JP7290642B2 - 鉱物繊維及び結合剤を含む絶縁製品 - Google Patents
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Description
例えば遠心処理によって、ガラス繊維又は岩石繊維を製造する工程、
水性結合化合物を適用する工程、
繊維をベルト上に収集してウェブ又はマットを生成する工程、
乾燥オーブン等の適切な加熱装置中で100℃超の温度で熱硬化させる工程。
エポキシ前駆体がビスフェノール等の内分泌かく乱物質であると疑われる化合物から得られたものではなく、かつ/又は
化合物のいくつか若しくは全てが天然(生体ベースの)生成物から誘導又は生成され、かつ/又は
エポキシ前駆体が完全に水溶性又は水混和性であり、したがって、結合化合物中のエマルジョンの形態ではなく、かつ/又は
結合化合物が繊維収集ホッパーへの注入直前に、すなわち
注入前のタンク中の通常の貯蔵時間に相当する十分な期間、特に数時間、かつ
これらの貯蔵工程及び注入工程の間に到達することができる温度で、
重合せず、かつ/又は
結合化合物が適切な加熱装置を通過する直前に殆ど重合せず、かつ/又は
結合化合物が適切な加熱装置を通過する時点で急速に重合する、
結合化合物を提供することを提案する。
a)少なくとも2つのエポキシ官能基を含む脂肪族化合物から選択される少なくとも1種のエポキシ前駆体を含む、少なくとも1つのエポキシ官能基を含む化合物、ここで、少なくとも2つのエポキシ官能基を含む脂肪族化合物が、結合化合物の少なくとも1つのエポキシ官能基を含む化合物の総重量の少なくとも50%を占める、
b)ヒドロキシル官能基及びカルボキシ官能基から選択される少なくとも2つの反応性官能基を含む化合物から選択される硬化剤、ここで、カルボキシ官能基が、塩又は無水物の形態であることが可能である。
a)少なくとも2つのエポキシ官能基を含む脂肪族化合物から選択される少なくとも1種のエポキシ前駆体を含む、少なくとも1つのエポキシ官能基を含む化合物を含み、ここで、少なくとも2つのエポキシ官能基を含む脂肪族化合物が、結合化合物の少なくとも1つのエポキシ官能基を含む化合物の総重量の少なくとも50%を占める、
b)ヒドロキシル官能基及びカルボキシ官能基から選択される少なくとも2つの反応性官能基を含む化合物から選択される硬化剤、ここで、カルボキシ官能基が、塩又は無水物の形態であることが可能で硬化剤に関する。
本発明による水性結合化合物を鉱物繊維に適用し、
結合化合物の不揮発性成分の熱硬化によって、結合剤を生成する、
方法に関する。
温度が閾値温度未満である場合、準不活性が観察され、ここで、前記閾値温度は、硬化させることなく収集ホッパー内への繊維を注入することを可能にし、
閾値温度に達するとすぐに大きな反応性が観察され、迅速な架橋を可能にする。
脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル、
少なくとも2つの二重結合を含む脂肪族化合物の酸化によって得られる脂肪族ポリエポキシ化合物。
グリセロール、
ポリグリセロール、
イノシトール、
水素化糖(例えば、エリスリトール、アラビトール、キシリトール、ソルビトール、タリトール、マンニトール、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、マルチトール)、
ソルビタン及びイソソソルビド、
ブタンジオール及びプロパンジオール、
デンプン加水分解物及びデンプン加水分解物の水素化生成物、
ヘミセルロース加水分解物及びヘミセルロース加水分解物の水素化生成物、
植物油の官能化によって得られるポリオール、
スクロース、
グルコース又はフルクトース若しくはマルトース等の還元糖、又はラクトース若しくはイソマルト、
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール。
グリセロールのポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールのポリグリシジルエーテル、イノシトールのポリグリシジルエーテル、エリスリトールのポリグリシジルエーテル、アラビトールのポリグリシジルエーテル、キシリトールのポリグリシジルエーテル、タリトールのポリグリシジルエーテル、ソルビトールのポリグリシジルエーテル、マンニトールのポリグリシジルエーテル、イジトールのポリグリシジルエーテル、マルチトールのポリグリシジルエーテル、イソマルチトールのポリグリシジルエーテル、ラクチトールのポリグリシジルエーテル、セロビトールのポリグリシジルエーテル、パラチニトールのポリグリシジルエーテル、マルトトリトールのポリグリシジルエーテル、イソソルビドのポリグリシジルエーテル、ソルビタンのポリグリシジルエーテル、ブタンジオールのポリグリシジルエーテル、プロパンジオールのポリグリシジルエーテル、スクロースのポリグリシジルエーテル、グルコースのポリグリシジルエーテル、フルクトースのポリグリシジルエーテル、マルトースのポリグリシジルエーテル、ラクトースのポリグリシジルエーテル、イソマルトのポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールのポリグリシジルエーテル及びネオペンチルグリコールのポリグリシジルエーテル。
ポリオール、
ポリカルボン酸。
(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-メチルイタコン酸又はα,β-メチレングルタル酸等の不飽和カルボン酸のホモポリマー、及び
少なくとも1種の上記の不飽和カルボン酸の共重合体。
グリセロール、
ポリグリセロール、
イノシトール、
水素化糖(例えば、エリスリトール、アラビトール、キシリトール、ソルビトール、タリトール、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、マルトトリトール)、
ソルビタン及びイソソソルビド、
ブタンジオール及びプロパンジオール、
デンプン加水分解物の水素化生成物、ヘミセルロース加水分解物の水素化生成物、又は植物油の官能化によって得られるポリオールの水素化生成物、
スクロース、
グルコース、フルクトース、マルトース、ラクトース又はイソマルト等の還元糖、
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ネオペンチルグリコール。
4超、好ましくは5超、又は
4~12、好ましくは5~9のpHを有する。
10~90重量%又は20~80重量%又は30~70重量%又は40~60重量%のエポキシ前駆体(a)、及び
10~90重量%又は20~80重量%又は30~70重量%又は40~60重量%の硬化剤(b)。
0~5部のシラン、
0~40部、好ましくは4~25部のオイル又はオイルエマルジョン、
0~5部の疎水性剤、特にシリコーン、
0~20部の尿素、好ましくは0~10部、更に好ましくは0~5部、
0~40部、好ましくは0~20部の延長充填剤。
溶融鉱物物質の組成物から鉱物繊維を生成し、次いで
水性結合化合物を鉱物繊維に適用し、次いで
繊維をウェブの形態で収集し、次いで
結合化合物の不揮発性成分の熱硬化によって、結合剤を生成するようにして、150℃超、好ましくは180~220℃の温度でウェブに熱処理を施す。
水、前駆体、硬化剤及び任意に触媒を容器に導入するとともに、均一な溶液が得られるまで激しく撹拌することによって、結合化合物を作製する。
30%の固形分を有する結合化合物を、250mLのグラスジャー中に25℃で保存する。
結合されていないガラスマイクロファイバーのフィルター(Whatman、型番1822-150)から切り取った55mm×6mmの長方形に、これらの結合化合物の各々を約300mg含浸させる。
SC:組成物の固形分。
EP/H:硬化剤に対するエポキシ前駆体の重量比。
Cat.:前駆体(a)及び硬化剤(b)の重量に対する触媒の重量%。
ゲルの生成:「ポットライフ」、ゲルが生成する開始時間。
CT:単位℃での架橋温度。
Tg:2℃/分の勾配でDSC(示差走査熱量測定)により測定した単位℃でのガラス転移点。
Vis:固形分70%を有する結合化合物に対して20℃でブルックフィールド粘度計を用いて測定した単位Pa.s.での粘度。
