JP7482148B2 - 水性バインダー組成物を用いて形成される断熱材製品 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年４月９日に出願された米国特許仮出願第６２／８３１，２２７号の優先権および利益を主張し、その全内容は、参照によって本明細書において組み込まれる。

繊維質断熱材製品および建築パネルは、典型的にはポリマー、ガラスまたは他の鉱物材料の溶融組成物を繊維化して細かい繊維を形成し、収集コンベヤに繊維を堆積させてバットまたはブランケットを形成することによって製造される。鉱物繊維、例えばガラス繊維またはミネラルウールは、典型的には断熱材製品において使用される。次いで、バインダー組成物は塗布されて、互いに接触した繊維を一緒に結合する。製造工程の間に、幾つかの断熱材製品は形成され、切断されて、一般に標準的
な建築慣習と互換性のある大きさの寸法、例えば、特定の建設慣習に適応した幅および／または長さを有する天井ボードを提供する。天井ボード製品は、また天井のタイルまたはパネルを形成する主面の少なくとも１つに化粧仕上げ層または材料を組み込んでもよい。幾つかの用途において、化粧仕上げは美的または装飾的表面であってもよく、多くの場合塗装される。

繊維質断熱材製品は、例えば、密度などの多くの相異なる性質を特徴としてもよい。低密度断熱材バットおよびブランケットは、典型的には０．１平方フィート質量～０．５６平方フィート質量（または０．１ポンド／立方フィート（「ｐｃｆ」）～２．５ｐｃｆ）の間の密度を有し、多くの場合、壁、屋根裏および地階において住居の断熱材に使用される。低（または「軽」）密度断熱材製品は、多くの場合、断熱材、ダクトラップ、金属建築物断熱材などを含むがこれらに限定されない住居の用途において使用される。繊維質断熱材製品は、また２．５ｐｃｆ～１０ｐｃｆの密度を有する、ボード、パネルまたは形成された製品などのより高密度の製品を含む。より高密度の断熱材製品は、多くの場合「重密度」製品と称され、壁および天井断熱材、パイプまたは貯槽断熱材、断熱材天井および壁パネル、ダクトボード、産業用ボード、音響ボードなどを含むがこれらに限定されない、工業的および／または商業的用途において使用される。天井ボード／タイルは、多くの場合、また建築物内部に音響の吸収および減衰を提供しつつ、構造的、美的価値の両方を与えるために使用される。天井タイルは、公共地域などの騒音防止を必要とする地域において使用されてもよく、住居の建築物においても使用される。

断熱材製品は、伝統的に重密度製品の製作のために、安価であり、受容できる物理的および機械的性質を有するフェノール－ホルムアルデヒドバインダー技術を使用する。しかし、ホルムアルデヒドバインダーは、繊維ガラス断熱材の製造中に望ましくない放出物を放出する。
ホルムアルデヒドベースバインダーの代替物として、ある種のホルムアルデヒド不含配合物が、繊維ガラス断熱材製品におけるバインダーとして使用するために開発されている。しかし、適切な代替物を開発する難問の１つは、望ましくない性質、例えば変色を回避しつつ、同等の機械的および物理的性質を有する配合物を特定することである。そのような性質の難問としては、高温／高湿性能、剛性、接着強度、加工性（粘度、切断、研磨、エッジ塗装）、および黄変を伴わずに明るい色を得ることが挙げられる。
例えば、天井タイルには、多くの場合少なくとも１種のスクリムがそれに接着し、白い（またはそうでなければ着色した）塗料で塗装されてもよい。ホルムアルデヒド不含バインダーを使用して形成された白色塗装タイルは、保管されると、時間が経つと黄変する傾向があることが見いだされている。したがって、異なるボードからのタイルが使用される場合、パネルは、一様な色を提供することができない。

さらに、高湿度条件下の天井パネルの剛性および剛直性の維持が、引き続き天井タイル産業にとって問題である。天井に使用されるタイルおよびボードがその周辺でのみ支持されるので、その問題は緊急である。湿度はタイルを弱め、周辺の限られた支持によりタイルが受け入れがたいほど垂れ下がる。
したがって、受容できる物理的、機械的性質を維持しつつ、環境にやさしい、ホルムアルデヒド不含バインダー組成物を使用して形成される、低密度および重密度の断熱材製品に対して必要性がある。

本発明の概念の様々な態様は、複数のランダムに配向した繊維、および前記繊維を少なくとも部分的に被覆する熱硬化性水性バインダー組成物を含む繊維質断熱材製品を対象とする。バインダー組成物は、少なくとも２個のヒドロキシル基および少なくとも２，０００ダルトンの数平均分子量を有する少なくとも１種の長鎖ポリオール、少なくとも２個のカルボン酸基を含む架橋剤、ならびに少なくとも２個のヒドロキシル基および２，０００ダルトン未満の数平均分子量を有する短鎖ポリオールを含み、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比は０．１／０．９～０．９／０．１である。
幾つかの例示の実施形態において、繊維は、鉱物繊維、ミネラルウール繊維、天然繊維および合成繊維のうちの１種または複数を含む。
幾つかの例示の実施形態において、断熱材製品は、０．１から０．５６平方フィート質量の間の密度を有する低密度断熱材製品である。低密度断熱材製品は、０．５から２５インチの間の厚さを有していてもよい。低密度断熱材製品は断熱材バット、断熱材ブランケット、ダクトラップまたは金属建築物断熱材であってもよい。

幾つかの例示の実施形態において、断熱材製品は、１．０から１０ｌｂｓ／ｆｔ³の間の密度を有する高密度断熱材製品である。高密度断熱材製品は、０．２から５．０インチの間の厚さを有していてもよい。幾つかの例示の実施形態において、高密度断熱材製品は、壁もしくは天井断熱材、パイプもしくは貯槽断熱材、ダクトボード、産業用ボード、または音響ボードを含む。
幾つかの例示の実施形態において、断熱材製品は、繊維質断熱材製品に接着した１種もしくは複数の強化材またはスクリム材料をさらに含む。
幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、２％から７．０％の間を含む０．５％から９％の間のバインダーＬＯＩを有する。
本発明の概念の様々な態様は、繊維質断熱材製品を含む天井ボード製品を対象とする。繊維質断熱材製品は、複数のランダムに配向した繊維、および繊維を少なくとも部分的に被覆する水性バインダー組成物を含む。バインダー組成物は、少なくとも２個のヒドロキシル基および少なくとも２，０００ダルトンの数平均分子量を有する少なくとも１種の長鎖ポリオール；少なくとも２個のカルボン酸基を含む架橋剤；ならびに少なくとも２個のヒドロキシル基および２，０００ダルトン未満の数平均分子量を有する短鎖ポリオールを含み、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比は０．１／０．９～０．９／０．１である。

幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、３５ＨＴから５０ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む。繊維質断熱材製品は、９％から１２％の間を含む８％から１６％の間のバインダーＬＯＩを含んでもよい。幾つかの例示の実施形態において、ボードは、周囲条件と高温／多湿条件下の両方で０．３”未満の完成した天井タイルのサグ格付けを有する。幾つかの例示の実施形態において、ボードは、ＡＳＴＭ Ｅ８４による５以下の火炎伝播を達成する。
本発明の概念の様々な態様は、第１の主面および第１の主面の反対の第２の主面を有する繊維質断熱材製品を含むダクトボード製品をさらに対象とする。繊維質断熱材製品は、複数のランダムに配向した繊維；および繊維を少なくとも部分的に被覆する水性バインダー組成物を含み、前記バインダー組成物は、少なくとも２個のヒドロキシル基および少なくとも２，０００ダルトンの数平均分子量を有する少なくとも１種の長鎖ポリオール；少なくとも２個のカルボン酸基を含む架橋剤；ならびに少なくとも２個のヒドロキシル基および２，０００ダルトン未満の数平均分子量を有する短鎖ポリオールを含み、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比は０．１／０．９～０．９／０．１である。

幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、２０ＨＴから８０ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む。繊維質断熱材製品は、３．２ｌｂｓ／ｆｔ³から５．３ｌｂｓ／ｆｔ³の間などの、２．０ｌｂｓ／ｆｔ³から６．０ｌｂｓ／ｆｔ³の間の密度を含んでもよい。
幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、０．５から５．０インチの間の厚さを有する。さらに、繊維質断熱材製品は、１５％から１９％の間を含む１３％から２３％の間のバインダーＬＯＩを含んでもよい。
幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、第１の主面に接着した化粧仕上げをさらに含む。化粧仕上げは、被覆繊維マット化粧仕上げまたは箔スクリムクラフト（ＦＳＫ）化粧仕上げを含んでもよい。

幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、第２の主面に接着したベールをさらに含む。ベールは、１０から１５μｍの間の直径を有するガラス繊維を含む繊維ガラスベールを含んでもよい。
一般的な本発明の概念の多数の他の態様、利点および／または特色が、以下の例示の実施形態の詳細な説明、および本明細書とともに提出される添付の図面からより容易に明らかになるであろう。
本発明の一般的な概念ならびにその例証の実施形態および利点が、例として、図面を参照して以下に詳細に記載される。

