JP2020529524A

JP2020529524A - ミネラルウールの製造方法

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Publication number: JP2020529524A
Application number: JP2020502627A
Authority: JP
Inventors: アゼベドジョエル; キーフェルリオネル
Original assignee: サン−ゴバンイゾベール
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2038-03-05
Also published as: EP3661888A1; DK3661888T3; AU2018310720A1; PL3661888T3; FR3069536A1; CA3070294A1; KR20200037214A; RS64446B1; HRP20230880T1; KR102575289B1; RU2020107459A3; AU2018310720B2; RU2020107459A; JP7106631B2; ES2952206T3; FI3661888T3; US11548816B2; WO2019025672A1; EP3661888B1; RU2759928C2

Abstract

本発明は、以下を含む、ミネラルウールをベースとした断熱製品を製造するための方法に関する： − 以下を含有するバインダー組成物を、ミネラルウールファイバーに適用すること：（ａ）還元糖、非還元糖、水素化糖、及びこれらの混合物から選択された少なくとも一つの炭水化物、及び（ｂ）一つ又は複数の上記炭水化物を架橋するための少なくとも一つの架橋剤、 − 上記バインダー組成物の溶媒相を蒸発させること、及び − 上記組成物の非揮発性画分を熱硬化すること。この方法は、水、鉱油、及び鉱油１００重量部当たり０．５〜５．０重量部の少なくとも一つの界面活性剤、好ましくは少なくとも一つの非イオン性界面活性剤を含む、多糖を含まない水中油型エマルションを、好ましくは上記ミネラルウールファイバーへの上記バインダー組成物の適用の直前に、上記バインダー組成物に添加し、レーザー回折粒径分析によって測定した上記水中油型エマルションの油滴の平均直径が、５μｍよりも大きいことを特徴とする。

Description

本発明は、水中油型エマルションタイプの防塵剤を使用する、ミネラルウールをベースとした断熱製品の製造方法に関する。

ミネラルウールをベースとした断熱製品の製造は、一般的に、遠心プロセスを介して、ガラス繊維又はロックファイバーを製造する工程を含む。遠心装置とファイバー収集ベルトとの間をファイバーが移動する際に、バインダーとも呼ばれる水性バインダー組成物を、まだ熱い状態のままにあるファイバーに噴霧し、かつその後、この組成物は、おおよそ２００℃の温度で熱硬化反応を受ける。

バインダーとして数十年もの間使用されてきたフェノール樹脂は、人間の健康に潜在的に有害であると考えられる化合物であるホルムアルデヒドを、ごくわずかしか放出しないか又は全く放出しない再生可能資源に由来する製品に益々置き換えられてきている。

したがって、例えば、米国特許第８，１９７，５８７号明細書及び米国特許出願公開第２０１１／０２２３３６４号公報から、熱架橋性試薬としての、炭水化物とポリカルボン酸とを含有するホルムアルデヒドフリーの水性バインダー組成物でミネラルファイバーを結合することは、既知の手法である。

さらに、ミネラルファイバー用の水性バインダー組成物に、粉塵低減剤を加えることも知られている。最も一般的に使用されている防塵剤は鉱油である。鉱油と、水性バインダー組成物との均質な混合を保証し、かつ長期間にわたって安定である適用する防塵剤の量を保証するために、界面活性剤及び／又は水相の増粘剤で安定化した水中油型エマルションの形態で、鉱油を提供することが提案されている。

できるだけ微細でありかつ安定であるエマルションが、一般的には求められている。本発明は、今日まで使用されてきた水中油型エマルションの、大きな安定性及び微細さが、防塵剤の効果を制限し得るということを見出したことに基づくものである。

特に、粉塵をとどめておくのに効果的な鉱油の画分というのは、硬化工程の終わりに硬化したバインダー層の表面（すなわち、バインダー／空気の界面）に広がる画分であると一般的には考えられている。したがって、ファイバーに適用する工程の間又はその直後に、鉱油をバインダー組成物のその他の成分から分離し、かつ鉱油が、バインダー層を覆う表面層を形成しなければならない。特に、硬化したバインダー中に閉じ込められた鉱油の油滴は、粉塵粒子をとどめておくためには役に立たない。

したがって、本発明の背後にある技術的な課題は、以下の二つの要素からなる制約に由来する：
− バインダー組成物を適用するまで安定である水中油型エマルションの防塵剤を提供する必要があるということ、及び
− バインダー組成物の噴霧時に、このエマルションが急激に不安定となり、バインダー層の表面に油の層を形成するようになる必要があるということ。

出願人は、バイオベースのバインダーでミネラルウールを結合するための防塵エマルションを最適化することを目的とした調査研究の間に、考慮すべき重要なパラメーターが、油滴の大きさであることを見出した。数マイクロメートルから数十マイクロメートル、又はさらには約１００マイクロメートルを超える程度の大きさを有する比較的大きい小滴を含むエマルションは、１マイクロメートル又は１マイクロメートル未満の程度の小滴を有するより微細なエマルションよりも効果的であった。

