JP2024502418A - 高温低放出鉱物ウール製品 - Google Patents
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Abstract
本発明は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含む鉱物繊維製品に向けられる。【選択図】図1
Description
本発明は、鉱物繊維製品、及び鉱物繊維製品の使用に関する。
鉱物繊維製品(鉱物ウール(鉱物綿)製品とも呼ばれる)は、一般に、例えばガラス繊維、セラミック繊維、バサルト繊維(玄武岩繊維)、スラグ繊維、及び石繊維(stone fibre)(岩石繊維(rock fibre))等の鉱物繊維(人造ガラス質繊維(man-made vitreous fibre、MMVF)とも呼ばれる)を含み、これらは硬化した熱硬化性ポリマーバインダ(結合剤)材料によって互いに結合される。断熱製品又は防音製品として使用するために、結合された鉱物繊維マットは、通常、好適な原材料で作られた溶融物を従来の方法で、例えばスピニングカップ(spinning cup)プロセス又はカスケードロータ(cascade rotor)プロセスによって繊維に変換することによって製造される。繊維は、成形チャンバ内に吹き込まれ、空気中にある間及びまだ熱い間、バインダ溶液を噴霧され、マット又はウェブとして移動コンベヤ上にランダムに堆積される。次いで、繊維マットは硬化オーブンに移され、そこで加熱空気がマットに吹き込まれてバインダが硬化し、鉱物繊維が強固に結合される。
過去には、選択されたバインダ樹脂は、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂であり、これは経済的に製造することができ、バインダとして使用する前に尿素で延長することができる。しかしながら、ホルムアルデヒド放出(排出)の低減又は排除に関する既存の法律及び提案された法律を考慮して、例えば、欧州特許出願公開第583086号明細書、欧州特許出願公開第990727号明細書、欧州特許出願公開第1741726号明細書、米国特許第5,318,990号明細書、及び米国特許出願公開第2007/0173588号明細書に開示されているようなポリカルボキシポリマー及びポリオール又はポリアミンをベースとするバインダ組成物等のホルムアルデヒドを含まないバインダが開発されている。
非フェノール-ホルムアルデヒドバインダの別の群は、例えば、国際公開第99/36368号パンフレット、国際公開第01/05725号パンフレット、国際公開第01/96460号パンフレット、国際公開第02/06178号パンフレット、国際公開第2004/007615号パンフレット及び国際公開第2006/061249号パンフレットに開示されるように、脂肪族無水物及び/又は芳香族無水物とアルカノールアミンとの付加/脱離反応生成物である。これらのバインダ組成物は水溶性であり、硬化速度及び硬化密度の点で優れた結合特性を示す。国際公開第2008/023032号パンフレットは、水分吸収が低減された鉱物ウール製品を提供するそのタイプの尿素変性バインダを開示する。
これらのバインダの製造に使用される出発材料のいくつかはかなり高価な化学物質であるので、経済的に製造されるホルムアルデヒドを含まないバインダを提供することが継続的に必要とされている。
鉱物繊維からの以前から公知である水性バインダ組成物に関連するさらなる効果は、これらのバインダの製造に使用される出発材料の少なくとも大部分が化石燃料に由来することである。再生可能材料から完全に又は少なくとも部分的に製造される製品を好む消費者の傾向は継続しており、それゆえ、再生可能材料から少なくとも部分的に製造される鉱物ウール用のバインダを提供する必要がある。
高温用途では、鉱物繊維製品は、そのような高温で使用されるとき、とりわけそのような温度で初めて使用されるとき、及び/又はそのような温度で短い時間間隔の間に使用されるとき、バインダに由来する有機成分をガスとして放出する(off-gas)場合がある。高温用途は、例えば、鉱物繊維製品が発電所におけるパイプ及び機器の断熱材として使用される場合であり、そのような場合には400℃~500℃の温度は珍しいことではない。別の高温用途は、炉の断熱材としての鉱物繊維製品の使用であり、そのような場合には、製品は、例えば600℃又は650℃又はさらに700℃のその最高使用温度まで使用される場合がある。
これに関する特定の問題は、鉱物繊維製品、特に尿素伸長(urea extended)フェノール樹脂又は尿素を含有する他の樹脂若しくはバインダを含有する製品からの有害なイソシアン酸(ICA)の放出である。尿素又は他の窒素含有化合物の添加は、鉱物ウール製品において高温でより良好な燃焼性能及び熱安定性を達成する従来の方法である。
イソシアン酸の化学式はHNCOである。鉱物繊維製品のICA放出の大部分は、バインダ組成物中の尿素又は尿素の誘導体の使用に基づく可能性がある。ICAの放出は、健康問題につながる可能性があり、設置及び使用中の鉱物繊維製品に由来するものだけでなく、鉱物繊維製品の製造にも由来するICA放出の低減又は排除に向けられた既存の法律及び提案された法律がある。
熱放出に由来する関心のある他の化学成分としては、シアン化水素(HCN)、アンモニア(NH3)及びNOxだけではなく、他の亜硝酸含有種も挙げることができる。
従って、本発明の目的は、改善された高温使用を有し、経済的に製造され、水性バインダ組成物の調製のための出発物として再生可能材料を使用する鉱物繊維製品を提供することであった。
本発明のさらなる目的は、そのような鉱物繊維製品の使用を提供することであった。
本発明のさらなる目的は、高温でパイプを通して媒体を輸送する方法を提供することであった。
本発明の第1の態様によれば、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含む鉱物繊維製品であって、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、好ましくはこのリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、当該鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する鉱物繊維製品が提供される。
本発明の第2の態様によれば、少なくとも300℃の温度における、好ましくは断熱製品としての、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含む鉱物繊維製品の使用であって、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、好ましくはこのリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、任意選択で、当該鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する使用が提供される。
本発明の第3の態様によれば、媒体を輸送する方法であって、
a)パイプをパイプ断熱材としての鉱物繊維製品で被覆する工程と、
b)上記パイプを通して媒体を輸送する工程と
を含み、上記鉱物繊維製品は、パイプ断熱材としての、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、好ましくはこのリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、任意選択で、上記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する方法が提供される。
a)パイプをパイプ断熱材としての鉱物繊維製品で被覆する工程と、
b)上記パイプを通して媒体を輸送する工程と
を含み、上記鉱物繊維製品は、パイプ断熱材としての、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、好ましくはこのリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、任意選択で、上記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する方法が提供される。
本発明の第4の態様によれば、断熱材としての鉱物繊維製品で被覆されたパイプであって、この鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、好ましくはこのリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、任意選択で、上記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出するパイプが提供される。
本発明者らは、驚くべきことに、リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンをベースとするバインダ組成物が鉱物繊維製品に使用される場合、低いICA放出しか伴わずに又はさらにはICA放出を伴わずに高温用途において鉱物繊維製品を使用することが可能であるということを見出した。
本発明の鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、当該鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、好ましくは試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する。
1つの実施形態では、本発明の鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、当該鉱物繊維製品を450℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、好ましくは試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する。
本発明の鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、当該鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、好ましくは試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出し、
好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない。
好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない。
1つの実施形態では、本発明の鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、当該鉱物繊維製品を450℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、好ましくは試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出し、
好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない。
好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない。
加熱された鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物を含む。「試料のグラム」に関して、試料のグラムは、以下のプロトコルIに従って定義される試料重量を指す。
硬化したバインダ組成物を含む鉱物繊維製品を特定の温度で加熱し、放出されたガス(オフガス)をフーリエ変換赤外分光法(FTIR)によってイソシアン酸(ICA)の含有量について定量的に分析するとき、結果は、放出されたICAの量の尺度である。この尺度は、試験した鉱物繊維製品中の硬化したバインダ組成物の量に関してガスとして放出されたICAの量として取得される。
与えられたICA及び他の放出されたガスの総放出量は、異なる温度で試験された異なる製品について比較可能なデータを達成するために、標準化のために以下に記載されるプロトコルIに従って決定される。得られるデータは、現場での特定の条件を有する最終顧客における技術的断熱システムにおいて実施される場合にこれらの製品について決定される放出量に関して直接比較可能というわけではないことに留意されたい。例えば、最終顧客における実際の設備では、製品は破砕されず、鉱物繊維製品中のバインダは、以下に記載するプロトコルIのように完全に焼失しするわけではない。実際に、このプロトコルIで得られた値は、量及び放出時間の両方に関して最悪の場合に相当する。従って、生成物からの放出量はより低く、より遅い速度で放出されるであろう(定常状態に達するために2~48時間)ということが予想されるが、このプロトコルIは、本研究で得られた値と比較して、実際の設備において2時間未満後に定常状態を有する。しかしながら、記載されたプロトコルIに従って他の製品と比較してより低い総放出を示す鉱物繊維製品は、最終顧客における実際の設備においてもより低い総放出を有するであろうということが容易に想定できる。
