JP2007528438A - バインダー組成物及び関連方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2004年10月13日に出願した米国特許出願第10/965,359号の米国特許法(35 U.S.C.)第120条に規定の優先権を請求するものである。この米国特許出願第第10/965,359号は、2004年3月11日に出願した米国仮特許出願第60/552,361号の米国特許法(35 U.S.C.)第119条に規定の優先権を請求する。これらの開示をそのまま参照として本明細書に援用する。
以下の実施例により本発明の実施態様をさらに詳細に説明する。これらの実施例は例示のためだけであって、本発明を限定するものではない。例えば、ポリ酸成分中の酸基又はそれらの無水物もしくは塩誘導体のモル当量数の、ポリヒドロキシ成分中のヒドロキシル基のモル当量数に対する比率は、約0.6:1〜約1.2:1の範囲であるが、本明細書に記載の変形形態において、説明した発明の性質に影響することなくこれらの比率を変更してもよい。
ELVANOL51−05の14.5%水溶液(溶液119gに対しELVANOL51−05を17.25g)を調製した。
室温で攪拌中の水205gに、14.5%ELVANOL51−05(17.2g)溶液118.5g及び30%マレイン酸(22.8g)溶液76gを連続的に添加して、約400gの澄んだ透明な溶液を生成した。ELVANOL51−05/マレイン酸溶液50gに、18%炭酸ナトリウム(3.65g)溶液20.3gを添加した。得られた混合物を室温で攪拌し、約70.3gの濁った溶液を生成した。この溶液は、pH8を示し、約24.8%のELVANOL51−05、32.9%のマレイン酸、及び42.2%の炭酸ナトリウム(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約12%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
実施例2と同様に調製したELVANOL51−05/マレイン酸溶液50gに、18%炭酸ナトリウム溶液(0.05g)0.3gを添加した。得られた混合物を室温で攪拌し、約50.3gの溶液を生成した。この溶液は、約42.6%のELVANOL51−05、56.4%のマレイン酸、及び1.0%の炭酸ナトリウム(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約10%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
実施例2と同様に調製したELVANOL51−05/マレイン酸溶液50gに、19%アンモニア溶液6gを添加した。得られた混合物を室温で攪拌し、約56gの溶液を生成した。この溶液はpH9.5を示し、約43.0%のELVANOL51−05、57.0%のマレイン酸(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約9%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
室温で攪拌中の水127gに、14.5%ELVANOL51−05(11.6g)溶液80g及び27%アンモニウムマレエート(マレイン酸固形分15.3gに相当)溶液73gを連続的に添加して、約280gの澄んだ透明な溶液を生成した。この溶液はpH7.94(9日後)を示し、約43%のELVANOL51−05、57%のマレイン酸(溶解固形分総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約10%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。室温で11日間放置した際、反応フラスコの底に強靭で不溶性のフィルムが観察された。
実施例5と同様に調製したELVANOL51−05/アンモニウムマレエート溶液50gに、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(3g)溶液20gを添加した。得られた混合物を室温で約5分間攪拌し、約70gの澄んだ透明な溶液を生成した。この溶液はpH8.28を示し、約26.5%のELVANOL51−05、35.0%のマレイン酸、及び38.5%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約11%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
実施例5と同様に調製したELVANOL51−05/アンモニウムマレエート溶液50gに、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(0.5g)溶液3.3gを添加した。得られた混合物を室温で約9分間攪拌し、約53.3gの澄んだ透明な溶液を生成した。この溶液はpH8.17を示し、約39.1%のELVANOL51−05、51.5%のマレイン酸 、及び9.4%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約10%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