いかなる理論にも拘束されることを望まないが、発明者らは、この効果はエマルションの促進された不安定化に起因するものであると考えている。ミネラルウールの製造プロセスでは、動力学的観点が特に重要である。すなわち、バインダーリングに水性バインダー組成物を供給するラインに、防塵エマルションを投入することが重要である。数秒後に、バインダー組成物／防塵エマルションの混合物は、噴霧ノズルによって空気中に分散し、かつまだ熱いままのミネラルファイバーと接触するようになる。適用されたバインダー組成物の粘度は、水相の蒸発に続いて非常に素早く増加し、かつ数十秒後に、乾燥オーブン中での加熱によってバインダーは恒久的に硬化する。したがって、防塵性の鉱油の油滴が合体し、かつバインダー層の表面に薄い膜を形成しなければならないのは、ファイバーへの適用後のまさに最初の数秒の間である。油滴が小さすぎる場合には、エマルションの不安定化が遅くなり過ぎ、かつ多過ぎる油の画分が、硬化したバインダーのバルクに微細な小滴の形態で閉じ込められて残されるリスクがある。

したがって、本発明で使用する水中油型エマルションは、より容易に合体しかつより迅速にバインダー／空気の界面に移動する、より大きな油滴を含有するので、従来技術におけるエマルションよりも効果的である。エマルションの容易な破裂は、バインダー／空気の界面への油の移動を加速し、かつ硬化したバインダーのバルクに閉じ込められる油の量を減少させるか、さらには無くす。この結果、防塵効果が高まる。

出願人は、最初の仏国特許出願を出願しており（出願番号第１６５８１６６号）、この出願は本願出願時にまだ公開されておらず、その主題は、ミネラルウールブランケットの粉塵を減少させるための、少なくとも一つの炭水化物及び少なくとも一つの架橋剤を含む水中油型エマルションの使用にある。この出願に記載され、かつ特許請求の範囲に記載されている防塵エマルションは、小滴サイズが５μｍよりも大きく、かつ少なくとも一つの非イオン性界面活性剤と水溶性の多糖（増粘剤）との組み合わせによって安定化されている。

出願人は、防塵効率をさらに向上させ、かつ／又は防塵エマルションの費用を削減する目的で、この分野の研究を継続することにより、発明者らが最も重要であると初期に考えていた増粘剤（多糖）は、実際には必要ではないことに気が付いた。多糖を含まない水中油型エマルションによって、良好な防塵能力が得られることが判明した。多糖を含まないこれらの水中油型エマルションにおける油滴の大きさは、多糖を含む同等なエマルションの油滴の大きさよりもなお一層大きい。ある特定の多糖を含まないいくつかの水中油型エマルションは、それらを貯蔵し、かつ最初にそれらを攪拌せずに使用することできるという満足のいく貯蔵安定性を有し、また別のいくつかの水中油型エマルションは、バインダーリングに水性バインダー組成物を供給するラインへの投入前に、軽度から中程度の攪拌を必要とする。

したがって、本発明は、ミネラルウールをベースとした断熱製品を製造するための方法に関し、この方法は以下を含む：
− 以下を含有する水性バインダー組成物を、ミネラルウールファイバーに適用すること、
（ａ）還元糖、非還元糖、水素化糖、及びこれらの混合物から選択された少なくとも一つの炭水化物、及び
（ｂ）一つ又は複数の上記炭水化物を架橋するための少なくとも一つの架橋剤、
− 上記バインダー組成物の溶媒相を蒸発させること、及び
− 上記組成物の非揮発性画分を熱硬化すること、
ここで、この方法は、水、鉱油、及び少なくとも一つの界面活性剤、好ましくは少なくとも一つの非イオン性界面活性剤を含む、多糖を含まない水中油型エマルションを、好ましくは上記ミネラルウールファイバーへの上記バインダー組成物の適用の直前に、上記バインダー組成物に添加し、レーザー回折粒径分析によって測定した上記水中油型エマルションの油滴の平均直径が、５μｍよりも大きく、好ましくは１０μｍ〜４００μｍであることを特徴とする。

「炭水化物を架橋するための架橋剤」との表現は、本願では、任意に触媒の存在下で、炭水化物と反応することができ、かつ少なくとも部分的に不溶性の三次元の網状構造を炭水化物と共に形成することができる化合物を意味すると理解される。

したがって、本発明による方法は以下の四つの工程を含む；
（１）バインダー組成物を、以下に防塵エマルションと呼ぶ水中油型エマルションと混合すること、
（２）好ましくは噴霧（バインダー組成物の空中への分散）によって、得られた混合物をミネラルファイバーに適用すること、
（３）バインダー組成物と防塵エマルションとの混合物の揮発性相（主に水）を蒸発させること、及び
（４）高温で、一般的には少なくとも２００℃に等しい温度で、非揮発性画分を熱硬化すること。

