CN104271825A - 调节在制造玻璃纤维产品中使用的粘合剂体系的组成的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

提供在生产玻璃纤维产品中使用的粘合剂体系的制备方法与系统。该方法可包括结合至少一种第一树脂和一种组分,生产第一粘合剂体系。该组分可包括第二树脂,添加剂或其组合。至少一部分第一粘合剂体系可被施加到第一的多根纤维上。可监控一个或更多个工艺变量。可评价一个或更多个工艺变量。响应于评价一个或更多个监控的工艺变量,可调节第一树脂,该组分,或者与彼此结合的二者的用量,以生产第二粘合剂体系。

Description

调节在制造玻璃纤维产品中使用的粘合剂体系的组成的方法与系统
技术领域
本文中描述的实施方案一般地涉及调节在制造玻璃纤维产品中使用的粘合剂体系的组成的方法与系统。更特别地,这些实施方案涉及至少部分基于一个或更多个监控的工艺变量,调节粘合剂体系中的至少一种组分的用量的方法与系统。
背景技术
非织造纤维,例如玻璃纤维的片材或垫子在宽范围的应用中使用。例如,玻璃纤维垫典型地用于绝缘材料,地板产品,墙壁面板产品和屋顶产品中。商业上,通常湿法成网法制造玻璃纤维垫,所述湿法成网法牵涉添加粘合剂或胶粘剂到玻璃纤维垫中,并将纤维结合和保持在一起。在生产玻璃纤维产品中使用的典型的胶粘剂或粘合剂包括树脂,例如苯酚-甲醛(PF)树脂,和用脲增量(extend)的树脂,例如苯酚-甲醛-脲(PFU)树脂。
取决于特定的玻璃纤维产品及其特定应用,不同的机械性能是所需的和/或必须满足例如撕裂强度,干燥拉伸强度,和/或湿拉伸强度。生产给定玻璃纤维产品所使用的特定的粘合剂体系和工艺条件可对最终产品的性能具有影响。例如,特定的粘合剂体系可产生玻璃纤维产品,例如纤维垫,其在第一组工艺条件下具有特别好的撕裂强度,但当在第二组工艺条件下用于生产相同的玻璃纤维产品时,与在第一组工艺条件下制造的玻璃纤维产品相比,相同的粘合剂体系可能产生具有不可接受的撕裂强度或降低的撕裂强度的玻璃纤维产品。
因此,需要调节在制造玻璃纤维产品中使用的粘合剂体系的组成的新方法与系统。
发明内容
提供了调节在制造玻璃纤维产品中使用的粘合剂体系的组成的方法与系统。在一个或更多个实施方案中,该方法可包括结合至少一种第一树脂和一种组分,生产第一粘合剂体系。该组分可包括第二树脂,添加剂或其组合。至少一部分第一粘合剂体系可被施加到第一的多根纤维(first plurality of fiber)上。可监控一个或更多个工艺变量。可评价一个或更多个工艺变量。响应于评价一个或更多个被监控的工艺变量,可调节第一树脂,该组分,或者与彼此结合的二者的用量,以生产第二粘合剂体系。
在一个或更多个实施方案中,生产粘合剂体系以供在生产纤维产品中使用的方法可包括结合第一树脂和一种组分,以生产第一粘合剂体系。该组分可包括第二树脂,添加剂或其组合。第一粘合剂体系可具有第一树脂对该组分的第一重量比,基于第一树脂和该组分的固体重量。第一的多根纤维可与第一粘合剂体系接触,生产第一混合物。在第一混合物内的第一粘合剂体系可以至少部分固化,生产第一纤维产品。可监控一个或更多个工艺变量。可评价一个或更多个被监控的工艺变量。可调节第一树脂,该组分,或与彼此结合的二者的用量,生产具有第一树脂对该组分的第二重量比的第二粘合剂体系,基于第一树脂和该组分的固体重量。调节第一树脂,该组分或二者的用量可以至少部分基于评价一个或更多个所监控的工艺变量。第二的多根纤维可与第二粘合剂体系接触,生产第二混合物。在第二混合物中的第二粘合剂体系可至少部分固化,生产第二纤维产品。
在一个或更多个实施方案中,生产粘合剂体系和一种或更多种纤维产品的系统可包括与第一流动控制装置流体连通的第一容器。第一容器可适合于容纳第一树脂。该系统也可包括与第二流动控制装置流体连通的第二容器。第二容器可适合于容纳一种组分,该组分可包括第二树脂,添加剂或其组合。该系统也可包括适合于监控一个或更多个工艺变量的至少一个工艺变量监控器。该系统也可包括基于所评价的一个或更多个监控的工艺变量,评价一个或更多个所监控的工艺变量并控制第一流动控制装置,第二控制装置或二者的控制系统。该系统也可包括适合于结合第一树脂和该组分生产第一粘合剂体系的混合器。该系统也可包括使至少一部分粘合剂体系与多根纤维接触而构造的粘合剂施加单元,以生产粘合剂体系和纤维混合物。
附图说明
该附图描绘了根据所述的一个或更多个实施方案,改变粘合剂体系的组成的示意性系统。
具体实施方式
胶粘剂或粘合剂体系可包括两种或更多种组分。例如,该粘合剂体系可包括第一组分,例如,第一树脂,和第二组分,例如,第二树脂,其中第一和第二组分彼此不同。可混合,共混,接触,或者在其他情况下彼此结合第一组分和第二组分,生产粘合剂体系。在另一实例中,粘合剂体系可包括第一组分,第二组分,第三组分,和任选地任何数量的其他组分,例如第四组分,第五组分,第六组分,或更多,其中该组分彼此不同。可施加粘合剂体系到多根纤维上且至少部分固化,生产玻璃纤维产品。
为了简单和容易描述起见,在两种树脂的粘合剂体系,即作为具有彼此结合的第一组分和第二组分的粘合剂体系的上下文中进一步讨论和描述该粘合剂体系,所述第一组分可以是或者包括第一树脂,和所述第二组分可以是或者包括第二树脂。然而,该粘合剂体系也可以是或者包括一种或更多种添加剂替代第一树脂和/或第二树脂,或者除了第一树脂和/或第二树脂以外,该粘合剂体系也可以是或者包括一种或更多种添加剂。正因为如此,在本文讨论并描述的两种树脂的粘合剂体系的上下文中,第一树脂和/或第二树脂可以被添加剂或添加剂的结合物替代,和/或第一树脂和/或第二树脂可以与添加剂或添加剂的结合物结合。
第一树脂可以以范围为约0.01wt%-约99.9wt%的用量存在于粘合剂体系内,基于第一树脂和第二树脂结合的固体重量。例如,第一树脂可以以范围为从低至约0.1wt%,约0.5wt%,约1wt%,约5wt%,约10wt%,约15wt%,约25wt%,或约35wt%到高至约65wt%,约75wt%,约85wt%,或约95wt%的用量存在,基于第一和第二树脂结合的固体重量。在另一实例中,第一树脂可以以范围为从低至约0.01wt%,约0.1wt%,约0.05wt%,约0.5wt%,约1wt%,约1.5wt%,或约2wt%到高至约3wt%,约5wt%,约7wt%,约9wt%,或约11wt%的用量存在,基于第一和第二树脂结合的固体重量。在另一实例中,第一树脂可以以范围为约1wt%-约15wt%,约3wt%-约20wt%,约5wt%-约25wt%,约10wt%-约35wt%,约15wt%-约45wt%,约20wt%-约50wt%,或约25wt%-约50wt%的量存在,基于第一和第二树脂结合的固体重量。当结合三种或更多种树脂以提供粘合剂体系时,可存在任何用量的三种或更多种树脂。例如,在含第一,第二和第三树脂的粘合剂体系的上下文中,第一树脂的存在量可以是约0.5wt%-约99wt%,第二树脂的存在量可以是约0.5wt%-约99wt%,和第三树脂的存在量可以是约0.5wt%-约99wt%,基于第一,第二和第三树脂中结合的固体重量。
正如本领域技术人员所理解的,第一树脂,第二树脂,和/或粘合剂体系中的含固量或固体重量可通过测定当加热小的样品,例如1-5g粘合剂体系到合适的温度,例如125℃和足以除去液体的时间时的重量损失来测量。通过测量加热之前和之后的样品重量,可测定或估计样品内的固体%。
第一和第二树脂可具有彼此不同的至少一种性能或特性。第一树脂可包括在第二树脂内不存在的一种或更多种化合物或组分。例如,第一树脂可包括甲醛,和第二树脂可以不含甲醛,或者不含任何故意添加的甲醛。第一和第二树脂均可包括相同的化合物,但在每一树脂内各化合物的相对量可以相对于彼此不同。例如,第一和第二树脂均可以是苯酚-甲醛树脂,但在第一和第二树脂内,苯酚和甲醛的摩尔比可以不同。第一和第二树脂均可包括相对于彼此,相同比例的相同化合物,但在第一树脂内形成的特定化合物可以不同于在第二树脂内形成的特定化合物。例如第一和第二树脂二者可以是在相同比值下彼此结合的苯乙烯丙烯酸酯聚合物,但第一树脂可包括具有双峰分子量分布的苯乙烯丙烯酸酯共聚物,而第二树脂可包括具有单峰分子量分布的苯乙烯丙烯酸酯共聚物。第一和第二树脂之间的其他差别可包括,但不限于,树脂进展(advancement)或缩合的程度或水平,分子量,例如高分子量vs低分子量,和树脂的碱度等。
粘合剂体系的特定组成可至少部分基于一个或更多个所监控的工艺变量。当一个或更多个所监控的工艺变量变化时,粘合剂体系的组成可以改变,变化或在其他情况下调节。可在生产玻璃纤维产品之前和/或之中,调节粘合剂体系的组成。可以基于连续的周期性时间循环,可变的时间循环,或其组合,调节粘合剂体系的组成。例如,当一个工艺变量变化时,当两个或更多个工艺变量变化时,和类似情况时,在生产玻璃纤维产品的过程中,可连续地,周期性地,例如每10分钟,每小时或每天调节粘合剂体系的组成。响应于一个或更多个所监控的工艺变量,调节粘合剂组合物可至少部分解决工艺变量的变化可能对玻璃纤维产品的一种或更多种性能具有的任何影响。换句话说,制备或生产粘合剂体系可包括,但不限于,监控一个或更多个工艺变量,和至少部分基于一个或更多个所监控的工艺变量中的至少一个,调节或控制粘合剂体系的组成。
与使用含有仅仅单一树脂的粘合剂和/或以固定或不可调节的重量比包含两种或更多种不同树脂的预混或预结合的粘合剂相比,至少部分基于一个或更多个所监控的工艺变量,调节或控制粘合剂体系的组成可提供具有一种或更多种改进或加强的性能的玻璃纤维产品和/或制造或生产该玻璃纤维产品的工艺。换句话说,至少部分基于所监控的工艺变量,可通过监控一个或更多个工艺变量,并控制粘合剂体系的组成,可改进复合产品的一种或更多种性能和/或生产复合产品的方法。
例如,当第一树脂含有甲醛,和第二树脂不含甲醛时,可使用至少部分基于所监控的工艺变量,调节粘合剂内第一树脂对第二树脂的重量比,以提供具有一种或更多种所需,可接受和/或所要求性能的生产工艺和/或玻璃纤维产品,同时还降低或最小化从生产玻璃纤维产品的工艺和/或玻璃纤维产品本身中释放的甲醛水平。在另一实例中,可使用控制粘合剂体系的组成,优化一个或更多个工艺变量,例如至少部分固化粘合剂体系生产玻璃纤维产品所要求的时间,一种或更多种产品性能,例如撕裂强度,或类似性能,它们可受到一个或更多个其他改变或变化的工艺变量,例如一种或更多种环境或气候条件,一种或更多种基底性能,例如纤维组成和/或一种或更多种玻璃纤维产品性能,例如拉伸强度影响。
例如,采用具有第一组成的粘合剂体系,在第一组工艺变量下生产的第一玻璃纤维产品具有第一组性能。若改变一个或更多个工艺变量,使得存在第二组工艺变量时,采用与第一玻璃纤维产品相同的粘合剂体系,在第二组工艺变量下生产的第二玻璃纤维产品可具有第二组性能,其中第一和第二组性能彼此不同。调节粘合剂体系的组成生产具有第二组成的粘合剂体系可生产具有第一组性能的玻璃纤维产品,当在第二组工艺变量下生产时。在另一实例中,调节粘合剂体系的组成,生产具有第二组成的粘合剂体系可生产具有中间组性能的玻璃纤维产品,其中与第二组性能相比,该中间组的性能在至少一个方面上更加紧密地贴合第一组性能。正因为如此,与不存在调节粘合剂体系组成的玻璃纤维产品的第二组性能相比,调节粘合剂体系的组成,提供第二粘合剂体系的组合物可加速在第二组工艺变量下生产具有与第一组性能相同或者更加靠近第一组性能的一种或更多种性能的玻璃纤维产品。
