矿物纤维板 【技术领域】
本发明涉及一种具有低甲醛或无甲醛粘结剂的矿物纤维绝缘产品。
背景技术
用于纤维绝缘体(例如玻璃棉和岩棉(rock wool)绝缘体)的工业标准粘结剂是基于苯酚甲醛。尽管这种粘结剂能够给绝缘产品提供合适的性能，但一段时间以来希望远离苯酚甲醛的使用，尤其是出于对环境的考虑。
以前曾建议传统的基于聚酯的粘结剂体系，但在绝缘工业中并未获得认可，尤其是由于它们将矿物纤维保持在一起的强度，特别是当其暴露于潮湿或者风化的条件中时，会显现的不够充足。
迄今为止，只有一种基于低甲醛的矿物绝缘体粘结剂体系以工业规模已用于玻璃棉绝缘体，它是基于聚丙烯酸并由罗门哈斯(Rohm&Haas)提供。不幸的是，这些类型粘结剂的高度酸特性会对制造装置产生过多的腐蚀，除非对于耐酸设备进行巨大的投资。US专利5,977,232公开了基于聚羧酸的用于玻璃棉绝缘体的无甲醛粘结剂。欧洲专利申请EP1698598A公开了使用腐蚀仪(corrosionmeter)来努力减少和基于聚羧酸的玻璃纤维粘结剂树脂相关的问题。另外，尽管这些粘结剂的强度对于一些应用而言是可接受的，但是，它并不像通常使用的基于苯酚甲醛的粘结剂一样好。
还从未考虑有可能提供可以工业规模使用的以下无甲醛粘结剂体系：将赋予矿物棉绝缘产品能够与采用甲醛粘结剂获得的那些特征相当或者超过那些特征的特征。
根据一个方面，本发明提供一种如权利要求1所限定的矿物纤维绝缘板。其它方面由其它独立权利要求所限定。优选和/或可选择的特征在从属权利要求中限定。
如在此处所使用的，术语“无甲醛”指的是组合物基本上不含甲醛，优选地不会由于干燥或固化释放明显的甲醛，和/或优选包括按重量计少于百万分之一的甲醛。
能通过测量普通压缩强度和/或风化压缩强度和/或高压釜(autoclave)之后的厚度改变来评估矿物纤维绝缘板所需的特征。
本发明可特别适用于其中绝缘板的尺寸稳定性重要的应用中。令人惊讶的是无甲醛粘结剂能赋予已发现的强度和/或尺寸稳定性。
该绝缘板可以是：防火墙(fire barrier)；防火措施(fire protection)；建筑物的覆层；天花板的瓦片；屋面板；用于高温机械(例如，发电机，烘箱和工业装置)的热绝缘体；基墙绝缘体，例如用于地下室或墙壁或用于房间和土层和/或岩石层之间的分割部分。该绝缘板可以用于提供热绝缘和/或声音绝缘。
固化的粘结剂含量可例如通过烧失量测定为按重量计在0.5％-15％范围内。按重量计0.5-5％，特别是按重量计1.5-3.5％固化的粘结剂含量，可提供合适的特征，特别是就一种或多种上述产品而言。
粘结剂可以：
·基于还原糖；和/或
·基于reductosis；和/或
·基于含醛的糖；和/或
·包括碳水化合物反应物和胺反应物的至少一种反应产物；和/或
·包括还原糖和胺反应物的至少一种反应产物；和/或
·包括碳水化合物反应物和多元羧酸铵盐反应物的至少一种反应产物；和/或
·包括由梅拉德反应(Maillard reaction)得到的至少一种反应产物。
粘结剂可以基于多元羧酸(如柠檬酸)、糖(如葡萄糖)和氨源(如氨溶液)的组合。它可以基于柠檬酸铵和葡萄糖的组合。当粘结剂基于糖和/或柠檬酸和/或包括显著的-OH基，尤其令人吃惊的是可以得到所述水平的性能。据信-OH基(如糖和/或柠檬酸中)将易于经历水解，并且这将对于强度(尤其风化强度)、和/或尺寸稳定性有害。
粘结剂可以包括含硅的化合物，尤其是硅烷；这可以是氨基取代的化合物；它可以是甲硅烷基醚，它可以促进粘结剂与矿物纤维的粘附。
粘结剂可以包括蛋白黑素；它可以是热固型粘结剂；它可以是可热固化的。
粘结剂可以是国际专利申请号PCT/US2006/028929中公开的那些粘结剂之一，该申请内容在此引用作为参考。
该绝缘板可以具有：
·20-200mm的标称厚度；和/或
·热阻率R，R≥1.7m2K/W，优选厚度为100mm处R≥2m2K/W；和/或