注入前のあらゆる予備架橋又はゲル化の危険性を抑制するのに十分に高く、かつ
結合化合物を硬化させる工程のエネルギーコストを適度又は低くするのに十分に低い。
次いで、結合化合物をガラス繊維織布上の結合剤として評価した。織布に結合化合物を含浸させ、換気炉中で215℃で2分間架橋させる。これらの試験は、製造された結合組成物がガラス繊維ベースの複合材料を結合させるのに満足できることを証明する。
〈項目1〉鉱物繊維、及び成分として以下を含む結合化合物を硬化させることにより得られる結合剤を含む、絶縁製品:
a)少なくとも2つのエポキシ官能基を含む脂肪族化合物から選択される少なくとも1種のエポキシ前駆体を含む、少なくとも1つのエポキシ官能基を含む化合物、ここで、少なくとも2つのエポキシ官能基を含む前記脂肪族化合物が、前記結合化合物の少なくとも1つのエポキシ官能基を含む前記化合物の総重量の少なくとも50%を占める、
b)ヒドロキシル官能基及びカルボキシ官能基から選択される少なくとも2つの反応性官能基を含む化合物から選択される硬化剤、ここで、前記カルボキシ官能基が、塩又は無水物の形態であることが可能である。
〈項目2〉前記鉱物繊維が、ガラス繊維又は岩石繊維から選択されることを特徴とする、項目1に記載の絶縁製品。
〈項目3〉前記鉱物繊維及び前記結合剤が、前記絶縁製品の重量の少なくとも95重量%を占めることを特徴とする、項目1又は2に記載の絶縁製品。
〈項目4〉前記鉱物繊維及び前記結合剤が、ミネラルウールの形態であることを特徴とする、項目1~3のいずれか一項に記載の絶縁製品。
〈項目5〉前記結合剤の総重量が、前記鉱物繊維の総重量の0.5~15%、好ましくは1~12%、更に好ましくは2~6%を占めることを特徴とする、項目1~3のいずれか一項に記載の絶縁製品。
〈項目6〉少なくとも2つのエポキシ官能基を含む前記脂肪族化合物が、以下から選択されることを特徴とする、項目1~5のいずれか一項に記載の絶縁製品:
-脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル、
-少なくとも2つの二重結合を含む化合物の酸化によって得られる、脂肪族ポリエポキシ化合物。
〈項目7〉前記脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテルが、以下から選択されることを特徴とする項目6に記載の絶縁製品:
-グリセロールのポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールのポリグリシジルエーテル、イノシトールのポリグリシジルエーテル、エリスリトールのポリグリシジルエーテル、アラビトールのポリグリシジルエーテル、キシリトールのポリグリシジルエーテル、タリトールのポリグリシジルエーテル、ソルビトールのポリグリシジルエーテル、マンニトールのポリグリシジルエーテル、イジトールのポリグリシジルエーテル、マルチトールのポリグリシジルエーテル、イソマルチトールのポリグリシジルエーテル、ラクチトールのポリグリシジルエーテル、セロビトールのポリグリシジルエーテル、パラチニトールのポリグリシジルエーテル、マルトトリトールのポリグリシジルエーテル、イソソルビドのポリグリシジルエーテル、ソルビタンのポリグリシジルエーテル、ブタンジオールのポリグリシジルエーテル、プロパンジオールのポリグリシジルエーテル、スクロースのポリグリシジルエーテル、グルコースのポリグリシジルエーテル、フルクトースのポリグリシジルエーテル、マルトースのポリグリシジルエーテル、ラクトースのポリグリシジルエーテル、イソマルトのポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールのポリグリシジルエーテル、及びネオペンチルグリコールのポリグリシジルエーテル、
-植物油の官能化により得られるポリオールのポリグリシジルエーテル、及び
-デンプン加水分解物の水素化生成物又はヘミセルロース加水分解物の水素化生成物のポリグリシジルエーテル。
