisella sidosainejärjestelmällä
WO2024023125A1 (en) 2022-07-25 2024-02-01 Rockwool A/S Mineral fibre panel and process of manufacture

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5661213A (en) 1992-08-06 1997-08-26 Rohm And Haas Company Curable aqueous composition and use as fiberglass nonwoven binder
US5318990A (en) 1993-06-21 1994-06-07 Owens-Corning Fiberglas Technology Inc. Fibrous glass binders
NL1008041C2 (nl) * 1998-01-16 1999-07-19 Tidis B V I O Toepassing van een wateroplosbaar bindmiddelsysteem voor de productie van glas- of steenwol.
EP0990727A1 (en) 1998-10-02 2000-04-05 Johns Manville International Inc. Polycarboxy/polyol fiberglass binder
EP1086932A1 (en) 1999-07-16 2001-03-28 Rockwool International A/S Resin for a mineral wool binder comprising the reaction product of an amine with a first and second anhydride
EP1164163A1 (en) 2000-06-16 2001-12-19 Rockwool International A/S Binder for mineral wool products
EP1170265A1 (en) * 2000-07-04 2002-01-09 Rockwool International A/S Binder for mineral wool products
EP1382642A1 (en) * 2002-07-15 2004-01-21 Rockwool International A/S Formaldehyde-free aqueous binder composition for mineral fibers
FR2853903B1 (fr) 2003-04-16 2005-05-27 Saint Gobain Isover Composition d'encollage de fibres minerales renfermant un polyacide carboxylique et une polyamine, procede de preparation, et produits resultants
EP1669396A1 (en) 2004-12-10 2006-06-14 Rockwool International A/S Aqueous binder for mineral fibers
EP1741726A1 (en) 2005-07-08 2007-01-10 Rohm and Haas France SAS Curable aqueous composition and use as water repellant fiberglass nonwoven binder
DE102005056790A1 (de) * 2005-11-28 2007-05-31 Saint-Gobain Isover G+H Ag Dihydroxybenzolhaltiges Phenolformaldehydharzbindemittel
DE102005056791B4 (de) * 2005-11-28 2014-04-30 Saint-Gobain Isover G+H Ag Zusammensetzung, Bindemittel für Mineralwolle enthaltend diese Zusammensetzung sowie Verwendung dieser Zusammensetzung
EP1892225A1 (en) 2006-08-23 2008-02-27 Rockwool International A/S Aqueous urea-modified binder for mineral fibres
EP2093266A1 (en) * 2008-02-25 2009-08-26 Rockwool International A/S Aqueous binder composition
US8551355B2 (en) * 2008-08-02 2013-10-08 Georgia-Pacific Chemicals Llc Dedusting agents for fiberglass products and methods for making and using same
EP2230222A1 (en) * 2009-03-19 2010-09-22 Rockwool International A/S Aqueous binder composition for mineral fibres
JP5536622B2 (ja) * 2009-12-29 2014-07-02 ローム アンド ハース カンパニー アミノ樹脂を含むダイズコンポジット材料およびその製造方法
EP2399956B1 (en) * 2010-06-08 2013-05-08 Rohm and Haas Company Curable carbohydrate binder compositions for light color or white thermosets

Also Published As

Publication number Publication date
RS54917B1 (sr) 2016-10-31
CA2842237C (en) 2019-08-20
US20140135430A1 (en) 2014-05-15
RU2600914C2 (ru) 2016-10-27
CA2842237A1 (en) 2013-01-31
EP2734664B1 (en) 2016-05-18
PL2734664T3 (pl) 2016-11-30
RU2014106525A (ru) 2015-08-27
WO2013014076A1 (en) 2013-01-31
CN103890255A (zh) 2014-06-25
EP2734664A1 (en) 2014-05-28
SI2734664T1 (sl) 2016-10-28
AU2012288985A1 (en) 2014-01-30
EP2549006A1 (en) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103890255B (zh) 用于矿物纤维的尿素改性粘合剂
CN103038405B (zh) 具有高耐火性和耐高温分解性的粘合矿物纤维制品
CN102209764B (zh) 用于矿物棉的基于氢化糖的涂胶组合物和获得的绝缘产品
CN102438962B (zh) 用于矿物纤维的水性粘结剂组合物
CN103857763B (zh) 基于麦芽糖醇的用于矿棉的胶料组合物和获得的隔绝性产品
EP2785809B1 (en) Aqueous binder composition
EP2054354B1 (en) Aqueous urea-modified binder for mineral fibres
JP2005533145A (ja) 鉱物繊維用のホルムアルデヒドを含まない水性バインダー組成物
JP6625554B2 (ja) 非還元糖と水素添加糖とに基づくサイジング組成物、及び得られる絶縁製品
KR20100094546A (ko) 단당류 및/또는 다당류 및 유기 폴리카르복실산을 포함하는 광물면 사이징 조성물, 및 얻어진 단열 제품
CA2820559A1 (en) Method of reducing the formaldehyde emission of a mineral fibre product, and mineral fibre product with reduced formaldehyde emission
EP3186400B1 (en) Biobinder
EP3341337B1 (en) Mineral wool product
EP3393992B1 (en) Binder comprising oxocarbon

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Denmark Hyde Sen Sen

Patentee after: Rockwell Co.,Ltd.

Address before: Denmark Hyde Sen Sen

Patentee before: ROCKWOOL INTERNATIONAL A/S

CP01 Change in the name or title of a patent holder