在另一实例中,可利用调节粘合剂体系的组成,来微调,改性,改变或者在其他情况下调节玻璃纤维产品的一种或更多种性能。例如,可通过调节生产玻璃纤维产品所使用的粘合剂体系的给定的组成,增加或降低玻璃纤维产品的拉伸强度。若一个或更多个工艺变量保持恒定,即没有变化,则可以调节粘合剂体系的组成,以生产具有一种或更多种不同性能的玻璃纤维产品。例如,可在恒定的一组监控的工艺变量下,优化或者在其他情况下改进粘合剂体系的特定组成,以增加玻璃纤维产品的拉伸强度。
当出现一个或更多个预定的事件或其任何组合时,可连续,间歇,随机,周期性监控一个或更多个工艺变量。在生产玻璃纤维产品和/或生产粘合剂体系的过程中,例如,可周期性,例如每5秒,30秒,1分钟,5分钟,10分钟,30分钟,1小时,2小时,4小时,8小时,12小时,18小时或24小时监控第一树脂和第二树脂的流速。在另一实例中,当出现预定的事件时,可监控特定的工艺变量或多个工艺变量。示意性的预定事件可包括,但不限于,生产第一玻璃纤维产品和生产第二玻璃纤维产品之间的过渡,高于或低于预先设定或者预定值的温度的过渡或变化,高于或低于预先设定或预定值的周围温度的过渡或变化,在生产玻璃纤维产品中所使用的纤维材料的过渡或变化,和类似事件。
评价一个或更多个所监控的工艺变量可包括能提供关于粘合剂体系的合适或所需组成的指示的任何方法或方法的组合。例如,可比较一个或更多个所监控的工艺变量中的至少一个与包含预先监控的工艺变量的预定的数据库。预定的数据库可与额外的工艺变量一起经历周期性,连续和/或随机的更新。例如,当监控一个或更多个工艺变量时,至少一部分所监控的工艺变量可以被输入或者在其他情况下,添加到预定的数据库中。在另一实例中,给定数量的任何特定的工艺变量可以彼此取平均,和平均工艺变量可以被输入或者在其他情况下添加到预定的数据库中。
可比较所监控的工艺变量与在预定的数据库中事先测定的所监控的工艺变量,并响应于所监控的工艺变量,可测定或估计对粘合剂体系的组成的合适调节。例如通过比较所监控的工艺变量与所监控的工艺变量的预定数据库,可视需要进行粘合剂体系组成调节的估计,以生产具有一种或更多种优选性能的玻璃纤维产品,当在所监控的工艺变量下生产时。
预定的数据库可表示基于由在相同和/或不同工艺变量下生产的一种或更多种现有技术的产品生产试验获得的事先估计的工艺变量,生产玻璃纤维产品所使用的所需或优选的粘合剂体系的组成。预定的数据库可包括一个或更多个工艺变量的一个或更多个数值的列举,和/或预定的数据库可以是一个或更多个工艺变量的数值的一般化或取平均的数据库列举范围。
预定的数据库可包括任何数量的不同工艺变量。例如,预定的数据库可包括可能被监控的1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,数十,数百,数千或更多个不同的工艺变量。在另一实例中,不同的被监控的工艺变量的数量范围可以是从低至1,2,3,4,或5到高至约10,约25,约50,约100,约250,约500,约750,约1,000,约2,500,或约5,000个。在另一实例中,不同的被监控的工艺变量的数量范围可以是约5-约100,约1-约400,约2-约20,约3-约30,约1to1,500,约3-约10,约4-约25,或约7-约40个。在另一实例中,被监控的工艺变量的数量可包括至少2,至少3,至少4,至少5,至少6,至少7,至少8,至少9,至少10,至少12,至少14,至少16,至少18,至少20,至少22,至少23,至少24,或至少26个不同的工艺变量。
预定的数据库可包括可被监控的任何数量的任何给定的工艺变量值。例如,预定的数据库可包括可被监控的1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,数十,数百,数千,数万,数十万,数百万个或更多个任何给定的工艺变量值。正因为如此,可相对于预定的数据库,比较或评价特定的监控工艺变量或监控的工艺变量的组合,并可至少部分基于比较或评价,进行优选或所需粘合剂组成的测定。
评价一个或更多个所监控的工艺变量也可包括操纵(manipulating)一个或更多个所监控的工艺变量中的至少一个,生产操纵的工艺变量。可比较操纵的工艺变量与可包括操纵的工艺变量的事先估计值的预定的数据库。在另一实例中,评价一个或更多个所监控的工艺变量可包括将在操纵之后,已获得的所监控的工艺变量,与给定的工艺变量的一个或更多个其他值取平均,或者在其操纵之后,已获得的所监控的工艺变量的组合,与给定的工艺变量的一个或更多个其他值取平均,与预定的数据库相比较。
可使用任何合适的方法,相对于所监控的工艺变量的预定数据库,比较或者在其他情况下评价一个或更多个所监控的工艺变量。例如,可使用一个或更多个软件程序,评价所监控的工艺变量。评价一个或更多个所监控的工艺变量可包括利用或采用一个或更多个数学运算法则,操纵所监控的工艺条件,以便生成估计的变化或调节,所述估计的变化或调节应当基于一个或更多个监控的条件,使得结合第一树脂和/或第二树脂的用量,生产具有优选或所需组成的粘合剂。示意性的数学运算法则可包括,但不限于,线性回归模型,非线性回归模型,多重线性回归模型,多重非线性回归模型,神经网络模型或其任何组合。
尤其参考多重线性回归模型,可使用多重线性回归模型,评价多个工艺变量,至少部分基于多个监控的工艺变量,测定或估计粘合剂体系的优选或所需组成。例如,对于含有甲醛的两种树脂的粘合剂体系,即通过结合第一树脂和第二树脂生产的粘合剂组合物(其中第一和第二树脂中的至少一种含有甲醛)来说,工艺变量可包括所需的甲醛释放水平(F释放),基底的含湿量(M基底),基底温度(T基底),和最终的产品厚度(P厚度)。可用方程式1表示含这些工艺变量的示意性的多重线性回归模型:
F释放=C+b1(R)+b2(M基底)+b3(T基底)+b4(P厚度)   (方程式1)
其中C,b1,b2,b3和b4全部是由线性回归模型推导得到的所有常数,R等于第一树脂对第二树脂之比。在这一实施例中,人们会知道所需的甲醛释放水平(F释放),基底的含湿量(M基底),基底温度(T基底),和最终的产品厚度(P厚度),且可估计第一树脂对第二树脂的恰当的重量比(R),以便实现甲醛释放的所需水平(或其下降)。
可改性方程式1,还包括通过添加额外的术语,例如b5(M基底)(T基底),不同工艺变量的相互作用。也可改性方程式1,包括更高级(order)的术语,例如b6(M基底)(M基底),若M基底和M基底之间的关系不是线性,而是曲线的,则可使用这些术语。
评价所监控的工艺变量或数据也可包括相对于彼此,评定,分组,排序,或者在其他情况下组织任何两个或更多个被监控的工艺变量。例如,可基于特定的工艺变量对一个或更多个工艺性能或参数,例如甲醛释放,压制速度(press speed),固化速度,和/或一种或更多种玻璃纤维产品性能,例如拉伸强度和/或撕裂强度的影响,相对于彼此,评定两个或更多个被监控的工艺变量。例如,当粘合剂体系与其接触时,纤维的温度可具有比环境湿度所要求的固化时间大的影响。正因为如此,若评定纤维温度和环境湿度,则与环境湿度相比,纤维温度等级更高,即就相关性或重要性来说,权重更大。因此,当评价这两个工艺变量,即纤维温度和环境湿度时,可考虑特定的纤维温度及其对总体工艺增加的重要性。
在至少一个实例中,可使用计算机软件,评价被监控的工艺变量。示意性的软件程序可以包括,但不限于,Statistica,Stat Graphics,SAS,R,和Wind Bugs。也可使用由树脂共混设施或装置设计的系统,例如非-商业化的专用软件。在另一实例中,职员可人工比较被监控的工艺变量与预定的数据库。
参考神经网络模型,可评价被监控的工艺变量,观察在生产复合产品的过程中,哪些特定的工艺变量与对其他工艺条件进行的特定变化相关。例如,若响应于工艺条件,例如基底温度的变化,调节粘合剂体系的组成,则神经网络模型可监控工艺变量,并测定哪些特定的工艺变量最大地受到影响相对最小受到影响的工艺变量的情况。正因为如此,神经网络模型可以至少部分通过其自身的逻辑,测定被监控的工艺变量的重要性,和被监控的工艺变量彼此如何影响。正因为如此,神经网络模型可根据重要性评定被监控的工艺变量。也可测定作为特定工艺变量或工艺变量的组合的结果观察到的线性影响和/或非线性影响。例如,职员可输入特定工艺变量的所需的数值,例如特定的内部粘结强度,和神经网络可控制或者在其他情况下表示针对给定组的被监控的工艺变量,所需的粘合剂体系的组成。当被监控的工艺变量变化时,神经网络可适应于工艺变量的改变或者获悉(learn from)工艺变量的变化。
被监控的工艺变量可以是或者包括可在生产粘合剂体系和/或玻璃纤维产品过程中改变的任何一种或更多种数量的条件或参数。被监控的工艺变量可包括在生产粘合剂体系和玻璃纤维产品之前出现的工艺变量。例如,若纤维衍生于有机物质,例如植物,则可监控纤维由其衍生的植物的地理位置。被监控的工艺变量也可包括在生产粘合剂体系和玻璃纤维产品之后出现的工艺变量,例如玻璃纤维产品的撕裂强度,甲醛释放,和/或拉伸强度。被监控的工艺变量也可包括在生产粘合剂体系和/或玻璃纤维产品中出现的变量,例如在施加粘合剂体系的过程中的周围湿度和/或温度和/或纤维温度。正因为如此,被监控的工艺变量可包括在生产粘合剂体系和/或玻璃纤维之前,之中和/或之后获得的变量。基于特定的被监控工艺变量或者被监控的工艺变量的组合,两个或更多个工艺变量中的任何一个或组合可用于测定或估计所需或优选的粘合剂体系的组成。
测定或估计粘合剂体系的所需或优选组成所使用的特定的被监控的工艺变量可以是最近监控的工艺变量,与最近获得的被监控的工艺变量相比,之前或事先获得的被监控的工艺变量,或其组合。优选地,测定或估计所需或优选的粘合剂组合物所使用的至少一个被监控的工艺变量是针对该特定工艺条件最近获得的被监控的工艺变量,例如最近的纤维温度,而不是事先获得的纤维温度。
示意性工艺变量可包括,但不限于,压机速度,纤维温度,纤维尺寸,纤维形状,纤维的特定组成,例如玻璃纤维,聚合物纤维和/或有机纤维,纤维的老化,环境或周围条件,例如环境温度,环境湿度和/或环境压力,涂布或施加粘合剂体系到纤维上的速度,玻璃纤维产品的固化速度,玻璃纤维产品的固化温度,在生产玻璃纤维产品的过程中施加到纤维上的压力,玻璃纤维产品的密度,玻璃纤维产品的厚度,在生产粘合剂体系过程中和/或来自玻璃纤维产品的甲醛释放(当至少一种树脂含有甲醛时),玻璃纤维产品的撕裂强度,玻璃纤维产品的干燥拉伸强度,玻璃纤维产品的湿拉伸强度,玻璃纤维产品的厚度,玻璃纤维产品的特定类型,例如玻璃纤维垫,玻璃纤维绝缘体,或玻璃纤维棉絮(batting),最终的玻璃纤维产品的耐湿性,玻璃纤维产品的尺寸稳定性,玻璃纤维产品的外观(例如颜色),第一树脂的组成,第二树脂的组成,或其任何组合。