異なる鉱物ウール製品からの放出量測定は、通常、スウェーデンのRISE等の外部機関での徹底的な試験によって、異なる厚さで異なる材料を試験することの組み合わせを使用して、CO、NH3、HCN、NOx及びICA等の放出ガスのFID信号及びIR測定による定量化によって放出量曲線に対する絶縁厚さの依存性を決定することによって行われる。
本出願の目的のために、代替法B、ガスとして放出されたICAの総量は、以下に記載されるプロトコルIに従って測定される。上記プロトコルIによる内部測定は、厚さ及び多孔性に関する議論を排除するために、異なる粉砕鉱物ウール製品に対して行われた。これらの実験は、材料を特定の温度設定点まで特定の時間加熱する特注の放出チャンバ(チューブオーブン)内で行われた。これらの実験中、空気は、特定の速度でチャンバを通過し、異なる化合物の定量化のためにサンプリングされる。4つの異なる温度(250℃、350℃、450℃及び600℃)が試験され、放出されたガスはフーリエ変換赤外分光法の使用によって定量化された。プロトコルIに関する詳細は、以下の実験部で与えられる。
本発明の鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物を含有する鉱物繊維製品が加熱に供されるときに、NH3、HCN、及び/又はNOx等の他の放出されたガスの低い放出量も示すことが好ましい。
好ましい実施形態では、当該鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することは、試料1グラム当たり600μg未満のHCN、例えば試料1グラム当たり500μg未満のHCN、例えば試料1グラム当たり400μg未満のHCNをガスとして放出する。
好ましい実施形態では、当該鉱物繊維製品を450℃の温度に加熱することは、試料1グラム当たり600μg未満のHCN、例えば試料1グラム当たり500μg未満のHCNをガスとして放出する。
本出願の目的のために、ガスとして放出されたHCNの総量は、下記の同じプロトコルIに従って測定することができる。その場合、当然ながら、FTIRによるガス分析は、測定される化合物に向けられる。
本発明の鉱物繊維製品は、高温用途に適しており、熱安定性に関しても適している。特に、本発明の鉱物繊維製品は、少なくとも600℃、好ましくは少なくとも650℃の最高使用温度を有する用途に使用することができる。従って、本発明の鉱物繊維製品は、概して、EN14706:2012の最高使用温度プレート試験に従って少なくとも600℃、好ましくは少なくとも650℃の最高使用温度(MST)の条件を満たす。MSTは熱劣化や放出されたガスに関与しないが、機械的強度である。
一般に、上記未硬化バインダ組成物は水性バインダ組成物である。好ましい実施形態では、本発明に係るバインダは、ホルムアルデヒドを含まない。
本出願の目的のために、用語「ホルムアルデヒドを含まない」、「ホルムアルデヒド不含」は、鉱物ウール製品からの放出量が5μg/m2/h未満、好ましくは3μg/m2/h未満のホルムアルデヒドである鉱物ウール製品を特徴付けるように定義される。好ましくは、試験は、アルデヒド放出量を試験するためのISO16000に従って実施される。
本発明の目的のために、用語「単糖及びオリゴ糖」は、単糖及び10以下の糖単位を有するオリゴ糖を含むと定義される。
本発明の目的のために、用語「糖」は、単糖及び10以下の糖単位を有するオリゴ糖を含むと定義される。
成分(i)
本発明に係る鉱物繊維製品を調製するための未硬化バインダ組成物は、成分(i)として、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含む。
本発明に係る鉱物繊維製品を調製するための未硬化バインダ組成物は、成分(i)として、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含む。
成分(i)は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態にある。
リグニン、セルロース及びヘミセルロースは、植物細胞壁における3つの主要な有機化合物である。リグニンは、セルロース繊維をまとめて保持する接着剤と考えることができる。リグニンは親水性基と疎水性基の両方を含有する。リグニンは、世界中で2番目に豊富な天然ポリマーであり、セルロースに次いで2番目であり、全体で10億トンを超えるバイオマス中に含まれる全炭素の20~30%程度に相当すると推定される。
リグノスルホネートプロセスは、大量のスルホネート基を導入して、リグニンを水だけでなく酸性水溶液にも可溶にする。リグノスルホネートは、スルホネートとして8%までの硫黄を有するが、クラフトリグニンは1~2%の硫黄を有し、大部分がリグニンに結合している。リグノスルホネートの分子量は、15,000~50,000g/molである。リグニンの典型的な疎水性コアは、多数のイオン化スルホネート基と共に、このリグニンを界面活性剤として魅力的なものにし、リグニンは、多くの場合、セメント等を分散させる際に用途を見出す。
リグニンベースの付加価値のある物を生成するためには、まずリグニンをバイオマスから分離しなければならず、そのためにいくつかの方法を用いることができる。クラフト及び亜硫酸パルプ化プロセスは、木材からのそれらの効果的なリグニン分離について公知であり、従って、世界中で使用されている。クラフトリグニンは、NaOH及びNa2Sの助けを借りて木材から分離される。亜硫酸パルプ化プロセスからのリグニンは、リグノスルホネートと表され、様々なpHレベルで亜硫酸及び/又はマグネシウム、カルシウム、ナトリウム若しくはアンモニウムを含有する亜硫酸塩を使用することによって生成される。現在、リグノスルホネートは市販のリグニンの全市場の90%を占め、リグノスルホネートの年間世界総生産量は約180万トンである。リグノスルホネートは、概して、豊富なスルホン酸基を有し、従って、クラフトリグニンよりも多量の硫黄を有する。スルホン化基の存在により、リグノスルホネートはアニオン性に荷電し、水溶性である。リグノスルホネートの分子量(Mw)は、クラフトリグニンの分子量(Mw)と同程度又はそれより大きいことが可能である。その独特の特性のために、リグノスルホネートは、動物飼料、殺虫剤、界面活性剤、油掘削における添加剤、コロイド懸濁液における安定剤、及びコンクリート混和物における可塑剤等の広範な用途を有する。しかしながら、新しいパルプ工場の大部分は、パルプ生産のためにクラフト技術を採用し、従って、クラフトリグニンは、付加価値のある生産のためにより容易に利用可能である。
しかしながら、リグノスルホネート及びクラフトリグニンは、異なる単離プロセス、従って官能基の分布に由来する異なる特性を有する。リグノスルホネート中の高レベルのスルホン酸基、一般に4つのC9単位ごとに少なくとも1つは、リグノスルホネートを水中のすべてのpHレベルで強く荷電させる。イオン化可能な官能基のこの豊富さは、他の工業リグニンと比較した差異のほとんどを説明することができる。より高い電荷密度は、クラフトリグニンと比較して、より容易な水溶性及び溶液中でのより高い固形分含量を可能にする。また、同じ理由で、リグノスルホネートは、同じ固形分含量でクラフトリグニンと比較してより低い溶液粘度を有し、これは取り扱い及び加工を容易にすることができる。リグノスルホネートの一般に使用されるモデル構造を図1に示す。
1つの実施形態では、成分(i)は、リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.05~0.6mmol/g、例えば0.1~0.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有する。
1つの実施形態では、成分(i)は、成分(i)のM-n重量平均を考慮して1高分子当たり1.8基未満、例えば1.4未満、例えば1.1未満、例えば0.7未満、例えば0.4未満の平均カルボン酸基含有量を有する1種以上のリグノスルホネートリグニンの形態にある。
1つの実施形態では、成分(i)は、リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.3~2.5mmol/g、例えば0.5~2.0mmol/g、例えば0.5~1.5mmol/gのフェノール性OH基の含有量を有する。
基の含有量を有する。
基の含有量を有する。
1つの実施形態では、成分(i)は、リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて1.0~8.0mmol/g、例えば1.5~6.0mmol/g、例えば2.0~5.0mmol/gの脂肪族OH基の含有量を有する。
1つの実施形態では、成分(i)は、リグノスルホン酸アンモニウム及び/若しくはリグノスルホン酸カルシウム、及び/若しくはリグノスルホン酸マグネシウム、又はいずれかのこれらの組み合わせを含む。
1つの実施形態では、成分(i)は、リグノスルホン酸アンモニウム及びリグノスルホン酸カルシウムを含み、NH4
+対Ca2+のモル比は、5:1~1:5、特に3:1~1:3の範囲にある。
1つの実施形態では、上記水性バインダ組成物は、リグノスルホネート及び糖の重量に基づいて0~5重量%未満の量の添加糖を含有する。
本発明の目的のために、リグノスルホネート、リグノスルホン酸塩という用語は、スルホン化クラフトリグニンを包含する。
1つの実施形態では、成分(i)は、スルホン化クラフトリグニンである。
1つの実施形態では、上記水性バインダ組成物は、リグノスルホネート及び糖の重量に基づいて0~5重量%、例えば5重量%未満、例えば0~4.9重量%、例えば0.1~4.9重量%の量の添加糖を含有する。
1つの実施形態では、上記水性バインダ組成物は、成分(i)及び(ii)の総重量に基づいて50~98重量%、例えば65~98重量%、例えば80~98重量%の量の成分(i)、すなわちリグノスルホネート、を含む。
1つの実施形態では、上記水性バインダ組成物は、成分(i)、(ii)及び(iii)の乾燥重量に基づいて50~98重量%、例えば65~98重量%、例えば80~98重量%の量の成分(i)を含む。
本発明の目的のために、リグニン官能基の含有量は、特徴付け方法として31P NMRを使用することによって決定される。
31P NMRのための試料調製は、ホスフィチル化試薬として2-クロロ-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサホスホラン(TMDP)を使用し、内部標準としてコレステロールを使用することによって行われる。積分は、Granata及びArgyropoulosの研究(J.Agric.Food Chem. 43:1538-1544)に従う。
好ましい実施形態では、本発明に係る鉱物繊維製品を調製するための、好ましくは水性バインダ組成物である未硬化のバインダ組成物は、
・1種以上のリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)と、
・任意選択で、1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)と、
・任意選択で、1種以上の可塑剤の形態の成分(iii)と、
を含むが、好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない。
・1種以上のリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)と、
・任意選択で、1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)と、
・任意選択で、1種以上の可塑剤の形態の成分(iii)と、
を含むが、好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない。
成分(ii)
任意選択の成分(ii)は1種以上の架橋剤の形態にある。
任意選択の成分(ii)は1種以上の架橋剤の形態にある。
1つの実施形態では、成分(ii)は、1つの実施形態では、β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤及び/又はオキサゾリン架橋剤から選択される1種以上の架橋剤を含む。
β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤は、酸官能性高分子のための硬化剤である。このβ-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤は、硬く、耐久性があり、耐食性があり、耐溶剤性の架橋ポリマーネットワークを提供する。β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤は、エステル化反応によって硬化して、複数のエステル結合を形成すると考えられる。β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤のヒドロキシ官能性は、最適な硬化応答を得るために、平均で少なくとも2、好ましくは2超、より好ましくは2~4であるべきである。