ｐＨおよび硬化の色が変化する、本出願による硬化バインダー組成物を用いて被覆された、例示の繊維ガラスシート細片を例証する図である。 バインダーのｐＨを増加させたときの例示のバインダー組成物について色度Ｌ^*ａ^*ｂ^*座標を示すグラフである。 例示の硬化バインダー組成物を用いて作製された繊維ガラス断熱材についてモル当量カルボン酸基／ヒドロキシル基および長鎖ポリオール／短鎖ポリオールの比が変化する、屈曲応力／質量／ＬＯＩを示すグラフである。； 例示の硬化バインダー組成物を用いて作製された繊維ガラス断熱材について、モル当量カルボン酸基／ヒドロキシル基および長鎖ポリオール／短鎖ポリオールの比が変化する、色度ｂ^*値を示すグラフである。； カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量の比が１／０．１であり、長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化する、例示のバインダー組成物で作製された繊維ガラスの引張力／ＬＯＩを示すグラフである。； カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量の比が１／０．１であり、長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化する、例示のバインダー組成物の、硬化後水溶性物質％および色度ｂ^*値の両方を示すグラフである。 カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量の比が１／１．５であり、長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化する、例示の硬化バインダー組成物の引張力／ＬＯＩを示すグラフである。 カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量の比が１／１．５であり、長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化する、例示のバインダー組成物の硬化後水溶性物質％および色度ｂ^*値の両方を示すグラフである。 カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量の比が１／０．５であり、長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化する、例示の硬化バインダー組成物の引張力／ＬＯＩを示すグラフである。 カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量の比が１／０．５であり、長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化する、例示のバインダー組成物の硬化後水溶性物質％と色度ｂ^*値の両方を示すグラフである。 カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量の比が１／１であり、長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化する、例示の硬化バインダー組成物の引張力／ＬＯＩを示すグラフである。 カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量の比が１／０．５であり、長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化する、例示のバインダー組成物の硬化後水溶性物質％と色度ｂ^*値の両方を示すグラフである。 カルボン酸基／ヒドロキシル基のモル当量比が変化する、例示の硬化バインダー組成物の引張力／ＬＯＩを示すグラフである。 従来のデンプンハイブリッドバインダー組成物およびフェノール尿素ホルムアルデヒドベースバインダー組成物と比較した、本出願による様々なバインダー組成物を使用して形成された、プラント実験ボードの曲げ弾性率を示すグラフである。 高温／多湿条件下で、従来のデンプンハイブリッドバインダー組成物およびフェノール尿素ホルムアルデヒドベースバインダー組成物と比較した、本出願による様々なバインダー組成物を使用して形成された、４’×４’繊維ガラス断熱材天井ボードタイルのサグを示すグラフである。 従来のデンプンハイブリッドバインダー組成物およびフェノール尿素ホルムアルデヒドベースバインダー組成物と比較した、本出願による様々なバインダー組成物を使用して形成された、プラント実験ボード製品の圧縮強度を示すグラフである。 従来のデンプンハイブリッドバインダー組成物およびフェノール尿素ホルムアルデヒドベースバインダー組成物と比較した、本出願による様々なバインダー組成物を使用して形成されたプラント実験ボード製品の破断時接着強度を示すグラフである。 従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された低密度繊維質断熱材製品と比較した、主題出願によるバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品の、積層した厚さのプロフィールを示すグラフである。 従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品と比較した、主題出願によるバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品の、積層した厚さプロフィールを示すグラフである。 従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品と比較した、主題出願によるバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品の、パッケージ外回復プロフィールを示すグラフである。 従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品と比較した、高温多湿条件下で主題出願によるバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品について、パッケージ外回復プロフィールを示すグラフである。 従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品と比較した、高温多湿条件下で主題出願によるバインダー組成物を使用して形成された低密度の繊維質断熱材製品について、パッケージ外回復プロフィールを示すグラフである。

別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術科学用語は、例示の実施形態が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書の記載で使用される用語は例示の実施形態を説明するためのみのものであり、例示の実施形態を限定することは意図しない。したがって、本発明の一般的な概念は、本明細書に例証される具体的な実施形態に限定されることは意図しない。本明細書に記載されるものと同様または等価の他の方法および材料が本発明の実施または試験において使用され得るが、好ましい方法および材料は本明細書に記載される。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「ａ」「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに別途指示しない限り、複数形も含むことを意図する。

別途指示されない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される原料、化学的および分子の性質、反応条件などの量を表すすべての数は、すべての場合において「約」という用語で修飾されていることを理解されたい。したがって、別途指示されない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲に示される数値パラメーターは、本発明の例示の実施形態によって得ようとする所望の性質によって変化し得る近似値である。各数値パラメーターは、最低限、有効数字の数および通常の丸め手法に照らして解釈されるべきである。
例示の実施形態の広範な範囲を示す数値範囲およびパラメーターが近似値であるにもかかわらず、具体的な例に示される数値は、可能な限り正確に報告される。しかし、いずれの数値も、それぞれの試験測定値に見いだされる標準偏差から必然的に生じるある種の誤差を本質的に含む。本明細書および特許請求の範囲を通して与えられるすべての数値範囲は、より狭い数値範囲がすべて本明細書に明示的に記されているかのように、そのような広範な数値範囲に入るすべてのそのようなより狭い数値範囲を含む。

本発明の概念は、一般に、硬化した熱硬化性ポリマーバインダー材料によって一緒に結合した繊維の集合体から形成された、繊維質断熱材製品、例えば住居、商業用および産業用断熱材、それから形成される天井ボードおよび天井タイル、ダクトボード、ダクトラップ、金属建築物断熱材、音響パネルなどを対象とする。繊維質製品は、無機繊維、有機繊維またはそれらの混合物を含んでもよい。適切な無機繊維の例は、ガラス繊維、ウールガラス繊維およびセラミック繊維を含む。他の補強繊維、例えば天然繊維および／または合成繊維、例えばポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアミド、アラミド、および／またはポリアラミド繊維が、無機繊維に加えて断熱材製品中に存在してもよい。「天然繊維」という用語は、本発明と組み合わせて使用される場合、植物の任意の部分、例えば、これらに限定されないが、茎、種子、葉、根または師部から抽出された植物繊維を指す。補強繊維材料として使用するのに適する天然繊維の例としては、玄武岩、綿、ジュート、竹、ラミー、バガス、麻、コイア、リネン、ケナフ、サイザル、亜麻、ヘネケ麻およびこれらの混合物が挙げられる。断熱材製品は、完全に１種類の繊維で形成されてもよく、複数の種類の繊維の組み合わせで形成されてもよい。例えば、断熱材製品は、断熱材として所望の用途に応じて、様々な種類のガラス繊維の組み合わせで形成されてもよく、異なる無機繊維および／または天然繊維の様々な組み合わせで形成されてもよい。

そのような製品を製造するための様々な種類の繊維質断熱材製品およびプロセスは公知であるが、ガラス繊維または鉱物断熱材の製造の１つの例は、溶融ガラスまたは他の鉱物材料の回転式繊維化によって連続工程で実行される。次いで、送風機はコンベヤへ繊維を導き、繊維質積層体を形成する。形成される断熱材積層体の全体にわたってバインダー組成物が基本的に均一に分布するように、繊維は、バインダー組成物、任意に水を用いて噴霧される。
未硬化の樹脂質バインダーが付着した繊維は、集められて未硬化の断熱材積層体に形成され、形成コンベヤで所望の面積質量に圧縮されてもよい。真空によって、繊維質積層体を通して形成コンベヤの下から空気を抜き、さらに断熱材積層体を圧縮する。ガラス繊維からの残余の熱、および形成作業中の繊維質積層体を通しての空気の流動は、一般にバインダーおよび任意の水噴霧からの水の大半をガラス繊維が形成槽を出る前に揮発させるのに十分であり、それによって粘性または準粘性のハイソリッド液体としてバインダーの残りの成分を繊維に残す。

次いで、断熱材積層体は、部分的圧縮条件で硬化オーブンに導かれる。次いで、それは、バインダーを硬化させて、本体を構成する複数のガラス繊維に寸法および質量安定性を達成するのに十分な温度で硬化オーブンを通り抜ける間に、連続した上下オーブンの間で所望の厚さに圧縮される。硬化オーブンは１００℃～３２５℃、または１７５℃～３００℃の温度で運転されてもよい。断熱材積層体を通して空気を供給してバインダー硬化を進め、残留水分または硬化の間に形成される縮合生成物は追い出される。断熱材積層体は、バインダーを架橋（硬化）し断熱材ボードを形成するのに十分な期間オーブン内に残存してもよい。断熱材ボードは切断装置によって所定の長さに切断され、続いて保管されてもよい。
次いで、１種または複数の補強材料またはスクリムは、断熱材ボードに接着されて、天井またはダクトのボード製品などの化粧仕上げした製品を形成することができる。適切なスクリム材料の非限定的な例は、織布または不織布繊維ガラスマット、クラフト紙、箔スクリムクラフト紙のラミネート、再生紙およびカレンダー紙を含む。補強材料は、当業界で従来通り使用されるいかなる結合剤または接着剤材料によって断熱材ボードの表面へ接着されてもよい。適切な結合剤は、補強材料に被覆するかそうでなければ塗布することができる、接着剤、高分子樹脂、アスファルトおよび瀝青質材料を含む。

断熱材製品は、伝統的なホルムアルデヒド無添加またはホルムアルデヒド不含のバインダー組成物を用いて製造された製品と比較して、匹敵するかまたは改善された、下流の用途において黄変の減少または無黄変を含む機械的、物理的性能を有する、ホルムアルデヒド無添加またはホルムアルデヒド不含の水性バインダー組成物を用いて製造された低密度および重密度断熱材製品を含んでもよい。
低密度の繊維質断熱材製品は、０．５ｐｃｆから２．０ｐｃｆ、および０．８ｐｃｆから１．５ｐｃｆの間を含む０．１ｐｃｆから２．５ｐｃｆの間の密度を有していてもよい。繊維質断熱材製品は、０．５インチから２５インチの間の厚さを有していてもよい。
重密度の繊維質断熱材製品は、３．０ｐｃｆから８ｐｃｆの間、５．０ｐｃｆから７．５ｐｃｆの間を含む、２．５から１０ｐｃｆの間の密度を有していてもよい。繊維質断熱材製品は、０．５から４．０インチ、０．６から３．５インチ、０．８から３．０インチの間を含む、０．２から５．０インチの間の厚さを有していてもよい。
繊維質断熱材製品は、ホルムアルデヒド不含（またはホルムアルデヒド無添加）の水性バインダー組成物を使用して形成される。幾つかの例示の実施形態において、ホルムアルデヒド不含の水性バインダー組成物は、少なくとも１種の長鎖ポリオール、および少なくとも１種の一次架橋剤、および少なくとも１種の短鎖ポリオールを含む少なくとも１種の二次架橋剤を含む。