本発明で使用する水中油型エマルションは、好ましくは安定なエマルションである。これは、２０℃〜５０℃の温度で数日間、このエマルションに含まれる油滴の平均直径が著しく増大することなく、攪拌せずにこのエマルションを貯蔵できることを意味する。

本発明の防塵エマルションの油含量は、有利には３０重量％〜７０重量％であり、好ましくは４０重量％〜６５重量％、特に４５重量％〜６０重量％である。

本発明で使用する防塵エマルションは、防塵剤として、流動パラフィンとも呼ばれる鉱油を含有する。有利には、鉱油は、２０℃で１００〜６０００ｍｍ^２／ｓの動粘度を有する。

出願人は、２０℃での動粘度（ＩＳＯ３１０４）が１０００〜５０００ｍｍ^２／ｓである、「高粘度」の鉱油によって、特に有利な結果を得ている。したがって、鉱油のこの動粘度の範囲が特に好ましい。

鉱油は、例えば、ＮｏｖａｄｅｘＣ３０４若しくはＣａｔｅｎｅｘＳ５７９（高粘度油）又はＮｏｖａｄｅｘＢ１１０（低粘度油）の名称の下で市販されている。

水中油型の防塵エマルションは、非イオン性界面活性剤、又は複数の界面活性剤の混合物によって安定化される。非イオン性界面活性剤が好ましい。

基本的に、その乳化特性が既知である任意の非イオン性界面活性剤を使用することができる。これは、一般的には、ＨＬＢ（親水性−親油性バランス）が１０を超える界面活性剤である。

本発明のために使用することができる非イオン性界面活性剤の例として、以下を挙げることができる：
− 脂肪酸のエステル、特に脂肪酸のポリアルコキシル化誘導体、
− 脂肪アルコールのエーテル、特に脂肪アルコールのポリアルコキシル化誘導体、
− 例えば、グリセロール又はトリメチロールプロパンのポリアルコキシル化誘導体のような、ポリオールのポリアルコキシル化誘導体、
− ポリ（エチレンオキシド）及びポリ（プロピレンオキシド）のブロック共重合体、特に、中央のポリ（プロピレンオキシド）ブロック及び２つのポリ（エチレンオキシド）ブロックを含むトリブロック共重合体であるポロキサマー。

一つ又は複数の界面活性剤の合計量は、鉱油１００重量部当たり、有利には０．５〜５重量部、好ましくは１．２〜３重量部、特に１．５〜２．８重量部である。

本発明の水中油型エマルションは、増粘剤ポリマー、すなわち、多糖以外の、室温で水溶性である有機ポリマーを含むことができる。

一つ又は複数の増粘剤ポリマーの量は、鉱油１００重量部当たり、好ましくは０．１〜２重量部、より好ましくは０．５〜１重量部である。

ある一つの好ましい実施態様では、本発明のエマルションは、増粘剤ポリマーを含まず、すなわち、室温で水溶性であるいかなる有機ポリマーも含まない。

本発明の水中油型エマルションを調製するために、有利には、一つ又は複数の界面活性剤の、及び必要な場合には、多糖でない増粘剤ポリマーとの水溶液を最初に調製する。この一つの水溶性成分、又はこれらの複数の水溶性成分を溶解するには、例えば３０〜８０℃の温度での水相の穏やかな加熱、及び約１時間〜２０時間の比較的長い攪拌時間が必要となり得る。室温に戻した後に、これらの成分はすべて水中に溶解したままとなる。

界面活性剤と、必要な場合には多糖でない増粘剤ポリマーとを溶解した状態で含有する水溶液に、次に鉱油を添加し、その後、エマルションが得られるまで、この混合物にせん断応力又は超音波をかける。

１０μｍ〜４００μｍの平均サイズの小滴を有する水中油型エマルションを得るために、出願人は、Ｓ５０Ｎ−Ｇ４５Ｇ分散機具を有するＵｌｔｒａ−ＴｕｒｒａｘＩＫＡＴ５０分散機を使用し、約１分〜５分間、最大速度（１００００ｒｐｍ）でこの分散機を操作した。

小滴の大きさは、以下のように、使用するせん断応力（すなわち、分散機のせん断速度）又は使用する鉱油の粘度のいずれかを変化させることによって調整することができる：
− 所与の鉱油に対して、せん断応力が高くなればなるほど、小滴はより小さくなる；つまり、小滴の直径を増大することを望む場合は、分散機具の回転速度を下げることが必要である；
− 所与のせん断応力に対して、油がより粘稠になればなるほど、小滴の直径はより大きくなる；つまり、小滴の直径を低減することを望む場合は、したがって、より低い粘性の油を選択することが望ましい。