若监控两个或更多个工艺条件,则可在相同的时间点处或者相对于彼此,在不同的时间点处,测定两个或更多个工艺条件。例如,可周期性,例如大致每小时1次,例如在该小时的“顶点(top)”处,测量环境温度,和也可周期性,但在与环境温度不同的时间处,例如在该小时过去后的每30分钟或者在该小时的“底部(bottom)”处,测量环境湿度。在另一实例中,可周期性地,在相同的时间处,例如每15分钟处测量基底温度和基底的含湿量。在另一实例中,可要求相对于彼此,在不同的时间点处监控的两个或更多个工艺条件可包括,但不限于,当与粘合剂体系接触时的纤维温度和最终的玻璃纤维产品的垫子撕裂强度。例如,只有生产最终的产品时,才可测量最终产品的垫子撕裂强度,且在生产最终的产品之后,不可能测量该特定的最终产品的纤维温度。正因为如此,纤维的温度和含这些纤维的最终产品的垫子撕裂强度要求相对于彼此,在不同的时间点处监控这些各种性能。然而,可在相同的时间处或者在基本上相同的时间处,进行纤维温度的监控和不含被监控的纤维的最终产品的垫子撕裂强度的监控。
生产具有一种或更多种所需、可接受和/或所要求性能的第一玻璃纤维产品可要求具有第一树脂对第二树脂的第一重量比的第一粘合剂体系。若改变一个或更多个工艺变量,则可能要求调节或改变第一树脂对第二树脂的重量比,以便维持第一玻璃纤维产品的生产和/或具有类似或基本上类似性能或特性的玻璃纤维产品的制造工艺。例如,可生产要求特定固化时间或固化速度的具有第一厚度的第一玻璃纤维垫(第一玻璃纤维产品)。也可生产具有第二厚度(它不同于第一厚度)的第二玻璃纤维垫(第二玻璃纤维产品)。为了生产与第一玻璃纤维产品相比,具有类似或基本上类似性能或特性的第二玻璃纤维产品可要求接触多根纤维与具有与第一粘合剂体系相比不同的第一树脂对第二树脂重量比的第二粘合剂体系。正因为如此,至少部分基于被监控的工艺变量,例如第二玻璃纤维产品的厚度,改变在粘合剂体系内第一和第二树脂的重量比可用于生产具有不同厚度,但在其他情况下具有类似或基本上类似性能,例如固化速度的玻璃纤维产品。
特定的玻璃纤维产品,粘合剂体系的制备设备,粘合剂体系的施加设备,玻璃纤维产品的形成设备,粘合剂体系的固化设备,和/或其他因素可影响或指示应当监控哪些工艺变量,以便估计或测定粘合剂体系的特定或优选组成。例如,对于含有甲醛的粘合剂体系来说,被监控的工艺变量可包括,但不限于,在生产玻璃纤维产品过程中观察到的和/或来自所形成的玻璃纤维产品的甲醛释放水平,在多根纤维上粘合剂体系的涂布或施加速率,施加到纤维上的粘合剂体系用量,和/或纤维的温度。然后可单独或与彼此结合和/或与其他工艺变量结合评价这些被监控的工艺变量中的一个或更多个,以估计或测定在被监控的工艺变量下生产玻璃纤维产品用粘合剂体系的优选组成。
由于可以监控宽范围的潜在工艺变量,因此,可使用宽范围的不同传感器和/或为监控多个工艺变量而构造的传感器,以监控工艺变量中任何一个或其任何组合。示意性的传感器或检测器可包括,但不限于,压机速度传感器,湿度传感器,温度传感器,纤维尺寸和/或形状传感器,纤维老化和/或条件传感器,粘合剂体系涂布或施加速率传感器,固化速度传感器,固化温度传感器,产品密度传感器,产品厚度传感器,甲醛释放传感器,玻璃纤维产品撕裂强度传感器或测试设备,干燥和/或湿拉伸强度传感器或测试设备,玻璃纤维产品厚度或其他尺寸传感器,特定类型的玻璃纤维产品传感器,测定玻璃纤维产品耐湿性,产品尺寸稳定性等的传感器和/或测试设备。例如,流动计或流动控制装置可用于监控第一树脂,第二树脂,粘合剂体系,和/或当施加到多根纤维上时,粘合剂体系的流动速率。温度传感器可用于监控环境,纤维,第一树脂,第二树脂,粘合剂体系,和最终的玻璃纤维产品等的温度。纤维线速度传感器可用于测量纤维行进通过产品生产线,例如传输器或者下落产品生产线,例如传输器给定距离所要求的时间。压机速度传感器可监控引入第一的多根纤维到压机,压制第一的多根纤维,移除玻璃纤维产品,并引入第二的多根纤维到压机之间的速度或流逝的时间。甲醛释放传感器可监控从第一树脂,第二树脂,粘合剂,含有粘合剂的纤维,和/或最终产品释放到环境内的甲醛量。监控一个或更多个工艺变量可使用的另一方法可以是人工监控工艺变量。例如,个人或职员可注意待生产的特定玻璃纤维产品,和压机速率等。
第一和第二树脂可以是适合于粘结,粘合,胶合,或在其他情况下固定多根纤维到彼此上以生产玻璃纤维产品的任何类型的树脂。示意性的树脂可包括,但不限于,含醛或醛基树脂;Maillard反应物的混合物;Maillard反应物的预反应产物;Maillard反应物的反应产物,一种或更多种乙烯基芳烃衍生的单元和至少一种马来酸酐和马来酸的共聚物;通过与一种或更多种碱化合物反应而改性的共聚物,其中该共聚物包括一个或更多个不饱和羧酸,一个或更多个不饱和羧酸酐,或其和一种或更多种乙烯基芳烃衍生的单元的组合;聚酰胺-表氯醇聚合物;苯乙烯,至少一种马来酸酐和马来酸与至少一种丙烯酸和丙烯酸酯的加合物或聚合物;聚丙烯酸基粘合剂;聚乙酸乙烯酯;聚合的亚甲基二异氰酸酯("pMDI");或其任何组合。
示意性的含醛或醛基树脂可包括,但不限于,脲-醛树脂,三聚氰胺-醛树脂,苯酚-醛树脂,间苯二酚-醛聚合物,或其组合。醛基树脂的组合可包括例如三聚氰胺-脲-醛,苯酚-脲-醛,苯酚-三聚氰胺-醛,脲-间苯二酚-醛和类似物。
含醛树脂中的醛组分可包括任何合适的醛或醛的组合。醛组分可包括各种取代和未取代的醛化合物。示意性醛化合物可包括所谓的掩蔽(masked)醛或醛的等价物,例如缩醛或半缩醛。合适的醛化合物的具体实例可包括,但不限于,甲醛,乙醛,丙醛,丁醛,糠醛,苯甲醛,或其任何组合。本文中所使用的术语“甲醛”可以是指甲醛,甲醛衍生物,其他醛,或其组合。优选地醛组分是甲醛。
制造合适的含甲醛的树脂用的甲醛以许多形式可获得。聚甲醛(固体,聚合的甲醛)和福尔马林溶液(甲醛的水溶液,有时具有甲醇,其中甲醛浓度为37%,44%,或50%)是常用的形式。甲醛气体也是可获得的。这些形式中的任何一种适合于在制备含甲醛的树脂中使用。
可提供许多形式的脲-醛树脂中的脲组分。例如,固体脲,例如颗粒尿素,和/或脲溶液,典型地水溶液是通常可获得的。进一步地,脲组分可与另一部分,例如甲醛和/或脲-甲醛的加合物(常常在水溶液中)结合。可使用任何形式的脲或与甲醛结合的脲,以制造脲-甲醛树脂。可使用尿素颗粒和组合的脲-甲醛产品二者。可由脲和甲醛单体或者由脲-甲醛预缩合物以本领域技术人员众所周知的方式制备合适的脲-甲醛树脂。示意性的脲-甲醛产品可包括,但不限于,脲-甲醛浓缩物(Concentrate)(UFC)。可例如在美国专利Nos.5,362,842和5,389,716中讨论并描述这些类型的产品。可单独或以任何组合的方式使用任何这些形式的脲,制备脲-醛聚合物。
脲-甲醛树脂可包括约45%-约70%,和优选约55%-约65%的不挥发物,其粘度通常为约50厘泊(cP)-约600cP,优选约150cP-约400cP。脲-甲醛树脂的pH可以是约6-约9,或约7-约9,或优选约7.5-约8.5。脲-甲醛聚合物可具有小于约5%,小于约4%或小于约3.0%的游离甲醛水平。脲-甲醛树脂也可具有约1:1-约100:1的水可稀释度,优选约5:1和以上。许多合适的脲-甲醛树脂是可商购的。可使用脲-甲醛树脂,例如由Georgia Pacific Chemicals LLC销售的用于玻璃纤维垫应用的类型(例如2928 and2980),由Hexion Specialty Chemicals和由Arclin Company销售的那些。
可使用Brookfield粘度计,在25℃的温度下,测定本文中讨论并描述的第一和第二树脂,添加剂,粘合剂组合物和类似物的粘度。例如,Brookfield粘度计可配有小的样品适配器,例如10mL适配器和合适的锭子,以最大化扭矩,例如锭子no.18。
在制备脲-醛树脂中,可使用已知的技术与设备,在碱性条件下,在含水混合物中使甲醛和脲组分反应。可相对于脲组分,例如三聚氰胺,使用摩尔过量的甲醛(以及任何其他反应性醛组分),制造脲-醛聚合物。在脲-甲醛聚合物中,甲醛与脲的摩尔比(F:U)范围可以是约0.3:1-约6:1,约0.5:1-约4:1,约1:1-约5:1,约1.1:1-约6:1,约1.3-约5:1,或约1.5:1-约4:1。当合成时,这些树脂典型地含有低水平的残留“游离”脲组分,和大得多含量的残留“游离”,即未反应的甲醛。在任何甲醛清除之前,脲-甲醛树脂可用含量范围为约0.2wt%-约18wt%含水脲-甲醛树脂重量的游离甲醛含量表征。
苯酚-醛树脂中的苯酚部分可包括各种取代的酚类化合物,未取代的酚类化合物,或取代和/或未取代的酚类化合物的任何组合。例如,苯酚组分可以是苯酚本身(即,单羟基苯)。取代酚类的实例可包括,但不限于,烷基取代的酚类,例如甲酚和二甲苯酚;环烷基取代的酚类,例如环己基苯酚;链烯基取代的酚类;芳基取代的酚类,例如对苯基苯酚;烷氧基取代的酚类,例如3,5-二甲氧基苯酚;芳氧基酚类,例如对苯氧基苯酚;和卤素取代的酚类,例如对氯苯酚。也可使用二元酚类,例如儿茶酚,间苯二酚,氢醌,双酚A和双酚F。
用于替代在制备苯酚-醛聚合物中所使用的一部分或全部苯酚的合适的酚类化合物(苯酚组分)的具体实例可包括,但不限于,双酚A,双酚F,邻甲酚,间甲酚,对甲酚,3,5-5二甲苯酚,3,4-二甲苯酚,3,4,5-三甲基苯酚,3-乙基苯酚,3,5-二乙基苯酚,对丁基苯酚,3,5-二丁基苯酚,对戊基苯酚,对环己基苯酚,对辛基苯酚,3,5-二环己基苯酚,对苯基苯酚,对苯酚,3,5-二甲氧基苯酚,3,4,5-三甲氧基苯酚,对乙氧基苯酚,对丁氧基苯酚,3-甲基-4-甲氧基苯酚,对苯氧基苯酚,萘酚,蒽酚及其取代衍生物。优选地,大于或等于约80wt%,大于或等于约90wt%,或者大于或等于约95wt%的苯酚组分可包括苯酚(单羟基苯)。
在制备苯酚-醛树脂中,可使用已知的技术和设备,在碱性条件下,在含水混合物中,使甲醛和苯酚组分反应。相对于苯酚组分,例如苯酚,可使用摩尔过量的甲醛(以及任何其他反应性醛组分),制造苯酚-醛聚合物。在苯酚-甲醛聚合物中,甲醛与苯酚的摩尔比(F:P)范围可以是约0.8:1-约6:1,约0.8:1-约4:1,约1.1:1-约6:1,约1.3-约5:1,或约1.5:1-约4:1。当合成时,这些聚合物典型地含有低水平的残留“游离”苯酚组分,和大得多含量的残留“游离”,即未反应的甲醛。在任何甲醛清除之前,苯酚-甲醛聚合物可用含量范围为约0.2wt%-约18wt%含水苯酚-甲醛聚合物重量的游离甲醛含量表征。
合适的苯酚-甲醛树脂可以是美国专利申请公布Nos.2008/0064799和2008/0064284中讨论并描述的。可在酸性反应条件下,制备其他苯酚-甲醛树脂,例如可溶可熔酚醛(novolac)树脂和反相可溶可熔酚醛(inverted novolac)树脂。合适的可溶可熔酚醛树脂和反相可溶可熔酚醛树脂可以是在美国专利Nos.5,670,571和6,906,130,和美国专利申请公布No.2008/0280787中讨论并描述的。