·100-200kg/m3的密度，尤其是130-190kg/m3。
密度可以为大约110kg/m3，例如100-120kg/m3；可以为大约140kg/m3，例如130-150kg/m3；可以为大约180kg/m3，例如170-190kg/m3。这种密度能提供具有所需特征的产品。
矿物纤维可以是玻璃棉或矿棉；纤维可以具有2-9微米的平均直径或是具有更小直径地微纤维；它们可以具有8-80mm的平均长度。
该矿物纤维可以是卷曲的。
该绝缘板优选在高温收缩试验中具有良好的稳定性。在这种试验中的性能通常依赖于板的厚度和密度。表1显示密度为150kg/m3、厚度为80mm板的所需性能。低水平的高密度收缩率尤其是令人惊讶的，因为假设收缩率主要由纤维组成决定而受粘结剂的影响很小。
下面描述本发明的非限性实施例。
通过一起混合下述物质制备含水粘结剂：
近似地按重量％计 粉末状葡萄糖单水合物 19.1％ 粉末状无水柠檬酸 3.4％ 28％氨水 2.6％ 硅烷A-1100 0.07％ 水 73.5％
这种粘结剂用于在标准生产线上生产岩棉屋面板，刚好在纤维化后将粘结剂喷涂在纤维上，并收集涂布的纤维，组合成毡，按通常方式压制并固化。
固化的屋面板具有：
·粘结剂含量通过例如烧失量测定按重量计大约3％
·厚度为大约80mm
·密度为大约150kg/m3
在表1中给出所需的特征和获得的结果：
表1
单位 接受限度 优选 更优选 最优选 获得的结果 等同的苯 酚甲醛产 品 普通压缩强度 kPa ≥60 ≥70 ≥80 ≥90 72.3 86.5 风化压缩强度 kPa ≥25 ≥30 ≥40 ≥50 54.6 32.5 高压釜之后的 厚度改变 ％ ≤6 ≤5 ≤2 ≤0.5 0.2 4.4 高密度收缩率 (80mm厚度) ％ ≤60 ≤50 ≤40 ≤30 21.1 44.9
表中通过与除了含有苯酚甲醛粘结剂之外其它都等同的产品的比较令人惊讶地显示：本发明能提供改进的尺寸稳定性，即高压釜之后的较小厚度改变，和改进的高密度收缩率。
普通压缩强度和风化压缩强度的试验：
普通压缩强度依据英国标准BS EN 826：1996(在此通过参考进行引用)测定。
依据英国标准BS EN 826：1996对已经历下述加速风化程序的样品进行风化压缩强度测定：将样品切割至一定尺寸，然后把它们放置在预热的高压釜中，在远离室底部的金属丝网支架上在35kN/m2湿蒸汽条件下调理1小时。然后将它们移出，在100℃的烘箱中干燥5分钟，和立即试验压缩强度。
在两种情况下，压缩强度沿着所述产品的厚度方向测定，所述样品的与压缩试验装置接触的面的尺寸优选为200mmx200mm。
高压釜之后的厚度改变试验：
例如依据英国标准BS EN 823：1995测定样品厚度并记录。然后将样品置于预热的高压釜中，和在远离室底部的金属丝网支架上在35kN/m2湿蒸汽下调理一个小时。然后将其移出，在100℃烘箱中干燥5分钟，立即再次测量它们的厚度。高压釜之后的厚度改变依据(((高压釜之后的厚度)-(高压釜之前的厚度))/(高压釜之前的厚度))×100)计算。
高密度收缩率试验：
用带锯或等同物从待试验的绝缘板上随机切割四个100mm×75mm样品以确保正方形和直的边缘。测量顶面和底面中心位置的长度和宽度，例如使用以mm计的金属尺。对于每个样品，由这些测量值计算平均(mean average)长度l1和平均宽度w1。对于每个样品，测量样品每条边的中心位置的厚度，由这些测量值计算平均厚度t1。
将每个样品单独安置在维持在800℃的温度下的马弗炉中心。30分钟后从炉中移出样品，在金属丝托盘上冷却至室温。当冷却时，用与之前相同的方式测量样品的宽度、长度和厚度，用相同的方式计算平均宽度w2、平均长度l2和平均厚度t2。
使用以下公式计算样品的收缩率：
收缩率＝(((l1×w1×t1)-(l2×w2×t2))/(l1×w1×t1))×100。
由四个样品的平均收缩率％计算高密度收缩率。