一次架橋剤は、ポリオールを架橋するために適切な任意の化合物であってよい。例示の実施形態において、一次架橋剤は、数平均分子量が、９０ダルトンより多い、９０ダルトン～１０，０００ダルトン、または１９０ダルトン～５，０００ダルトンである。幾つかの例示の実施形態において、架橋剤は、数平均分子量が２，０００ダルトン～５，０００ダルトン、または４，０００ダルトンである。適切な架橋剤の非限定的な例としては、１以上のカルボン酸基（－ＣＯＯＨ）、例えばポリカルボン酸（およびその塩）、酸無水物、酸無水物を有するモノマー性およびポリマー性ポリカルボン酸（すなわち、混合酸無水物）、ならびにアクリル酸のホモポリマーまたはコポリマー、例えばポリアクリル酸（およびその塩）、ならびにポリアクリル酸ベース樹脂、例えば、いずれもＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＱＲ－１６２９ＳおよびＡｃｕｍｅｒ ９９３２を有する材料が挙げられる。Ａｃｕｍｅｒ ９９３２は、４０００の分子量および６～７質量％の次亜リン酸ナトリウム含有率を有するポリアクリル酸／次亜リン酸ナトリウム樹脂である。ＱＲ－１６２９Ｓはポリアクリル酸／グリセリン混合物である。

幾つかの場合では、一次架橋剤は、中和剤で事前に中和されてもよい。そのような中和剤としては、有機および／または無機塩基、例えば水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウムおよびジエチルアミン、ならびに任意の種類の第一級、第二級または第三級アミン（アルカノールアミンを含む）が挙げられる。様々な例示の実施形態において、中和剤は、水酸化ナトリウムおよびトリエタノールアミンのうちの少なくとも１種を含んでもよい。
幾つかの例示の実施形態において、一次架橋剤は、水性バインダー組成物の総固形分含有率に対して、少なくとも５０質量％、例えば、限定されずに、少なくとも５５質量％、少なくとも６０質量％、少なくとも６３質量％、少なくとも６５質量％、少なくとも７０質量％、少なくとも７３質量％、少なくとも７５質量％、少なくとも７８質量％、および少なくとも８０質量％で水性バインダー組成物中に存在する。幾つかの例示の実施形態において、一次架橋剤は、水性バインダー組成物の総固形分含有率に対し、５０質量％～８５質量％、例えば、限定されずに、６０質量％～８０質量％、６２質量％～７８質量％、および６５質量％～７５質量％の量で水性バインダー組成物中に存在する。

幾つかの例示の実施形態において、長鎖ポリオールは、数平均分子量が少なくとも２，０００ダルトン、例えば、分子量が３，０００ダルトン～４，０００ダルトンである少なくとも２個のヒドロキシル基を有するポリオールを含む。幾つかの例示の実施形態において、長鎖ポリオールは、ポリマー性ポリヒドロキシ化合物、例えばポリビニルアルコール、部分的または完全に加水分解されもよいポリ酢酸ビニル、またはそれらの混合物のうちの１以上を含む。例証として、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルがポリヒドロキシ成分として作用する場合、８０％～８９％加水分解されたポリ酢酸ビニル、例えば、いずれも８５％（Ｐｏｖａｌ（登録商標）３８５）および８８％（Ｓｅｌｖｏｌ（商標）５０２）加水分解された、Ｐｏｖａｌ（登録商標）３８５（Ｋｕｒａｒａｙ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．）およびＳｅｖｏｌ（商標）５０２（Ｓｅｋｉｓｕｉ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ａｍｅｒｉｃａ，ＬＬＣ）などを利用することができる。
長鎖ポリオールは、最大５０質量％の全固形分、例えば、限定することなく、最大２８質量％、２５質量％、２０質量％、１８質量％、１５質量％および１３質量％の全固形分の量で水性バインダー組成物中に存在してもよい。幾つかの例示の実施形態において、長鎖ポリオールは、全固形分の５．０質量～３０質量％、例えば、限定することなく、終点およびその間の部分的組み合わせをすべて含めて、全固形分の７質量％～２５質量％、８質量％～２０質量％、９質量％～１８質量％および１０質量％～１６質量％の量で水性バインダー組成物中に存在する。

水性バインダー組成物は、短鎖ポリオールなどの二次架橋剤を含んでもよい。短鎖ポリオールは、分子量が２，０００ダルトン未満、例えば７５０ダルトン未満、５００ダルトン未満であり、複数のヒドロキシル（－ＯＨ）基を有する水溶性化合物を含み得る。適切な短鎖ポリオール成分としては、糖アルコール、２，２－ビス（メチロール）プロピオン酸（ビス－ＭＰＡ）、トリ（メチロール）プロパン（ＴＭＰ）、ペンタエリトリトールおよび短鎖アルカノールアミン、例えばトリエタノールアミンが挙げられる。幾つかの例示の実施形態において、短鎖ポリオールは粘度降下剤として作用し、長鎖ポリオール分子（例えば、ポリビニルアルコール）間の分子内および分子間水素結合を破壊することで、組成物の粘度を低下させる。しかし、これらの短鎖ポリオール分子は長鎖ポリオールと同様の構造を有するため、同じように架橋剤と反応し得る。このため、バインダーおよび製品の性能に悪影響を及ぼさない。
糖アルコールは、糖のアルドまたはケト基が対応するヒドロキシ基に還元される（例えば、水素化によって）場合に得られる化合物を意味すると理解される。開始糖は、単糖、オリゴ糖および多糖、ならびにそれらの生成物の混合物、例えばシロップ、糖蜜およびデンプン加水分解物から選ぶことができる。また、開始糖は、糖の無水形態である場合もある。糖アルコールは、対応する開始糖に酷似しているが、糖ではない。したがって、例えば、糖アルコールは、還元能を有さず、還元糖に典型的なメイラード反応に関与し得ない。幾つかの例示の実施形態において、糖アルコールは、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、マルチトール、マンニトール、イジトール、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、それらのシロップ、およびそれらの混合物を含む。様々な例示の実施形態において、糖アルコールは、グリセロール、ソルビトール、キシリトールおよびそれらの混合物から選択される。幾つかの例示の実施形態において、二次架橋剤は糖アルコールのダイマーまたはオリゴマー縮合生成物である。様々な例示の実施形態において、糖アルコールの縮合生成物はイソソルビドである。幾つかの例示の実施形態において、糖アルコールはジオールまたはグリコールである。

幾つかの例示の実施形態において、短鎖ポリオールは、全固形分の最大５０質量％、例えば限定しないで、全固形分の最大２５質量％、２０質量％、１８質量％、１５質量％、１３質量％、１１質量％および１０質量％の量で水性バインダー組成物中に存在する。幾つかの例示の実施形態において、短鎖ポリオールは、終点およびその間の部分的組み合わせをすべて含めて、全固形分の０～３０質量％の、例えば、限定しないが、全固形分の２質量％～３０質量％、３質量％～２５質量％、５質量％～２０質量％、８質量％～１８質量％および９質量％～１５質量％の量で水性バインダー組成物中に存在する。

様々な例示の実施形態において、長鎖ポリオール、架橋剤および短鎖ポリオールは、カルボン酸基、無水物基またはそれらの塩のモル当量数と、ヒドロキシル基のモル当量数の比が、１／０．０５～１／５、例えば１／０．０８～１／２．０、１／０．１～１／１．５および１／０．３～１／０．６６となるような量で存在する。しかし、驚くべきことに、この比の範囲内では、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比が、バインダー組成物の性能、例えば硬化後のバインダーの引張強度および水溶性に影響を及ぼすことが発見された。例えば、０．１／０．９～０．９／０．１の間、例えば０．３／０．７から０．７／０．３の間、または０．４／０．６から０．６／０．４の間の長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比が、バランスのとれた望ましい機械的および物理的性質を与えることが発見された。様々な例示の実施形態において、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比はおよそ０．５／０．５である。

長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比は、特定の性質が最終用途の必要性に応じて最適化されるように、最適化されてもよい。例えば、長鎖ポリオールの濃度が減少するにつれて、バインダーの色彩強度は減少する（より白くなる）。しかし、長鎖ポリオール濃度を下げると、またバインダー組成物を用いて形成される製品の引張強度を低下させることもある。したがって、諸特性間のバランスが思いがけず、本明細書において開示される比の内側に入った。

水性バインダー組成物は、硬化促進剤としても公知のエステル化触媒を含んでもよい。触媒には、無機塩、ルイス酸（すなわち、塩化アルミニウムまたは三フッ化ホウ素）、ブレンステッド酸（すなわち、硫酸、ｐ－トルエンスルホン酸およびホウ酸）有機金属錯体（すなわち、カルボン酸リチウム、カルボン酸ナトリウム）および／またはルイス塩基（すなわち、ポリエチレンイミン、ジエチルアミン、またはトリエチルアミン）が含まれ得る。さらに、触媒には、リン含有有機酸のアルカリ金属塩、特にリン酸、次亜リン酸、またはポリリン酸のアルカリ金属塩が含まれ得る。そのようなリン触媒の例としては、これらに限定されないが、次亜リン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、ピロリン酸二ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、リン酸カリウム、トリポリリン酸カリウム、トリメタリン酸ナトリウム、テトラメタリン酸ナトリウム、およびそれらの混合物が挙げられる。さらに、触媒または硬化促進剤は、フルオロボレート化合物、例えばフルオロホウ酸、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸カルシウム、テトラフルオロホウ酸マグネシウム、テトラフルオロホウ酸亜鉛、テトラフルオロホウ酸アンモニウムおよびそれらの混合物であってもよい。さらに、触媒は、リン化合物とフルオロボレート化合物の混合物であってもよい。他のナトリウム塩、例えば硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウムもまた、または代替的に、触媒として使用することができる。

触媒は、バインダー組成物の全固形分の０質量％～１０質量％の量、例えば、限定することなく、１質量％～５質量％、または２質量％～４．５質量％、または２．８質量％～４．０質量％、または３．０質量％～３．８質量％の量で水性バインダー組成物中に存在してもよい。
水性バインダー組成物は、少なくとも１種のカップリング剤を含んでもよい。少なくとも１つの例示の実施形態において、カップリング剤はシランカップリング剤である。カップリング剤は、バインダー組成物の全固形分の０．０１質量％～５質量％、０．０１質量％～２．５質量％、０．０５質量％～１．５質量％、または０．１質量％～１．０質量％の量でバインダー組成物中に存在してもよい。