界面活性剤及び／又は増粘剤の量は、小滴の直径にわずかにしか影響を及ぼさないが、得られるエマルションの安定性には影響を及ぼす。

得られたエマルションの油滴の体積平均粒径は、２０℃の温度で、レーザー回折粒径分析機（Ｍｅｔａｓｉｚｅｒ２０００又はＭｅｔａｓｉｚｅｒ３０００）を使ったレーザー回折粒径分析によって測定する。このために、エマルションを大量の水で希釈しなければならない（約１／１０００〜１／１０００００の希釈）。しかしながら、平均粒径（平均直径）の値は、実施される希釈とは無関係である。体積平均粒径は、Ｄ_５０体積直径、すなわち、小滴の集合体の体積の半分は、この直径未満又はこれに等しい直径を有する小滴からなり、かつこの体積のその他の半分は、この直径よりも大きい直径を有する小滴からなるような直径であると理解される。

既に序論で説明したように、適用する油の所与の量に対して、５μｍよりも大きい平均小滴直径の粒径分布を有する本発明の水中油型エマルションは、より小さいサイズの小滴を含む従来技術のエマルションよりも、より良好な防塵効果を有するということを出願人は見出した。

鉱油の油滴の平均直径は、有利には、１０μｍ〜４００μｍ、特に２０μｍ〜３００μｍ、より好ましくは４０μｍ〜２００μｍである。

本発明で使用する、炭水化物と、架橋剤、好ましくはポリカルボン酸とをベースとするバインダー組成物は既知であり、例えば、米国特許第８，１９７，５８７号明細書、国際公開第２０１０／０２９２６６号、国際公開第２０１３／０１４３９９号、国際公開第２０１５／１８１４５８号、国際公開第２０１２／１６８６１９号、国際公開第２０１２／１６８６２１号、国際公開第２０１２／０７２９３８号に記載されている。

本願では、「炭水化物」との用語は、通常の意味よりも広い意味を有している。なぜならば、本願における「炭水化物」は、厳密な意味での炭水化物、つまり、少なくとも一つのアルデヒド又はケト基（還元性基）を有する式Ｃ_ｎ（Ｈ_２Ｏ）_ｐの還元糖又は炭水化物だけでなく、このアルデヒド又はケト基をアルコールに還元した、これら炭水化物の水素化生成物をも包含するからである。この用語はまた、いくつかの炭水化物単位からなる非還元糖であって、ヘミアセタールヒドロキシルを有する炭素が、この炭水化物単位を一緒に結合するグリコシド結合に含まれている非還元糖も含む。

本発明によるバインダー組成物の炭水化物成分（成分（ａ））は、水素化糖だけからなり、かつ還元糖又は非還元糖を含まないものとすることができる。この実施態様は、特に着色しにくい断熱製品をもたらすので有利である。

ある一定の含量の還元糖を有するバインダー組成物を用いて得られたミネラルウールをベースとする断熱製品は、比較的より着色するが、還元糖又は不完全に水素化した糖の混合物は廉価であるので、経済的な観点から関心を引くものとなり得る。

本発明では、「水素化糖（水素化した糖）」との用語は、単糖、二糖、オリゴ糖、及び多糖、並びにこれらの物質の混合物から選択される糖の還元によって得られるすべての生成物を指す。

水素化糖は、好ましくは、デンプン加水分解物の水素化生成物である。

デンプン加水分解物は、酵素による及び／又は酸による、デンプンの加水分解によって得られる生成物である。加水分解度は、一般的に、以下の関係によって定義されるデキストロース当量（ＤＥ）により特徴付けられる：

好ましいデンプン加水分解物は、水素化工程前に、５〜９９の、有利には、１０〜８０のＤＥを有する。

糖の水素化は、高い水素圧及び高温条件下で作業する既知の方法を介して、元素周期表のＩＢ、ＩＩＢ、ＩＶＢ、ＶＩ、ＶＩＩ及びＶＩＩＩ族の元素から選択される触媒、好ましくは、ニッケル、白金、パラジウム、コバルト、及びモリブデン、並びにこれらの混合物を含む群から選択される触媒の存在下で実施することができる。好ましい触媒はラネーニッケルである。水素化により、糖又は糖の混合物（デンプン加水分解物）をポリオール又は糖アルコールに変換する。

言及することができる水素化糖の例は、エリトリトール、アラビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、マルチトール、イソマルチトール、ラクチトール、セロビトール、パラチニトール、マルトトリイトール、及びデンプン加水分解物の水素化生成物を含む。

好ましくは、デンプン加水分解物の水素化生成物が使用される。

好ましくは、水素化糖又は水素化糖の混合物は、主に、すなわち、５０重量％を超えるマルチトール（デンプンの酵素による加水分解の結果として生じる、グルコースの二量体であるマルトースの水素化生成物）からなる。

炭水化物成分（成分（ａ））は、還元糖のみからなるものであってよい。しかしながら、上記の理由のために、好ましくは水素化糖をかなりの割合で含む。炭水化物における水素化糖の割合は、有利には２５重量％〜１００重量％であり、したがって、成分（ａ）は、一つ又は複数の水素化糖に加えて、一つ又は複数の還元糖又は非還元糖を７５重量％まで含む。

