JP5329228B2 - ホルムアルデヒドフリーバインダ - Google Patents
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Description
(a)複数の酸性基又はその無水物若しくは塩を有しているポリ酸成分、及び
(b)複数の水酸基を有しているポリヒドロキシ成分
を有しており、バインダ組成物のpH値が約7を超える鉱物繊維用のホルムアルデヒドフリーバインダを開示している。
前記アミン化合物の分子量(molecular mass)は約20000g/モルを超えない少なくとも1つのアミン化合物と、
少なくとも1つの活性化シランであって、
C1乃至C8アルコキシ基を有しており、少なくとも1つのC2乃至C10アミノアルキル基又はC2乃至C10 N−アミノアルキル基を含んだモノ、ジ及びトリアルコキシシラン;3(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン;(MeO)3−Si−(CH2)3−Si−(OMe)3;3−アミノプロピルシラントリオール;エトキシ化ノニルフェノラートを有しているアミノシラン;フェニル−CH2−NH−(CH2)3−NH−(CH2)3−Si−(OMe)3 *HCl;及びそれらの混合物の群より選択されるシランの、少なくとも1つのカルボニル基を有しているエノール化可能なケトン又は少なくとも1つのOH基を有しているケトンであって、3乃至12個のC原子を含んでいるケトンを用いた転化によって得られてもよい少なくとも1つの活性化シランと
を含有した組成物に関する。
適当なキャッピング剤で非活性化されることは、本発明の好ましい態様である。
図1は、活性化シランのSi部分を介してガラス繊維へとカップリングされたシランの概略図であり、
図2は、活性化シランを介して繊維上のガラス面へと結合した樹脂の概略図であり、
図3は、リング引き裂き強度(ring tearing strength)を測定するためのサンプル本体の寸法を示している。
中和した樹脂を、実験室で及び完成した製品について様々な試験法に従って試験した。それらの結果を、標準的なフェノール樹脂(バインダ1)及び市販のポリアクリレート系酸性バインダ(バインダ2)の結果と比較した。以下の例は、処理手順を説明しており、試験結果の僅かな抜粋のみを示している。ここに与えられている例において使用した物質は、それらの官能性について代表的なもののみである。それゆえ、例えば、使用されるジヒドロキシアセトンは、アセトン、アセチルアセトン又はアセト酢酸によって置換されてもよく、エタノールアミンは他の第一アルカノールアミンによって置換されてもよく、ヒドロキシメチルレゾルシンの混合物はほぼ任意にあらゆるヒドロキシメチル化フェノールによって置換されてもよい。使用されるポリオール又はシランは、同様に、非常に多様である。
バインダ1−標準:
典型的な従来技術として、44%の全固形分含量を有しているアルカリ触媒フェノール樹脂を使用した。組成は、150kgのフェノール樹脂;35.5kgの尿素;1.0kgの硫酸アンモニウム;2.0kgのアンモニア水(25%);25.8kgの3−アミノプロピルトリエトキシシラン(2%);44.6kgの水であった。
52%の全固形分含量を有しており、pH値が2.5乃至3.0の市販のポリアクリレート系バインダを使用した。このバインダの150kgを46.0kgの水及び0.4kgの3−アミノプロピルトリエトキシシランと混合した。
バインダ3−アクリレート2:
全固形分が46%の市販の非中和ポリアクリレート−マレイン酸共重合体を使用した。組成は、150kgの共重合体;60.3kgのエタノールアミン;0.9kgのヒドロキシメチルレゾルシノール;0.4kgの3−アミノプロピルトリエトキシシラン;0.3kgのジヒドロキシアセトン;9.2kgのペンタエリトリト;6.7kgのグリセロール;140.0kgの水であった。
バインダ4−アクリレート3:
全固形分が50%の市販の非中和ポリアクリレートを使用した。組成は、150kgのポリアクリレート;45.3kgのエタノールアミン;1.0kgのヒドロキシメチルレゾルシノール;0.4kgの3−アミノプロピルトリエトキシシラン;0.3kgのジヒドロキシアセトン;8.5kgのペンタエリトリト;6.2kgのグリセロール;129.0kgの水であった。
1.実験室試験
1.1 バインダのガラスへの接着
直径が7cmの、即ち表面積が38.5cm2の円形のガラス片を使用した。表面積は、グリッドテンプレートを用いて数えることにより測定した。それら値は丸めた。
例1乃至2に従う上記のバインダを用いて、鉱滓綿製品を製造した。ここでは、例えばブラスト延伸プロセスによる溶融材料の繊維化後に、シュート内で、通例の方法により未だ熱い繊維上にバインダを噴霧した。
次いで、得られた製品を、以下に記載する一連の試験に供した。
オートクレービング前後における絶縁材料のリング引き裂き強度
11kg/m3の目標嵩密度と燃焼による4.5%の目標損失とを有しているクランピングフェルトを試験した。標準フェノール樹脂に対する硬化温度又は硬化時間の変化は、実行しなかった。