オキサゾリン基含有架橋剤は、各分子中に1つ以上のオキサゾリン基を含有するポリマーであり、一般に、オキサゾリン含有架橋剤は、オキサゾリン誘導体を重合することによって容易に得ることができる。米国特許第6818699B2号明細書は、そのようなプロセスの開示を提供する。
1つの実施形態では、成分(ii)は、1種以上の500超の分子量を有するエポキシ化合物、例えば脂肪酸トリグリセリドに基づくエポキシ化油、又は反応性官能基、例えばカルボジイミド基、例えば無水物基、例えばオキサゾリン基、例えばアミノ基、例えばエポキシ基、例えばβ-ヒドロキシアルキルアミド基を含有する1種以上の屈曲性の(柔軟な)オリゴマー若しくはポリマー、例えば低Tgアクリル系ポリマー、例えば低Tgビニル系ポリマー、例えば低Tgポリエーテルである。
1つの実施形態では、成分(ii)は、脂肪アミンからなる群から選択される1種以上の架橋剤である。
1つの実施形態では、成分(ii)は、脂肪アミドの形態の1種以上の架橋剤である。
1つの実施形態では、成分(ii)は、ポリカプロラクトン等のポリエステルポリオールから選択される1種以上の架橋剤である。
1つの実施形態では、成分(ii)は、デンプン、加工デンプン、CMCからなる群から選択される1種以上の架橋剤である。
1つの実施形態では、成分(ii)は、多官能性カルボジイミド、例えば脂肪族多官能性カルボジイミド、の形態の1種以上の架橋剤である。
1つの実施形態では、成分(ii)は、CX100、NeoAdd-Pax 521/523等のアジリジンの形態の1種以上の架橋剤である。
1つの実施形態では、成分(ii)は、ヘキサキス(メチルメトキシ)メラミン(HMMM)ベースの架橋剤等のメラミン系架橋剤から選択される1種以上の架橋剤である。
そのような化合物の例は、Picassian XL 701、702、725(Stahl Polymers(スタール・ポリマーズ))、例えばZOLDINE(登録商標)XL-29SE(Angus Chemical Company(アンガス・ケミカル・カンパニー))、例えばCX300(DSM)、例えばCarbodilite V-02-L2(日清紡ケミカル株式会社)である。
成分(ii)は、上記の化合物のいずれかの混合物であることも可能である。
1つの実施形態では、本発明に係るバインダ組成物は、成分(i)の乾燥重量に基づいて1~50重量%、例えば4~20重量%、例えば6~12重量%の量の成分(ii)を含む。
1つの実施形態では、成分(ii)は、
・β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシイソプロピル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド架橋剤、例えばN,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド、及び/又は
・アルカノールアミン等の多官能性有機アミン、ヘキサメチルジアミン等のジアミンからなる群、及び/又は
・500超の分子量を有するエポキシ化合物、例えば脂肪酸トリグリセリドに基づくエポキシ化油、若しくは反応性官能基、例えばカルボジイミド基、例えば無水物基、例えばオキサゾリン基、例えばアミノ基、例えばエポキシ基を含有する1種以上の屈曲性のオリゴマー若しくはポリマー、例えば低Tgアクリル系ポリマー、例えば低Tgビニル系ポリマー、例えば低Tgポリエーテル、及び/又は
・多官能性カルボジイミド、例えば脂肪族多官能性カルボジイミド、の形態の1種以上の架橋剤
から選択される1種以上の架橋剤の形態にある。
・β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシイソプロピル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド架橋剤、例えばN,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド、及び/又は
・アルカノールアミン等の多官能性有機アミン、ヘキサメチルジアミン等のジアミンからなる群、及び/又は
・500超の分子量を有するエポキシ化合物、例えば脂肪酸トリグリセリドに基づくエポキシ化油、若しくは反応性官能基、例えばカルボジイミド基、例えば無水物基、例えばオキサゾリン基、例えばアミノ基、例えばエポキシ基を含有する1種以上の屈曲性のオリゴマー若しくはポリマー、例えば低Tgアクリル系ポリマー、例えば低Tgビニル系ポリマー、例えば低Tgポリエーテル、及び/又は
・多官能性カルボジイミド、例えば脂肪族多官能性カルボジイミド、の形態の1種以上の架橋剤
から選択される1種以上の架橋剤の形態にある。
1つの実施形態では、成分(ii)は、
・β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシイソプロピル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド架橋剤、例えばN,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド
から選択される1種以上の架橋剤を含む。
・β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシイソプロピル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド架橋剤、例えばN,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド
から選択される1種以上の架橋剤を含む。
1つの実施形態では、成分(ii)は、成分(i)の乾燥重量に基づいて2~90重量%、例えば6~60重量%、例えば10~40重量%、例えば25~40重量%の量の成分(ii)を含む。
成分(iii)
任意選択の成分(iii)は1種以上の可塑剤の形態にある。
任意選択の成分(iii)は1種以上の可塑剤の形態にある。
1つの実施形態では、成分(iii)は、ポリオール、例えば炭水化物、水素化糖、例えばソルビトール、エリトリトール、グリセロール、モノエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールエーテル、ポリエーテル、フタレート並びに/若しくは酸、例えばアジピン酸、バニリン酸、乳酸及び/若しくはフェルラ酸、アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、ポリウレタン分散体、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ラクトン、ラクタム、ラクチド、遊離カルボキシ基を有するアクリル系ポリマー並びに/若しくは遊離カルボキシ基を有するポリウレタン分散体、ポリアミド、カルボアミド/尿素等のアミド、又はこれらのいずれかの混合物からなる群から選択される1種以上の可塑剤の形態にある。
1つの実施形態では、成分(iii)は、炭酸エステル(カーボネート)、例えば炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ラクトン、ラクタム、ラクチド、リグニンに類似した構造を有する化合物、例えばバニリン、アセトシリンゴン、合体剤として使用される溶媒、例えばアルコールエーテル、ポリビニルアルコールからなる群から選択される1種以上の可塑剤の形態にある。
1つの実施形態では、成分(iii)は、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールエーテル、ポリエーテル、水素化糖、フタレート及び/又は他のエステル、合体剤として使用される溶媒、例えばアルコールエーテル、アクリルポリマー、ポリビニルアルコールからなる群から選択される1種以上の非反応性可塑剤の形態にある。
1つの実施形態では、成分(iii)は、炭酸エステル、例えば炭酸エチレン、炭酸プロピレン、ラクトン、ラクタム、ラクチド、ジカルボン酸又はトリカルボン酸、例えばアジピン酸、又は乳酸、及び/又はバニリン酸及び/又はフェルラ酸、ポリウレタン分散体、遊離カルボキシ基を有するアクリル系ポリマー、リグニンに類似した構造を有する化合物、例えばバニリン、アセトシリンゴンからなる群から選択される1種以上の反応性可塑剤である。
1つの実施形態では、成分(iii)は、脂肪アルコール、モノヒドロキシアルコール、例えばペンタノール、ステアリルアルコールからなる群から選択される1種以上の可塑剤の形態にある。
1つの実施形態では、成分(iii)は、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールエーテルからなる群から選択される1種以上の可塑剤、並びに/又はポリオール、例えば1,1,1-トリス(ヒドロキシメチル)プロパン、及び/若しくはトリエタノールアミンの形態の1種以上の可塑剤を含む。
本発明の別の特定の驚くべき態様は、100℃超、特に140~250℃の沸点を有する可塑剤の使用が、本発明に係る鉱物繊維製品の機械的特性を強力に改善することであり、これは、これらの可塑剤は、それらの沸点を考慮すると、鉱物繊維と接触した状態のバインダの硬化中に少なくとも部分的に蒸発する可能性があるにもかかわらず生じる。
1つの実施形態では、成分(iii)は、1種以上の100℃超、例えば110~380℃、より好ましくは120~300℃、より好ましくは140~250℃の沸点を有する可塑剤を含む。
本発明に係る固体バインダ組成物におけるこれらの可塑剤の有効性は、硬化プロセス中の酸化リグニンの移動度を増加させる効果に関連すると考えられる。硬化プロセス中のリグニンの増大した移動度は、有効な架橋を促進すると考えられる。
1つの実施形態では、成分(iii)は、1種以上の150~50000g/mol、特に150~4000g/mol、より特に150~1000g/mol、好ましくは150~500g/mol、より好ましくは200~400g/molの平均分子量を有するポリエチレングリコールを含む。
1つの実施形態では、成分(iii)は、1種以上の4000~25000g/mol、特に4000~15000g/mol、より特に8000~12000g/molの平均分子量を有するポリエチレングリコールを含む。
1つの実施形態では、成分(iii)は、硬化プロセス中に成分(i)及び/又は成分(ii)と共有結合を形成することができる。このような成分は、蒸発せず、組成物の一部として残るであろうが、硬化生成物に望ましくない副作用、例えば吸水を導入しないように効果的に変質される。このような成分の非限定的な例は、カプロラクトン及び遊離カルボキシル基を有するアクリル系ポリマーである。
1つの実施形態では、成分(iii)は、脂肪アルコール、モノヒドロキシアルコール、例えばペンタノール、ステアリルアルコールからなる群から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、アルコキシレート、例えばエトキシレート、例えばブタノールエトキシレート、例えばブトキシトリグリコールからなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、1種以上のプロピレングリコールから選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、1種以上のグリコールエステルから選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、アジペート(アジピン酸エステル)、アセテート(酢酸エステル)、ベンゾエート(安息香酸エステル)、シクロベンゾエート(シクロ安息香酸エステル)、シトレート(クエン酸エステル)、ステアレート(ステアリン酸エステル)、ソルベート(ソルビン酸エステル)、セバケート(セバシン酸エステル)、アゼレート(アゼライン酸エステル)、ブチレート(酪酸エステル)、バレレート(吉草酸エステル)からなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、アルキル又はアリール置換フェノール等のフェノール誘導体からなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、シラノール、シロキサンからなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、アルキルスルフェート等のスルフェート(硫酸エステル)、アルキルアリールスルホネート等、アルキルスルホネート等のスルホネート(スルホン酸エステル)、トリポリホスフェート(トリポリリン酸エステル)等のホスフェート(リン酸エステル)、例えばトリブチルホスフェート(リン酸トリブチル)からなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、1種以上のヒドロキシ酸から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、アセトアミド、ベンズアミド等のモノマーアミド、トール油アミド等の脂肪酸アミドからなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、トリメチルグリシン、ジステアリルジメチルアンモニウムクロリド等の第四級アンモニウム化合物からなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、ヒマシ油、パーム油、亜麻仁油、トール油、大豆油等の植物油からなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)はトール油の形態にある。