室温で攪拌中の水148gに、14.5%ELVANOL51−05(43.9g)溶液303g、27%アンモニウムマレエート(マレイン酸固形分30.9gに相当)溶液147g、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(10.0g)溶液67g、及びSILQUEST A−1101シラン2.0gを連続的に添加して、約667gの溶液を生成した。この溶液はpH8.61を示し、約50.6%のELVANOL51−05、35.6%のマレイン酸 、11.5%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム、及び2.3%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約13%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
室温で攪拌中の水162gに、14.5%ELVANOL51−05(40.0g)溶液276g、27%アンモニウムマレエート(マレイン酸固形分33.6gに相当)溶液160g、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(10.0g)溶液67g、及びSILQUEST A−1101シラン2.0gを連続的に添加して、約667gの溶液を生成した。この溶液はpH8.60を示し、約46.7%のELVANOL51−05、39.3%のマレイン酸、11.7%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム、及び2.3%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約13%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
室温で攪拌中の水54gに、14.5%ELVANOL51−05(10.4g)溶液72g、27%アンモニウムマレエート(マレイン酸固形分11.1gに相当)溶液53g、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(3g)溶液20g、及びSILQUEST A−1101シラン0.6gを連続的に添加して、約200gの溶液を生成した。この溶液はpH8.58を示し、約41.4%のELVANOL51−05、44.2%のマレイン酸 、11.9%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム、及び2.4%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約12%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
室温で攪拌中の水58gに、14.5%ELVANOL51−05(9.3g)溶液64g、27%アンモニウムマレエート(マレイン酸固形分12.0gに相当)溶液57g、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(3g)溶液20g、及びSILQUEST A−1101シラン0.6gを連続的に添加して、約200gの溶液を生成した。この溶液はpH8.59を示し、約37.3%のELVANOL51−05、48.2%のマレイン酸 、12.0%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム、及び2.4%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約12%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
室温で攪拌中の水126gに、14.5%ELVANOL51−05(11.6g)溶液80g、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(3g)溶液20g、27%アンモニウムマレエート(マレイン酸固形分15.3gに相当)溶液73g、及びSILQUEST A−1101シラン0.65gを連続的に添加して、約300gの澄んだ透明な溶液を生成した。この溶液は17時間後にpH8.15を示し、約38.0%のELVANOL51−05、50.1%のマレイン酸、9.8%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム、及び2.1%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約10%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
室温で攪拌中の水126gに、14.5%ELVANOL51−05(11.6g)溶液80g、27%アンモニウムマレエート(マレイン酸固形分15.3gに相当)溶液73g、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(18g)溶液120g、及びSILQUEST A−1101シラン0.63gを連続的に添加して、約400gの澄んだ透明な溶液を生成した。この溶液は17時間後にpH7.91を示し、約25.5%のELVANOL51−05、33.6%のマレイン酸 、39.5%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム、及び1.4%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約11%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
室温で攪拌中の水126gに、14.5%ELVANOL51−05(11.6g)溶液80g、27%アンモニウムマレエート(マレイン酸固形分15.3gに相当)溶液73g、30%ナフタレンジスルホン酸アンモニウム(3g)溶液10g、及びSILQUEST A−1101シラン0.6gを連続的に添加して、約290gの澄んだ透明な溶液を生成した。この溶液は17時間後にpH7.89を示し、約38.0%のELVANOL51−05、50.2%のマレイン酸 、9.8%のナフタレンジスルホン酸アンモニウム、及び2.0%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約10%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