炭水化物（成分（ａ））における水素化糖の含量は、好ましくは少なくとも３０重量％に等しく、特に少なくとも５０重量％に等しく、理想的には少なくとも７０重量％に等しい。

還元糖は、単糖、及び多糖（すなわち、二糖、オリゴ糖、及び多糖）を包含する。

言及することができる単糖の例は、３から８までの炭素原子を有する単糖を含み、好ましくはアルドース、及び有利には５から７までの炭素原子を有するアルドースを含む。特に好ましいアルドースは、天然のアルドース（Ｄ体に属するもの）、特に、グルコース、マンノース、及びガラクトースのようなヘキソースである。

ラクトース又はマルトースは、還元糖として使用することができる二糖の例である。

本発明のために使用することができる多糖は、好ましくは、１０００００未満の重量平均分子量を有し、好ましくは５００００未満の、有利には１００００未満の重量平均分子量を有する。

好ましくは、多糖は、上述したアルドースから選択される少なくとも一つの単位、有利にはグルコースを含む。主として（５０重量％を超える）グルコース単位からなる還元多糖が特に好ましい。

還元糖は、特に、単糖、オリゴ糖、及び多糖、特にデキストリンの混合物とすることができる。

デキストリンは、一般式（Ｃ_６Ｈ_１０Ｏ_５）_ｎに相当する化合物である。これらの化合物は、デンプンの部分加水分解によって得られる。そのデキストロース当量（ＤＥ）は、有利には５〜９９、好ましくは１０〜８０である。

非還元糖は、好ましくは、１０以下の炭水化物単位を含む非還元オリゴホロシド（非還元オリゴ糖）である。

このような非還元糖の例として、トレハロース、イソトレハロース、スクロース、及びイソスクロースのようなジホロシド；メレジトース、ゲンチアノース、ラフィノース、エルロース、及びウンベリフェロースのようなトリホロシド；スタキオースのようなテトラホロシド；並びにベルバスコースのようなペンタホロシドを挙げることができる。

スクロース及びトレハロースが好ましく、さらに好ましいのはスクロースである。

成分（ａ）、すなわち、水素化糖及び／又は還元糖及び／又は非還元糖からなる炭水化物は、バインダー組成物の固形物質の、有利には３０重量％〜７０重量％、好ましくは４０重量％〜６０重量％を占める。これらの値は、防塵エマルションの添加前のものであると理解される。

本発明で使用される架橋剤は、好ましくは、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩及び無水物、鉱酸の金属塩、並びに鉱酸のアミン塩及びアンモニウム塩から選択される。

本発明で架橋剤として使用できる鉱酸及びそれらの塩は、例えば、国際公開第２０１２／１６８６１９号、国際公開第２０１２／１６８６２１号、及び国際公開第２０１２／０７２９３８号の出願に記載されている。

ある一つの好ましい実施態様では、架橋剤はポリカルボン酸を含むか、又はポリカルボン酸である。ポリカルボン酸は、ポリマー酸（すなわち、カルボキシル化されたモノマーの重合によって得られるもの）又はモノマー酸とすることができる。

バインダー組成物の粘度を制御するために、このポリカルボン酸は、有利には、５００００又はこれ未満の、好ましくは１００００又はこれ未満の、有利には５０００又はこれ未満の数平均分子量を有する。

ポリカルボン酸のポリマーの例として、少なくとも一つのカルボン酸基を有するモノマー、例えば、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、桂皮酸、２−メチルマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、２−メチルイタコン酸、α，β−メチレングルタル酸、並びにＣ_１〜Ｃ_１０アルキルマレイン酸エステル及びフマル酸エステルのような不飽和ジカルボン酸モノエステルから得られたホモポリマー又はコポリマーを挙げることができる。コポリマーは、一つ又は複数のビニル若しくはアクリルモノマー、例えば、ビニルアセテート、スチレンなどであって、非置換であるか、あるいはアルキル、ヒドロキシル若しくはスルホニル基で又はハロゲン原子で置換されているモノマー；（メタ）アクリロニトリル；（メタ）アクリルアミド；Ｃ_１〜Ｃ_１０アルキル（メタ）アクリレート、特に、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、及びイソブチル（メタ）アクリレートをさらに含むことができる。

ある一つの特定の好ましい実施態様では、成分（ｂ）は、ポリカルボン酸モノマーであるか、又はポリカルボン酸モノマーを含む。ポリカルボン酸モノマーとはポリカルボン酸であり、これは、カルボキシル化されたモノマーの重合によって得られるものではない。したがって、ポリカルボン酸モノマーは、繰り返し単位の鎖を含まない。