1つの実施形態では、成分(iii)は、硬化油(水素添加油)、アセチル化油からなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、1種以上の脂肪酸メチルエステルから選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、アルキルポリグルコシド、グルコンアミド、アミノグルコースアミド、スクロースエステル、ソルビタンエステルからなる群から選択される1種以上の可塑剤から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールエーテルからなる群から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、トリエタノールアミンからなる群から選択される。
1つの実施形態では、成分(iii)は、プロピレングリコール、フェノール誘導体、シラノール、シロキサン、ヒドロキシ酸、植物油、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールエーテル、及び/若しくは1,1,1-トリス(ヒドロキシメチル)プロパン、トリエタノールアミン等のポリオール、又はいずれかのこれらの混合物の形態にある1種以上の可塑剤の形態にある。
驚くべきことに、本発明に係る固体バインダ組成物に可塑剤を含めることが、本発明に係る鉱物繊維製品の機械的特性を強く改善するということが見出された。
可塑剤という用語は、材料をより柔らかくし、(ガラス転移温度Tgを低下させることによって)より可撓性にし、加工を容易にするために材料に添加される物質を指す。
成分(iii)は、上記の化合物のいずれかの混合物であることも可能である。
1つの実施形態では、成分(iii)は、成分(i)の乾燥重量に基づいて0.5~60重量%、好ましくは2.5~25重量%、より好ましくは3~15重量%の量で存在する。
1つの実施形態では、成分(iii)は、成分(i)、(ii)及び(iii)の乾燥重量に基づいて0.5~60重量%、好ましくは2.5~25重量%、より好ましくは3~15重量%の量で存在する。
成分(i)及び(iia)を含むバインダ組成物の硬化から生じるバインダと接触した鉱物繊維を含む鉱物繊維製品
1つの実施形態では、本発明は、
・1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)と、
・1種以上の改質剤の形態の成分(iia)と
を含む鉱物繊維用バインダ組成物の硬化から生じるバインダと接触した鉱物繊維を含む鉱物繊維製品であるが、好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない、鉱物繊維製品に向けられる。
1つの実施形態では、本発明は、
・1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)と、
・1種以上の改質剤の形態の成分(iia)と
を含む鉱物繊維用バインダ組成物の硬化から生じるバインダと接触した鉱物繊維を含む鉱物繊維製品であるが、好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない、鉱物繊維製品に向けられる。
本発明者らは、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)と、1種以上の改質剤の形態の成分(iia)と、任意選択で上記及び下記の他の成分のいずれかとを含む二成分系によっても優れたバインダ特性を達成できるということを見出した。
1つの実施形態では、成分(iia)は、500超の分子量を有するエポキシ化合物、例えば脂肪酸トリグリセリドに基づくエポキシ化油、又は反応性官能基、例えばカルボジイミド基、例えば無水物基、例えばオキサゾリン基、例えばアミノ基、例えばエポキシ基、例えばβ-ヒドロキシアルキルアミド基を含有する1種以上の屈曲性のオリゴマー若しくはポリマー、例えば低Tgアクリル系ポリマー、例えば低Tgビニル系ポリマー、例えば低Tgポリエーテルからなる群から選択される1種以上の化合物の形態の改質剤である。
1つの実施形態では、成分(iia)は、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、脂肪アミンからなる群から選択される1種以上の改質剤である。
1つの実施形態では、成分(iia)は、多官能性カルボジイミド、例えば脂肪族多官能性カルボジイミドから選択される1種以上の改質剤である。
成分(iia)は、上記の化合物のいずれかの混合物であることも可能である。
いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、本発明者らは、成分(i)及び(iia)並びに任意選択のさらなる成分を含む鉱物繊維用バインダ組成物によって達成される優れたバインダ特性は、成分(iia)として使用される改質剤が可塑剤及び架橋剤の機能を少なくとも部分的に果たすという効果に少なくとも部分的に起因すると考えている。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、成分(i)の乾燥重量に基づいて1~40重量%、例えば4~20重量%、例えば6~12重量%の量の成分(iia)を含む。
さらなる成分
いくつかの実施形態では、本発明に係る鉱物繊維製品は、さらなる成分を含むバインダの硬化から生じるバインダ組成物と接触している鉱物繊維を含む。
いくつかの実施形態では、本発明に係る鉱物繊維製品は、さらなる成分を含むバインダの硬化から生じるバインダ組成物と接触している鉱物繊維を含む。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、無機酸、例えば硫酸、スルファミン酸、硝酸、ホウ酸、次亜リン酸、及び/若しくはリン酸、並びに/又はその任意の塩、例えば次亜リン酸ナトリウム、及び/若しくはアンモニウム塩、例えば硫酸、スルファミン酸、硝酸、ホウ酸、次亜リン酸、及び/若しくはリン酸のアンモニウム塩、及び/若しくはポリリン酸ナトリウム(STTP)、及び/若しくはメタリン酸ナトリウム(STMP)、並びに/又はオキシ塩化リンから選択される触媒を含む。このような触媒の存在は、本発明に係るバインダ組成物の硬化特性を改善することができる。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、ドナー化合物から電子対を受け入れてルイス付加物を形成することができるルイス酸、例えばZnCl2、Mg(ClO4)2、Sn[N(SO2-n-C8F17)2]4、から選択される触媒を含む。
1つの実施形態では、当該バインダ組成物は、金属塩化物、例えばKCl、MgCl2、ZnCl2、FeCl3及びSnCl2、又はそれらの付加物、例えばAlCl3付加物、例えばBF3付加物、例えばBF3エチルアミン錯体、から選択される触媒を含む。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、有機金属の化合物、例えばチタネート系触媒及びスズ系触媒、から選択される触媒を含む。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、キレート剤、例えば遷移金属、例えば鉄イオン、クロムイオン、マンガンイオン、銅イオンから、及び/又は過酸化物、例えば有機過酸化物、例えばジクミルペルオキシドから選択される触媒を含む。
1つの実施形態では、本発明に係るバインダ組成物は、ホスファイト(亜リン酸エステル)、例えばアルキルホスファイト、例えばアリールホスファイト、例えばトリフェニルホスファイト(亜リン酸トリフェニル)から選択される触媒を含む。
1つの実施形態では、本発明に係るバインダ組成物は、トリス-2,4,6-ジメチルアミノメチルフェノール等の第三級アミンの群から選択される触媒を含む。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、1種以上のシランの形態のさらなる成分(iv)をさらに含む。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、1種以上のカップリング剤、例えば有機官能性シランの形態のさらなる成分(iv)を含む。
1つの実施形態では、成分(iv)は、有機官能性シラン、例えば第一級若しくは第二級アミノ官能化シラン、エポキシ官能化シラン、例えばポリマー状若しくはオリゴマー状のエポキシ官能化シラン、メタクリレート官能化シラン、アルキル及びアリール官能化シラン、尿素官能化シラン又はビニル官能化シランからなる群から選択される。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、塩基の群、例えばアンモニア、例えばアルカリ金属水酸化物、例えばKOH、例えばアルカリ土類金属水酸化物、例えばCa(OH)2、例えばMg(OH)2、例えばアミン、又はこれらのいずれかの塩から選択される1種以上の成分の形態の成分(v)をさらに含む。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、特に成分(i)の乾燥重量に基づいて5~40重量%、例えば10~30重量%、15~25重量%の量の尿素の形態のさらなる成分をさらに含む。
1つの実施形態では、当該バインダ組成物は、スクロース、還元糖、特にデキストロース、ポリ炭水化物(polycarbohydrate)、及びこれらの混合物、好ましくはデキストリン及びマルトデキストリン、より好ましくはグルコースシロップ、より好ましくはDE=30~100未満、例えばDE=60~100未満、例えばDE=60~99、例えばDE=85~99、例えばDE=95~99のデキストロース当量値を持つグルコースシロップからなる群から選択される1種以上の炭水化物の形態のさらなる成分をさらに含む。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、成分(i)の乾燥重量に基づいて5~50重量%、例えば5~50重量%未満、例えば10~40重量%、例えば15~30重量%の量の、スクロース及び還元糖からなる群から選択される1種以上の炭水化物の形態のさらなる成分をさらに含む。
1つの実施形態では、本発明に係る鉱物繊維製品は、1種以上のシリコーン樹脂の形態のさらなる成分を含むバインダ組成物と接触している鉱物繊維を含む。
1つの実施形態では、本発明に係るバインダ組成物は、1種以上の反応性シリコーン又は非反応性シリコーンの形態のさらなる成分(vi)を含む。
1つの実施形態では、成分(vi)は、当該バインダ組成物の構成成分のうちの少なくとも1つと反応することができる少なくとも1つのヒドロキシル、カルボキシル又は無水物、アミン、エポキシ又はビニル官能基を保有する、オルガノシロキサン残基、とりわけジフェニルシロキサン残基、アルキルシロキサン残基、好ましくはジメチルシロキサン残基からなる主鎖から構成されるシリコーンからなる群から選択され、好ましくは当該バインダ固形分に基づいて0.025~15重量%、好ましくは0.1~10重量%、より好ましくは0.3~8重量%の量で存在する。
1つの実施形態では、当該鉱物繊維製品は、アンモニア-酸化リグニン(AOL)を含有しない。
1つの実施形態では、本発明に係る鉱物繊維製品は、1種以上の鉱物油の形態のさらなる成分を含むバインダ組成物と接触している鉱物繊維を含む。
本発明の文脈において、バインダ成分の総乾燥重量に基づいて50重量%以上の糖含有量を有するバインダ組成物は、糖をベースとするバインダであると考えられる。本発明の文脈において、バインダ成分の総乾燥重量に基づいて50重量%未満の糖含有量を有するバインダ組成物は、糖をベースとしないバインダと考えられる。
1つの実施形態では、上記バインダ組成物は、非イオン性及び/又はイオン性の乳化剤、例えばポリオキシエチレン(4)ラウリルエーテル、例えばダイズレシチン、例えばドデシル硫酸ナトリウムの形態にある1種以上の界面活性剤の形態のさらなる成分をさらに含む。