バインダー組成物に使用することができるシランカップリング剤の非限定的な例は、官能基アルキル、アリール、アミノ、エポキシ、ビニル、メタクリルオキシ、ウレイド、イソシアネート、およびメルカプトを特徴とし得る。例示の実施形態において、シランカップリング剤には、１以上の官能基、例えばアミン（第一級、第二級、第三級および第四級）、アミノ、イミノ、アミド、イミド、ウレイド、またはイソシアネートを有する１以上の窒素原子を含むシランが含まれる。適切なシランカップリング剤の具体的な非限定的な例としては、これらに限定されないが、アミノシラン（例えば、トリエトキシアミノプロピルシラン、３－アミノプロピル－トリエトキシシランおよび３－アミノプロピル－トリヒドロキシシラン）、エポキシトリアルコキシシラン（例えば、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシランおよび３－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン）、メタクリル（ｍｅｔｈｙａｃｒｙｌ）トリアルコキシシラン（例えば、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシランおよび３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン）、炭化水素トリアルコキシシラン、アミノトリヒドロキシシラン、エポキシトリヒドロキシシラン、メタクリルトリヒドロキシシランおよび／または炭化水素トリヒドロキシシランが挙げられる。１つまたは複数の例示の実施形態において、シランはアミノシラン、例えばγ－アミノプロピルトリエトキシシランである。

水性バインダー組成物は、加工助剤を含んでもよい。加工助剤は、繊維形成および配向処理を促進するように機能する限り、特に限定されない。加工助剤は、バインダーの塗布分布均一性を改善するため、バインダーの粘度を低減するため、形成後の勾配高さを増加させるため、縦方向の質量分布均一性を改善するため、および／または形成工程とオーブン硬化工程の両方でバインダーの脱水を加速させるために使用することができる。加工助剤は、バインダー組成物中の総固形分含有率に対して、０～１０質量％、０．１質量％～５．０質量％、または０．３質量％～２．０質量％、または０．５質量％～１．０質量％の量でバインダー組成物中に存在してもよい。幾つかの例示の実施形態において、水性バインダー組成物は、加工助剤を本質的にまたは全く含まない。
加工助剤の例としては、消泡剤、例えば鉱物、パラフィン、もしくは植物油のエマルションおよび／または分散液、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）流体の分散液およびポリジメチルシロキサンまたは他の材料で疎水化されたシリカの分散液が挙げられる。さらなる加工助剤には、アミドワックス、例えばエチレンビス－ステアラミド（ＥＢＳ）または疎水化シリカからなる粒子が含まれ得る。バインダー組成物に利用することができるさらなる加工助剤は、界面活性剤である。バインダーの霧化、濡れおよび界面接着を補助するために、１以上の界面活性剤がバインダー組成物に含まれてもよい。

界面活性剤は特に限定されず、これらに限定されないが、イオン性界面活性剤（例えば、サルフェート、スルホネート、ホスフェートおよびカルボキシレート）、サルフェート（例えば、アルキルサルフェート、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、アルキルエーテルサルフェート、ラウレス硫酸ナトリウムおよびミレス硫酸ナトリウム）、両性界面活性剤（例えば、アルキルベタイン、例えばラウリル－ベタイン）、スルホネート（例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ペルフルオロオクタンスルホネート、ペルフルオロブタンスルホネートおよびアルキルベンゼンスルホネート）、ホスフェート（例えば、アルキルアリールエーテルホスフェートおよびアルキルエーテルホスフェート）、カルボキシレート（例えば、アルキルカルボキシレート、脂肪酸塩（石けん）、ステアリン酸ナトリウム、ラウロイルサルコシンナトリウム、カルボキシレートフッ素系界面活性剤、ペルフルオロナノエートおよびペルフルオロオクタノエート）、陽イオン性（例えば、アルキルアミン塩、例えばラウリルアミン酢酸塩）、ｐＨ依存性界面活性剤（第一級、第二級または第三級アミン）、恒久的に荷電した第四級アンモニウムカチオン（例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、セチルピリジニウムクロリドおよびベンゼトニウムクロリド）ならびに双性イオン性界面活性剤、第四級アンモニウム塩（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリドおよびアルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド）ならびにポリオキシエチレンアルキルアミンなどの界面活性剤が含まれる。

バインダー組成物とともに使用することができる適切な非イオン性界面活性剤には、ポリエーテル（例えば、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの縮合物、これには直鎖および分岐鎖アルキルおよびアルカリールポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールエーテルおよびチオエーテルが含まれる）、７～１８個の炭素原子を含むアルキル基を有し、４～２４０個のエチレンオキシ単位を有するアルキルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール（例えば、ヘプチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノールおよびノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール）、ソルビタン、ソルビド、マンニタンおよびマンニドを含むヘキシトールのポリオキシアルキレン誘導体、部分長鎖脂肪酸エステル（例えば、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエートおよびソルビタントリオレエートのポリオキシアルキレン誘導体）、エチレンオキシドと疎水性塩基の縮合物であって、塩基がプロピレンオキシドとプロピレングリコールを縮合することによって形成される縮合物、硫黄含有縮合物（例えば、エチレンオキシドと高級アルキルメルカプタン、例えばノニル、ドデシル、もしくはテトラデシルメルカプタンを、またはアルキルチオフェノールを縮合することによって調製される縮合物、ここでアルキル基は６～１５個の炭素原子を含む）、長鎖カルボン酸（例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸およびオレイン酸、例えばトール油脂肪酸）のエチレンオキシド誘導体、長鎖アルコール（例えば、オクチル、デシル、ラウリルまたはセチルアルコール）のエチレンオキシド誘導体、ならびにエチレンオキシド／プロピレンオキシドのコポリマーが含まれる。

少なくとも１つの例示の実施形態において、界面活性剤は、２，５，８，１１－テトラメチル－６－ドデシン－５，８－ジオールであるＤｙｎｏｌ ６０７、エトキシ化２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール界面活性剤であるＳＵＲＦＯＮＹＬ（登録商標）４２０、ＳＵＲＦＯＮＹＬ（登録商標）４４０およびＳＵＲＦＯＮＹＬ（登録商標）４６５（Ｅｖｏｎｉｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、Ｐａ．）から市販されている）、Ｓｔａｎｆａｘ（ラウリル硫酸ナトリウム）、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ ４６５（エトキシ化２，４，７，９－テトラメチル５デシン－４，７－ジオール）、Ｔｒｉｔｏｎ（商標）ＧＲ－ＰＧ７０（１，４－ビス（２－エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム）、およびＴｒｉｔｏｎ（商標）ＣＦ－１０（ポリ（オキシ－１，２－エタンジイル）、アルファ－（フェニルメチル）－オメガ－（１，１，３，３－テトラメチルブチル）フェノキシ）のうちの１以上を含む。
界面活性剤は、バインダー組成物中の総固形分含有率に対して０～１０質量％、０．１％質量～５．０質量％、０．３％質量～２．０質量％、または０．５％質量～１．０質量％の量でバインダー組成物中に存在してもよい。

バインダー組成物はまた、ｐＨ調整剤として、ｐＨを所望のレベルに調整するのに十分な量で、有機および／または無機酸ならびに塩基を含んでもよい。ｐＨは、バインダー組成物の原料の適合性を促進する、または様々な種類の繊維に作用するように、所期の用途に基づいて調整され得る。幾つかの例示の実施形態において、ｐＨ調整剤を利用して、バインダー組成物のｐＨを酸性ｐＨに調整する。適切な酸性ｐＨ調整剤の例としては、無機酸、例えば、これらに限定されないが、硫酸、リン酸およびホウ酸、さらに有機酸、例えばｐ－トルエンスルホン酸、モノまたはポリカルボン酸、例えば、これらに限定されないが、クエン酸、酢酸およびこれらの無水物、アジピン酸、シュウ酸、およびこれらの対応する塩が挙げられる。また、酸前駆体であり得る無機塩も含まれる。酸はｐＨを調整し、幾つかの場合では、上記で考察したように、架橋剤として作用する。他の例示の実施形態において、有機および／または無機塩基が、バインダー組成物のｐＨを上昇させるために含まれ得る。幾つかの例示の実施形態において、塩基は揮発性塩基であっても不揮発性塩基であってもよい。例示の揮発性塩基には、例えば、アンモニアおよびアルキル置換アミン、例えばメチルアミン、エチルアミンまたは１－アミノプロパン、ジメチルアミンおよびエチルメチルアミンが含まれる。例示の不揮発性塩基には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、およびｔ－ブチルアンモニウムヒドロキシドが含まれる。

バインダー組成物のｐＨは、酸性条件下で硬化し、２．０～３．０の間の本来のｐＨを有する。このｐＨで、バインダー組成物は、硬化すると、橙赤色を有し得、この色はバインダー濃度および硬化温度により外観が変動する。長鎖ポリオール（例えば、ポリビニルアルコール）は、その分解温度を超える温度で水が急速に鎖から離れて脱離することによって色が黄色から橙色、暗褐色、黒へと変化すると考えられる。この反応は酸で触媒され、これによりほとんどのカルボン酸およびポリビニルアルコール含有バインダーが黄橙色になる。
このような色および外観の変化は、幾つかの用途、特に露出したボードが関与する用途にとって望ましくない場合がある。しかし、意外なことにｐＨをわずかに、例えば０．２５～２．０ｐＨ単位上昇させると、色が顕著に明るくなり、外観の変化やマーブル模様化が少なくなることが発見された。特に、色の外観は、ｐＨを０．５～１．５ｐＨ単位または１．０～１．５ｐＨ単位上昇させることにより、橙赤色からオフホワイト色へと変化し得る。