三聚氰胺-醛聚合物中的三聚氰胺组分可以以许多形式提供。可使用例如,固体三聚氰胺,例如颗粒尿素,和/或三聚氰胺溶液。尽管具体地提及了三聚氰胺,但三聚氰胺可完全或部分被其他氨基三嗪类化合物替代。其他合适的氨基三嗪化合物可包括取代的三聚氰胺,或脂环族胍胺类,或其混合物。取代的三聚氰胺包括烷基三聚氰胺和芳基三聚氰胺,它们可以是单-,二-或三取代的。在烷基取代的三聚氰胺中,每一烷基可含有1-6个碳原子,和优选1-4个碳原子。一些烷基取代的三聚氰胺的典型实例是单甲基三聚氰胺,二甲基三聚氰胺,三甲基三聚氰胺,单乙基三聚氰胺,和1-甲基-3-丙基-5-丁基三聚氰胺。在芳基取代的三聚氰胺中,每一芳基可含有1-2个苯基,和优选1个苯基。芳基取代的三聚氰胺的典型实例是单苯基三聚氰胺和二苯基三聚氰胺。
在制备三聚氰胺-醛树脂中,可使用已知的技术和设备,在碱性条件下,在含水混合物中,使甲醛和三聚氰胺组分反应。相对于三聚氰胺组分,例如三聚氰胺,可使用摩尔过量的甲醛(以及任何其他反应性醛组分),制造三聚氰胺-醛树脂。在三聚氰胺-甲醛树脂中,甲醛与三聚氰胺的摩尔比(F:M)范围可以是约0.3:1-约6:1,约0.5:1-约4:1,约0.8:1-约5:1,约1.1:1-约6:1,约1.3-约5:1,或约1.5:1-约4:1。当合成时,这些树脂典型地含有低水平的残留“游离”三聚氰胺组分,和大得多含量的残留“游离”,即未反应的甲醛。在任何甲醛清除之前,三聚氰胺-甲醛树脂可用含量范围为约0.2wt%-约18wt%含水三聚氰胺-甲醛树脂重量的游离甲醛含量表征。
类似于脲-甲醛树脂,可由三聚氰胺或苯酚单体和甲醛单体,或者由三聚氰胺-甲醛或苯酚-甲醛预缩合物,制备三聚氰胺-甲醛和苯酚-甲醛树脂。苯酚和三聚氰胺反应物,例如脲和甲醛反应物以许多形式可商购,且可在制备树脂中使用可与其他反应物反应并且没有引入对所需的反应和反应产物有害的外来部分的任何形式。合适的苯酚-甲醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂可包括由Georgia Pacific Chemicals LLC销售的那些(例如,分别2894和4878)。根据公知的方法制备这些聚合物,且这些聚合物含有反应性羟甲基,一旦固化,所述反应性羟甲基形成亚甲基或醚键。这种含羟甲基的加合物可包括Ν,Ν'-二羟甲基,二羟基羟甲基亚乙基;N,N'-双(甲氧基甲基),Ν,Ν'-二羟甲基亚苯基,5,5-二甲基-N,N'-二羟甲基亚乙基;Ν,Ν'-二羟甲基亚乙基;和类似物。
示意性含间苯二酚的树脂可包括,但不限于间苯二酚-醛树脂,例如间苯二酚-甲醛,苯酚-间苯二酚-醛树脂,例如苯酚-甲醛-间苯二酚树脂,间苯二酚封端的脲-甲醛树脂,和类似物,或任何组合。示意性的间苯二酚-甲醛树脂可包括甲醛-starved可溶可熔间苯二酚-甲醛树脂,它具有过量的游离间苯二酚,即游离间苯二酚的浓度超过游离甲醛浓度,和因此造成游离间苯二酚与A-阶树脂反应。合适的间苯二酚树脂包括获自Georgia-Pacific Chemicals LLC的4221,一种具有过量游离间苯二酚的间苯二酚/甲醛树脂。可使用任何合适形式的间苯二酚。例如,间苯二酚可以是间苯二酚固体,水溶液或有机溶液形式,或者其任何组合。对于间苯二酚-醛聚合物来说,当在该树脂内的醛是甲醛时,间苯二酚对甲醛的摩尔比范围可以是约0.6:1-约2:1或约1:1-约1.5:1。间苯二酚的用量范围可以是约0.1wt%-约10wt%,基于甲醛的用量。
含有间苯二酚的树脂可与一种或更多种改性剂结合,生产改性的含间苯二酚的树脂。生产改性的含间苯二酚的树脂可使用的示意性改性剂可包括,但不限于,胶乳,苯乙烯马来酸酐,或其组合。示意性胶乳可包括,但不限于乙烯基吡啶-苯乙烯丁二烯树脂,聚丁二烯分散体,苯乙烯-丁二烯胶乳,天然橡胶胶乳,或其任何组合。生产含间苯二酚的树脂的示意性方法可以如美国专利Nos.2,385,372;2,488,495;2,489,336;3,476,706;3,839,251;3,919,151;4,032,515;4,314,050;4,373,062;4,376,854;4,608,408;和6,541,576,7,049,387;和7,642,333中讨论并描述的。
Maillard反应物的混合物可包括,但不限于,碳水化合物源(碳水化合物反应物)和能与碳水化合物反应物参与Maillard反应的胺反应物。在另一实例中,Maillard反应物的混合物可包括碳水化合物反应物和胺反应物的部分预反应的混合物。任何预反应的程度可保护(preserve)待与所需地加入到组合物内的任何其他组分,例如一种或更多种添加剂共混的Maillard反应物的混合物的能力。
碳水化合物源可包括具有一种或更多种还原糖的一种或更多种反应物,在热固化条件下,得到一种或更多种还原糖的一种或更多种反应物,或其组合。还原糖可以是含有醛基,或者可异构化,即互变异构化,以含有醛基的糖。这种醛基对氨基(胺反应物)在Maillard反应条件下具有反应性。通常这种醛基也可例如用Cu+2氧化,以得到羧酸。碳水化合物反应物可任选地被其他官能团取代,例如被羟基,卤素,烷基,烷氧基和类似基团取代。该碳水化合物源也可拥有一个或更多个手性中心。该碳水化合物源也可在每一手性中心处包括每一可能的光学异构体。可使用各种混合物,其中包括外消旋混合物,或任何这种碳水化合物源的各种光学异构体的其他非对映异构体的混合物,以及它们的各种几何异构体。
碳水化合物源可以是其醛糖或酮糖形式的单糖,其中包括丙糖,丁糖,戊糖,己糖或庚糖;或多糖;或其任何组合。碳水化合物反应物也可与非-碳水化合物的多羟基反应物结合使用。非-碳水化合物的多羟基反应物的实例可包括,但不限于,三羟甲基丙烷,甘油,季戊四醇,聚乙烯醇,部分水解的聚乙酸乙烯酯,完全水解的聚乙酸乙烯酯,及其混合物。
能参与与碳水化合物源的Maillard反应的胺反应物可以是拥有氨基的化合物。该化合物可以氨基酸的形式存在。游离氨基也可衍生于蛋白质,其中游离氨基以例如赖氨酸残基中的ε-氨基和/或端氨基酸的α-氨基形式获得。也可独立地或者就地通过使用多羧酸铵盐反应物而形成胺反应物。可通过用胺碱中和多羧酸的酸基,生成多羧酸的铵盐,从而产生多羧酸的铵盐基。基于当量计算,完全中和,即约100%可省去在形成粘合剂之前,滴定或部分中和多羧酸内的酸基的任何需求。然而,可想见没有完全中和也不会抑制形成组合物。重申一次,可在多羧酸与碳水化合物混合之前或之后,进行多羧酸中酸基的中和。
合适的多羧酸可包括二羧酸,三羧酸,四羧酸,五羧酸,和类似物,单体多羧酸,酸酐,及其任何组合,以及聚合的多羧酸,酸酐及其任何组合。优选地,多羧酸的铵盐反应物充分地不挥发,以最大化其保持可获得以供与Maillard反应中的碳水化合物反应物反应的能力。再者,使碳水化合物源和胺反应物的混合物部分预反应可扩展合适的胺反应物的列表,其中包括多羧酸铵盐反应物。在另一实例中,多羧酸铵盐反应物可被其他化学官能团取代。示意性的单体多羧酸可包括,但不限于,不饱和脂族二羧酸和/或三羧酸,饱和脂族二羧酸和/或三羧酸,芳族二羧酸和/或三羧酸,不饱和环状二羧酸和/或三羧酸,饱和环状二羧酸和/或三羧酸,其羟基取代的衍生物,和类似物。应当注意,任何这种多羧酸可被任选地取代,例如被羟基,卤素,烷基,烷氧基和类似基团取代。
与多羧酸反应的胺碱可包括,但不限于,氨,伯胺,即NH2R1,和仲胺,即NHR1R2,其中R1和R2各自独立地选自烷基,环烷基,链烯基,环烯基,杂环基,芳基和杂芳基。在任何部分预反应的过程中,或者在组合物的热固化过程中,在足以促进Maillard反应物的混合物反应的条件下,胺碱可以是挥发性或者基本上不挥发的。合适的胺碱可包括,但不限于,显著挥发的碱,基本上不挥发的碱,或其组合。示意性的显著挥发的碱可包括,但不限于,氨,乙胺,二乙胺,二甲胺,乙基丙基胺,或其任何组合。示意性的基本上不挥发的碱可包括,但不限于,甲苯胺,1-萘胺,2-萘胺,对氨基苯酚或其任何组合。
Maillard反应物的混合物的一个特别的实例可包括氨水,柠檬酸和右旋糖(葡萄糖)的混合物。在这一混合物中,在多羧酸,柠檬酸反应物(当通过氨中和柠檬酸中-COOH基时产生)上存在的酸式盐基的摩尔当量数对在碳水化合物反应物上存在的羟基的摩尔当量数之比的范围可以是约0.04:1-约0.15:1。在固化之后,这一配方导致耐水的已固化的热固性粘合剂。因此,在一个实施方案中,在右旋糖,碳水化合物反应物上存在的羟基的摩尔当量数可以是比在多羧酸的柠檬酸反应物上存在的酸式盐基的摩尔当量数大大约25倍。在另一实施方案中,在右旋糖碳水化合物反应物上存在的羟基的摩尔当量数是比在多羧酸的柠檬酸反应物上存在的酸式盐基的摩尔当量数大大约10倍。在再一实施方案中,在右旋糖碳水化合物反应物上存在的羟基的摩尔当量数是比在多羧酸的柠檬酸反应物上存在的酸式盐基的摩尔当量数大大约6倍。
可通过与一种或更多种改性剂结合,改性醛基粘合剂和/或Maillard反应物基粘合剂。该改性剂可以是或者包括一种或更多种乙烯基芳烃衍生的单元和至少一种马来酸酐和马来酸的共聚物,它任选地通过与一种或更多种碱化合物反应而改性。在另一实例中,该改性剂可以是或者包括苯乙烯,至少一种马来酸酐和马来酸,和至少一种丙烯酸和丙烯酸酯的加合物。在另一实例中,该改性剂可以是或者包括一种或更多种胶乳。在另一实例中,该改性剂可以包括下述中的两种或更多种:(1)含一种或更多种乙烯基芳烃衍生的单元和至少一种马来酸酐和马来酸的共聚物;(2)苯乙烯,至少一种马来酸酐和马来酸,和至少一种丙烯酸和丙烯酸酯的加合物;和(3)一种或更多种胶乳。示意性的混合物,预反应的混合物,和Maillard反应物的反应产物可以是如美国专利申请公布No.2009/0301972和2011/0060095中讨论并描述的。
可使用任何合适的反应物,生产一种或更多种乙烯基芳烃衍生的单元和至少一种马来酸酐和马来酸的共聚物。类似地,可使用任何合适的反应物,生产可包括一种或更多种不饱和羧酸,一种或更多种不饱和羧酸酐或其组合,一种或更多种乙烯基芳烃衍生的单元,和/或一种或更多种碱性化合物的共聚物。示意性的乙烯基芳烃衍生的单元可包括,但不限于,苯乙烯,α-甲基苯乙烯,乙烯基甲苯及其组合。优选地,乙烯基芳烃衍生的单元衍生于苯乙烯和/或其衍生物。更优选,乙烯基芳烃衍生的单元衍生于苯乙烯,以生产苯乙烯马来酸酐(酸)或"SMA"共聚物。合适的SMA共聚物包括含有以无规,交替和/或嵌段形式排列的交替的苯乙烯类和马来酸酐(酸)单体单元的树脂。含一种或更多种不饱和羧酸,一种或更多种不饱和羧酸酐,或其组合,一种或更多种乙烯基芳烃衍生的单元,和一种或更多种胺的共聚物可以是如美国专利申请公布Nos.:2011/0165398和2012/0064323中讨论并描述的。
