專利名稱：用于礦物纖維的粘結(jié)劑及用其處理的礦物纖維墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于礦物纖維的粘結(jié)劑及用其處理的礦物纖維墊。更具體地，本發(fā)明涉及適合于處理在建筑中用作隔熱和隔音材料的礦物纖維墊的粘結(jié)劑，所述礦物纖維墊具有以下優(yōu)點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)化合物的最小化釋放、足夠的厚度和良好的恢復(fù)。
背景技術(shù)：
例如玻璃棉和巖棉的礦物纖維的墊廣泛地用作工業(yè)建筑和房子中的隔熱和隔音材料。礦物纖維墊通常通過用主要由水溶性的酚醛樹脂組成的粘結(jié)劑處理礦物纖維來制造，所述粘結(jié)劑用于將它們粘結(jié)在一起并成型為墊狀，如JP-AS58-070760中所公開。然而，對于基于水溶性酚醛樹脂的粘結(jié)劑，通常用甲醛作為交聯(lián)劑。這產(chǎn)生了問題當(dāng)粘結(jié)劑熱固化時(shí)，未反應(yīng)的甲醛保留在礦物纖維墊中。另一個(gè)問題是即使固化后，粘結(jié)劑經(jīng)歷水解和縮合反應(yīng)而產(chǎn)生甲醛。在制造后，甲醛將從礦物纖維墊的上面和側(cè)面釋放。像甲醛這樣的揮發(fā)性有機(jī)化合物在空氣中在常溫和大氣壓力下容易揮發(fā)。最近， 揮發(fā)性有機(jī)化合物對房間空氣的污染得到廣泛承認(rèn)，以及部分地由揮發(fā)性有機(jī)化合物引起的健康威脅例如病態(tài)建筑綜合癥受到警示。法律上規(guī)定了甲醛從建筑材料的受限釋放。為了將甲醛和其它有機(jī)化合物從建筑材料的釋放最小化，認(rèn)為將它們的含量最小化是有效的。既然從礦物纖維墊釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物主要是粘結(jié)劑中含有的甲醛，為了解決上述問題，粘結(jié)劑組成必須轉(zhuǎn)變?yōu)闊o甲醛的組成。然而，由于用酚醛樹脂基粘結(jié)劑處理的常規(guī)礦物纖維墊具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括便宜的原材料以及優(yōu)異的恢復(fù)和表面強(qiáng)度，無甲醛組成的粘結(jié)劑應(yīng)該確保同等的性能，這是困難的任務(wù)。為了解決上述問題，JP-A 2005-299013公開了一種基于丙烯酸類樹脂基乳液的粘結(jié)劑，以及JP-A 2006-089906公開了一種基于具有官能團(tuán)例如羧基的乙烯基共聚物的粘結(jié)劑。然而，使用這些粘結(jié)劑制備的礦物纖維墊與用水溶性酚醛樹脂基粘結(jié)劑處理的常規(guī)礦物纖維墊相比具有差的恢復(fù)和表面強(qiáng)度。引用列表專利文獻(xiàn)1 JP-A S58-070760專利文獻(xiàn)2 JP-A 2005-299013專利文獻(xiàn)3 JP-A 2006-08990
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于礦物纖維的粘結(jié)劑，其使得制造具有足夠厚度、良好的恢復(fù)和揮發(fā)性有機(jī)化合物的最小化釋放的礦物纖維墊成為可能。另一目標(biāo)是提供用該粘結(jié)劑處理的礦物纖維墊。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)V物纖維墊用包含具有羥基的水溶性聚合物和硼化合物的粘結(jié)劑處理時(shí)，該粘結(jié)劑對于賦予墊以相當(dāng)于用酚醛樹脂基粘結(jié)劑處理的礦物纖維墊的恢復(fù)率
3和表面強(qiáng)度、以及對于將揮發(fā)性有機(jī)化合物的釋放最小化是有效的。一方面，本發(fā)明提供用于礦物纖維的粘結(jié)劑，包含(A) 100重量份具有羥基的水溶性聚合物，和(B)至少5重量份硼化合物。水溶性聚合物(A)典型地為聚乙烯醇。水溶性聚合物(A)優(yōu)選具有500至3，500
的聚合度。最經(jīng)常地，粘結(jié)劑被應(yīng)用于玻璃棉或巖棉形式的礦物纖維。本發(fā)明的另一實(shí)施方案是包含用本文限定的粘結(jié)劑處理的礦物纖維的礦物纖維墊。發(fā)明的有益效果本發(fā)明的粘結(jié)劑確保經(jīng)過粘結(jié)劑處理了的礦物纖維墊顯示與用酚醛樹脂基粘結(jié)劑的處理而得到的礦物纖維墊相當(dāng)?shù)幕謴?fù)率和表面強(qiáng)度。揮發(fā)性有機(jī)化合物從該礦物纖維墊的釋放被最小化。