図１に示されるように、バインダー組成物のｐＨが上昇すると、硬化バインダー組成物の色は、２．７のｐＨでの暗橙色から、４．０３のｐＨでの基本的に白色まで大幅に明るくなる。ｐＨが３．５に近づくにつれ、色は顕著に変化し始める。
さらに、図２では、従来の炭水化物ベースバインダー組成物と比較した、ｐＨ上昇に伴う硬化ポリアクリル酸／ソルビトール／ポリビニルアルコール（「ＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨ」）バインダー組成物において見られる色の変化が例示される。
図２では、Ｌ^*ａ^*ｂ^*座標を使用して色の影響を測定した。この試験は、赤と緑の２色が同時に、または黄色と青の２色が同時に存在することはあり得ないと表明する反対色説に倣ってモデル化されたものである。図２は、黄色／青座標（正のとき黄色、負のとき青）であるｂ^*値を示す（ＨｕｎｔｅｒＬａｂＭｉｎｉＳｃａｎＥＺｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔで測定した）。この尺度では、数字が小さいほど黄変が少ないことを示す。図２に示されるように、ｂ^*色値はおよそ２．８のｐＨでの２５超から、４．１～４．３のｐＨ範囲での４～７へ大幅に減少した。このｂ^*色値の低減から、直線が０に近づくにつれ、硬化バインダーの黄色ははるかに明るく、白により近くなることが示される。様々な例示の実施形態では、バインダー組成物は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*座標を使用して４５未満、例えば４０未満、３５未満、３０未満、２５未満、２０未満、１５未満、１０未満および５未満のｂ^*色値を達成する。

このｐＨ調整は、有機および／または無機塩基を、ｐＨを所望のレベルに調整するのに十分な量で含むことによって達成することができる。幾つかの例示の実施形態において、塩基は不揮発性の塩基である。例示の有機および／または無機塩基には、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウムおよびジエチルアミン、および任意の種類の第一級、第二級または第三級アミン（アルカノールアミンを含む）が含まれる。代替的に、またはそれに加えて、ｐＨ調整は、ｐＨが７～８であり得るアルカリ再生水または「洗浄」水を組み込むことによって達成することができる。
したがって、本出願の様々な態様は、バインダーのｐＨを制御することによって硬化バインダー組成物の色を制御するための方法を対象とする。驚くべきことに、そのようなｐＨの上昇は、製品の性能にほとんどまたは全く影響を及ぼさない。そのような効果は、他のポリカルボン酸および／または炭水化物ベースバインダー組成物では、ｐＨが１．０～１．５ｐＨ単位上昇すると性能が劣化して望まれない色の増加を引き起こすという対照的な効果を示したため、予想外である。

下の表１は、本開示によるバインダー組成物（ＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨ）および従来のデンプンハイブリッドバインダー組成物の両方を使用して調製された、ｐＨ上昇のレベルが変化する低密度繊維ガラス断熱材ボードの回復データを示す。各製品の厚さを測定し、１週間圧縮した後解放した。これを乾燥条件（室温および５０％の相対湿度）と高温／多湿（９０Ｆおよび９０％相対湿度）条件の両方で行った。その後、厚さ回復を測定し、それを下の表１に示す。洗浄水（ＷＷ）または「再生水」の添加によってｐＨが上昇するにつれ、ＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨバインダー組成物で形成されたボードは、従来のデンプンハイブリッドバインダー組成物を使用して形成されたボードよりも高い厚さ回復を示した。

硬化前の状態では、バインダー組成物のｐＨは、その間のすべての量および範囲を含めて２～５に及び得る。幾つかの例示の実施形態において、バインダー組成物のｐＨは、硬化前の状態で２．２～４．０、例えば２．５～３．８および２．６～３．５である。硬化後、バインダー組成物のｐＨは少なくともｐＨ６．０、例えば６．５～８．５、または６．８～７．２のレベルまで上昇し得る。

バインダーは、その後の断熱材料の組立ておよび設置に悪影響を及ぼす可能性がある無機および／または有機粒子の存在を低減する、または排除するために、粉塵抑制剤を含んでもよい。粉塵抑制剤は、任意の従来の鉱物油、鉱物油エマルション、天然または合成油、バイオベース油、または潤滑油、例えば、これらに限定されないが、シリコーンおよびシリコーンエマルション、ポリエチレングリコール、ならびに、オーブン内の油の蒸発を最小限に抑えるように引火点が高い任意の石油系または非石油系油であってよい。
幾つかの例示の実施形態において、水性バインダー組成物は、最大で１０質量％、例えば最大で８質量％、または最大で６質量％の粉塵抑制剤を含む。様々な例示の実施形態では、水性バインダー組成物は、０質量％～１０質量％、例えば１．０質量％～７．０質量％、または１．５質量％～６．５質量％、または２．０質量％～６．０質量％、または２．５質量％～５．８質量％の粉塵抑制剤を含む。

バインダーは、活性固形物を溶解または分散させて補強繊維に塗布するための水をさらに含む。水は、水性バインダー組成物を、補強繊維に塗布するために、さらに繊維での所望の固形分含有率を達成するのに適する粘度に希釈するのに十分な量で添加されてもよい。本発明のバインダー組成物は、従来のフェノール－尿素ホルムアルデヒドまたは炭水化物ベースバインダー組成物よりも低い固形分含有率を含み得ることが発見された。特に、バインダー組成物は、３質量％～３５質量％のバインダー固形分、例えば、限定することなく、１０質量％～３０質量％、１２質量％～２０質量％、および１５質量％～１９質量％のバインダー固形分を含み得る。固形分のこのレベルから、本発明のバインダー組成物が伝統的なバインダー組成物よりも多く水を含み得ることが示される。しかし、バインダー組成物は硬化速度が速いため、バインダーは高い勾配水分レベル（３％～３０％）で処理することができ、バインダー組成物は従来のバインダー組成物と比べると水分を除去する必要が少ない。製品のバインダー含有率は、強熱減量（ＬＯＩ）として測定することができる。ある種の実施形態において、断熱材製品を形成するガラス繊維についてのＬＯＩは５％～５０％、例えば、限定することなく、１％～２５％、５％～１９％、および４．５％～６．０％である。幾つかの例示の実施形態において、バインダー組成物は、より低いＬＯＩで従来のフェノール、デンプンベースまたはデンプンハイブリッドバインダー組成物と同様のまたはそれよりも高い性能を達成することが可能である。

幾つかの例示の実施形態において、水性バインダー組成物は、１以上の添加剤、例えばカップリング剤、増量剤、架橋密度向上剤、脱臭剤、酸化防止剤、粉塵抑制剤、殺生物剤、防湿剤またはこれらの組み合わせも含み得る。バインダーは、限定することなく、染料、顔料、さらなる充填剤、着色剤、ＵＶ安定化剤、熱安定化剤、発泡防止剤、乳化剤、保存剤（例えば、安息香酸ナトリウム）、腐食阻害剤、およびこれらの混合物を含み得る。工程および製品の性能を改善するために、他の添加剤がバインダー組成物に添加されてもよい。そのような添加剤には、潤滑剤、湿潤剤、帯電防止剤、および／または撥水剤が含まれる。添加剤は、微量（例えばバインダー組成物の０．１質量％未満）から、バインダー組成物の全固形分の１０質量％まで、バインダー組成物中に存在してもよい。
幾つかの例示の実施形態において、水性バインダー組成物は、モノマー性カルボン酸成分を実質的に含まない。例示のモノマー性ポリカルボン酸成分には、アコニット酸、アジピン酸、アゼライン酸、ブタンテトラカルボン酸二水和物、ブタントリカルボン酸、クロレンド酸無水物、シトラコン酸、クエン酸、ジシクロペンタジエン－マレイン酸付加物、ジエチレントリアミンペンタ酢酸ペンタナトリウム塩、ジペンテンと無水マレイン酸の付加物、エンドメチレンヘキサクロロフタル酸無水物、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、完全マレエート化ロジン、マレエート化トール油脂肪酸、フマル酸、グルタル酸、イソフタル酸、イタコン酸、アルコールに次いでカルボン酸に過酸化カリウムで酸化不飽和化されるマレエート化ロジン、リンゴ酸、無水マレイン酸、メサコン酸、シュウ酸、無水フタル酸、ポリ乳酸、セバシン酸、コハク酸、酒石酸、テレフタル酸、テトラブロモフタル酸無水物、テトラクロロフタル酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、トリメリト酸無水物およびトリメシン酸が含まれる。
様々な例示の実施形態において、水性バインダー組成物は、長鎖ポリオール（例えば、完全または部分加水分解ポリビニルアルコール）、一次架橋剤（例えば、ポリマー性ポリカルボン酸）、および二次架橋剤（例えば、糖アルコール）を含む。ある種の例示の実施形態による、本発明のバインダー組成物に使用される成分の範囲を表２に示す。

本開示の様々な例示の実施形態による水性バインダー組成物は、表３に示される触媒／促進剤（例えば、次亜リン酸ナトリウム）、界面活性剤、および／またはカップリング剤（例えば、シラン）をさらに含んでもよい。

幾つかの例示の実施形態において、バインダー組成物は、バインダー１グラムにつき１０００ｇの脱イオン水を使用して、水溶性物質を脱イオン水で２時間室温で抽出することによって判定される、硬化後水溶性物質レベルが低減されるように配合される。硬化後の水溶性物質レベルが高いほど、硬化材料が水および／または高温／多湿環境に曝された場合／ときに、浸出する可能性が高くなる。幾つかの例示の実施形態において、バインダー組成物は、硬化後に６質量％以下の水溶性物質を有する。幾つかの例示の実施形態において、バインダー組成物は、硬化後に５．０質量％未満、例えば５．０質量％、４．０質量％、３．０質量％未満、２．５質量％未満、２．０質量％未満、１．５質量％未満、または１．０質量％未満の水溶性物質を有する。硬化後の水溶性物質レベルを６．０質量％以下まで低減させることによって、硬化後に６．０質量％より多い水溶性物質を有するが他の点では同様のバインダー組成物と比較して、バインダー組成物の引張強度が改善されることが発見された。

硬化後にバインダー組成物に残存する水溶性物質の量は、バインダー中のカルボン酸基の量によって少なくとも部分的に判定され得る。特に、酸基が過剰になると水溶性含有率が増加し、硬化後の水溶性物質が増加する。下の表４に示されるように、比較例１および２は非常に酸性のＣＯＯＨ／ＯＨ比を有し、結果として硬化後の水溶性物質のパーセンテージが許容されないほど高くなっている。対照的に、硬化後に残存する水溶性物質のパーセンテージは、１／０．１以下のＣＯＯＨ／ＯＨ比で実質的に減少する。