可在碱性条件下(即pH约7-约11),通过使表氯醇与聚酰胺反应,制造聚酰胺-表氯醇聚合物。所得聚合物然后可与酸接触,以稳定该产物。参见,例如美国专利Nos.3,311,594和3,442,754。可通过酸,水解产物内的未反应的表氯醇成为l,3-二氯-2-丙醇(1,3-DCP),3-氯-l,2-丙二醇(CPD),和2,3-二氯-l-丙醇(2,3-DCP)。1,3-DCP产物是主要的水解产物,且CPD以约10%的水平形成,以及1,3-DCP和2,3-DCP以1,3-DCP的约1%的水平形成。尽管最终产物可包括数种其他类型的有机氯(这通过无机氯化物和总氯浓度之差来测量),但可通过本领域已知的C13NMR和GC-MS测量技术,精确地测定1,3-DCP和CPD的浓度。然而,2,3–DCP的浓度通常低于C13NMR的检测极限,因此1,3-DCP和CPD通常用作聚合物内存在的表氯醇水解产物的量度。尤其有功效的是聚酰胺-表氯醇聚合物,它的一个实例以商品名Kymene 557LX和Kymene 557H由Hercules,Inc销售和获自Georgia-Pacific Resins,Inc的这些聚合物和制造该聚合物的方法讨论并描述于美国专利Nos.3,700,623和3,772,076中。在第2章:Alkalines-Curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin by Espy inWet Strength Resins and Their Application(L.Chan,Editor,1994)中给出了聚合的表卤醇树脂的深入描述。
可使用任何合适的反应物,生产苯乙烯,至少一种马来酸酐和马来酸,和至少一种丙烯酸和丙烯酸酯的加合物或聚合物。可使用任何合适的丙烯酸或丙烯酸酯,例如甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯,甲基丙烯酸酯,或其任何组合。优选地,丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯(MMA)。可结合该加合物与醛基聚合物,Maillard反应物或其组合。在另一实例中,加合物中的组分可与醛基聚合物,Maillard反应物的混合物,或其结合物混合。
可通过在合适的溶液内溶解加合物中的组分,制备加合物。示意性的溶液可包括,但不限于,氢氧化钠,氢氧化铵,氢氧化钾的水溶液,及其组合。可加热该溶液到约70℃-约90℃的温度。可在该升高的温度下保持该溶液,直到组分全部至少部分在溶液内。然后可将该溶液加入到苯酚-醛树脂,Maillard反应物的混合物,或者苯酚-醛树脂和Maillard反应物的混合物的结合物中。
可通过结合苯乙烯,至少一种马来酸酐和马来酸,和至少一种丙烯酸和丙烯酸酯,形成三元共聚物,从而制备加合物。在该加合物内的苯乙烯用量范围可以是从低至约50wt%,约55wt%,或约60wt%到高至约75wt%,约80wt%,或约85wt%,基于该加合物的总重量。在该加合物内马来酸酐和/或马来酸的用量范围可以是从低至约15wt%,约20wt%,或约25wt%到高至约40wt%,约45wt%,或约50wt%,基于该加合物的总重量。在该加合物内丙烯酸和/或丙烯酸酯的用量范围可以是从低至约1wt%,约3wt%或约5wt%到高至约10wt%,约15wt%,或约20wt%,基于该加合物的总重量。
在另一实例中,可结合丙烯酸或丙烯酸酯与一种或更多种乙烯基芳烃衍生的单元和至少一种马来酸酐和马来酸的共聚物,提供改性剂。例如,结合丙烯酸或丙烯酸酯与SMA可形成苯乙烯马来酸酐甲基丙烯酸甲酯三元共聚物。在另一实例中,该改性剂也可包括苯乙烯丙烯酸和/或苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和SMA共聚物的物理混合物。可根据美国专利No.6,642,299中讨论并描述的方法,制备苯乙烯,至少一种马来酸酐和马来酸,和至少一种丙烯酸和丙烯酸酯的加合物或聚合物,以及苯乙烯丙烯酸和/或苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和SMA共聚物的物理混合物。
聚丙烯酸基粘合剂可包括多羧基聚合物,单体三元醇,催化剂和pH调节剂的水溶液。多羧基聚合物可包括含有大于一个侧挂羧基的有机聚合物或低聚物。多羧基聚合物可以是由不饱和羧酸制备的均聚物或共聚物,其中包括,但不限于,丙烯酸,甲基丙烯酸,巴豆酸,异巴豆酸,马来酸,肉桂酸,2-甲基马来酸,衣康酸,2-甲基衣康酸,α,β-亚甲基戊二酸和类似物。可由不饱和酸酐,其中包括,但不限于,马来酸酐,衣康酸酐,丙烯酸酐,甲基丙烯酸酐和类似物,及其混合物,制备其他合适的多羧基聚合物。
示意性三元醇可包括,但不限于,甘油,三羟甲基丙烷,三羟甲基乙烷,三乙醇胺,1,2,4-丁三醇和类似物。可混合一种或更多种三元醇与其他多元醇。其他多元醇可包括,但不限于,乙二醇,1,3–丙二醇,1,4-丁二醇,1,6-己二醇,2-丁烯-l,赤藻糖醇,季戊四醇,山梨醇和类似物。催化剂可包括含磷有机酸的碱金属盐;尤其磷酸、次膦酸和多聚磷酸的碱金属盐。示意性催化剂可包括,但不限于,钠,亚磷酸钠,亚磷酸钾,焦磷酸二钠,焦磷酸四钠,三聚磷酸钠,六偏磷酸钠,磷酸钾,多聚偏磷酸钾,多聚磷酸钾,三聚磷酸钾,三偏磷酸钠,和四偏磷酸钠,或其任何组合。示意性聚丙烯酸基聚合物可以是如美国专利No.7,026,390中讨论并描述的。
如上所述,粘合剂体系可包括第一树脂和一种或更多种添加剂。还如上所述,该粘合剂体系可包括第一和第二树脂和一种或更多种添加剂。示意性添加剂可包括,但不限于,一种或更多种催化剂,分散剂,蜡或其他疏水添加剂,水,填料材料,增量剂,表面活性剂,脱模剂,染料,阻燃剂,甲醛清除剂,杀生物剂,粘度改性剂,pH调节剂,偶联剂,润滑剂,消泡剂,或其任何组合。例如,添加剂可以是或者包括聚丙烯酰胺(PAA),胺氧化物(AO),或羟乙基纤维素(HEC)的水溶液(白水),它们可加入到第一树脂中,以生产粘合剂组合物。在另一实例中,偶联剂(例如,硅烷偶联剂,例如有机基硅油)也可加入到第一树脂中,以生产粘合剂组合物。在至少一个实例中,一种或更多种添加剂可以是对第一树脂,和第二树脂(若存在的话)不具有反应性的。一种或更多种添加剂可起到改性或改变粘合剂体系的一种或更多种性能的作用。例如,粘度改性剂可以增加或降低粘合剂体系的粘度。在另一实例中,甲醛清除剂可降低在粘合剂体系内可能存在的游离甲醛含量。
若粘合剂组合物包括第一树脂和一种或更多种添加剂,则每一添加剂的用量范围可以是从低至约0.01wt%到高至25wt%,基于第一树脂的固体重量。例如,任何给定添加剂的用量范围可以是从低至约0.01wt%,约0.05wt%,约0.1wt%,约0.5wt%,或约1wt%到高至约3wt%,约5wt%,约7wt%,或约9wt%,基于第一树脂的固体重量。在另一实例中,任何给定添加剂的用量范围可以是约0.05wt%-约20wt%,约0.5wt%-约15wt%,约1wt%-约20wt%,约1wt%-约13wt%,约2wt%-约10wt%,或约1wt%-约5wt%。另外,对于含第一树脂和第二树脂的粘合剂体系来说,除了或者替代在粘合剂体系内,相对于彼此,调节第一树脂和第二树脂的用量,也可调节一种或更多种添加剂的用量(若存在的话),以生产不同的粘合剂体系。调节一种或更多种添加剂的用量(若存在的话)也可至少部分计入一个或更多个被监控的工艺变量的变化。
可在湿法成网或者干法成网工艺中制造玻璃纤维垫。在湿法成网工艺中,具有合适长度与直径的纤维的短切束可引入到含水分散剂介质中,以生产含水纤维浆液(在本领域中称为“白水”)。白水可典型地含有约0.5wt%的纤维。例如,该纤维的直径范围可以是约0.5μm-约30μm和长度范围为约5mm-约50mm。纤维可以被施胶或者未施胶且湿润或干燥,只要纤维可合适地分散在含水纤维浆液内即可。
在制造非织造纤维产品中,稀释或未稀释的纤维浆液可被引入到垫片形成机(mat-forming machine)内,所述垫片形成机可包括垫片形成网筛,例如金属丝网筛或织物片材,它们可形成纤维产品且可允许过量的水从中排放,从而形成湿或潮湿的纤维垫。可在筛网上以湿纤维垫形式收集纤维,并通过重力和/或通过真空辅助,除去过量水。借助真空辅助除去过量的水可包括一次或连续的真空。
可例如通过在纤维,如玻璃纤维上幕涂,喷涂,或浸涂,将粘合剂体系施加到非织造垫(或其他玻璃纤维基底)上。可例如在真空下除去过量的粘合剂体系。含有约1wt%-约99wt%固体之间任何一个含量的粘合剂体系可用于制造玻璃纤维产品。例如,含有约1wt%至约50wt%固体某一含量的粘合剂体系可用于制造纤维玻璃产品,其中包括玻璃纤维产品。在另一实例中,粘合剂体系可具有范围为约5wt%-约45wt%,约10wt%-约40wt%,或约15wt%-约35wt%的固体浓度,基于粘合剂体系的总重量。在另一实例中,粘合剂体系可具有范围从低至约10wt%,约13wt%,约15wt%,或约18wt%到高至约22wt%,约26wt%,约30wt%,或约33wt%的固体浓度,基于粘合剂体系的总重量。
可添加用量范围为约10ppm-约8,000ppm,约100ppm-约5,000ppm,或约200ppm-约1,000ppm的分散剂到粘合剂体系中。引入一种或更多种粘度改性剂可降低纤维的沉降时间并可改进纤维在水溶液内的分散。所使用的粘度改性剂的用量可视需要,有效地提供悬浮纤维在白水内所需的粘度,形成湿法成网的纤维产品。可引入用量范围为从低至约1wt%,约1.5wt%,或约2wt%到高至约8wt%,约12wt%,或约15wt%的任选的粘度改性剂。例如,可引入用量范围为约1wt%-约12wt%,约2wt%-约10wt%,或约2wt%-约6wt%的任选的粘度改性剂。在一个或更多个实施方案中,纤维浆液可包括约0.03wt%-约25wt%固体。可搅拌该纤维浆液,生产具有合适稠度的纤维的均匀分散体。
施加到多根纤维,例如玻璃纤维垫上的粘合剂体系的用量可以显著变化。负载范围典型地可以是约3wt%-约45wt%,约10wt%-约40wt%,或约15wt%-约30wt%的非挥发性粘合剂体系,基于玻璃纤维产品的干重。对于无机纤维垫来说,施加到玻璃纤维产品上的粘合剂体系的用量通常可通过测量纤维垫产品的点燃损失(LOI)百分比来证实。
一旦将粘合剂体系施加到多根纤维上,则粘合剂组合物可至少部分固化或完全固化。可加热纤维/粘合剂体系的混合物,进行最终的干燥和至少部分固化。加热的持续时间和温度可影响加工与处理的速率,固化程度和处理过的基底的性能进展。固化温度可以是在约50℃-约300℃范围内,优选在约90℃-约230℃范围内,和固化时间通常为约1秒-约15分钟之间的某一时间。固化温度可包括范围从低至约25℃到高至约280℃的温度梯度,即在固化工艺过程中采用的温度可以变化。在至少一个具体的实施方案中,固化温度范围可以是约190℃-约260℃,和固化时间范围可以是从低至约1秒,约2秒,或约3秒,到高至约9秒,约12秒,约15秒,约20秒,约25秒,或约30秒。该粘合剂体系可显示出多段固化分布。例如,含有含水的第一树脂和粉化的第二树脂的粘合剂体系可显示出两段固化分布。换句话说,含水的第一树脂和粉化的第二树脂可相对于彼此在不同的时间处固化。