圖1示意地說明使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的粘結(jié)劑來制造礦物纖維墊的工藝。圖2示意地說明將粘結(jié)劑應(yīng)用于礦物纖維的步驟。
具體實(shí)施例方式簡單來說，粘結(jié)劑限定為包含(A)具有羥基的水溶性聚合物和(B)硼化合物。組分(A)是具有羥基的水溶性聚合物(或高分子量化合物)，其為粘結(jié)劑的主要組分。聚合物(A)的優(yōu)選的例子包括聚乙烯醇、羧甲基纖維素和淀粉，但不限于此。其中，聚乙烯醇是最優(yōu)選的。水溶性聚合物(A)優(yōu)選具有500至3，500范圍、更優(yōu)選1，500至3，000范圍的聚合度。如果聚合度小于500，得到的礦物纖維墊可能復(fù)原性較差或另外有缺陷。如果聚合度大于3，500，粘結(jié)劑可能凝膠化。需要注意的是，所述聚合度通過相對聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物的凝膠浸透色譜(GPC)作為重均聚合度而確定的。合適的水溶性聚合物是可商業(yè)獲得的。組分(B)是充當(dāng)交聯(lián)劑的硼化合物。硼化合物(B)的例子包括硼砂、硼酸和硼酸絡(luò)合物，但不限于此。硼化合物(B)以每100重量份水溶性聚合物(A)至少5重量份、優(yōu)選 5至25重量份、更優(yōu)選5至20重量份的量存在。小于5份的硼化合物可能導(dǎo)致例如交聯(lián)不足的缺陷。超過25份的硼化合物的存在對于水溶性聚合物(A)的互溶性和性能不會引起問題，但不會取得進(jìn)一步的性能改善且增加成本。合適的硼化合物是可商業(yè)獲得的。除具有羥基的水溶性聚合物㈧和硼化合物⑶以外，如果需要，還可以將任何添加劑添加到本發(fā)明的粘結(jié)劑中。合適的添加劑包括硅烷偶聯(lián)劑、防水劑、PH調(diào)節(jié)劑、和著色劑。添加劑可以以任何需要的量加入，只要本發(fā)明的益處不被削弱。使用時(shí)，優(yōu)選將粘結(jié)劑溶于水以形成適合于礦物纖維的處理的粘結(jié)劑水溶液。粘結(jié)劑水溶液優(yōu)選具有通過旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)在25°C下測得的I-IOOmPa · S、更優(yōu)選l-50mPa · s的粘度。如果粘度大于IOOmPa-s,當(dāng)將溶液噴涂用于處理時(shí)，粘結(jié)劑可能不有效分散，不能獲得所期望的本發(fā)明的效果。另夕卜，粘結(jié)劑水溶液優(yōu)選pH為6至12，更優(yōu)選pH為7至10。在該范圍外的pH值時(shí)，交聯(lián)能力可能變得不足。粘結(jié)劑可應(yīng)用于多種礦物纖維。當(dāng)粘結(jié)劑被應(yīng)用于玻璃棉和巖棉時(shí)得到更好的結(jié)^ ο通過用粘結(jié)劑處理礦物纖維來制造礦物纖維墊。在礦物纖維墊中使用的礦物纖維的優(yōu)選例子包括玻璃棉和巖棉，但不限于此。礦物纖維通過現(xiàn)有技術(shù)熟知的成纖方法、例如離心(centrifugal)和吹制 (blow-off)來制備。礦物纖維墊可具有普通隔熱和隔音材料中常見的密度，優(yōu)選最高達(dá)到 40kg/m3，且更優(yōu)選最高達(dá)到30kg/m3。粘結(jié)劑優(yōu)選以基于礦物纖維的重量的以固體計(jì)2至6wt%、更優(yōu)選3至5wt%的量使用。小于的粘結(jié)劑可引起例如形成較低復(fù)原性的礦物纖維墊的問題。大于6wt% 的粘結(jié)劑可引起例如形成硬的破裂礦物纖維墊的問題。參照圖1和2，說明使用本發(fā)明的粘結(jié)劑制造礦物纖維墊的示例性工藝。圖1示意地說明使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的粘結(jié)劑制造礦物纖維墊的工藝。圖2示意地說明將粘結(jié)劑應(yīng)用到礦物纖維的步驟。該體系包括成纖單元1，粘結(jié)劑涂布機(jī)2，包括第一、第二、第三和第四傳送器41、42、43和44的傳送器線路，以及成型爐6。工藝起始于通過紡絲機(jī)1將礦物纖維例如玻璃棉進(jìn)行紡絲的成纖步驟。