バインダにおけるリグニンをベースとするスルホン化生成物の使用は、いくつかのバインダ及び最終生成物の親水性の増加をもたらす可能性があり、これは、1種以上の疎水性剤、例えば1種以上の鉱物油、例えば1種以上のシリコーン油、例えば1種以上のシリコーン樹脂が添加されるべきであるということを意味する。
1つの実施形態では、上記水性バインダ組成物は、本質的に
・1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)、
及び/又は
・1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)、
・1種以上の可塑剤の形態の成分(iii)、
・1種以上のカップリング剤、例えば有機官能性シランの形態の成分(iv)、
・任意選択で、塩基の群、例えばアンモニア、例えばアルカリ金属水酸化物、例えばKOH、例えばアルカリ土類金属水酸化物、例えばCa(OH)2、例えばMg(OH)2、例えばアミン、若しくはこれらのいずれかの塩から選択される1種以上の化合物の形態の成分、
・任意選択で、尿素の形態の成分、
・任意選択で、より反応性若しくは非反応性のシリコーンの形態の成分、
・任意選択で、炭化水素油、
・任意選択で、1種以上の界面活性剤、
・水
からなる。
・1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)、
及び/又は
・1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)、
・1種以上の可塑剤の形態の成分(iii)、
・1種以上のカップリング剤、例えば有機官能性シランの形態の成分(iv)、
・任意選択で、塩基の群、例えばアンモニア、例えばアルカリ金属水酸化物、例えばKOH、例えばアルカリ土類金属水酸化物、例えばCa(OH)2、例えばMg(OH)2、例えばアミン、若しくはこれらのいずれかの塩から選択される1種以上の化合物の形態の成分、
・任意選択で、尿素の形態の成分、
・任意選択で、より反応性若しくは非反応性のシリコーンの形態の成分、
・任意選択で、炭化水素油、
・任意選択で、1種以上の界面活性剤、
・水
からなる。
1つの実施形態では、上記水性バインダ組成物は、本質的に
・1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)、
及び/又は
・1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)、
・1種以上のカップリング剤、例えば有機官能性シランの形態の成分(iv)、
・任意選択で、塩基の群、例えばアンモニア、例えばアルカリ金属水酸化物、例えばKOH、例えばアルカリ土類金属水酸化物、例えばCa(OH)2、例えばMg(OH)2、例えばアミン、若しくはこれらのいずれかの塩から選択される1種以上の化合物の形態の成分、
・任意選択で、尿素の形態の成分、
・任意選択で、より反応性若しくは非反応性のシリコーンの形態の成分、
・任意選択で、炭化水素油と、
・任意選択で、1種以上の界面活性剤と、
・水
からなる。
・1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)、
及び/又は
・1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)、
・1種以上のカップリング剤、例えば有機官能性シランの形態の成分(iv)、
・任意選択で、塩基の群、例えばアンモニア、例えばアルカリ金属水酸化物、例えばKOH、例えばアルカリ土類金属水酸化物、例えばCa(OH)2、例えばMg(OH)2、例えばアミン、若しくはこれらのいずれかの塩から選択される1種以上の化合物の形態の成分、
・任意選択で、尿素の形態の成分、
・任意選択で、より反応性若しくは非反応性のシリコーンの形態の成分、
・任意選択で、炭化水素油と、
・任意選択で、1種以上の界面活性剤と、
・水
からなる。
本発明者らは、驚くべきことに、上述のような水性バインダ組成物の硬化において生じるバインダと接触した鉱物繊維を含む鉱物繊維製品が、新たに製造されたときとエージング条件後の両方で非常に高い安定性を有するということを見出した。
さらに、本発明者らは、230℃を超える硬化温度を使用することによって、さらに高い製品安定性を得ることができるということを見出した。
1つの実施形態では、それゆえ、本発明は、230℃を超える硬化温度が使用される上述のような水性バインダ組成物の硬化から生じるバインダと接触した鉱物繊維を含む鉱物繊維製品に向けられる。
本発明者らはさらに、当該鉱物繊維製品の安定性が以下の手段によってさらに高まることが可能であるということを見出した。
・より長い硬化時間を意味する、より低いライン容量、
・シリコーン樹脂の添加、
・多量の架橋剤の添加、
・2種以上の異なる架橋剤の組み合わせの添加、
・少量のカチオン種、例えば多価金属イオン、例えばカルシウム、及び/又は有機カチオン種、例えばアミン、及び/又は有機変性無機化合物、例えばアミン変性モンモリロナイトクレーの添加。
・より長い硬化時間を意味する、より低いライン容量、
・シリコーン樹脂の添加、
・多量の架橋剤の添加、
・2種以上の異なる架橋剤の組み合わせの添加、
・少量のカチオン種、例えば多価金属イオン、例えばカルシウム、及び/又は有機カチオン種、例えばアミン、及び/又は有機変性無機化合物、例えばアミン変性モンモリロナイトクレーの添加。
鉱物繊維製品の製造方法
本発明の鉱物繊維製品は、上記バインダ組成物を用いて鉱物繊維を結合することによる通常の鉱物繊維製品の製造方法によって調製することができる。従って、本発明の鉱物繊維製品は、好ましくは、鉱物繊維を、1種以上のリグノスルホネートリグニンを含む未硬化の、好ましくは水性のバインダ組成物と接触させる工程を含む方法によって調製される。好ましい実施形態では、この未硬化の、好ましくは水性のバインダ組成物は、
・1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)と、
・任意選択で、1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)と、
・任意選択で、1種以上の可塑剤の形態の成分(iii)と、
を含むが、好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない。
本発明の鉱物繊維製品は、上記バインダ組成物を用いて鉱物繊維を結合することによる通常の鉱物繊維製品の製造方法によって調製することができる。従って、本発明の鉱物繊維製品は、好ましくは、鉱物繊維を、1種以上のリグノスルホネートリグニンを含む未硬化の、好ましくは水性のバインダ組成物と接触させる工程を含む方法によって調製される。好ましい実施形態では、この未硬化の、好ましくは水性のバインダ組成物は、
・1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、このリグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/g、例えば0.03~1.4mmol/g、例えば0.075~2.0mmol/g、例えば0.075~1.4mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)と、
・任意選択で、1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)と、
・任意選択で、1種以上の可塑剤の形態の成分(iii)と、
を含むが、好ましくは、ただし、当該水性バインダ組成物は、
・500以下の分子量MWを有するエポキシ化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・式R-[C(O)R1]xのアルデヒド、カルボニル化合物から選択されるカルボニル化合物であって、上記式中、
Rは、飽和若しくは不飽和の直鎖状、分枝状若しくは環状の炭化水素基、1つ以上の5個若しくは6個の炭素原子からなる芳香族核を含む基、1つ以上の、4個若しくは5個の炭素原子及び酸素原子、窒素原子若しくは硫黄原子を含有する芳香族複素環を含む基を表し、このR基は他の官能基を含有することが可能であり、
R1は、水素原子若しくはC1~C10アルキル基を表し、
xは1~10の範囲にあるカルボニル化合物
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・ポリアミン
から選択される架橋剤を含まず、かつ/又は
ただし、当該水性バインダ組成物は、
・単糖及びオリゴ糖
から選択される架橋剤を含まない。
硬化
鉱物繊維が上記バインダ組成物と接触しているウェブ等の鉱物繊維製品前駆体中の未硬化バインダ組成物は、バインダ成分の化学反応及び/又は物理反応によって硬化される。
鉱物繊維が上記バインダ組成物と接触しているウェブ等の鉱物繊維製品前駆体中の未硬化バインダ組成物は、バインダ成分の化学反応及び/又は物理反応によって硬化される。
1つの実施形態では、硬化は、硬化装置中で行われる。
1つの実施形態では、硬化は、100~300℃、例えば170~270℃、例えば180~250℃、例えば190~230℃の温度で実施される。
1つの実施形態では、硬化は、150~300℃、例えば170~270℃、例えば180~250℃、例えば190~230℃の温度で稼働する鉱物ウール製造のための従来の硬化オーブン内で行われる。
1つの実施形態では、硬化は、30秒~20分、例えば1~15分、例えば2~10分の時間で行われる。
硬化プロセスは、バインダを繊維に付与した直後に開始してもよい。硬化は、バインダ組成物が物理反応及び/又は化学反応を受けるプロセスとして定義され、この反応は、化学反応の場合には、通常、バインダ組成物中の化合物の分子量を増加させ、これによりバインダ組成物の粘度を、通常はバインダ組成物が固体状態に達するまで、増加させる。
1つの実施形態では、硬化プロセスは、圧力による乾燥を含む。この圧力は、鉱物繊維とバインダとの混合物を通して/の上に空気又はガスを吹き付けることによって印加されてもよい。
本発明に係る鉱物繊維製品
本発明は、上述の硬化したバインダ組成物と接触した、すなわち、上述のバインダ組成物、好ましくは水性バインダ組成物の硬化から生じる硬化したバインダと接触した鉱物繊維を含む鉱物繊維製品に向けられる。
本発明は、上述の硬化したバインダ組成物と接触した、すなわち、上述のバインダ組成物、好ましくは水性バインダ組成物の硬化から生じる硬化したバインダと接触した鉱物繊維を含む鉱物繊維製品に向けられる。
用いられる鉱物繊維は、人造ガラス質繊維(MMVF)、ガラス繊維、セラミック繊維、バサルト繊維、スラグ繊維、岩石繊維、石繊維等のいずれであってもよい。これらの繊維は、例えばストーンウール(stone wool)製品のようなウール製品として存在してもよい。
繊維/溶融物組成物
人造ガラス質繊維(MMVF)は、任意の好適な酸化物組成を有することができる。繊維は、ガラス繊維、セラミック繊維、バサルト繊維、スラグ繊維又は岩石繊維若しくは石繊維であることができる。繊維は、好ましくは岩石繊維、石繊維又はスラグ繊維として一般に公知のものであり、最も好ましくは石繊維である。
人造ガラス質繊維(MMVF)は、任意の好適な酸化物組成を有することができる。繊維は、ガラス繊維、セラミック繊維、バサルト繊維、スラグ繊維又は岩石繊維若しくは石繊維であることができる。繊維は、好ましくは岩石繊維、石繊維又はスラグ繊維として一般に公知のものであり、最も好ましくは石繊維である。
石繊維は通常、重量パーセントで以下の酸化物を含む。
SiO2: 30~51
Al2O3: 12~30
CaO: 8~30
MgO: 2~25
FeO(Fe2O3を含む):2~15
Na2O+K2O: 10以下
CaO+MgO: 10~30
SiO2: 30~51
Al2O3: 12~30
CaO: 8~30
MgO: 2~25
FeO(Fe2O3を含む):2~15
Na2O+K2O: 10以下
CaO+MgO: 10~30
好ましい実施形態では、MMVFは、酸化物として重量%で計算される、以下の元素レベルを有する。
SiO2: 少なくとも30、32、35又は37;51、48、45又は43以下
Al2O3: 少なくとも12、16又は17;30、27又は25以下
CaO: 少なくとも8又は10;30、25又は20以下
MgO: 少なくとも2又は5;25、20又は15以下
FeO(Fe2O3を含む):少なくとも4又は5;15、12又は10以下
FeO+MgO: 少なくとも10、12又は15;30、25又は20以下
Na2O+K2O: ゼロ又は少なくとも1;10以下
CaO+MgO: 少なくとも10又は15;30又は25以下
TiO2: ゼロ又は少なくとも1;6、4又は2以下
TiO2+FeO: 少なくとも4又は6;18又は12以下
B2O3: ゼロ又は少なくとも1;5又は3以下