当加热时,在粘合剂体系内存在的水(或其他液体)蒸发,和组合物经历固化。这些工艺可接续或同时发生。在本发明的上下文中固化要理解为是指组合物的化学变化,例如通过在组合物的各种成分之间形成共价键,特别是在改性的聚合物中侧挂的羧基(-COOH)与改性的聚合物和任何外加的多元醇二者中的羟基(-OH)部分之间的酯化反应,形成离子相互作用和簇团,和形成氢键而交联。
或者或除了加热玻璃纤维产品以外,可使用催化固化,固化玻璃纤维产品。催化固化玻璃纤维产品可包括添加酸催化剂。示意性的酸催化剂可包括,但不限于,氯化铵或对甲苯磺酸。
可在两个或更多个不同的步骤内进行粘合剂体系的干燥与固化。例如纤维/粘合剂体系混合物可首先加热到足以显著干燥但没有显著固化粘合剂组合物的温度与时间,然后在较高温度下加热第二时间和/或加热较长的时间段,进行固化(交联成热固性结构)。这一初步的工序,称为“B-阶”可用于提供粘合剂处理过的产品,例如卷材形式,它们可在随后的阶段,在有或无与固化工艺同时并行的形成或模塑成特定构造的情况下,完全固化。这使得可例如使用可在别处模塑并固化的玻璃纤维产品。
在以上或本文中别处的一个或更多个实施方案中,可借助聚合物中侧挂的羧基与当添加任选的多元醇时,聚合物中的侧挂羟基和多元醇的羟基二者之间的酯化反应,固化或交联粘合剂组合物。可采用任选地加入到组合物中的任何额外的多元醇,发生额外的交联。也可使用热工艺或加热,固化粘合剂组合物。例如,可使用烘箱或其他加热装置,至少部分固化该粘合剂组合物。用于增大(augmenting)粘合剂组合物交联的其他添加剂可以引入其中。例如,脲和多氨基化合物,合成与天然二者(例如,蛋白质源,例如大豆)可引入到粘合剂组合物中以增大交联。
本文中所使用的术语“固化”,“已固化的”和类似术语拟涵盖例如通过共价化学反应(交联),离子相互作用或簇聚(clustering),在粘合剂组合物内发生的结构和/或形貌变化,对基底的改进的粘合,相转变或翻转,和/或氢键键合,当干燥并加热粘合剂组合物,引起有效量的粘合剂组合物施加到其上的挠性多孔基底,例如纤维垫或毯子,特别是玻璃纤维的性能改变时。一般地,在重叠的纤维的交叉点处发生粘结。
本文中所使用的术语“纤维”,“纤维的”,“纤维玻璃(fiberglass)”,“纤维玻璃(fiber glass)”,“玻璃纤维”和类似术语是指显示出长径比(长度比厚度)大于100,一般地大于500,和通常大于1,000的具有伸长的形貌的材料。确实,超过10,000的长径比是可能的。合适的纤维可以是玻璃纤维,天然纤维,合成纤维,矿物纤维,陶瓷纤维,金属纤维,碳纤维,或其任何组合。示意性玻璃纤维可包括,但不限于,A-型玻璃纤维,C-型玻璃纤维,E-型玻璃纤维,S-型玻璃纤维,ECR-型玻璃纤维,玻璃纤维棉(wool glass fiber)及其任何组合。本文中所使用的术语“天然纤维”是指从植物的任何部分中提取的植物纤维,其中包括,但不限于,茎,种子,叶子,根或韧皮部。示意性天然纤维可包括,但不限于,棉花,黄麻,竹子,苎麻,甘蔗渣,大麻,椰子壳纤维,亚麻(linen),洋麻,剑麻,胡麻(flax),灰叶剑麻,及其任何组合。示意性的合成纤维可包括,但不限于,合成聚合物,例如聚酯,聚酰胺,芳族聚酰胺,及其任何组合。在至少一个具体的实施方案中,纤维可以是为湿法使用的短切玻璃纤维(WUCS)的玻璃纤维。可通过本领域已知的常规方法,形成湿法使用的短切原丝玻璃纤维。WUCS的含湿量范围可以是从低至约5%,约8%,或约10%到高至约20%,约25%,约1.8磅/100英尺2或约30%。
在使用纤维制造玻璃纤维产品之前,可允许该纤维老化一段时间。例如,在用于制造玻璃纤维产品之前,可老化纤维数小时到数周。对于玻璃纤维垫产品来说,纤维典型地可老化约3-约30天。老化纤维包括在制造玻璃纤维产品中使用之前,在室温下简单地储存纤维所需量的时间。
在一个或更多个实施方案中,粘结纤维的松散结合的非织造垫或毯子的方法可包括,但不限于(1)接触纤维与粘合剂体系和(2)加热纤维/粘合剂体系到升高的温度,所述温度足以至少部分固化该粘合剂体系。优选地,在范围为约75℃-约300℃的温度下,通常在约100℃至最多约250℃的温度下固化该粘合剂体系。可在升高的温度下固化粘合剂体系范围为约1秒-约15分钟的时间。特定的固化时间可至少部分取决于烘箱的类型或其他加热装置的设计和/或生产或线速度。
取决于形成条件,玻璃纤维产品的密度可以从相对蓬松的低密度产品变化到约6-约10磅/英尺3的较高密度或更高。例如,纤维垫产品可具有范围从低至约0.1磅,约0.5磅,或约0.8磅到高至约3磅,约4磅,或约5磅/100英尺2的基重。在另一实例中,纤维垫产品可具有约0.6磅/100英尺2-约2.8磅/100英尺2,约1磅/100英尺2-约2.5磅/100英尺2,或约1.5磅/100英尺2-约2.2磅/100英尺2的基重。在另一实例中,纤维垫产品可具有约1.2磅/100英尺2,约1.8磅/100英尺2或约2.4磅/100英尺2的基重。
纤维可代表玻璃纤维产品的主要材料,例如玻璃纤维垫产品。例如,基于粘合剂体系和纤维的结合量,60wt%-约90wt%的玻璃纤维产品可由纤维组成。可施加粘合剂体系,其用量使得已固化的粘合剂占最终产品的约1wt%-约40wt%。可施加粘合剂组合物,其用量使得已固化的粘合剂体系占低至约1wt%,约5wt%,或约10wt%到高至约15wt%,约20wt%,或约25wt%,基于粘合剂体系和纤维的结合重量。
可使用玻璃纤维产品本身或者可将其引入到各种产品内。例如,玻璃纤维产品可用作绝缘棉絮或卷,复合地板,沥青屋顶面板,侧壁,石膏壁板,粗纱,用于印刷电路板的微玻璃-基基底,电池隔板,滤过机油(filter stock),tape stock,地毯衬背,空气过滤器,或者引入其内,和可在砖石用水泥与非水泥涂层中用作增强网布。
玻璃纤维垫产品的厚度范围可以是从低至约0.25mm(10mil),约0.63mm(25mil),约0.76mm(30mil),约1.3mm(50mil),或约1.9mm(75mil)到高至约6.4mm(250mil),约12.7mm(500mil),约19mm(750mil),或约25.4mm(1,000mil)。例如,玻璃纤维垫产品的厚度可以是约0.5mm(20mil),约1mm(39mil)约,或约2mm(79mil)。在另一实例中,玻璃纤维垫产品的厚度可以是约0.5mm(20mil)-约1.3mm(50mil),约0.6mm(25mil)-约1.1mm(45mil),或约0.8mm(30mil)-约l mm(40mil)。
在一个或更多个实施方案中,玻璃纤维垫的基重(BW)范围可以是从低至约1.5lbs/100ft2,约1.6lbs/100ft2,约1.7lbs/100ft2,或约1.8lbs/100ft2到高至约2lbs/100ft2,约2.1lbs/100ft2,约2.2lbs/100ft2,或约2.3lbs/100ft2。例如,玻璃纤维垫可具有约1.65lbs/100ft2,约1.75lbs/100ft2,约1.85lbs/100ft2,约1.95lbs/100ft2,或约2.1lbs/100ft2的基重。
附图描绘了根据一个或更多个实施方案,改变粘合剂体系的组成以供在制造一种或更多种玻璃纤维产品170中使用的示意性系统100。系统100可包括一个或更多个树脂容器(示出了两个105,110),一个或更多个流动计或流动控制装置(示出了两个115,120),一个或更多个混合器(示出了一个125),一个或更多个粘合剂体系施涂器或粘合剂体系施加单元(示出了一个130),和一个或更多个纤维产品形成单元(示出了一个160)。系统100也可包括一个或更多个工艺变量监控器(示出了一个135)和一个或更多个控制系统或控制器(示出了一个140)。
第一树脂106和第二树脂111可分别储存或者在其他情况下容纳在第一和第二树脂容器105,110内。可借助管线107引入第一树脂和借助管线113引入第二树脂到混合器125中。可借助管线127,混合,共混或者在其他情况下彼此结合第一和第二树脂106,111,生产第一粘合剂体系。第一和/或第二流动控制装置115,120可控制或调节分别借助管线107,111引入到混合器125内的第一和第二树脂用量。可将第一粘合剂体系借助管线127引入到粘合剂体系施加单元130中,所述粘合剂体系施加单元130可分配或分散第一粘合剂体系145,使得第一粘合剂体系145接触多根纤维150,生产第一基底/粘合剂体系混合物或"第一混合物"153。可将第一混合物153引入到例如第一传输器155中,到达纤维产品形成单元160。纤维产品形成单元160可使第一混合物153成形或成型为所需的尺寸且至少部分固化第一粘合剂体系,生产第一纤维产品170。可从复合产品形成单元160中回收第一纤维产品170,并例如借助传输器165传输,以供进一步的加工,储存或类似情形。
可人工控制或调节和/或自动控制或调节第一和第二流动控制装置115,120。例如,职员可人工调节第一和/或第二控制装置115,120,分别借助管线106,111控制第一和/或第二树脂的用量,所述第一和/或第二树脂可分别借助管线107,113引入到混合器125中。在另一实例中,控制系统140可自动调节第一和/或第二流动控制装置115,120,分别借助管线106,111控制第一和/或第二树脂的用量,所述第一和/或第二树脂可分别借助管线107,113引入到混合器125中。分别通过第一和第二流动控制装置115,120,控制系统140和/或人工调节第一和/或第二树脂106,111的流速可以至少部分基于一个或更多个所监控的工艺变量。
工艺变量监控器135可在生产纤维产品170之前,之中和/或之后,估计一个或更多个工艺变量。工艺变量监控器135可包括例如温度传感器,甲醛释放传感器或能监控一个或更多个工艺变量的其他传感器。或者或除了工艺变量监控器135以外,一个或更多个职员可估计,测量或在其他情况下测定一个或更多个工艺变量。正因为如此,借助工艺变量监控器135,职员或其组合,可监控一个或更多个工艺变量。
工艺变量监控器135可经由管线137传递估计或监控的工艺变量到控制系统140中。控制系统140可评价被监控的工艺变量,以确定粘合剂体系145的合适组成,所述组成可至少部分基于经由管线137引入其中的被监控的工艺变量。控制系统140可分别经由管线141和143控制管线107内的第一树脂106的用量和/或管线113内的第二树脂111的用量。管线141和143可以物理连接,例如电线,电缆,或其他物理装置,和/或无线连接,例如声音,光,和/或射频能量。信号可经由管线141和/或143输出,与第一和/或第二流动控制装置115,120沟通(communicate)借助管线107,113引入到混合器125的第一和/或第二树脂量的任何调节(如果有的话)。