〈項目8〉二重結合の酸化によって得られる前記脂肪族ポリエポキシ化合物が、フラン、テルペン又は不飽和植物油から選択される化合物の酸化によって得られることを特徴とする、項目6に記載の絶縁製品。
〈項目9〉前記硬化剤が、少なくとも1種のポリカルボン酸、又は前記ポリカルボン酸の塩若しくは無水物を含むことを特徴とする、項目1~8のいずれか一項に記載の絶縁製品。
〈項目10〉前記ポリカルボン酸が、クエン酸、コハク酸、酒石酸、マレイン酸、イタコン酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸、並びにマレイン酸、アクリル酸及びイタコン酸のホモポリマー及び共重合体から選択されることを特徴とする、項目9に記載の絶縁製品。
〈項目11〉前記硬化剤が、スクロース、グルコース、フルクトース、ラクトース、イソマルト、イソソソルビド又はタリトール、ソルビタン、イノシトール、グリセロール、エリスリトール、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、マルトトリトール、デンプン加水分解物の水素化生成物又はヘミセルロース加水分解物の水素化生成物、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールから選択される少なくとも1つのポリオールを含むことを特徴とする、項目1~10のいずれか一項に記載の絶縁製品。
〈項目12〉前記硬化剤が、リグニン及びその誘導体、リグナン、リグノスルホン酸アンモニウム、又はリグノスルホン酸、タンニン酸、タンニン及び縮合タンニンのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩から選択される少なくとも1種のポリオールを含むことを特徴とする、項目1~11のいずれか一項に記載の絶縁製品。
〈項目13〉前記組成物が、触媒及び/又は従来の添加剤を更に含むことを特徴とする、項目1~12のいずれか一項に記載の絶縁製品。
〈項目14〉前記エポキシ前駆体(a)及び硬化剤(b)の重量比の合計が、前記結合化合物の固形分の重量で少なくとも50%、好ましくは少なくとも95%を占めることを特徴とする、項目1~13のいずれか一項に記載の絶縁製品。
〈項目15〉前記結合化合物が、前記硬化剤(b)1重量部当たり、0.5~50重量部の前記エポキシ前駆体(a)を含むことを特徴とする、項目1~14のいずれか一項に記載の絶縁製品。
〈項目16〉鉱物繊維をベースとしており、水以外の成分として以下を含む、絶縁製品用の水性結合化合物:
a)少なくとも2つのエポキシ官能基を含む脂肪族化合物から選択される少なくとも1種のエポキシ前駆体を含む、少なくとも1つのエポキシ官能基を含む化合物を含み、ここで、少なくとも2つのエポキシ官能基を含む前記脂肪族化合物が、前記結合化合物の少なくとも1つのエポキシ官能基を含む前記化合物の総重量の少なくとも50%を占める、
b)ヒドロキシル官能基及びカルボキシ官能基から選択される少なくとも2つの反応性官能基を含む化合物から選択される硬化剤、ここで、前記カルボキシ官能基が、塩又は無水物の形態であることが可能である。
〈項目17〉前記エポキシ前駆体が、水溶性又は水混和性であることを特徴とする、項目16に記載の水性結合化合物。
〈項目18〉前記成分(a)及び(b)が、4℃/minの熱速度での動的機械分析によって測定される90℃以上の架橋温度を有することを特徴とする、項目16又は17に記載の水性結合化合物。
〈項目19〉鉱物繊維及び結合剤を含む絶縁製品の製造方法であって、
項目16~18のいずれか一項に記載の水性結合化合物を鉱物繊維に適用し、
前記結合化合物の不揮発性成分の熱硬化によって、前記結合剤を生成する、
方法。
〈項目20〉前記絶縁製品がミネラルウールの形態であることを特徴とし、更に以下の工程を含む、項目1~15のいずれか一項に記載の絶縁製品の製造方法:
溶融鉱物物質の組成物から鉱物繊維を生成し、次いで
水性結合化合物を前記鉱物繊維に適用し、次いで
前記繊維をウェブの形態で収集し、次いで
前記結合化合物の不揮発性成分の熱硬化によって、結合剤を生成するようにして、150℃超、好ましくは180~220℃の温度で前記ウェブに熱処理を施す。