P2O5: ゼロ又は少なくとも1;8又は5以下
その他: ゼロ又は少なくとも1;8又は5以下
SiO2: 少なくとも30、32、35又は37;51、48、45又は43以下
Al2O3: 少なくとも12、16又は17;30、27又は25以下
CaO: 少なくとも8又は10;30、25又は20以下
MgO: 少なくとも2又は5;25、20又は15以下
FeO(Fe2O3を含む):少なくとも4又は5;15、12又は10以下
FeO+MgO: 少なくとも10、12又は15;30、25又は20以下
Na2O+K2O: ゼロ又は少なくとも1;10以下
CaO+MgO: 少なくとも10又は15;30又は25以下
TiO2: ゼロ又は少なくとも1;6、4又は2以下
TiO2+FeO: 少なくとも4又は6;18又は12以下
B2O3: ゼロ又は少なくとも1;5又は3以下
P2O5: ゼロ又は少なくとも1;8又は5以下
その他: ゼロ又は少なくとも1;8又は5以下
本発明の方法によって作製されるMMVFは、好ましくは、重量%で以下の組成を有する。
SiO2 35~50
Al2O3 12~30
TiO2 2まで
Fe2O3 3~12
CaO 5~30
MgO 15まで
Na2O 0~15
K2O 0~15
P2O5 3まで
MnO 3まで
B2O3 3まで
SiO2 35~50
Al2O3 12~30
TiO2 2まで
Fe2O3 3~12
CaO 5~30
MgO 15まで
Na2O 0~15
K2O 0~15
P2O5 3まで
MnO 3まで
B2O3 3まで
MMVFについての別の好ましい組成は、重量%で以下のとおりである。
SiO2 39~55%、好ましくは39~52%
Al2O3 16~27%、好ましくは16~26%
CaO 6~20%、好ましくは8~18%
MgO 1~5%、好ましくは1~4.9%
Na2O 0~15%、好ましくは2~12%
K2O 0~15%、好ましくは2~12%
R2O(Na2O+K2O) 10~14.7%、好ましくは10~13.5%
P2O5 0~3%、好ましくは0~2%
Fe2O3(鉄全体) 3~15%、好ましくは3.2~8%
B2O3 0~2%、好ましくは0~1%
TiO2 0~2%、好ましくは0.4~1%
その他 0~2.0%
SiO2 39~55%、好ましくは39~52%
Al2O3 16~27%、好ましくは16~26%
CaO 6~20%、好ましくは8~18%
MgO 1~5%、好ましくは1~4.9%
Na2O 0~15%、好ましくは2~12%
K2O 0~15%、好ましくは2~12%
R2O(Na2O+K2O) 10~14.7%、好ましくは10~13.5%
P2O5 0~3%、好ましくは0~2%
Fe2O3(鉄全体) 3~15%、好ましくは3.2~8%
B2O3 0~2%、好ましくは0~1%
TiO2 0~2%、好ましくは0.4~1%
その他 0~2.0%
ガラス繊維は通常、重量パーセントで以下の酸化物を含む。
SiO2: 50~70
Al2O3:10~30
CaO: 27以下
MgO: 12以下
SiO2: 50~70
Al2O3:10~30
CaO: 27以下
MgO: 12以下
ガラス繊維は、重量パーセントで以下の酸化物も含有することができる。
Na2O+K2O:8~18、特にNa2O+K2O CaO+MgOよりも多い
B2O3: 3~12
Na2O+K2O:8~18、特にNa2O+K2O CaO+MgOよりも多い
B2O3: 3~12
いくつかのガラス繊維組成物は、
Al2O3:2%未満
を含有することができる。
Al2O3:2%未満
を含有することができる。
鉱物繊維製品を製造するための好適な繊維形成方法及びその後の製造工程は、当該技術分野において慣用的なものである。一般に、バインダは、鉱物溶融物のフィブリル化直後に、空中を浮遊する鉱物繊維上に噴霧される。未硬化の、好ましくは水性のバインダ組成物は、通常、乾燥基準で、結合された鉱物繊維製品の0.1~18重量%、好ましくは0.2~8重量%の量で付与(塗布)される。
噴霧コーティングされた鉱物繊維ウェブは、一般に、熱気流によって硬化オーブン内で硬化される。熱気流は、硬化オーブンの長さ方向の別個のゾーンにおいて、下方から、又は上方から、又は交互の方向から鉱物繊維ウェブに導入されてもよい。
典型的には、硬化オーブンは、約150℃~約300℃、例えば170~270℃、例えば180~250℃、例えば190~230℃の温度で運転される。一般に、硬化オーブン滞留時間は、例えば製品密度に応じて、30秒~20分、例えば1~15分、例えば2~10分である。
所望に応じて、鉱物繊維ウェブは、硬化前に成形プロセスに供されてもよい。硬化オーブンから出てくる結合された鉱物繊維製品は、例えばバット(batt)の形態の所望の形態に切断されてもよい。
好ましい実施形態では、本発明に係る鉱物繊維製品は断熱製品である。当該鉱物繊維製品は、好ましくは、予備成形されたパイプ部分、金網補強ブランケット(wired mat)又は厚板(スラブ)の形態にある。
好ましい実施形態では、本発明に係る鉱物繊維製品は、20mm~500mm、好ましくは30mm~300mm、例えば50mm~150mmの範囲の厚さを有し、一般に、当該鉱物繊維製品はシートの形態にある。
本発明に係る鉱物繊維製品は、一般に、6~250kg/m3、好ましくは20~200kg/m3の範囲内の密度を有する。当該鉱物繊維製品は、一般に、0.25~18.0%又は0.3~18.0%、好ましくは0.5~8.0%の範囲内の強熱減量(LOI)を有する。好ましい実施形態では、当該鉱物繊維製品は、0.25~8.0%又は0.3~8.0%、より好ましくは0.25~6.0%の強熱減量(LOI)を有する。
本発明に係る鉱物繊維製品の使用
鉱物繊維製品の本発明に係る使用は高温用途に向けられる。本明細書で高温用途とは、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも400℃、例えば少なくとも450℃、及び/又は700℃までの温度での当該鉱物繊維製品の使用を意味する。
鉱物繊維製品の本発明に係る使用は高温用途に向けられる。本明細書で高温用途とは、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも400℃、例えば少なくとも450℃、及び/又は700℃までの温度での当該鉱物繊維製品の使用を意味する。
従って、本発明は、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも400℃、例えば少なくとも450℃の温度での、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含む鉱物繊維製品の使用であって、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンを含む使用にも関する。一般に、本発明の使用は、700℃以下、好ましくは650℃以下の温度におけるものである。
一般に、当該鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することは、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、より好ましくは試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出することが好ましい。総ICA放出量を決定する方法は以下に記載される。
本発明に係る使用の好ましい実施形態では、当該鉱物繊維製品は断熱製品として、より好ましくはパイプ断熱材として使用される。
本発明の使用に関して、パイプは、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも400℃、例えば少なくとも450℃の高い使用温度で操作されることが好ましい。一般に、温度は700℃以下、好ましくは650℃以下である。
パイプは金属パイプであることが好ましい。特に、このパイプは、気体、蒸気又は流体等の媒体を輸送するために使用される。このパイプを通して輸送される媒体は、通常、上述した最低使用温度を有する高温媒体である。
本発明に係る使用のための鉱物繊維製品は、本発明の鉱物繊維製品について上述されたすべての特徴を有することができ、従って、それらが参照される。
本発明に係る媒体の輸送方法
本発明は、媒体を輸送する方法であって、
a)パイプをパイプ断熱材としての鉱物繊維製品で被覆する工程と、
b)上記パイプを通して媒体を輸送する工程と
を含み、上記鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンを含む方法にも関する。
本発明は、媒体を輸送する方法であって、
a)パイプをパイプ断熱材としての鉱物繊維製品で被覆する工程と、
b)上記パイプを通して媒体を輸送する工程と
を含み、上記鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンを含む方法にも関する。
一般に、上記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することは、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出することが好ましい。総ICA放出量を決定する方法は以下に記載される。
好ましい実施形態では、輸送される媒体は、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも400℃、例えば少なくとも450℃の温度を有する。好ましくは、この温度は700℃以下、好ましくは650℃以下である。
パイプを通して輸送される媒体は、例えば、気体、蒸気又は流体であってもよい。
本発明に係る方法において使用される鉱物繊維製品は、本発明の鉱物繊維製品について上述されたすべての特徴を有することができ、従って、それらが参照される。
本発明に係る断熱パイプ
本発明は、断熱材としての鉱物繊維製品で被覆され又は包まれたパイプであって、この鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は1種以上のリグノスルホネートリグニンを含むパイプにも関する。
本発明は、断熱材としての鉱物繊維製品で被覆され又は包まれたパイプであって、この鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は1種以上のリグノスルホネートリグニンを含むパイプにも関する。
一般に、上記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することは、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出することが好ましい。総ICA放出量を決定する方法は以下に記載される。
本発明に係るパイプを被覆するための鉱物繊維製品は、本発明の鉱物繊維製品について上述されたすべての特徴を有することができ、従って、それらが参照される。
固形分含量(強熱減量(LOI))の測定
有機材料の量(強熱減量)は、590℃で測定される有機材料の焼尽(燃焼除去)によって得られた試料の重量損失として決定する。通常、有機材料はバインダ及び含浸油である。これは、EN13820:2003に規定されるように行う。バインダ含有量をLOIとする。バインダは、油及び他のバインダ添加剤を、存在する場合には含む。
有機材料の量(強熱減量)は、590℃で測定される有機材料の焼尽(燃焼除去)によって得られた試料の重量損失として決定する。通常、有機材料はバインダ及び含浸油である。これは、EN13820:2003に規定されるように行う。バインダ含有量をLOIとする。バインダは、油及び他のバインダ添加剤を、存在する場合には含む。
最高使用温度の決定
鉱物繊維製品の最高使用温度は、規格EN14706:2012の最高使用温度プレート試験に従って決定した。
鉱物繊維製品の最高使用温度は、規格EN14706:2012の最高使用温度プレート試験に従って決定した。
バインダ固形分の決定
硬化後のバインダの内容物を「バインダ固形分」と呼ぶ。
硬化後のバインダの内容物を「バインダ固形分」と呼ぶ。
ディスク形状のストーンウール試料(直径5cm;高さ1cm)をストーンウールから切り出し、580℃で少なくとも30分間熱処理してすべての有機物を除去した。バインダ混合物の固形分は、バインダ混合物の試料(約2g)をスズ箔容器中の熱処理したストーンウールディスク上に分配することによって測定した。ストーンウールディスクを含有するスズ箔容器の重量を、バインダ混合物の添加前及び添加の直後に秤量した。スズ箔容器中にこのようなバインダ混合物を充填した2つのストーンウールディスクを製造し、次いでそれらを200℃で1時間加熱した。冷却し、室温で10分間保存した後、試料を秤量し、バインダ固形分を2つの結果の平均として計算した。
特段の記載がない限り、以下の試薬は、入手したたままで使用した。
リグノスルホネート:
リグノスルホネートは、Borregaard(ボレガード)、ノルウェー及びLignoTech(リグノテック)、フロリダによって、約50%の固形分含量を有する液体として供給された。