硬化後の水溶性物質レベルが許容される程度に低い（例えば、６質量％以下）バインダー組成物を製作するためには、全ポリオール含有率に少なくとも１０質量％の１以上の短鎖ポリオールが含まれているべきであることが、さらに発見された。一般的に、ソルビトールなどの短鎖ポリオールは水溶性が高いため、これは特に驚くべきことである。したがって、ソルビトールレベルを上昇させると、バインダー組成物中の水溶性物質の量が増加することが予想されよう。
幾つかの例示の実施形態において、バインダー組成物は固形分３０％以下で４００ｃＰ未満、例えば固形分３０％以下で３００ｃＰ未満、および固形分３０％以下で２００ｃＰ未満の粘度を有する。様々な例示の実施形態において、バインダー組成物の粘度は固形分３０％以下で１７５ｃＰ以下である。

上記のように、本明細書において記載のホルムアルデヒド不含水性バインダー組成物は、伝統的なホルムアルデヒドベースバインダー組成物を用いて製造された製品と比較して、同等のまたは改善された機械的および物理的性能を有する低密度および重密度の繊維質断熱材製品を製造するために使用される。
幾つかの例示の実施形態において、繊維ガラス断熱材マットはレッドリスト不含であり、これは、マットがｈｔｔｐｓ：／／ｌｉｖｉｎｇ－ｆｕｔｕｒｅ．ｏｒｇ／ｄｅｃｌａｒｅ／ｄｅｃｌａｒｅ－ａｂｏｕｔ／ｒｅｄ－ｌｉｓｔ／で定義されているレッドリストに含まれる化学薬品を含まないことを意味する。特に、繊維ガラス断熱材マットは、添加されたホルムアルデヒドを含まない。

繊維質断熱材製品は、いかなる直径の大きさおよび長さを有する繊維を含んでもよい。幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、５ＨＴから８０ＨＴの間の繊維直径を有するガラス繊維を含む。
硬化した繊維質断熱材製品のバインダー含有率は、強熱減量（ＬＯＩ）として測定されてもよい。ある種の実施形態において、繊維ガラス断熱材製品についてのバインダー組成物のＬＯＩは、２．５％～２０％の間、例えば４％～１７％、５％～１５％および５．５％～１４．５％の間を含むがこれに限定されない。
幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は天井ボードを含む。幾つかの例示の実施形態において、天井ボードは、１ｐｃｆ～１２ｐｃｆの間の密度を有し、３５から５０ＨＴ（十万）の間、例えば４０から４６ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む。天井ボードは、１５％未満、例えば１３％未満、１１％未満および１０．５５％未満のＬＯＩを有していてもよい。

幾つかの例示の実施形態において、製造された天井ボードは、耐火性（ＡＳＴＭ Ｅ８４）、臭気排ガス（ＡＳＴＭ Ｃ１３０４－３．５以下の臭気格付け）、耐菌性（ＡＳＴＭ Ｃ１３３８－カビの増殖がないこと）、および耐食性（ＡＳＴＭ Ｃ６６５－無菌コットンからの腐食を超える腐食がないこと；およびＡＳＴＭ Ｃ１６１７－塩化物溶液が５ｐｐｍを超えないこと）についての１つまたは複数のＡＳＴＭ試験に合格する。耐火性に関して、製造された天井ボードは、１５以下の火炎伝播としてのＡＳＴＭ Ｅ８４ボード表面燃焼の必要条件に合格するだけでなく、幾つかの例示の実施形態においては、天井ボードは、１０以下の火炎伝播、５以下、２以下および０以下の火炎伝播を実証した。さらに、この試験の下で煙の発生はなかった。

幾つかの例示の実施形態において、製造された天井ボードは、最大５質量％、例えば、最大４質量％、最大３質量％、最大２質量％のＡＳＴＭ Ｃ１１０４による水蒸気収着を有している。
幾つかの例示の実施形態において、製造された天井ボードは、周囲条件または高温／多湿条件（４ｘ４）下でボードの０．３”未満および５０％未満の剥離の完成した天井タイルのサグおよび剥離を有する。幾つかの実施形態において、天井ボードは、周囲条件または高温／多湿条件の下でＡＷＩサグ試験による、完成した天井タイルのサグおよび剥離を、ボードの０．２”未満有し、基本的に剥離はない。
製造された天井ボードはさらに、含湿した場合の浸出を示さず、これは、ボードが、適用される製品にしみを生成しないことを意味する。含湿した天井ボードからの水抽出物は基本的に透明または無色である。

製造された天井ボードは、ホルムアルデヒドまたはデンプンベースバインダー組成物を用いて作製された、他の点では同程度なボードと比較して、製作中に装置に付く塵が少ない。塵の生成は、ボードの一片を真空吸引し真空濾過器中に集まった塵を秤量することによって測定することができる。
幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品はダクト製品、例えば、ダクトボードを含む。幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、剛直な、樹脂で結合した繊維ガラス断熱材マットを含むダクトボードである。幾つかの例示の実施形態において、ダクトボード繊維ガラス断熱材マットは、２０から８０ＨＴの間、例えば２５から７８ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む。
幾つかの例示の実施形態において、繊維ガラス断熱材マットは、２．０から６．０ｌｂｓ／ｆｔ³の間、例えば、３．２から５．３ｌｂｓ／ｆｔ³、３．９から４．４５ｌｂｓ／ｆｔ³の間の密度、およびその間の密度範囲の組み合わせすべてを有する。

幾つかの例示の実施形態において、ダクトボード繊維ガラス断熱材マットは、０．５から５インチの間、例えば、１．０から３．０インチの厚さ、およびその間の厚さ範囲の組み合わせすべてを有する。
幾つかの例示の実施形態において、ダクトボード繊維ガラス断熱材マットは、最大２０％、例えば、最大１９％、最大１８％の強熱減量（ＬＯＩ）を有する。
幾つかの例示の実施形態において、ダクトボード繊維ガラス断熱材マットの第１の主面は、その上に接着する化粧仕上げを有する。化粧仕上げは、任意のタイプの化粧仕上げ、例えば、被覆繊維マット化粧仕上げ、箔スクリムクラフト紙（ＦＳＫ）の化粧仕上げなどであってもよい。ＦＳＫ化粧仕上げは、アルミ箔／繊維ガラススクリム／クラフト紙積層配置を含む階層状化粧仕上げである。化粧仕上げは、ダクトボードの外向きに面する露出した表面に接着されてもよい。幾つかの例示の実施形態において、化粧仕上げは、繊維ガラス断熱材マットの底面に接着剤で接着される。接着剤は事前塗布したポリマーフィルムまたはアスファルト接着剤であってもよい。

幾つかの例示の実施形態において、繊維ガラス断熱材マットの第２の主面は、繊維ガラスベールなどの、その上に接着したベールを有する。ベールは、繊維ガラス断熱材マットの最上面または底面に接着されてもよい。幾つかの例示の実施形態において、ベールは、１０から１５μｍの間の直径を有するガラス繊維を用いて形成された繊維ガラスマットを含む黒色ベールを含む。次いで、これらの繊維は、繊維ガラスマットを形成するためのアクリル樹脂を含むバインダー組成物を用いて被覆され、次いで、それは含浸ステーションに通し、他の幾つかの添加剤に加えてカーボンブラック、アクリルバインダーおよび難燃剤を含むコーティング組成物を含浸させることができる。乾燥炉にダクトボードを通す前に、繊維ガラス断熱材マットの最上面にベールを適用することは可能である。幾つかの例示の実施形態において、ベールは、繊維ガラス断熱材マットの底面に接着剤で接着される。接着剤は、事前塗布したポリマーフィルムまたはアスファルト接着剤であってもよい。

幾つかの例示の実施形態において、主題発明に従って形成されたダクトボード製品は、従来のデンプンベースバインダー組成物またはフェノールバインダー組成物を使用して形成された繊維ガラス断熱材マットから形成されたダクトボード製品より等しいかより良好な性質を実証する。例えば、主題発明に従って形成されたダクトボードは、等しいかより良好な圧縮強度、屈曲剛直性、サグおよび剥離抵抗力、面接着、および気流表面接着を実証する。
幾つかの例示の実施形態において、繊維質断熱材製品は、低密度または「軽」密度の繊維質断熱材製品、例えば、断熱材バットおよびブランケットを含む。そのような低密度の断熱材製品は、典型的には０．１平方フィート質量（ＳＦＷ）～０．５６平方フィート質量（ＳＦＷ）（または０．１ポンド／立方フィート（「ｐｃｆ」）から２．５ｐｃｆ）の間の密度を有する。幾つかの例示の実施形態において、低密度の繊維質断熱材製品は、２から３０ＨＴの間、例えば、５から２５ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む。

幾つかの例示の実施形態において、主題発明に従って形成された低密度の繊維質断熱材製品は、より低いバインダーＬＯＩを利用しつつ、従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された、他の点では同程度な繊維質断熱材製品と比較して、改善された性質を実証する。したがって、主題バインダー組成物を用いて形成された断熱材製品は、必要とされるよりバインダー組成物の使用が少なく、なお製品性質を改善する。例えば、主題発明に従って形成された低密度の繊維質断熱材製品は、５．５％のＬＯＩで、従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された、他の点では同程度な断熱材製品と６．５％のＬＯＩで比較して、より良好なパッケージ外回復および積層後回復を実証する。（参照：図１８）。さらに５．５％のＬＯＩおよび製品平方フィート質量では５％～１０％の減少で、６．５％のＬＯＩおよび標準的平方フィート質量で従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された、他の点では同程度な断熱材製品より、同程度なまたはより良好なパッケージ外回復および積層後回復を有する。例えば５．５％のＬＯＩおよび０．３０４のＳＦＷで主題出願のバインダー組成物を用いて形成された繊維質断熱材製品は、６．５％のＬＯＩおよび０．３２０のＳＦＷで従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された、他の点では同程度な断熱材製品より、同程度乃至より良好な製品性質を有する。（参照：図１９および図２０）。さらに、５．５％～６．０％のＬＯＩおよび０．１６１のＳＦＷで主題出願のバインダー組成物を用いて形成された繊維質断熱材製品は、６．５％のＬＯＩおよび０．１８３のＳＦＷで従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された、他の点では同程度な断熱材製品より、同程度乃至より良好な製品パッケージ外回復を有する。（参照、図２０）。