ポリカルボン酸モノマーは、ジカルボン酸、トリカルボン酸、又はテトラカルボン酸とすることができる。

ジカルボン酸は、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、リンゴ酸、酒石酸、タルトロン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、フマル酸、イタコン酸、マレイン酸、トラウマチン酸、ショウノウ酸；フタル酸及びその誘導体、特に少なくとも一つのホウ素又は塩素原子を含むもの；テトラヒドロフタル酸及びその誘導体、特に少なくとも一つの塩素原子を含むもの、例えばクロレンド酸；イソフタル酸、テレフタル酸、メサコン酸、並びにシトラコン酸を含む。

トリカルボン酸は、例えば、クエン酸、トリカルバリル酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、アコニット酸、ヘミメリト酸、トリメリト酸、及びトリメシン酸を含む。

言及することができるテトラカルボン酸の例は、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、及びピロメリット酸を含む。

好ましくは、クエン酸が使用される。

成分（ｂ）は、本発明のバインダー組成物の固形物質の、有利には３０重量％〜７０重量％、好ましくは４０重量％〜６０重量％を占める。これらの値は、防塵エマルションの添加前のものであると理解される。

成分（ａ）と成分（ｂ）との比は、好ましくは７０／３０〜３０／７０、特に６０／４０〜４０／６０である。

バインダー組成物は、好ましくは、例えばルイス酸及び塩基から選択することができるエステル化触媒、例えば、クレー、コロイダルシリカ、非コロイダルシリカ、金属酸化物、尿素硫酸塩、尿素塩化物、及びシリケートベースの触媒のようなエステル化触媒をさらに含む。

触媒は、リンを含む化合物とすることもでき、例えば、アルカリ金属次亜リン酸塩、アルカリ金属亜リン酸塩、アルカリ金属ポリリン酸塩、アルカリ金属リン酸水素塩、リン酸又はアルキルリン酸とすることができる。好ましくは、アルカリ金属は、ナトリウム又はカリウムである。

触媒は、フッ素及びホウ素を含む化合物とすることもでき、例えば、テトラフルオロホウ酸又はこの酸の塩、特に、テトラフルオロホウ酸ナトリウム又はカリウムのようなアルカリ金属テトラフルオロホウ酸塩、テトラフルオロホウ酸カルシウム又はマグネシウムのようなアルカリ土類金属テトラフルオロホウ酸塩、テトラフルオロホウ酸亜鉛、及びテトラフルオロホウ酸アンモニウムとすることができる。

好ましくは、触媒は、次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、又はこれらの化合物の混合物である。

バインダー組成物に導入する触媒の量は、通常、成分（ａ）及び（ｂ）の合計重量に対して、最大で２０重量％を占め、有利には１重量％〜１０重量％を占める。

本発明に従うバインダー組成物は、成分（ａ）＋（ｂ）の１００重量部に基づき計算した下記の割合で、以下の慣用の添加剤をさらに含むことができる：
０〜２重量部のシラン、特にアミノシラン、
０．１〜３重量部のポリオルガノシロキサン、好ましくはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、
０〜２０重量部の、水素化糖とは異なるポリオール、
０〜３０重量部、好ましくは０〜２０重量部の尿素、
０〜３０重量部の、リグニンスルホン酸アンモニウム（ＬＳＡ）又はリグニンスルホン酸ナトリウムのようなリグニンの誘導体、及び動物又は植物のタンパク質から選択される増量充填剤（増量剤）。

これらの添加剤の役割は既知であり、かつ簡単に想起される。

シランは、ファイバーの表面及びバインダーの成分の両者と反応することができるカップリング剤である。

ポリオルガノシロキサンは、好ましくは、バインダー組成物の成分（ａ）又は（ｂ）、及び／又はガラスの表面のシラノール基と反応することができる官能基を有するポリジオルガノシロキサンである。これらの官能基は、例えば、シラノール、カルボキシル、無水物、アミン、エポキシ、又はビニルの官能基であり、特にシラノール及びカルボキシル官能基である。

このポリオルガノシロキサンの役割は、硬化したバインダー及び得られた最終生成物の親水性を低下させることである。

反応性のシリコーンは、好ましくは室温で液体である。その平均モル質量は、一般的に５００００に等しいか又はこれ未満、好ましくは１００００に等しいかこれ未満である。

好ましくは、反応性シリコーンは、反応性の官能基、有利にはシラノール官能基を、その鎖の末端のそれぞれに有する。

反応性シリコーンの反応性官能基は、熱の作用の下でこの反応性官能基を自由にする保護基でブロックされていてもよい。バインダー組成物における反応性シリコーンの割合は、通常、成分（ａ）及び（ｂ）の合計１００重量部当たり、０．１〜３重量部、好ましくは０．３〜２．５重量部、有利には０．５〜２．０重量部、さらに好ましくは０．７〜１．８重量部で変化する。

バインダー組成物は、上述した成分を水と単純に混合することによって調製される。

本発明の方法では、防塵添加剤、すなわち、水中油型エマルションを、好ましくは、ミネラルウールファイバーへのバインダー組成物の適用の直前に、バインダー組成物に添加する。ミネラルウールファイバーへのバインダー組成物の適用は、好ましくは、複数のノズルを有する噴霧リングを使用して実施する。