若评价一个或更多个所监控的工艺变量表明第一粘合剂体系的组成变化应当改变,则可生产第二粘合剂体系。可响应于一个或更多个所监控的工艺变量,借助管线113,调节借助管线127生产第一粘合剂体系所使用的第一树脂107的用量和/或第二树脂的用量,并引入到混合器125中。可借助管线107,113,混合,共混,或在其他情况下彼此结合不同量的第一和/或第二树脂,借助管线127生产第二粘合剂体系。在管线127内的第二粘合剂体系可具有与第一粘合剂体系相比,不同的第一树脂对第二树脂的重量比。然后可借助管线127,使用第二粘合剂体系,生产一种或更多种第二纤维产品。更特别地,可借助管线127,引入第二粘合剂体系到粘合剂体系施加单元130中,粘合剂体系施加单元130可分配或分散第二粘合剂体系145,使得第二粘合剂体系145接触多根纤维150,生产第二基底/粘合剂体系混合物或"第二混合物"(未示出)。第二混合物可引入例如第一传输器155到达纤维产品形成单元160,这与第一混合物153相类似。纤维产品形成单元160可将第二混合物153成形或成型成所需的尺寸,且至少部分固化第二粘合剂体系,生产第二纤维产品(未示出)。可从复合产品形成单元160中回收第二纤维产品,并例如借助传输器165传输,以供进一步加工,储存或类似情形,这与第一纤维产品170相类似。
第一和第二树脂容器105,110分别可以是敞开的容器或密闭的容器。第一和第二树脂容器105,110可包括一个或更多个混合装置,例如一个或更多个机械/动力混合器和/或声音混合器,例如超声混合器。第一和第二树脂容器105,110可包括周围布置的冷却和/或加热夹套和/或在其内布置的盘管用以维持树脂的温度在所需的温度下或者在所需的温度范围内。在另一实例中,第一和/或第二树脂容器105,110可以是油罐卡车或其他运输车辆,例如轨道车辆。在另一实例中,第一和/或第二树脂容器105,110可以是反应容器,在所述反应容器内,第一和/或第二树脂106,111通过使两种或更多种反应物彼此反应而生产,从而分别生产第一和/或第二树脂106,111。
流动控制装置115,120可以是任何合适的装置,系统,或装置和/或系统的组合,它适合于或者被构造为控制引入到混合器125中的分别在管线107,111内的第一和第二树脂的用量。示意性的流动控制装置可包括,但不限于,阀门,喷嘴,泵和类似物。例如,适合于用作流动控制装置115,和/或120的阀门可包括球阀,闸式阀,针阀,蝶形阀,球心阀和类似物。
分别借助管线107,111引入的第一和第二树脂结合用的混合器125可包括适合于成批,间歇,和/或连续混合两种或更多种组分的任何装置,系统,设备,或者装置,系统,和/或设备的任何组合。混合器125可以是或者包括一个或更多个敞开的容器或槽(container)。例如,混合器可以是或者包括在大气压下和/或在比大气压大的压力下,能在真空下进行混合的一个或更多个容纳的物体或者容器。该混合器也可以是或者包括能混合粘合剂组合物中的任何两种或更多种组分的一根或更多根管道,管子,导管或其他结构体。例如,可在管线,例如粘合剂组合物的传输或施加系统的导管内混合粘合剂组合物组分中的任何两种或更多种。
示意性的混合,共混或其他结合装置,系统,设备或其组合可包括,但不限于,机械混合器搅拌,喷射器,静电混合器,机械/动力混合器,剪切混合物,超声混合器或其组合。混合器125可包括一个或更多个加热夹套,加热盘管,内部加热元件,冷却夹套,冷却盘管,内部冷却元件或类似物,它们可加热和/或冷却第一和第二树脂和/或粘合剂体系。
粘合剂体系施加单元130可包括能施加管线127内的粘合剂体系到多根纤维150上的任何一种或更多种系统,装置或其组合,以生产第一混合物153(和第二混合物)。例如,施加单元130可以是或者包括一个或更多个喷嘴,所述喷嘴可喷洒,喷雾,滴落,发泡或者在其他情况下促进管线127内的粘合剂体系与多根纤维150接触,以生产第一混合物153。在另一实例中,施加单元130可以是或者包括能施加管线127内的粘合剂体系到多根纤维150上的一个或更多个刷子或其他施加装置,以生产第一混合物153。在另一实例中,粘合剂体系施加单元130可以是或者包括借助管线127,粘合剂体系可引入其中和多根纤维150可引入其中,并与彼此接触的具有一个或更多个混合器或搅拌器的容器,以生产第一混合物153。
纤维产品形成单元160可包括能至少部分固化该粘合剂体系的任何一种或更多种系统,装置或其组合。例如,纤维产品形成单元160可包括一个或更多个加热器或加热装置,它能经所需的时间加热第一混合物153到所需的温度,至少部分固化该粘合剂体系。纤维产品形成单元160也可以能够成型或者在其他情况下控制复合产品的最终的尺寸或形状。例如,纤维产品形成单元160可以是或者包括压机。该压机可以被加热,以施加热量到供应原料(furnish)153中。
本发明公开内容的实施方案进一步涉及下述段落中的任何一个或更多个:
1.在生产玻璃纤维产品中使用的粘合剂体系的制备方法,该方法包括结合至少一种第一树脂和一种组分,生产第一粘合剂体系,其中该组分包括第二树脂,添加剂或其组合;施加至少一部分第一粘合剂体系到第一的多根纤维(first plurality of fiber)上;监控一个或更多个工艺变量;评价该一个或更多个工艺变量;和响应于评价该一个或更多个监控的工艺变量,调节第一树脂,该组分,或者与彼此结合的二者的用量,以生产第二粘合剂体系。
2.在生产纤维产品中使用的粘合剂体系的制备方法,该方法包括结合第一树脂和一种组分,生产第一粘合剂体系,其中该组分包括第二树脂,添加剂或其组合,和其中第一粘合剂体系具有第一树脂对该组分的第一重量比,基于第一树脂和该组分的固体重量;接触第一的多根纤维与第一粘合剂体系,生产第一混合物;至少部分固化第一混合物内的第一粘合剂体系,生产第一纤维产品;监控一个或更多个工艺变量;评价一个或更多个所监控的工艺变量;调节第一树脂,该组分,或与彼此结合的二者的用量,生产具有第一树脂对该组分的第二重量比的第二粘合剂体系,基于第一树脂和该组分的固体重量,其中第一树脂,该组分或二者用量的调节至少部分基于评价一个或更多个所监控的工艺变量;接触第二的多根纤维与第二粘合剂体系,生产第二混合物;和至少部分固化第二混合物内的第二粘合剂体系,生产第二纤维产品。
3.根据段落1的方法,进一步包括:至少部分固化施加到第一的多根纤维上的第一粘合剂体系,生产第一玻璃纤维产品;施加至少一部分第二粘合剂体系到第二的多根纤维上;和至少部分固化施加到第二的多根纤维上的第二粘合剂体系,生产第二玻璃纤维产品。
4.根据段落2或3的方法,其中第一玻璃纤维产品和第二玻璃纤维产品为垫子或绝缘体形式。
5.根据段落2-4任何一段的方法,其中第一玻璃纤维产品和第二玻璃纤维产品彼此不同。
6.根据段落1-5任何一段的方法,其中存在添加剂且添加剂包括分散剂,蜡,水,填料材料,增量剂,表面活性剂,脱模剂,染料,阻燃剂,甲醛清除剂,杀生物剂,粘度改性剂,pH调节剂,偶联剂,润滑剂,消泡剂,或其任何组合。
7.根据段落1-6任何一段的方法,其中评价一个或更多个所监控的工艺变量包括比较一个或更多个所监控的工艺变量与包含一个或更多个所监控的工艺变量的预定数据库。
8.根据段落1-7任何一段的方法,其中评价一个或更多个所监控的工艺变量包括操控一个或更多个被监控的工艺变量,提供一个或更多个被操控的工艺变量;和比较一个或更多个被操控的工艺变量与含有事先被监控和操控的预定数值的一个或更多个被操控的工艺变量的预定数据库。
9.根据段落1-8任何一段的方法,其中评价一个或更多个所监控的工艺变量包括使用线性回归模型,非线性回归模型,多重线性回归模型,多重非线性回归模型,神经网络模型或其任何组合。
10.根据段落1-9任何一段的方法,其中监控至少两个工艺变量,该方法进一步包括相对于彼此,评定至少两个被监控的工艺变量。
11.根据段落10的方法,其中基于每一工艺变量对一种或更多种工艺性能的影响,相对于彼此,评定至少两个被监控的工艺变量。
12.根据段落1-11任何一段的方法,其中监控至少5个工艺变量。
13.根据段落1-12任何一段的方法,其中监控至少10个工艺变量。
14.根据段落1-13任何一段的方法,其中一个或更多个工艺变量包括下述中的至少一个:多根纤维的温度,多根纤维的尺寸,多根纤维的形状,多根纤维的组成,多根纤维的年龄(age),环境温度,环境湿度,环境压力,粘合剂体系施加到第一的多根纤维上的速率,在生产粘合剂体系过程中的甲醛释放,第一树脂的组成,该组分的组成,或其任何组合。
15.根据段落1-14任何一段的方法,其中该组分包括第二树脂,和其中第一树脂和第二树脂包含相对于彼此,至少一种不同的化合物。
16.根据段落1-15任何一段的方法,其中该组分包括第二树脂,和其中第一树脂和第二树脂具有相对于彼此,至少一种不同的性能。
17.根据段落1-16任何一段的方法,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之前,监控一个或更多个工艺变量。
18.根据段落1-17任何一段的方法,其中当结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系时,监控一个或更多个工艺变量。
19.根据段落1-18任何一段的方法,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之后,监控一个或更多个工艺变量。
20.根据段落1-19任何一段的方法,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之前,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个,和当结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系时,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个。
21.根据段落1-20任何一段的方法,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之前,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个,和在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之后,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个。
22.根据段落1-21任何一段的方法,其中当结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系时,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个,和在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之后,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个。