Claims (19)
- 鉱物繊維、及び成分として以下を含む結合化合物を硬化させることにより得られる結合剤を含む、絶縁製品:
a)少なくとも2つのエポキシ官能基を含む脂肪族化合物から選択される少なくとも1種のエポキシ前駆体を含む、少なくとも1つのエポキシ官能基を含む化合物、ここで、少なくとも2つのエポキシ官能基を含む前記脂肪族化合物が、前記結合化合物の少なくとも1つのエポキシ官能基を含む前記化合物の総重量の少なくとも50%を占める、
b)ヒドロキシル官能基及びカルボキシ官能基から選択される少なくとも2つの反応性官能基を含む化合物から選択される硬化剤、ここで、前記カルボキシ官能基が、塩又は無水物の形態であることが可能であり、
ここで、前記結合化合物は、前記硬化剤(b)1重量部当たり、0.5~50重量部の前記エポキシ前駆体(a)を含むことを特徴とする。 - 前記鉱物繊維が、ガラス繊維又は岩石繊維から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の絶縁製品。
- 前記鉱物繊維及び前記結合剤が、前記絶縁製品の重量の少なくとも95重量%を占めることを特徴とする、請求項1又は2に記載の絶縁製品。
- 前記鉱物繊維及び前記結合剤が、ミネラルウールの形態であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の絶縁製品。
- 前記結合剤の総重量が、前記鉱物繊維の総重量の0.5~15%、好ましくは1~12%、更に好ましくは2~6%を占めることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の絶縁製品。
- 少なくとも2つのエポキシ官能基を含む前記脂肪族化合物が、以下から選択されることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の絶縁製品:
-脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル、
-少なくとも2つの二重結合を含む化合物の酸化によって得られる、脂肪族ポリエポキシ化合物。 - 前記脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテルが、以下から選択されることを特徴とする請求項6に記載の絶縁製品:
-グリセロールのポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールのポリグリシジルエーテル、イノシトールのポリグリシジルエーテル、エリスリトールのポリグリシジルエーテル、アラビトールのポリグリシジルエーテル、キシリトールのポリグリシジルエーテル、タリトールのポリグリシジルエーテル、ソルビトールのポリグリシジルエーテル、マンニトールのポリグリシジルエーテル、イジトールのポリグリシジルエーテル、マルチトールのポリグリシジルエーテル、イソマルチトールのポリグリシジルエーテル、ラクチトールのポリグリシジルエーテル、セロビトールのポリグリシジルエーテル、パラチニトールのポリグリシジルエーテル、マルトトリトールのポリグリシジルエーテル、イソソルビドのポリグリシジルエーテル、ソルビタンのポリグリシジルエーテル、ブタンジオールのポリグリシジルエーテル、プロパンジオールのポリグリシジルエーテル、スクロースのポリグリシジルエーテル、グルコースのポリグリシジルエーテル、フルクトースのポリグリシジルエーテル、マルトースのポリグリシジルエーテル、ラクトースのポリグリシジルエーテル、イソマルトのポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールのポリグリシジルエーテル、及びネオペンチルグリコールのポリグリシジルエーテル、
-植物油の官能化により得られるポリオールのポリグリシジルエーテル、及び
-デンプン加水分解物の水素化生成物又はヘミセルロース加水分解物の水素化生成物のポリグリシジルエーテル。 - 二重結合の酸化によって得られる前記脂肪族ポリエポキシ化合物が、フラン、テルペン又は不飽和植物油から選択される化合物の酸化によって得られることを特徴とする、請求項6に記載の絶縁製品。