ある一つの実施態様では、水中油型エマルションをバインダー組成物のタンクに添加し、かつ得られた混合物を、噴霧する組成物中で油滴が均一に分散するまで、慣用の混合システムで混合することができる。

別の実施態様では、水中油型エマルションの流れを、噴霧リングに供給するバインダー組成物の流れに投入することによって、水中油型エマルションをバインダー組成物に導入する。次いで、装置のライン中のこの混合物の乱流を用いることによって、この２つの液体組成物の混合を実施する。

この二番目の実施態様では、バインダー組成物への水中油型エマルションの導入を、噴霧リングのノズルを通じた混合物の噴霧前に、最大数十秒で実施する。

防塵エマルションをバインダー組成物に導入するときに、この防塵エマルションに行う希釈は、約１／１０〜１／５００、特に１／２０〜１／２００である。

防塵エマルションを含有するバインダー組成物は、溶媒相の蒸発及び乾燥オーブンでの硬化後に、有機バインダーの最終的な含量が、ミネラルファイバーの重量に対して、約３重量％〜７重量％、特に３．５重量％〜６．５重量％、特に好ましくは４重量％〜６重量％となるような量で、好ましくはミネラルファイバーに適用される。

ミネラルウールファイバーに適用されて、最終製品中に存在する鉱油の量は、ミネラルファイバーの重量に対して、０．１重量％〜２．０重量％、好ましくは０．２重量％〜１．０重量％、特に０．３重量％〜０．８重量％である。

１）バインダー組成物（バインダー基剤）の調製
４８重量部のＭａｌｔｉｌｉｔｅ（登録商標）５５７５（マルチトールシロップ）、５２重量部のクエン酸、及び５重量部の次亜リン酸ナトリウムを含むバインダー組成物を調製した。

水（最終的な組成物の約８０％）、水素化糖（マルチトールシロップ）、クエン酸、及び次亜リン酸ナトリウム（触媒）を容器に導入することによって、バインダー組成物を調製した。

２）本発明による防塵性水中油型エマルションの調製
ＰｌｕｒｏｎｉｃＦ−１２７（プロピレンオキシドとエチレンオキシドとのトリブロックコポリマー）を、約５０℃の温度に加熱し、かつこの界面活性剤が完全に溶解するまで約２０時間攪拌することによって、１０リットルの水に完全に溶解させた。次に、この水溶液４．８ｋｇに、２０℃で２３００ｍｍ^２／ｓの動粘度（ＩＳＯ３１０４）、４０℃で５００ｍｍ^２／ｓの動粘度（ＩＳＯ３１０４）、及び３００℃の引火点（ＩＳＯ２５９２）を有する鉱油５．５リットルを添加した。次いで、Ｓ５０Ｎ−Ｇ４５Ｇ分散機具を備えたＵｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ（登録商標）Ｔ５０分散機にこの混合物を導入し、このＵｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを、１００００ｒｐｍの速度で２分間操作した。

得られたエマルションの油滴の平均直径は、１００μｍであった。

３）比較の水中油型エマルション
ＳＡＳＯＬ社が販売しているＨｙｄｒｏＷａｘ（登録商標）８８を、比較の防塵エマルションとして使用した。このエマルションは、４０℃で５００ｍｍ^２／ｓの動粘度及び２８０℃を超える引火点を有する高粘度の鉱油を約５２〜５３重量％含んでいる。製造業者が提供する情報によれば、このエマルションは、アニオン性界面活性剤によって安定化される。Ｍｅｔａｓｉｚｅｒ２０００でのレーザー回折粒径分析によって測定した油滴の平均直径は、１．８μｍであった。

４）ミネラルウールブランケットの製造
グラスウールを内部の遠心技術によって製造した。この技術では、溶融したガラス組成物を、「遠心スピナー」として知られる工具を用いてファイバーに変換する。遠心スピナーは、溶融した組成物を受け取るためのチャンバーを形成するバスケットと、多数の孔が貫通した周囲バンドとを含む。すなわち、スピナーは、その垂直な対称軸の周りを回転し、遠心力の作用の下で組成物が孔から放出され、この孔から抜け出た材料が減衰ガス流を利用して細くなり、ファイバーになる。

通常、バインダー組成物の噴霧リングを繊維化スピナーの真下に置き、形成したばかりのグラスウールに均一にバインダー組成物を分布させるようになっている。静的ミキサーを使用して、バインダー組成物を、防塵性水中油型エマルション（本発明によるエマルション及び比較のエマルション）のそれぞれと混合した。市販の反応性シリコーン油（Ｗａｃｋｅｒ社から販売されているＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ５１３７）を、０．０５％の濃度で、静的ミキサーを使用してエマルションに添加した。