通過紡絲機(jī)1的纖維形成不受特別限定，且可通過任何現(xiàn)有技術(shù)的熟知的纖維化技術(shù)例如離心和吹制來進(jìn)行?？筛鶕?jù)要制造的礦物纖維墊7的所期望的密度、厚度和寬度來安裝多個(gè)紡絲機(jī) 1。下一個(gè)步驟是將粘結(jié)劑從粘結(jié)劑涂布器2施涂于從成纖單元1紡絲的礦物纖維3， 如圖2所示。可通過任何現(xiàn)有技術(shù)的熟知的施涂技術(shù)進(jìn)行粘結(jié)劑施涂。在使用上述的粘結(jié)劑水溶液的一個(gè)實(shí)施方案中，其可通過噴霧來施涂。將溶液垂直地或傾斜地從噴嘴2噴到飛行的纖維以便粘結(jié)劑可沉積在主要為纖維和其它部分的交叉或纏結(jié)上。由于第一傳送器41設(shè)置在成纖單元1和噴嘴2之下，具有在其上沉積的未固化的粘結(jié)劑的礦物纖維3落在傳送器41上。傳送器41優(yōu)選為連接吸入單元的穿孔的傳送器， 以便使纖維作為均勻?qū)哟嬖凇Ｗ⒁?，沉積的粘結(jié)劑的量由熱損失法或燃燒損失(LOI)法來確定。具體地，沉積的粘結(jié)劑的量指得是在約陽01下對具有在其上沉積的粘結(jié)劑的礦物纖維墊的干燥試樣加熱后所確定的重量損失。將施用有粘結(jié)劑的礦物纖維3沉積在第一傳送器41上以形成沉積物或網(wǎng)，所述沉積物或網(wǎng)被連續(xù)攜帶至與第一傳送器41串聯(lián)布置的第二傳送器42。當(dāng)?shù)V物纖維3的沉積物被攜帶向前時(shí)，其在第二傳送器42和與第二傳送器42相對的上部傳送器5之間以預(yù)定的間距被壓縮至預(yù)定的厚度，且同時(shí)進(jìn)入設(shè)置為圍繞上部和下部傳送器5和42的成型爐6。在成型爐6中，礦物纖維3上的粘結(jié)劑被加熱固化，且礦物纖維的沉積物被成型為具有預(yù)定厚度的礦物纖維墊7。加工條件可以合適地確定，因?yàn)樗鼈冸S著線長等變化很大。 例如加熱溫度優(yōu)選在150至300°C、更優(yōu)選180至250°C的范圍。加熱溫度低于150°C時(shí)可能水分不能從礦物纖維墊7完全蒸發(fā)，而粘結(jié)劑在加熱溫度高于300°C時(shí)可能碳化。加熱時(shí)間優(yōu)選30至120秒，更優(yōu)選45-90秒。加熱時(shí)間小于30秒可能水分不能從礦物纖維墊7 完全蒸發(fā)，而粘結(jié)劑在加熱時(shí)間超過120秒時(shí)可能碳化。由此成型的該長度的礦物纖維墊 7被送到第三傳送器43，其中該長度的墊通過被設(shè)置在第三傳送器43上的刀具8被切斷成預(yù)定尺寸的墊。然后礦物纖維墊7通過第四傳送器44被攜帶至站點(diǎn)(未示出)，在此它們被包裹或包裝。使用本發(fā)明的粘結(jié)劑制造的礦物纖維墊具有與使用酚醛樹脂基粘結(jié)劑制造的礦物纖維墊的恢復(fù)率、熱性能和表面強(qiáng)度相當(dāng)?shù)幕謴?fù)率、熱性能和表面強(qiáng)度。另外，揮發(fā)性有機(jī)化合物從該墊釋放被最小化。甲醛排放由JIS排放標(biāo)準(zhǔn)闡明，例如甲醛排放速率根據(jù)JIS-A9504分為F**至的三個(gè)級別。
權(quán)利要求
1.用于礦物纖維的粘結(jié)劑，包含(A)100重量份具有羥基的水溶性聚合物、和(B)至少5重量份硼化合物。
2.權(quán)利要求1的粘結(jié)劑，其中所述水溶性聚合物㈧是聚乙烯醇。
3.權(quán)利要求1的粘結(jié)劑，其中所述水溶性聚合物㈧具有500至3，500的聚合度。
4.權(quán)利要求1的粘結(jié)劑，其應(yīng)用于玻璃棉或巖棉形式的礦物纖維。
5.礦物纖維墊，包含用權(quán)利要求1的粘結(jié)劑處理的礦物纖維。
全文摘要
用包含100重量份具有羥基的水溶性聚合物和(B)5-25重量份硼化合物的粘結(jié)劑處理礦物纖維。用粘結(jié)劑處理的礦物纖維墊具有與用酚醛樹脂基粘結(jié)劑處理相當(dāng)?shù)幕謴?fù)率和表面強(qiáng)度，而且來自其中的揮發(fā)性有機(jī)化合物的釋放被最小化。
文檔編號C08L29/04GK102190843SQ201110068240
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者平野廉香, 林貴幸, 谷井一郎 申請人:同一世界株式會社, 日信化學(xué)工業(yè)株式會社