23.根据段落1-22任何一段的方法,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之前,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个,当结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系时,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个,和在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之后,监控一个或更多个工艺变量中的至少一个。
24.根据段落1-23任何一段的方法,其中一个或更多个工艺变量包括下述中的至少一个:压机速度,多根纤维的温度,多根纤维的尺寸,多根纤维的形状,多根纤维的组成,多根纤维的年龄(age),环境温度,环境湿度,环境压力,粘合剂体系施加到多根纤维上的速率,玻璃纤维产品的固化速度,玻璃纤维产品的固化温度,在生产第一玻璃纤维产品过程中施加到纤维上的压力,第一玻璃纤维产品的密度,第一玻璃纤维产品的厚度,在生产粘合剂体系过程中的甲醛释放,来自第一玻璃纤维产品的甲醛释放,第一玻璃纤维产品的撕裂强度,第一玻璃纤维产品的干燥拉伸强度,第一玻璃纤维产品的湿拉伸强度,第一玻璃纤维产品的耐湿性,第一玻璃纤维产品的尺寸稳定性,第一玻璃纤维产品的外观,第一树脂的组成,该组分的组成,或其任何组合。
25.根据段落1-24任何一段的方法,其中一个或更多个所监控的工艺变量包括至少第一被监控的工艺变量,和第二被监控的工艺变量,和其中相对于彼此,在相同的时间处或者在不同的时间处,监控第一和第二被监控的工艺变量。
26.根据段落1-25任何一段的方法,其中存在添加剂且添加剂包括分散剂,蜡,填料材料,增量剂,表面活性剂,脱模剂,染料,阻燃剂,甲醛清除剂,杀生物剂,粘度改性剂,pH调节剂,偶联剂,润滑剂,消泡剂,或其任何组合。
27.根据段落1-26任何一段的方法,其中一个或更多个所监控的工艺变量包括至少第一工艺变量和第二工艺变量,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之前,监控第一工艺变量,和其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之后,监控第二工艺变量。
28.根据段落1-27任何一段的方法,其中一个或更多个所监控的工艺变量包括至少第一工艺变量和第二工艺变量,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之前,监控第一工艺变量,和其中在至少部分固化第一粘合剂体系,生产第一玻璃纤维产品之后,监控第二工艺变量。
29.生产粘合剂体系和一种或更多种纤维产品的系统,该系统包括:与第一流动控制装置流体连通的第一容器,其中第一容器适合于容纳第一树脂;与第二流动控制装置流体连通的第二容器,其中第二容器适合于容纳一种组分,其中该组分包括第二树脂,添加剂或其组合;适合于监控一个或更多个工艺变量的至少一个工艺变量监控器;基于所评价的一个或更多个监控的工艺变量,评价一个或更多个所监控的工艺变量并控制第一流动控制装置,第二流动控制装置或二者的控制系统;适合于结合第一树脂和该组分生产第一粘合剂体系的混合器;和使至少一部分第一粘合剂体系与多根纤维接触而构造的粘合剂施加单元,以生产粘合剂体系和纤维混合物。
30.根据段落29的系统,进一步包括为至少部分固化粘合剂体系和纤维混合物内的粘合剂体系,生产纤维产品而构造的产品形成单元。
31.根据段落29或30的系统,其中评价一个或更多个所监控的工艺变量包括比较一个或更多个所监控的工艺变量中的至少一个与包含一个或更多个所监控的工艺变量中的至少一个的预定数据库。
使用一组数值上限和一组数值下限,描述了某些实施方案和特征。应当理解,考虑包含任何两个数值的组合,例如任何下限值与任何上限值的组合,任何两个下限值的组合,和/或任何两个上限值的组合的范围,除非另有说明。某些下限,上限和范围出现在以下的一个或更多个权利要求中。所有数值是所指数值的“大约”或“近似”,并考虑了实验误差和本领域普通技术人员将会预期的变化。
以上定义了各种术语。在以上没有定义的在权利要求中使用的术语情况下,它应当被给出在至少一个印刷的出版物或授权专利中反映该术语相关领域的人员所给的最宽的定义。此外,在本申请中引证的所有专利,试验工序,和其他文献全部通过参考引入,其程度使得这一公开内容不与本申请冲突且在这种引入允许的全部权限下。
尽管前述说明涉及本发明的实施方案,但可在没有脱离本发明的基本范围的情况下,修正本发明的其他和进一步的实施方案,且通过随后的权利要求确定本发明的范围。

Claims (20)

1.在生产玻璃纤维产品中使用的粘合剂体系的制备方法,该方法包括:
结合至少第一树脂和一种组分以生产第一粘合剂体系,其中该组分包括第二树脂,添加剂或其组合;
施加至少一部分第一粘合剂体系到第一的多根纤维(firstplurality of fiber)上;
监控一个或更多个工艺变量;
评价所述一个或更多个监控的工艺变量;和
响应于所述一个或更多个监控的工艺变量的评价,调节第一树脂,所述组分,或者与彼此结合的这二者的用量,以生产第二粘合剂体系。
2.权利要求1的方法,进一步包括:
至少部分固化施加到第一的多根纤维上的第一粘合剂体系,以生产第一玻璃纤维产品;
施加至少一部分第二粘合剂体系到第二的多根纤维上;和
至少部分固化施加到第二的多根纤维上的第二粘合剂体系,以生产第二玻璃纤维产品。
3.权利要求1的方法,其中存在添加剂,且添加剂包括分散剂,蜡,水,填料材料,增量剂,表面活性剂,脱模剂,染料,阻燃剂,甲醛清除剂,杀生物剂,粘度改性剂,pH调节剂,偶联剂,润滑剂,消泡剂,或其任何组合。
4.权利要求1的方法,其中评价所述一个或更多个监控的工艺变量包括比较所述一个或更多个监控的工艺变量与包含所述一个或更多个监控的工艺变量的预定数据库。
5.权利要求1的方法,其中评价所述一个或更多个监控的工艺变量包括操控一个或更多个监控的工艺变量,以提供一个或更多个被操控的工艺变量;和比较所述一个或更多个被操控的工艺变量与包含事先被监控并被操控的所述一个或更多个被操控的工艺变量的预定值的预定数据库。
6.权利要求1的方法,其中评价所述一个或更多个监控的工艺变量包括使用线性回归模型,非线性回归模型,多重线性回归模型,多重非线性回归模型,神经网络模型,或其任何组合。
7.权利要求1的方法,其中监控至少两个工艺变量,该方法进一步包括相对于彼此,将评定至少两个被监控的工艺变量。
8.权利要求1的方法,其中监控至少5个工艺变量.
9.权利要求1的方法,其中所述组分包括第二树脂,和其中第一树脂和第二树脂含有至少一种相对于彼此不同的化合物。
10.权利要求1的方法,其中所述组分包括第二树脂,和其中第一树脂和第二树脂具有至少一种相对于彼此不同的性能。
11.权利要求1的方法,其中在结合第一树脂和该组分以生产第一粘合剂体系之前,监控所述一个或更多个工艺变量。
12.权利要求1的方法,其中当结合第一树脂和该组分以生产第一粘合剂体系时,监控所述一个或更多个工艺变量。
13.权利要求1的方法,其中在结合第一树脂和该组分以生产第一粘合剂体系之后,监控所述一个或更多个工艺变量。
14.权利要求1的方法,其中所述一个或更多个工艺变量包括下述中的至少一个:压机速度,多根纤维的温度,多根纤维的尺寸,多根纤维的形状,多根纤维的组成,多根纤维的年龄(age),环境温度,环境湿度,环境压力,粘合剂体系施加到所述多根纤维上的速率,玻璃纤维产品的固化速度,玻璃纤维产品的固化温度,在生产第一玻璃纤维产品过程中施加到纤维上的压力,第一玻璃纤维产品的密度,第一玻璃纤维产品的厚度,在生产粘合剂体系过程中的甲醛释放,来自第一玻璃纤维产品的甲醛释放,第一玻璃纤维产品的撕裂强度,第一玻璃纤维产品的干燥拉伸强度,第一玻璃纤维产品的湿拉伸强度,第一玻璃纤维产品的耐湿性,第一玻璃纤维产品的尺寸稳定性,第一玻璃纤维产品的外观,第一树脂的组成,所述组分的组成,或其任何组合。
15.权利要求1的方法,其中所述一个或更多个监控的工艺变量包括至少第一被监控的工艺变量和第二被监控的工艺变量,和其中在相同的时间处,或者相对于彼此在不同的时间处监控第一和第二被监控的工艺变量。
16.在生产纤维产品中使用的粘合剂体系的制备方法,该方法包括:
结合第一树脂和一种组分以生产第一粘合剂体系,其中该组分包括第二树脂,添加剂或其组合,和其中第一粘合剂体系具有第一树脂对该组分的第一重量比,基于第一树脂和该组分的固体重量;
接触第一的多根玻璃纤维与第一粘合剂体系以生产第一混合物;
至少部分固化第一混合物内的第一粘合剂体系以生产第一玻璃纤维产品;
监控一个或更多个工艺变量;
评价所述一个或更多个监控的工艺变量;
调节第一树脂,该组分,或与彼此结合的这二者的用量,以生产具有第一树脂对该组分的第二重量比的第二粘合剂体系,基于第一树脂和该组分的固体重量,其中第一树脂,该组分,或这二者的用量的调节至少部分基于评价所述一个或更多个监控的工艺变量的评价;
接触第二的多根玻璃纤维与第二粘合剂体系,以生产第二混合物;和
至少部分固化第二混合物内的第二粘合剂体系,以生产第二玻璃纤维产品。
17.权利要求16的方法,其中存在添加剂,且添加剂包括分散剂,蜡,填料材料,增量剂,表面活性剂,脱模剂,染料,阻燃剂,甲醛清除剂,杀生物剂,粘度改性剂,pH调节剂,偶联剂,润滑剂,消泡剂,或其任何组合。
18.权利要求16的方法,其中所述一个或更多个监控的工艺变量包括至少第一工艺变量和第二工艺变量,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之前,监控第一工艺变量,和其中在结合第一树脂和该组分以生产第一粘合剂体系之后,监控第二工艺变量。
19.权利要求16的方法,其中所述一个或更多个监控的工艺变量包括至少第一工艺变量和第二工艺变量,其中在结合第一树脂和该组分,生产第一粘合剂体系之前,监控第一工艺变量,和其中在至少部分固化第一粘合剂体系以生产第一玻璃纤维产品之后,监控第二工艺变量。
20.生产粘合剂体系和一种或更多种纤维产品的系统,该系统包括:与第一流动控制装置流体连通的第一容器,其中第一容器适合于容纳第一树脂;
与第二流动控制装置流体连通的第二容器,其中第二容器适合于容纳一种组分,其中该组分包括第二树脂、添加剂或其组合;
适合于监控一个或更多个工艺变量的至少一个工艺变量监控器;
基于所评价的一个或更多个监控的工艺变量,评价所述一个或更多个监控的工艺变量并控制第一流动控制装置,第二流动控制装置或这二者的控制系统;
适合于结合第一树脂和该组分以生产第一粘合剂体系的混合器;和
为使至少一部分第一粘合剂体系与多根纤维接触以生产粘合剂体系和纤维混合物而构造的粘合剂施加单元。
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