断熱材ロールが高温多湿条件（９６°Ｆおよび５４％の相対湿度で４日）に曝される場合、同様の回復性能向上を見ることができる。（参照、図２１および図２２）。
さらに、主題発明に従って形成された、低密度の繊維質断熱材製品は、従来のデンプンベースバインダー組成物を使用して形成された、他の点では同程度な断熱材製品より、より良好な引張強度、回復および剛性を実証する。
本発明を概括的に記載したが、例証の目的でのみ提供され、別途指定されない限りすべて包含するまたは限定的であることは意図されない、以下に示されるある種の具体的な例を参照することによって、さらに理解することができる。

（実施例１）
カルボン酸／ヒドロキシル比が変化し、かつポリビニルアルコール／ソルビトール比が変化するバインダー配合物を利用して、薄板（硬化温度４２５°Ｆおよび厚さ０．１２５インチ）を形成し、細片に切断した。これらの比を下の表５に示す。各板細片を３点曲げ試験に供し、この試験では各細片の中央に荷重を加え、板細片が破断するまで耐えることができた荷重の量を測定した。結果を図３に示す。

図３に示されるように、各カルボン酸／ヒドロキシル基比内で、ポリビニルアルコール／ソルビトール比に応じて曲げ応力／質量／ＬＯＩが上昇または低下した。曲げ応力は、厚さ１／８’’の２’’×６’’板を利用する３点曲げ試験で測定する（すなわち、破断するまでの力）。全体で最も高い曲げ応力／ＬＯＩは、カルボン酸／ヒドロキシル基比が１／０．６６のときに得られた。さらに、この比の範囲内で、ポリビニルアルコール／ソルビトール比が０．５／０．５であったとき曲げ応力／ＬＯＩはさらに上昇した。実際、カルボン酸／ヒドロキシル基比の各組内で、ポリビニルアルコール／ソルビトール比が０．５／０．５のとき最も高い曲げ応力が示された。
試料をＬ^*ａ^*ｂ^*座標を使用して色の影響についてさらに試験した。この試験は、赤と緑の２色が同時に、または黄色と青の２色が同時に存在することはあり得ないと表明する反対色説に倣ってモデル化されたものである。図４は、黄色／青座標（正のとき黄色、負のとき青）であるｂ^*値を示す。この尺度では、数字が小さいほど黄変が少ないことが示される。図４に示されるように、長鎖ポリオール（この場合ＰＶＯＨ）をあまり含まない組成物は黄変をそれほど示さず、色が全体的に改善された。

（実施例２）
ＣＯＯＨ／ＯＨ比および長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比が変化するバインダー組成物を利用して、幅９．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍおよび長さ９７ｍｍの不織布繊維ガラスバインダー含浸フィルター（ＢＩＦ）シートを形成した。不織布繊維ガラスＢＩＦシートを４２５°Ｆで３分３０秒間硬化させた。各試料の引張強度、強熱減量（ＬＯＩ）、ＬＯＩで除した引張強度（引張強度／ＬＯＩ）、およびｂ^*色値を、周囲条件および蒸気（「高温／多湿」）条件下で測定した。引張強度は、Ｉｎｓｔｒｏｎ（引張り速度２インチ／分）を使用して測定した。補強繊維のＬＯＩは、バインダー組成物が燃焼するか、繊維から熱分解するのに十分な温度に繊維を加熱した後の繊維の質量減少である。ＬＯＩは、ＴＡＰＰＩ Ｔ－１０１３ ＯＭ０６，Ｌｏｓｓ ｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ Ｍａｔｓ（２００６）に示される手順に従って測定した。高温／多湿環境をつくるために、フィルターシートを２４０°Ｆ、圧力４００から５００ｐｓｉの間で６０分間オートクレーブに入れた。
図５に示されるように、引張／ＬＯＩは全体として、周囲条件と高温／多湿条件の両方で、（１／０．１のＣＯＯＨ／ＯＨ比内で）組成物中の短鎖ポリオールの比が増加すると上昇するように思われた。この関係は、硬化後に組成物に残存する水溶性物質のレベルと一致するように思われる（図６）。図６は、短鎖ポリオールの比が増加するにつれ、硬化後の組成物中の水溶性物質のパーセンテージが減少することを示す。注目すべきことに、ｂ^*色値もまた、短鎖ポリオールの比の増加に伴い減少する。

図７および図８に示されるように、この関係はＣＯＯＨ／ＯＨ比が１／１．５に調整されたときも継続した。しかし、注目すべきことに、硬化後に組成物に残存する水溶性物質のパーセンテージは、このＣＯＯＨ／ＯＨ範囲で実質的に低下した。例えば、短鎖ポリオールを含まない組成物であっても、水溶性物質のパーセンテージは８．０％未満であり、短鎖ポリオールをある程度添加すると、パーセンテージは５．０％未満に降下した。
しかし、ＣＯＯＨ／ＯＨ比を１／０．５および１／１に調整すると、水溶性物質パーセントおよびｂ^*色値は両方とも短鎖ポリオールの比の増加に伴い同じように低下したが、周囲および高温／多湿引張強度は共に長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比にかかわらず比較的一定のままであった。図９～１２を参照のこと。しかし、最も高い周囲引張強度／ＬＯＩは、ＣＯＯＨ／ＯＨ比が１／０．５のときに、０．５／０．５および０．３／０．７の長鎖ポリオール／短鎖ポリオール比で示されることに留意すべきである（それぞれ４４および４５の引張強度／ＬＯＩ）。

（実施例３）
比が変化するバインダー組成物を利用して繊維ガラス断熱材ボード（例えば、天井タイル）を形成した。本出願によるバインダー組成物で形成された断熱材ボード（様々な比のポリアクリル酸／ソルビトール／ポリビニルアルコールのＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨと示す）を、従来の炭水化物ベースバインダー組成物（「デンプンハイブリッドバインダーボード」）およびフェノール尿素ホルムアルデヒドバインダー組成物（「ＰＵＦボード」）の両方を使用して形成されたボードと比較した。各試料の弾性率、圧縮強度（デルタｂ）、およびサグ（インチ）を周囲条件下で判定した。
図１３に示されるように、従来の炭水化物ベースバインダー組成物とフェノール尿素ホルムアルデヒドベースバインダー組成物の両方と比較して、ＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨ断熱材ボード試料はそれぞれ改善された曲げ弾性率を示した。ＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨが５０：２０：３０およびＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨが６０：１０：３０のとき最高の改善が示され、曲げ弾性率レベルはそれぞれ７０ｐｓｉおよび６８ｐｓｉであった。対照的に、ＰＵＦボードは４６ｐｓｉの曲げ弾性率を示し、デンプンハイブリッドバインダーボードは３１ｐｓｉの弾性率を示した。幾つかの例示の実施形態において、本発明の概念による、厚さ１インチおよび密度６ｌｂｓ／ｆｔ³の断熱材ボードは、少なくとも４０ｐｓｉ、例えば少なくとも４５ｐｓｉ、少なくとも５０ｐｓｉ、および少なくとも５５ｐｓｉの弾性率を達成する。

図１４は、９０Ｆ／９０％ｒＨ（相対湿度）の高温／多湿環境で所定の日数放置した後の、様々な４’×４’断熱材ボードパネルで観察されたサグを示す。
図１４に示されるように、ＰＶＯＨレベルが低いＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨバインダー組成物（すなわち、６０：２０：１５のＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨおよび７５：１０：１５のＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨ）は、高温／多湿条件下で、ＰＵＦボードとデンプンハイブリッドバインダーボードの両方よりも少ないサグを示した。このことは、バインダー組成物中の長鎖ポリオールを減少させることで、非常に高い標準の高温多湿性能が求められる用途において、高温／多湿性能の改善が促進される可能性があることを示す。

図１５は、異なるバインダーおよびＬＯＩ％を有する繊維ガラスボード製品の、１０％変形での圧縮強度を示す。ＡＳＴＭ法Ｃ－１６５に従い、厚さ１’’および密度６ｌｂ／ｆｔ³の６’’×６’’断熱材ボードに試験を行った。図１５に示されるように、ＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨバインダーで形成された断熱材ボードの圧縮強度は、デンプンハイブリッドバインダーおよびＰＵＦバインダーの両方で形成された断熱材ボードの圧縮強度を上回り、２６０ｌｂｓ／ｆｔ³～５００ｌｂｓ／ｆｔ³超えの圧縮強度が示された。幾つかの例示の実施形態において、本発明の概念による、厚さ１インチの６’’×６’’断熱材ボードは、少なくとも２００ｌｂｓ／ｆｔ³、例えば少なくとも３００ｌｂｓ／ｆｔ³、少なくとも４００ｌｂｓ／ｆｔ³、および少なくとも５００ｌｂｓ／ｆｔ³の圧縮強度を達成する。

図１６は、異なるバインダーおよびＬＯＩ％を有する繊維ガラスボード製品の破断時接着強度を示す。試験では、厚さ１’’および密度６ｌｂ／ｆｔ³の６’’×６’’断熱材ボードのＺ方向の強度を測定する。図１６に示されるように、ＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨバインダーで形成された断熱材ボードの接着強度は、デンプンハイブリッドバインダーで形成された断熱材ボードの接着強度を上回った。さらに、ＰＡＡ／Ｓ／ＰＶＯＨバインダーで形成された断熱材ボードは、ＰＵＦバインダーで形成された断熱材ボードと同等の接着強度を示し、１０ｌｂｓ／ｆｔ²～１５ｌｂｓ／ｆｔ²を超える接着強度が示された。幾つかの例示の実施形態において、本発明の概念による、厚さ１インチの６’’×６’’断熱材ボードは、少なくとも７．５ｌｂｓ．／ｆｔ²／ＬＯＩ、例えば少なくとも１０ｌｂｓ．／ｆｔ²／ＬＯＩ、少なくとも１２．５ｌｂｓ．／ｆｔ²／ＬＯＩ、および少なくとも１５ｌｂｓ．／ｆｔ²／ＬＯＩの接着強度を達成する。