51%T2894フェノールホルムアルデヒド樹脂(41.3g)溶液81gに、40%尿素(14g)溶液35gを添加した。得られた溶液を室温で攪拌後、水251g、19%アンモニア溶液7.9g、15%パラトルエンスルホン酸アンモニウム(3.5g)溶液23.3g、及びSILQUEST A−1101シラン1.05gを連続的に添加して、約400gの澄んだ透明な溶液を生成した。この溶液はpH8.14を示し、約69.0%のT2894フェノールホルムアルデヒド樹脂、23.4%の尿素、5.8%のパラトルエンスルホン酸アンモニウム、及び1.8%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなり、約15%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
25.3%Rohm−Haas T SET#1(28.6g)溶液112.98gに、水77.58gを添加して、約190.56gの澄んだ透明な溶液を生成した。100%T SET#1(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)からなるこの溶液は、pH4.08を示し、約15%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
実施例16と同様に調製したRohm−Haas T SET#1溶液99.75gに、SILQUEST A−1101シラン0.23gを添加して、約100gの澄んだ透明な溶液を生成した。この溶液はpH4.06を示し、約98.5%のT SET#1及び1.5%のSILQUEST A−1101シラン(溶解した固形分の総量に対する相対パーセンテージとして)、からなり、約15%の溶解固形分(溶液の総重量に対するパーセンテージとして)を含有していた。
熱硬化状態にある水性バインダー組成物を評価するために、各バインダー組成物のサンプル1gを1つ以上の個々のアルミニウム板に配置した。次に、各バインダー組成物を、予熱炉において、以下のベークアウト/硬化条件の1つ以上にさらし、それぞれ対応する硬化したバインダーサンプルを生成した。ベークアウト/硬化条件:149℃(華氏300度)で0.5時間及び177℃(華氏350度)で0.5時間。
以下の方法を用いて、硬化したバインダーサンプルにおける乾燥柔軟性、乾燥強度及び湿潤強度を、0(劣)〜10(優良)の範囲の等級で表わした。乾燥柔軟性は、一般に、アルミニウム板に付着したフィルムとして存在するバインダーサンプルが、板状の金属を曲げた際の破壊に抵抗した程度として求めた。乾燥強度は、バインダーサンプルが、予熱炉から取り出された後に、損傷を受けずに破壊に抵抗した程度として求めた。湿潤強度は、バインダーサンプルに10mLの水を添加して室温で一夜放置した後に、アルミニウム板の表面に損傷のない固体として付着しているのか、あるいは付着性ではないにしても損傷を受けずに破壊に抵抗しているのかの傾向を指標にして、バインダーサンプルが硬化したと思われる程度として求めた。バインダーサンプルが10mLの水に完全に溶解した場合は、湿潤強度値0に相当する。硬化したバインダーサンプルの外観も判定した。結果を表1に示す。
PVA=ELVANOL 51−05(87〜89%加水分解されたポリ酢酸ビニル)
ATS=パラトルエンスルホン酸アンモニウム
SC=炭酸ナトリウム
SILQUEST=ガンマアミノプロピルトリエトキシシラン(A−1101)
AND=ナフタレンジスルホン酸アンモニウム
T−SET#1=Rohm−Haasホルムアルデヒドフリーバインダー
MA=マレイン酸
AS=硫酸アンモニウム
NH3=アンモニア水
AM=アンモニウムマリエート
PF=フェノールホルムアルデヒド樹脂
U=尿素
Claims (34)
- 繊維用の熱硬化性の水性バインダー組成物であって、
(a)酸基又はそれらの無水物もしくは塩誘導体を有するポリ酸成分と、
(b)ヒドロキシル基を有するポリヒドロキシ成分と、
を含み、
前記バインダー組成物のpHが約7より大きいこと、
を特徴とするバインダー組成物。 - 前記バインダー組成物のpHが、約7〜約10の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記酸基又はそれらの無水物もしくは塩誘導体のモル当量数の、前記ヒドロキシル基のモル当量数に対する比率が、約0.6:1〜約1.2:1の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記繊維が、ガラス繊維絶縁製品に含まれることを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記繊維が、ガラス繊維を含有することを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記熱硬化性の水性バインダー組成物が、熱硬化して、実質的に非水溶性の熱硬化性ポリエステル樹脂又はそれらの塩になることができることを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記ポリ酸成分が、不飽和脂肪族ポリカルボン酸、飽和脂肪族ポリカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、不飽和環状ポリカルボン酸、飽和環状ポリカルボン酸、それらのヒドロキシ置換誘導体、及びそれらの塩と無水物、並びにそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記バインダー組成物が、さらにアンモニア又はそれらの塩を含有することを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記ポリ酸成分が、不飽和脂肪族ポリカルボン酸のアンモニウム塩であることを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記ポリヒドロキシ成分が、ポリマーポリオールであることを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記ポリマーポリオールが、ポリアルキレンポリオール又はポリアルケニレンポリオールであることを特徴とする請求項10に記載のバインダー組成物。