こうして結合したミネラルウールを、内部吸引ボックスを具備したベルトコンベヤー上に集めた。内部吸引ボックスは、コンベヤーの表面上のフェルト又はウェブの形態のままでミネラルウールを保持する。次いで、コンベヤーを２７０℃に維持した乾燥オーブンの中に通し、ここでバインダー組成物の成分が重合してバインダーを形成する。得られた断熱製品は、１７．５ｋｇ／ｍ^３に等しい公称密度、約７５ｍｍの公称厚さ、及び５％程度の強熱減量を有していた。

その後、室温（２０〜２５℃）で、密封包装せずに圧縮状態で３か月間、試料を貯蔵した。

５）防塵効果の評価
本発明による水中油型エマルションの防塵効果を、社内装置を利用して評価した。グラスウールの２０ｃｍ×３０ｃｍの試料をフレームに固定し、試料の少なくとも一つの主面をフリーの状態にした。連結式アームに固定した、試料の寸法よりもわずかに小さい寸法を有する孔の開いたプレートで、試料のこのフリーの面をたたいた。光学装置で放出された粒子の数を数えた。

６）結果

上記表１は、マルチトール及びクエン酸をベースとする同じバインダー組成物で結合したグラスウールの試料であって、それぞれ０．０５％の反応性シリコーン油（ＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ５１３７）及び０．４％の高粘度鉱油を含有する試料について検出された粉塵粒子の数を示したものである。

これらの結果は、ミネラルファイバーの重量に対して０．４重量％という同じ油の量について、１００μｍの平均直径を有する小滴を含有する本発明によるエマルションが、１．８μｍの平均直径を有する粒子を含有する従来技術による組成物（エマルション）よりも、粉塵粒子の数をより効果的に低減させたことを示している。

Claims

以下を含む、ミネラルウールをベースとした断熱製品を製造するための方法：
− 以下を含有するバインダー組成物を、ミネラルウールファイバーに適用すること、
（ａ）還元糖、非還元糖、水素化糖、及びこれらの混合物から選択された少なくとも一つの炭水化物、及び
（ｂ）一つ又は複数の前記炭水化物を架橋するための少なくとも一つの架橋剤、
− 前記バインダー組成物の溶媒相を蒸発させること、及び
− 前記組成物の非揮発性画分を熱硬化すること、
ここで、前記方法は、水、鉱油、及び鉱油１００重量部当たり０．５〜５．０重量部の少なくとも一つの界面活性剤、好ましくは少なくとも一つの非イオン性界面活性剤を含む、多糖を含まない水中油型エマルションを、好ましくは前記ミネラルウールファイバーへの前記バインダー組成物の前記適用の直前に、前記バインダー組成物に添加し、レーザー回折粒径分析によって測定した前記水中油型エマルションの油滴の平均直径が、５μｍよりも大きいことを特徴とする。
前記架橋剤が、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩及び無水物、鉱酸の金属塩、並びに鉱酸のアミン塩及びアンモニウム塩から選択される、請求項１に記載の方法。
前記架橋剤が、ポリカルボン酸、好ましくはポリカルボン酸モノマーから選択される、請求項２に記載の方法。
前記炭水化物中の水素化糖の割合が２５重量％〜１００重量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
前記バインダー組成物が、成分（ａ）＋（ｂ）の１００重量部に対して、０．１〜３重量部のポリオルガノシロキサン、好ましくはポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記ポリオルガノシロキサンが、前記バインダー組成物の成分（ａ）又は（ｂ）と反応することができる官能基を有する、請求項５に記載の方法。
前記鉱油が、２０℃で、１００〜６０００ｍｍ^２／ｓ、好ましくは１０００〜５０００ｍｍ^２／ｓの動粘度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
前記水中油型エマルションの前記鉱油の油滴の平均直径が、１０μｍ〜４００μｍ、好ましくは２０μｍ〜３００μｍ、より好ましくは４０μｍ〜２００μｍである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記水中油型エマルションが、室温で水溶性である有機ポリマーを含まない、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
前記水中油型エマルションが、鉱油１００重量部当たり１．２〜３重量部の非イオン性界面活性剤を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
前記ミネラルウールファイバーへの前記バインダー組成物の前記適用を、複数のノズルを有する噴霧リングを用いて行い、かつ前記噴霧リングに供給する前記バインダー組成物の流れに、前記水中油型エマルションの流れを投入することによって、前記水中油型エマルションを前記バインダー組成物に導入する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
前記バインダー組成物を含有するタンクに、前記水中油型エマルションを添加し、かつ得られた混合物を前記油滴が均一に分布するまで混合する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
前記ミネラルウールファイバーに適用された前記鉱油の量が、前記ミネラルウールファイバーの重量に対して、０．１〜２．０重量％、好ましくは０．２〜１．０重量％、特に０．３〜０．８重量％である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
前記水素化糖が、単糖、二糖、オリゴ糖、及び多糖、並びにこれらの混合物から選択される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
前記水素化糖が、デンプン加水分解物の水素化生成物である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。