例証された製品および工程のより多くの詳細な態様の大部分が当技術分野で公知であり、このような態様は本発明の一般的な概念を正確に提示する目的で省略されていることが理解される。本発明を特定の手段、材料および実施形態を参照して説明したが、前述から、当業者であれば本開示の本質的な特性を容易に確認することができ、様々な変更および修正を行って、上記されたような、かつ添付の特許請求の範囲に示される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な使用および特性を適合させることができる。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕繊維質断熱材製品であって、
複数のランダムに配向した繊維；および
前記繊維を少なくとも部分的に被覆する熱硬化性水性バインダー組成物を含み、前記バインダー組成物は、
少なくとも２個のヒドロキシル基および少なくとも２，０００ダルトンの数平均分子量を有する少なくとも１種の長鎖ポリオール；
少なくとも２個のカルボン酸基を含む架橋剤；ならびに
少なくとも２個のヒドロキシル基および２，０００ダルトン未満の数平均分子量を有する短鎖ポリオールを含み、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比が０．１／０．９～０．９／０．１である、繊維質断熱材製品。
〔２〕前記繊維が、鉱物繊維、天然繊維および合成繊維のうちの１種または複数を含む、前記〔１〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔３〕前記繊維がガラス繊維またはミネラルウール繊維を含む、前記〔１〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔４〕０．１から０．５６平方フィート質量の間の密度を有する低密度断熱材製品である、前記〔１〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔５〕前記低密度断熱材製品が、０．５から２５インチの間の厚さを有する、前記〔４〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔６〕前記低密度断熱材製品が断熱材バット、断熱材ブランケット、ダクトラップまたは金属建築物断熱材である、前記〔４〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔７〕１．０から１０ｌｂｓ／ｆｔ ³ の間の密度を有する高密度断熱材製品である、前記〔１〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔８〕前記高密度断熱材製品が０．２から５．０インチの間の厚さを有する、前記〔７〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔９〕前記高密度断熱材製品が、壁もしくは天井断熱材、パイプもしくは貯槽断熱材、ダクトボード、産業用ボード、または音響ボードを含む、前記〔７〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔１０〕前記繊維質断熱材製品に接着した１種または複数の補強またはスクリム材料をさらに含む、前記〔１〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔１１〕０．５％から９％の間のバインダーＬＯＩを有する、前記〔１〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔１２〕２．０％から７．０％の間のバインダーＬＯＩを有する、前記〔１〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔１３〕前記バインダー組成物中のカルボン酸基とヒドロキシル基のモル当量比が１／０．０５～１．０／５．０である、前記〔１〕に記載の繊維質断熱材製品。
〔１４〕繊維質断熱材製品を含む天井ボード製品であって、
繊維質断熱材製品は、
複数のランダムに配向した繊維；および
前記繊維を少なくとも部分的に被覆する水性バインダー組成物を含み、前記バインダー組成物は、
少なくとも２個のヒドロキシル基および少なくとも２，０００ダルトンの数平均分子量を有する少なくとも１種の長鎖ポリオール；
少なくとも２個のカルボン酸基を含む架橋剤；ならびに
少なくとも２個のヒドロキシル基および２，０００ダルトン未満の数平均分子量を有する短鎖ポリオールを含み、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比が０．１／０．９～０．９／０．１である、天井ボード製品。
〔１５〕前記繊維質断熱材製品が、３５ＨＴから５０ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む、前記〔１４〕に記載の天井ボード製品。
〔１６〕前記繊維質断熱材製品が８％から１６％の間のバインダーＬＯＩを含む、前記〔１４〕に記載の天井ボード製品。
〔１７〕周囲条件と高温／多湿条件下の両方で０．３”未満の完成した天井タイルのサグ格付けを有する、前記〔１４〕に記載の天井ボード製品。
〔１８〕ＡＳＴＭ Ｅ８４による５以下の火炎伝播を達成する、前記〔１４〕に記載の天井ボード製品。
〔１９〕ダクトボード製品であって、
第１の主面、および前記第１の主面の反対の第２の主面を有する繊維質断熱材製品を含み、前記繊維質断熱材製品が、
複数のランダムに配向した繊維；および
前記繊維を少なくとも部分的に被覆する水性バインダー組成物を含み、前記バインダー組成物は、
少なくとも２個のヒドロキシル基および少なくとも２，０００ダルトンの数平均分子量を有する少なくとも１種の長鎖ポリオール；
少なくとも２個のカルボン酸基を含む架橋剤；ならびに
少なくとも２個のヒドロキシル基および２，０００ダルトン未満の数平均分子量を有する短鎖ポリオールを含み、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールの比が０．１／０．９～０．９／０．１である、ダクトボード製品。
〔２０〕前記繊維質断熱材製品が、２０ＨＴから８０ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む、前記〔１９〕に記載のダクトボード製品。
〔２１〕前記繊維質断熱材製品が、２．０ｌｂｓ／ｆｔ ³ から６．０ｌｂｓ／ｆｔ ³ の間の密度を含む、前記〔１９〕に記載のダクトボード製品。
〔２２〕前記繊維質断熱材製品が、３．２ｌｂｓ／ｆｔ ³ から５．３ｌｂｓ／ｆｔ ³ の間の密度を含む、前記〔１９〕に記載のダクトボード製品。
〔２３〕前記繊維質断熱材製品が０．５から５．０インチの間の厚さを有する、前記〔１９〕に記載のダクトボード製品。
〔２４〕前記繊維質断熱材製品が、１３％から２３％の間のバインダーＬＯＩを含む、前記〔１９〕に記載のダクトボード製品。
〔２５〕前記第１の主面に接着した化粧仕上げをさらに含む、前記〔１９〕に記載のダクトボード製品。
〔２６〕前記化粧仕上げが、被覆繊維マット化粧仕上げまたは箔スクリムクラフト紙（ＦＳＫ）化粧仕上げを含む、前記〔２５〕に記載のダクトボード製品。
〔２７〕前記第２の主面に接着したベールをさらに含む、前記〔１９〕に記載のダクトボード製品。
〔２８〕前記ベールが１０から１５μｍの間の直径を有するガラス繊維を含む繊維ガラスベールを含む、前記〔２７〕に記載のダクトボード製品。

Claims (21)

1. 低密度繊維質断熱材製品であって、
   複数のランダムに配向した繊維；および
   前記繊維を少なくとも部分的に被覆する熱硬化性水性バインダー組成物を含み、前記バインダー組成物は、
   少なくとも２個のヒドロキシル基および少なくとも２，０００ダルトンの数平均分子量を有する少なくとも１種の長鎖ポリオール；
   少なくとも２個のカルボン酸基を含む架橋剤；ならびに
   少なくとも２個のヒドロキシル基および２，０００ダルトン未満の数平均分子量を有する短鎖ポリオールを含み、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールのモル比が０．１／０．９～０．９／０．１であり、前記低密度繊維質断熱材製品は、０．１ｐｃｆ～２．５ｐｃｆの密度を有する、低密度繊維質断熱材製品。
2. 前記低密度断熱材製品が、０．５から２５インチの間の厚さを有する、請求項１に記載の繊維質断熱材製品。
3. 前記低密度断熱材製品が断熱材バット、断熱材ブランケット、ダクトラップまたは金属建築物断熱材である、請求項１に記載の繊維質断熱材製品。
4. 高密度繊維質断熱材製品であって、
   複数のランダムに配向した繊維；および
   前記繊維を少なくとも部分的に被覆する熱硬化性水性バインダー組成物を含み、前記バインダー組成物は、
   少なくとも２個のヒドロキシル基および少なくとも２，０００ダルトンの数平均分子量を有する少なくとも１種の長鎖ポリオール；
   少なくとも２個のカルボン酸基を含む架橋剤；ならびに
   少なくとも２個のヒドロキシル基および２，０００ダルトン未満の数平均分子量を有する短鎖ポリオールを含み、長鎖ポリオールと短鎖ポリオールのモル比が０．１／０．９～０．９／０．１であり、前記高密度繊維質断熱材製品は、２．５ｐｃｆ～１０ｐｃｆの密度を有する、高密度繊維質断熱材製品。
5. 前記高密度断熱材製品が０．２から５．０インチの間の厚さを有する、請求項４に記載の繊維質断熱材製品。
6. 前記高密度断熱材製品が、壁もしくは天井断熱材、パイプもしくは貯槽断熱材、ダクトボード、産業用ボード、または音響ボードを含む、請求項４に記載の繊維質断熱材製品。
7. 前記繊維質断熱材製品に接着した１種または複数の補強またはスクリム材料をさらに含む、請求項１に記載の繊維質断熱材製品。
8. ０．５％から９％の間のバインダーＬＯＩを有する、請求項１に記載の繊維質断熱材製品。
9. 請求項４に記載の高密度繊維質断熱材製品を含む、天井ボード製品。
10. 前記繊維質断熱材製品が、３５ＨＴから５０ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む、請求項９に記載の天井ボード製品。
11. 前記繊維質断熱材製品が８％から１６％の間のバインダーＬＯＩを含む、請求項９に記載の天井ボード製品。
12. 周囲条件と高温／多湿条件下の両方で０．３”未満の完成した天井タイルのサグ格付けを有する、請求項９に記載の天井ボード製品。
13. ＡＳＴＭ Ｅ８４による５以下の火炎伝播を達成する、請求項９に記載の天井ボード製品。
14. 第１の主面、および前記第１の主面の反対の第２の主面を有する請求項４に記載の高密度繊維質断熱材製品を含む、ダクトボード製品。
15. 前記繊維質断熱材製品が、２０ＨＴから８０ＨＴの間の直径を有するガラス繊維を含む、請求項１４に記載のダクトボード製品。
16. 前記繊維質断熱材製品が０．５から５．０インチの間の厚さを有する、請求項１４に記載のダクトボード製品。
17. 前記繊維質断熱材製品が、１３％から２３％の間のバインダーＬＯＩを含む、請求項１４に記載のダクトボード製品。
18. 前記第１の主面に接着した化粧仕上げをさらに含む、請求項１４に記載のダクトボード製品。
19. 前記化粧仕上げが、被覆繊維マット化粧仕上げまたは箔スクリムクラフト紙（ＦＳＫ）化粧仕上げを含む、請求項１８に記載のダクトボード製品。
20. 前記第２の主面に接着したベールをさらに含む、請求項１４に記載のダクトボード製品。
21. 前記ベールが１０から１５μｍの間の直径を有するガラス繊維を含む繊維ガラスベールを含む、請求項２０に記載のダクトボード製品。

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