管状の長円形のサンプルを完成した製品から打ち抜いた。このようにして得られた試験サンプルの半分を、適当な装置を用いて引き裂いた。残りは、水蒸気で飽和させた空気中、105℃で15分間に亘ってエージングし、次いで、同様に引き裂いた。測定した引き裂き力は、製造後のガラス繊維樹脂全体の強度と、通常の使用条件下でのその耐性との示唆を提供する。この試験方法は、小さな比重を有している絶縁材料について、好ましくはクランピングフェルトを用いて通常に使用されている。疎水剤(hydrophobizing agent)を用いない標準的な製品において、オートクレービングによる強度の損失は20乃至30パーセントであるのが通常である。結果を、表2に纏める。なお、比較の役割を果たす非中和ポリアクリレート(バインダ2)は、製造後でさえ、エージング後の他のバインダの強度には到達しなかった。
R=気候コンディショニング前のリング引き裂き強度の平均値、
RA=気候コンディショニング後のリング引き裂き強度の平均値
である。
R,N=リング引き裂き強度の公称平均値、
R,l=ライン方向に対して縦方向のリング引き裂き強度の平均値、
R,q=ライン方向に対して横方向のリング引き裂き強度の平均値、
RDN=公称嵩密度、
RDl=ライン方向に対して縦方向の嵩密度、
RDN=ライン方向に対して横方向の嵩密度
である。
50kg/m3の目標嵩密度と燃焼による3.7%の目標損失とを有する製品について調べた。初期厚さは50mmであり、アニールした材料の厚さは平均で160mmであった。アクリル酸に基づくバインダを、ここでは、標準的なフェノール樹脂よりも20℃高い温度で硬化させた。
Claims (18)
- 少なくとも1つの高分子ポリカルボン酸の水分散液と、
エタノールアミンと、
少なくとも1つの活性化シランであって、
C1乃至C8アルコキシ基を有しており、少なくとも1つのC2乃至C10アミノアルキル基又はC2乃至C10 N−アミノアルキル基を含んだモノ、ジ及びトリアルコキシシラン;3(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン;(MeO)3−Si−(CH2)3−Si−(OMe)3;3−アミノプロピルシラントリオール;エトキシ化ノニルフェノラートを有しているアミノシラン;フェニル−CH2−NH−(CH2)3−NH−(CH2)3−Si−(OMe)3*HCl;及びそれらの混合物の群より選択されるシランの、少なくとも1つのカルボニル基を有しているエノール化可能なケトン又は少なくとも1つのOH基を有しているケトンであって、3乃至12個のC原子を含んでいるケトンを用いた転化によって得られてもよい少なくとも1つの活性化シランと
を含有した組成物。 - 請求項1に記載の組成物であって、前記ポリカルボン酸は、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、アクリル酸と少なくとも2つのカルボキシル基を有すると共に合わせて4乃至20個のC原子を有しているオレフィン系カルボン酸からなる群より選択されることを特徴とする組成物。
- 請求項1又は2に記載の組成物であって、前記高分子ポリカルボン酸がエンドキャップされていることを特徴とする組成物。
- 請求項1乃至3の何れか1項に記載の組成物であって、前記シランは3−アミノプロピルトリエトキシシランであることを特徴とする組成物。
- 請求項1乃至4の何れか1項に記載の組成物であって、前記ケトンはジヒドロキシアセトン又はアセチルアセトンであることを特徴とする組成物。
- 請求項1乃至5の何れか1項に記載の組成物であって、少なくとも1つの表面改質剤を更に含有していることを特徴とする組成物。
- 請求項6に記載の組成物であって、前記少なくとも1つの表面改質剤はヒドロキシメチルフェノール又はヒドロキシフェノールであることを特徴とする組成物。
- 請求項6に記載の組成物であって、前記少なくとも1つの表面改質剤はレゾルシノールであることを特徴とする組成物。
- 請求項6乃至8の何れか1項に記載の組成物であって、前記少なくとも1つの表面改質剤を、全固形分に対して0.1乃至1%(質量)の量で含有していることを特徴とする組成物。
- 請求項1乃至9の何れか1項に記載の組成物であって、少なくとも1つの架橋剤を更に含有していることを特徴とする組成物。
- 請求項10に記載の組成物であって、前記架橋剤は、グリセロール、ポリオール、ネオペンチルグリコール、トリメチルアリルアミン、1,3,5−トリアリル−2−メトキシベンゼン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、トリアリルネオペンチルエーテル、ペンタエリトリト、糖、糖蜜、及びそれらの混合物からなる群より選ばれることを特徴とする組成物。
- 請求項1乃至11の何れか1項に記載の組成物であって、5.5乃至9.5の範囲内のpH値を有していることを特徴とする組成物。
- 請求項1乃至11の何れか1項に記載の組成物であって、7.5乃至8.5の範囲内のpH値を有していることを特徴とする組成物。
- 請求項1乃至13の少なくとも1項に記載の組成物を含有した鉱滓綿用バインダ。
- 請求項14に記載のバインダを用いてホルムアルデヒドフリーな手法で結合させた鉱滓綿の製造方法であって、溶融した鉱物材料の繊維化後に、前記バインダを未だ熱い前記繊維上に塗布し、前記塗布したバインダを備えた前記鉱滓綿製品を硬化プロセスに供する方法。
- 請求項15に記載の方法であって、前記バインダは、シュート内で、前記溶融した鉱物材料から繊維化した前記繊維に噴霧することによって前記繊維上に塗布することを特徴とする方法。
- 請求項15又は16に記載の方法により得ることが可能な、結合させた鉱滓綿製品。
- 請求項1乃至13の何れか1項に記載の組成物の、ホルムアルデヒドフリーな手法で結合させた鉱滓綿の製造のための使用。
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