- 前記硬化剤が、少なくとも1種のポリカルボン酸、又は前記ポリカルボン酸の塩若しくは無水物を含むことを特徴とする、請求項1~8のいずれか一項に記載の絶縁製品。
- 前記ポリカルボン酸が、クエン酸、コハク酸、酒石酸、マレイン酸、イタコン酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸、並びにマレイン酸、アクリル酸及びイタコン酸のホモポリマー及び共重合体から選択されることを特徴とする、請求項9に記載の絶縁製品。
- 前記硬化剤が、スクロース、グルコース、フルクトース、ラクトース、イソマルト、イソソソルビド又はタリトール、ソルビタン、イノシトール、グリセロール、エリスリトール、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、マルトトリトール、デンプン加水分解物の水素化生成物又はヘミセルロース加水分解物の水素化生成物、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールから選択される少なくとも1つのポリオールを含むことを特徴とする、請求項1~10のいずれか一項に記載の絶縁製品。
- 前記硬化剤が、リグニン及びその誘導体、リグナン、リグノスルホン酸アンモニウム、又はリグノスルホン酸、タンニン酸、タンニン及び縮合タンニンのアルカリ金属塩若しくはアルカリ土類金属塩から選択される少なくとも1種のポリオールを含むことを特徴とする、請求項1~11のいずれか一項に記載の絶縁製品。
- 前記結合化合物が、触媒及び/又は従来の添加剤を更に含むことを特徴とする、請求項1~12のいずれか一項に記載の絶縁製品。
- 前記エポキシ前駆体(a)及び硬化剤(b)の重量比の合計が、前記結合化合物の固形分の重量で少なくとも50%、好ましくは少なくとも95%を占めることを特徴とする、請求項1~13のいずれか一項に記載の絶縁製品。
- 鉱物繊維をベースとしており、水以外の成分として以下を含む、絶縁製品用の水性結合化合物:
a)少なくとも2つのエポキシ官能基を含む脂肪族化合物から選択される少なくとも1種のエポキシ前駆体を含む、少なくとも1つのエポキシ官能基を含む化合物を含み、ここで、少なくとも2つのエポキシ官能基を含む前記脂肪族化合物が、前記水性結合化合物の少なくとも1つのエポキシ官能基を含む前記化合物の総重量の少なくとも50%を占める、
b)ヒドロキシル官能基及びカルボキシ官能基から選択される少なくとも2つの反応性官能基を含む化合物から選択される硬化剤、ここで、前記カルボキシ官能基が、塩又は無水物の形態であることが可能であり、
ここで、前記水性結合化合物は、前記硬化剤(b)1重量部当たり、0.5~50重量部の前記エポキシ前駆体(a)を含むことを特徴とする。 - 前記エポキシ前駆体が、水溶性又は水混和性であることを特徴とする、請求項15に記載の水性結合化合物。
- 前記成分(a)及び(b)が、4℃/minの熱速度での動的機械分析によって測定される90℃以上の架橋温度を有することを特徴とする、請求項15又は16に記載の水性結合化合物。
- 鉱物繊維及び結合剤を含む絶縁製品の製造方法であって、
請求項15~17のいずれか一項に記載の水性結合化合物を鉱物繊維に適用し、
前記水性結合化合物の不揮発性成分の熱硬化によって、前記結合剤を生成する、
方法。 - 前記絶縁製品がミネラルウールの形態であることを特徴とし、更に以下の工程を含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の絶縁製品の製造方法:
溶融鉱物物質の組成物から鉱物繊維を生成し、次いで
水性結合化合物を前記鉱物繊維に適用し、次いで
前記繊維をウェブの形態で収集し、次いで
前記水性結合化合物の不揮発性成分の熱硬化によって、結合剤を生成するようにして、150℃超、好ましくは180~220℃の温度で前記ウェブに熱処理を施す。
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