- 前記ポリマーポリオールが、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項10に記載のバインダー組成物。
- 前記部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルが、87〜89%加水分解されたポリ酢酸ビニルであることを特徴とする請求項12に記載のバインダー組成物。
- 前記酸基又はそれらの無水物もしくは塩誘導体のモル当量数の、前記ヒドロキシル基のモル当量数に対する比率が、約0.6:1〜約1.2:1の範囲であることを特徴とする請求項13に記載のバインダー組成物。
- さらに触媒を含み、
前記触媒が、エステルの形成速度を増大することができること、
を特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。 - 前記触媒が、硫酸もしくはスルホン酸、又はそれらの塩もしくは誘導体であることを特徴とする請求項15に記載のバインダー組成物。
- 前記触媒が、パラトルエンスルホン酸アンモニウム、ナフタレンジスルホン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カルシウム、酢酸亜鉛、有機スズ化合物、チタンエステル、三酸化アンチモン、ゲルマニウム塩、ナトリウム次亜リン酸塩、亜リン酸ナトリウム、メタンスルホン酸、及びパラトルエンスルホン酸、並びにそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項15に記載のバインダー組成物。
- さらに含シリコン化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- さらにアミノ置換された含シリコン化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載のバインダー組成物。
- 前記含シリコン化合物が、シリルエーテルであることを特徴とする請求項18に記載のバインダー組成物。
- 前記含シリコン化合物が、ガンマアミノプロピルトリエトキシシラン、ガンマグリシドキシプロピルトリメトキシシラン、及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項18に記載のバインダー組成物。
- さらに含シリコン化合物を含むことを特徴とする請求項15に記載のバインダー組成物。
- 繊維用の熱硬化性の水性バインダー組成物であって、
(a)ジカルボン酸のアンモニウム塩と、
(b)ヒドロキシル基を有するポリヒドロキシ成分と、
を含み、
前記繊維は、ガラス繊維を含有すること、
を特徴とするバインダー組成物。 - 前記バインダー組成物のpHが、約7〜約10の範囲であることを特徴とする請求項23に記載のバインダー組成物。
- 前記ジカルボン酸がマレイン酸であることを特徴とする請求項23に記載のバインダー組成物。
- 前記ポリヒドロキシ成分が、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルであることを特徴とする請求項23に記載のバインダー組成物。
- 部分的に加水分解された前記ポリ酢酸ビニルが、87〜89%加水分解されたポリ酢酸ビニルであることを特徴とする請求項26に記載のバインダー組成物。
- 前記ジカルボン酸のカルボン酸塩基のモル当量数の、前記ポリヒドロキシ成分のヒドロキシル基のモル当量数に対する比率が、約0.6:1〜約1.2:1の範囲であることを特徴とする請求項23に記載のバインダー組成物。
- 繊維を結合する方法であって、
(a)前記繊維を請求項1に記載の熱硬化性の水性バインダー組成物と接触させる工程と、
(b)熱硬化性の前記水性バインダー組成物を、水性バインダー組成物を硬化させるのに十分な温度で加熱する工程と、
を含むことを特徴とする繊維結合方法。 - 前記繊維が不織繊維であることを特徴とする請求項29に記載の方法。
- 前記熱硬化性の水性バインダー組成物が、熱硬化して、熱硬化性ポリエステル樹脂又はそれらの塩になることができることを特徴とする請求項29に記載の方法。
- ガラス繊維を含む繊維を加熱することによって作製された組成物を含有するガラス繊維製品であって、
酸基又はそれらの無水物もしくは塩誘導体を有するポリ酸成分と、ヒドロキシル基を有するポリヒドロキシ成分を含有する熱硬化性の水性バインダー組成物でコートされ、
前記バインダー組成物のpHが、約7より大きいこと、
を特徴とするガラス繊維製品。 - 前記繊維が不織繊維のマットに含まれ、
前記ガラス繊維製品が、ガラス繊維絶縁製品であることを特徴とする請求項32に記載のガラス繊維製品。 - 前記熱硬化性の水性バインダー組成物が、熱硬化して、熱硬化性ポリエステル樹脂又はそれらの塩になることができることを特徴とする請求項32に記載のガラス繊維製品。
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