PEG200:Sigma-Aldrich(シグマ・アルドリッチ)によって供給され、簡単にするために無水であると仮定し、そのまま使用した。
Primid XL552:EMS-CHEMIE AG(エムスケミー)によって供給されるヒドロキシアルキルアミド架橋剤
Momentive VS-142:Silquest(登録商標)VS-142は、Momentive(モメンティブ)によって供給される水性オリゴマーアミノシランである
リグノスルホネートは、Borregaard(ボレガード)、ノルウェー及びLignoTech(リグノテック)、フロリダによって、約50%の固形分含量を有する液体として供給された。
PEG200:Sigma-Aldrich(シグマ・アルドリッチ)によって供給され、簡単にするために無水であると仮定し、そのまま使用した。
Primid XL552:EMS-CHEMIE AG(エムスケミー)によって供給されるヒドロキシアルキルアミド架橋剤
Momentive VS-142:Silquest(登録商標)VS-142は、Momentive(モメンティブ)によって供給される水性オリゴマーアミノシランである
比較例1
水(30.0kg)中の75.1%水性グルコースシロップ(19.98kg;従って効率的に15.0kgグルコースシロップ)、50%次亜リン酸水溶液(0.60kg;従って効率的に0.30kg、4.55mol次亜リン酸)及びスルファミン酸(0.45kg、4.63mol)の混合物を、透明な溶液が得られるまで室温で撹拌した。次いで、28%アンモニア水(0.80kg;従って効率的に0.22kg、13.15molアンモニア)を、pH=7.9まで滴下した。次いで、バインダ固形分を測定した(21.2%)。適したバインダ組成(15%バインダ固形分溶液、バインダ固形分の0.5%シラン)を得るために、上記バインダ混合物を、水(0.403kg/kgバインダ混合物)及び10%シラン水溶液(0.011kg/kgバインダ混合物、Momentive VS-142)で希釈した。最終バインダ混合物はpH=7.9であった。
水(30.0kg)中の75.1%水性グルコースシロップ(19.98kg;従って効率的に15.0kgグルコースシロップ)、50%次亜リン酸水溶液(0.60kg;従って効率的に0.30kg、4.55mol次亜リン酸)及びスルファミン酸(0.45kg、4.63mol)の混合物を、透明な溶液が得られるまで室温で撹拌した。次いで、28%アンモニア水(0.80kg;従って効率的に0.22kg、13.15molアンモニア)を、pH=7.9まで滴下した。次いで、バインダ固形分を測定した(21.2%)。適したバインダ組成(15%バインダ固形分溶液、バインダ固形分の0.5%シラン)を得るために、上記バインダ混合物を、水(0.403kg/kgバインダ混合物)及び10%シラン水溶液(0.011kg/kgバインダ混合物、Momentive VS-142)で希釈した。最終バインダ混合物はpH=7.9であった。
鉱物繊維製品を、厚さ100mm、密度145kg/m3及びLOI2.5%で調製した。上記の説明に記載されている通りの鉱物繊維製品を製造する共通の方法を使用する。
調製した鉱物繊維製品を、プロトコルIに記載のように試験した。結果を下記表Aに示す。
以下の実施例において、本発明の定義に入るバインダを含有するいくつかの鉱物ウール製品を調製し、従来技術に係るバインダを含有する鉱物ウール製品と比較した。
パーセンテージ(%)の表示は、明示的に特段の記載がない限り、重量パーセントを指す。
本発明に係るバインダを含有する鉱物ウール製品及び従来技術に係るバインダを含有する鉱物ウール製品について、それぞれ以下の特性を測定した。
イソシアン酸(ICA)放出量の測定
硬化したバインダ組成物を含有する鉱物繊維製品からガスとして放出されたICAの総量は、以下のプロトコルIに従って測定することができる。同じプロトコルIを使用して、放出されたHCNの総量を分析することができる。
硬化したバインダ組成物を含有する鉱物繊維製品からガスとして放出されたICAの総量は、以下のプロトコルIに従って測定することができる。同じプロトコルIを使用して、放出されたHCNの総量を分析することができる。
プロトコルI
鉱物ウール製品の試料を熱試験によって分析した。熱試験システムは、熱トレース輸送管を介してGASMET DX4000 FTIR(フーリエ変換赤外分光法)分析装置に接続された石英ガラス管を備えた温度調節可能な管状炉からなる。管状炉内の管は、両端に円錐形の雌型のガラス接合部NS24/29を有する石英管(直径23mm、長さ:800mm、厚さ2.0mm)である。使用した管状炉は、Nabertherm(ナーバーサーム)製のモデルR30/500/12-B170である。
鉱物ウール製品の試料を熱試験によって分析した。熱試験システムは、熱トレース輸送管を介してGASMET DX4000 FTIR(フーリエ変換赤外分光法)分析装置に接続された石英ガラス管を備えた温度調節可能な管状炉からなる。管状炉内の管は、両端に円錐形の雌型のガラス接合部NS24/29を有する石英管(直径23mm、長さ:800mm、厚さ2.0mm)である。使用した管状炉は、Nabertherm(ナーバーサーム)製のモデルR30/500/12-B170である。
GASMET分析装置は、ガスの適切な分析を行うために必要量のガスを供給する内部ポンプを備える。石英ガラス管は周囲に開放され、試験片から放出されたガスを伴う適切な量のキャリアガスが分析装置に送られることを確保する。
鉱物ウール生成物を破砕によって均質化した。約2gの試料を秤量し、磁器るつぼに均等に分配し、予め調整した温度で石英管に装填した。試料における現在の試験温度を熱電対によってモニターした。試験全体のあいだ、空気を25℃で3L/分の速度でチューブに通す。
システムを通過する空気を分析することによって、どの試験実行の前にも、石英管の漏れ及び清浄度についてシステムを試験した。清浄度は、試験ガスが0ppmである場合にのみ許容された。0ppmを超える値が出ると、石英管の洗浄を行った。
すべての試料点を3回繰り返して、測定値の高い信頼性を保証した。
試料負荷(注入)時に、GASMETデータサンプリングを開始した。サンプリング周波数を30秒に調整し、次いで約2秒の処理をし、これにより各試料点の平均継続時間は32秒であった。
GASMETの精度は8cm-1である。
すべての放出された種の燃焼時間を観察するために、データ収集中に試料をモニタリングした。すべての種からの応答がゼロまで、又は安定したゼロに近いレベルまで低下したときに、データ収集を停止した。250℃及び350℃で収集した試料は、約1時間経過した後に停止したが、450℃及び600℃で収集した試料は、より速く、時にはわずか数分でほぼゼロの値まで燃焼した。
Calcmet Softwareを用いてスペクトルを分析した。システムはそれぞれの種に対して事前に較正している。
各試料からの放出物は、種が放出し始めてからゼロ又はほぼゼロに低下するまでの正確な経過時間を測定することによって個々に処理した。
曲線の下の積分は、個々に測定された寄与を合計する(数値積分に近似する)ことによって行う。
総放出量は、試料重量、0℃、1atmでのモル体積、適用したガス流、及び放出された種の分子量を考慮することによって計算する。結果は、「マイクログラム/グラム試料」の単位で与えられる。
例
250℃での試料製品、ICA放出量:1.501gの試料からのICAの平均放出量は、3リットル/分の流量で記録して、34分間で2.35ppmである。これにより、2.35ppm ICA×43.03g/mol/22.4リットル×34分×3リットル/分/1.501g=306μg/g試料が得られる。
250℃での試料製品、ICA放出量:1.501gの試料からのICAの平均放出量は、3リットル/分の流量で記録して、34分間で2.35ppmである。これにより、2.35ppm ICA×43.03g/mol/22.4リットル×34分×3リットル/分/1.501g=306μg/g試料が得られる。
比較例2
このバインダは、尿素で変性したフェノール-ホルムアルデヒド樹脂、PUF-レゾールである。
このバインダは、尿素で変性したフェノール-ホルムアルデヒド樹脂、PUF-レゾールである。
フェノール-ホルムアルデヒド樹脂を、37%ホルムアルデヒド水溶液(606kg)及びフェノール(189kg)を、46%水酸化カリウム水溶液(25.5kg)の存在下、毎分約1℃の加熱速度で昇温して84℃の反応温度で反応させることによって調製する。この反応は、樹脂の耐酸性が4になり、フェノールの大部分が変換されるまで、84℃で継続する。次いで、尿素(241kg)を添加し、混合物を冷却する。
耐酸性(acid tolerance、AT)は、所定量のバインダを、混合物が混濁する(バインダが沈殿する)ことなく酸で希釈できる回数を表す。バインダ製造における停止基準を決定するために硫酸を使用し、4未満の耐酸性はバインダ反応の終了を示す。
ATを測定するために、2.5mlの濃硫酸(>99%)を1Lのイオン交換水で希釈することにより滴定液を生成する。次いで、5mLの調べられるバインダを、手動で振盪することによってバインダを動いている状態を保ちながら、この滴定液を用いて室温で滴定する。好ましい場合、マグネチックスターラー及び磁気撹拌棒を使用する。バインダを振盪しても消失しないわずかな曇りがバインダに現れるまで、滴定を継続する。
耐酸性(AT)は、滴定に使用した酸の量(mL)を試料の量(mL)で除算することによって計算する。
AT=(使用した滴定量(mL))/(試料の量(mL))
AT=(使用した滴定量(mL))/(試料の量(mL))
得られた尿素変性フェノール-ホルムアルデヒド樹脂を使用して、25%アンモニア水(90L)及び硫酸アンモニウム(13.2kg)を添加し、次いで水(1300kg)を添加することによりバインダを作製する。
次いで、バインダ固形分を上記のように測定し、この混合物を機械的測定のための必要量の水及びシランで希釈した。
パイプ部分要素の形態の鉱物繊維製品を、厚さ40mm(内径219mm)、密度100kg/m3及びLOI3.5重量%で調製した。上記の説明に記載されている通りの鉱物繊維製品を製造する共通の方法を使用する。
調製した鉱物繊維製品を、プロトコルIに記載のように試験した。結果を下記表Aに示す。
実施例1
ストーンウール製品は、255℃に設定した硬化オーブン温度で、実施例1におけるバインダの使用によって製造した。
ストーンウール製品は、255℃に設定した硬化オーブン温度で、実施例1におけるバインダの使用によって製造した。
730.0kgのリグノスルホン酸アンモニウムを混合容器に入れ、これに8.5lのNH4OH(24.7%)を添加し、撹拌した。その後、151kgのPrimid XL552溶液(予め作製した31重量%水溶液)及び43kgのPEG200(100%固形分)を添加して混合し、続いて13kgのシラン(Momentive VS-142 40%活性、10%水溶液)及び40kgのシリコーン(Wacker BS 1052、12%水溶液)を添加した。
この実施例からのバインダを、厚さ100mm、密度145kg/m3の高密度ストーンウール製品を製造するために使用する。この絶縁要素は3.5重量%の強熱減量(LOI)を有する。硬化オーブンの温度を255℃に設定した。
実施例1並びに比較例1及び2の熱放出物
実施例1並びに比較例1及び2の鉱物繊維製品を、上記のプロトコルIに従って、それぞれ250℃、350℃、450℃及び600℃の温度でのイソシアン酸(ICA)及びHCNに対するそれらの放出特性に関して試験した。
実施例1並びに比較例1及び2の鉱物繊維製品を、上記のプロトコルIに従って、それぞれ250℃、350℃、450℃及び600℃の温度でのイソシアン酸(ICA)及びHCNに対するそれらの放出特性に関して試験した。
結果を下記表Aに示す。与えられた出力値は、試料1グラム当たりのμg(μg/g試料)での個々の種の放出量の平均値である。
3つの試験した鉱物ウール製品の放出量が得られたので、系からの全放出量を互いに対してランク付けすることが可能になる。
実施例1の最高使用温度試験
実施例1の製品の特性を以下の試験方法に従って試験した:最高使用温度プレート試験;鉱物ウール製品における高温での熱安定性を示すためのEN14706:2012。製品は、複数回試験した。
実施例1の製品の特性を以下の試験方法に従って試験した:最高使用温度プレート試験;鉱物ウール製品における高温での熱安定性を示すためのEN14706:2012。製品は、複数回試験した。
実施例1の最高使用温度値は、ST(+)=660℃±10℃であると測定された。この値は、ST(+)=660℃の選択された試験温度に一致している。
Claims (25)
- 硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含む鉱物繊維製品であって、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、前記リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、前記硬化したバインダ組成物を含有する前記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する、鉱物繊維製品。
- 前記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する請求項1に記載の鉱物繊維製品。
- 断熱製品である請求項1又は請求項2に記載の鉱物繊維製品。
- 前記鉱物繊維製品は、予備成形されたパイプ部分、金網補強ブランケット又は厚板の形態にある請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品。
- 前記鉱物繊維製品は、20mm~500mm、好ましくは30mm~300mm、例えば50mm~150mmの範囲の厚さを有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品。
- 前記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり600μg未満のHCN、例えば試料1グラム当たり500μg未満のHCN、例えば試料1グラム当たり400μg未満のHCNをガスとして放出する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品。
- 前記未硬化のバインダ組成物は、
1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、前記リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンの形態の成分(i)と、
1種以上の架橋剤の形態の成分(ii)と、
任意選択で、1種以上の可塑剤の形態の成分(iii)と
を含む請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品。 - 前記1種以上のリグノスルホネートリグニンは、リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~1.4mmol/g、例えば0.05~0.6mmol/gのカルボン酸基含有量を有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品。
- 前記成分(ii)は、
β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤、及び/又は
オキサゾリン架橋剤、及び/又は
アルカノールアミン等の多官能性有機アミン、ヘキサメチルジアミン等のジアミンからなる群、及び/又は
500超の分子量を有するエポキシ化合物、例えば脂肪酸トリグリセリドに基づくエポキシ化油、若しくは反応性官能基、例えばカルボジイミド基、例えば無水物基、例えばオキサゾリン基、例えばアミノ基、例えばエポキシ基を含有する1種以上の屈曲性のオリゴマー若しくはポリマー、例えば低Tgアクリル系ポリマー、例えば低Tgビニル系ポリマー、例えば低Tgポリエーテル、及び/又は
脂肪アミンからなる群から選択される1種以上の架橋剤、及び/又は
脂肪アミドの形態の1種以上の架橋剤、及び/又は
ポリカプロラクトン等のポリエステルポリオールから選択される1種以上の架橋剤、及び/又は
デンプン、加工デンプン、CMCからなる群から選択される1種以上の架橋剤、及び/又は
多官能性カルボジイミド、例えば脂肪族多官能性カルボジイミド、の形態の1種以上の架橋剤、及び/又は
ヘキサキス(メチルメトキシ)メラミン(HMMM)ベースの架橋剤等のメラミン系架橋剤から選択される1種以上の架橋剤
から選択される1種以上の架橋剤の形態にある請求項7又は請求項8に記載の鉱物ウール製品。 - 前記成分(ii)は、
β-ヒドロキシアルキルアミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシイソプロピル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アミド架橋剤、例えばN-(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド架橋剤、例えばN,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシエチル)アジポアミド、及び/又は
アルカノールアミン等の多官能性有機アミン、ヘキサメチルジアミン等のジアミンからなる群、及び/又は
500超の分子量を有するエポキシ化合物、例えば脂肪酸トリグリセリドに基づくエポキシ化油、若しくは反応性官能基、例えばカルボジイミド基、例えば無水物基、例えばオキサゾリン基、例えばアミノ基、例えばエポキシ基を含有する1種以上の屈曲性のオリゴマー若しくはポリマー、例えば低Tgアクリル系ポリマー、例えば低Tgビニル系ポリマー、例えば低Tgポリエーテル、及び/又は
多官能性カルボジイミド、例えば脂肪族多官能性カルボジイミド、の形態の1種以上の架橋剤
からの1種以上の架橋剤の形態にある請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の鉱物ウール製品。 - 前記成分(iii)は、
脂肪アルコール、モノヒドロキシアルコール、例えばペンタノール、ステアリルアルコールからなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
アルコキシレート、例えばエトキシレート、例えばブタノールエトキシレート、例えばブトキシトリグリコールからなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
プロピレングリコールの形態の1種以上の可塑剤、及び/又は
グリコールエステルの形態の1種以上の可塑剤、及び/又は
アジペート、アセテート、ベンゾエート、シクロベンゾエート、シトレート、ステアレート、ソルベート、セバケート、アゼレート、ブチレート、バレレートからなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
アルキル又はアリール置換フェノール等のフェノール誘導体からなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
シラノール、シロキサンからなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
アルキルスルフェート等のスルフェート、アルキルアリールスルホネート等、アルキルスルホネート等のスルホネート、トリポリホスフェート等のホスフェートからなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
ヒドロキシ酸の形態の1種以上の可塑剤、及び/又は
アセトアミド、ベンズアミド等のモノマーアミド、トール油アミド等の脂肪酸アミドからなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
トリメチルグリシン、ジステアリルジメチルアンモニウムクロリド等の第四級アンモニウム化合物からなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
ヒマシ油、パーム油、亜麻仁油、大豆油等の植物油からなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
トール油、及び/又は
硬化油、アセチル化油からなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
酸メチルエステルから選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
アルキルポリグルコシド、グルコンアミド、アミノグルコースアミド、スクロースエステル、ソルビタンエステルからなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールエーテルからなる群から選択される1種以上の可塑剤、及び/又は
ポリオール、例えばグリセロール、例えば1,1,1-トリス(ヒドロキシメチル)プロパンの形態の1種以上の可塑剤、及び/又は
トリエタノールアミン
から選択されかつなる1種以上の可塑剤の形態で前記未硬化のバインダ組成物に含まれる請求項7から請求項10のいずれか1項に記載の鉱物ウール製品。 - 前記鉱物繊維製品は、EN14706:2012の最高使用温度プレート試験に従って少なくとも600℃、好ましくは少なくとも650℃の最高使用温度の条件を満たす請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品。
- 前記硬化したバインダ組成物を含有する前記鉱物繊維製品からガスとして放出されたICAの総量は、明細書に記載されるプロトコルIに従って測定される請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品。
- 前記鉱物繊維製品は0.25~6.0重量%の強熱減量(LOI)を有する請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品。
- 少なくとも300℃の温度における、好ましくは断熱製品としての、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含む鉱物繊維製品の使用であって、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、前記リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、任意選択で、前記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する、使用。
- 前記鉱物繊維製品はパイプ断熱材として使用される請求項15に記載の使用。
- 前記使用は、少なくとも400℃、好ましくは少なくとも450℃、及び/若しくは700℃までの温度におけるものであるか、又は
前記鉱物繊維製品はパイプ断熱材として使用され、パイプは、少なくとも400℃、好ましくは少なくとも450℃、及び/又は700℃までの高い使用温度で操作される
請求項15又は請求項16に記載の使用。 - 前記パイプは金属パイプである請求項16又は請求項17に記載の使用。
- 気体、蒸気又は流体等の媒体が前記パイプにおいて輸送される請求項16から請求項18のいずれか1項に記載の使用。
- 前記鉱物繊維製品は、請求項1のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品である請求項16から請求項19のいずれか1項に記載の使用。
- 媒体を輸送する方法であって、
a)パイプをパイプ断熱材としての鉱物繊維製品で被覆する工程と、
b)前記パイプを通して前記媒体を輸送する工程と
を含み、前記鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、前記リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、任意選択で、前記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する、方法。 - 輸送される前記媒体は、少なくとも300℃、好ましくは少なくとも400℃、例えば450℃、及び/又は700℃までの温度を有する請求項21に記載の方法。
- 前記鉱物繊維製品は、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品である請求項21又は請求項22に記載の方法。
- 断熱材としての鉱物繊維製品で被覆されたパイプであって、前記鉱物繊維製品は、硬化したバインダ組成物によって結合された鉱物繊維を含み、未硬化のバインダ組成物は、1種以上のリグノスルホネートリグニンであって、前記リグノスルホネートリグニンの乾燥重量に基づいて0.03~2.0mmol/gのカルボン酸基含有量を有するリグノスルホネートリグニンを含み、任意選択で、前記鉱物繊維製品を600℃の温度に加熱することが、試料1グラム当たり2000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり1000μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり750μg未満のイソシアン酸(ICA)、例えば試料1グラム当たり600μg未満のイソシアン酸(ICA)をガスとして放出する、パイプ。
- 前記鉱物繊維製品は、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の鉱物繊維製品である請求項24に記載のパイプ。
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