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1、(10)申请公布号 CN 102190843 A (43)申请公布日 2011.09.21 CN 102190843 A *CN102190843A* (21)申请号 201110068240.1 (22)申请日 2011.01.28 2010-016948 2010.01.28 JP C08L 29/04(2006.01) C08K 3/38(2006.01) D04H 1/58(2006.01) (71)申请人 日信化学工业株式会社 地址 日本福井县 申请人 同一世界株式会社 (72)发明人 林贵幸 谷井一郎 平野廉香 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 1103。
2、8 代理人 贾成功 (54) 发明名称 用于矿物纤维的粘结剂及用其处理的矿物纤 维垫 (57) 摘要 用包含 100 重量份具有羟基的水溶性聚合物 和 (B)5-25 重量份硼化合物的粘结剂处理矿物纤 维。用粘结剂处理的矿物纤维垫具有与用酚醛树 脂基粘结剂处理相当的恢复率和表面强度， 而且 来自其中的挥发性有机化合物的释放被最小化。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页 CN 102190846 A1/1 页 2 1. 用于矿物纤维的粘结剂， 包含 (A)100 重量份具有羟基的。
3、水溶性聚合物、 和 (B) 至少 5 重量份硼化合物。 2. 权利要求 1 的粘结剂， 其中所述水溶性聚合物 (A) 是聚乙烯醇。 3. 权利要求 1 的粘结剂， 其中所述水溶性聚合物 (A) 具有 500 至 3,500 的聚合度。 4. 权利要求 1 的粘结剂， 其应用于玻璃棉或岩棉形式的矿物纤维。 5. 矿物纤维垫， 包含用权利要求 1 的粘结剂处理的矿物纤维。 权 利 要 求 书 CN 102190843 A CN 102190846 A1/6 页 3 用于矿物纤维的粘结剂及用其处理的矿物纤维垫 技术领域 0001 本发明涉及用于矿物纤维的粘结剂及用其处理的矿物纤维垫。更具体地， 本发。
4、明 涉及适合于处理在建筑中用作隔热和隔音材料的矿物纤维垫的粘结剂， 所述矿物纤维垫具 有以下优点 ： 挥发性有机化合物的最小化释放、 足够的厚度和良好的恢复。 背景技术 0002 例如玻璃棉和岩棉的矿物纤维的垫广泛地用作工业建筑和房子中的隔热和隔音 材料。矿物纤维垫通常通过用主要由水溶性的酚醛树脂组成的粘结剂处理矿物纤维来制 造， 所述粘结剂用于将它们粘结在一起并成型为垫状， 如 JP-AS58-070760 中所公开。 0003 然而， 对于基于水溶性酚醛树脂的粘结剂， 通常用甲醛作为交联剂。这产生了问 题 ： 当粘结剂热固化时， 未反应的甲醛保留在矿物纤维垫中。另一个问题是即使固化后， 粘。
5、 结剂经历水解和缩合反应而产生甲醛。 在制造后， 甲醛将从矿物纤维垫的上面和侧面释放。 0004 像甲醛这样的挥发性有机化合物在空气中在常温和大气压力下容易挥发。最近， 挥发性有机化合物对房间空气的污染得到广泛承认， 以及部分地由挥发性有机化合物引起 的健康威胁例如病态建筑综合症受到警示。法律上规定了甲醛从建筑材料的受限释放。为 了将甲醛和其它有机化合物从建筑材料的释放最小化， 认为将它们的含量最小化是有效 的。 0005 既然从矿物纤维垫释放的挥发性有机化合物主要是粘结剂中含有的甲醛， 为了解 决上述问题， 粘结剂组成必须转变为无甲醛的组成。 然而， 由于用酚醛树脂基粘结剂处理的 常规矿物纤。
6、维垫具有许多优点， 包括便宜的原材料以及优异的恢复和表面强度， 无甲醛组 成的粘结剂应该确保同等的性能， 这是困难的任务。 0006 为了解决上述问题， JP-A 2005-299013 公开了一种基于丙烯酸类树脂基乳液的粘 结剂， 以及 JP-A 2006-089906 公开了一种基于具有官能团例如羧基的乙烯基共聚物的粘 结剂。然而， 使用这些粘结剂制备的矿物纤维垫与用水溶性酚醛树脂基粘结剂处理的常规 矿物纤维垫相比具有差的恢复和表面强度。 0007 引用列表 0008 专利文献 1 ： JP-A S58-070760 0009 专利文献 2 ： JP-A 2005-299013 0010 。
7、专利文献 3 ： JP-A 2006-089906 发明内容 0011 本发明的目的是提供用于矿物纤维的粘结剂， 其使得制造具有足够厚度、 良好的 恢复和挥发性有机化合物的最小化释放的矿物纤维垫成为可能。 另一目标是提供用该粘结 剂处理的矿物纤维垫。 0012 本发明人发现， 当矿物纤维垫用包含具有羟基的水溶性聚合物和硼化合物的粘结 剂处理时， 该粘结剂对于赋予垫以相当于用酚醛树脂基粘结剂处理的矿物纤维垫的恢复率 说 明 书 CN 102190843 A CN 102190846 A2/6 页 4 和表面强度、 以及对于将挥发性有机化合物的释放最小化是有效的。 0013 一方面， 本发明提供用。
8、于矿物纤维的粘结剂， 包含 0014 (A)100 重量份具有羟基的水溶性聚合物， 和 0015 (B) 至少 5 重量份硼化合物。 0016 水溶性聚合物 (A) 典型地为聚乙烯醇。水溶性聚合物 (A) 优选具有 500 至 3,500 的聚合度。 0017 最经常地， 粘结剂被应用于玻璃棉或岩棉形式的矿物纤维。 0018 本发明的另一实施方案是包含用本文限定的粘结剂处理的矿物纤维的矿物纤维 垫。 0019 发明的有益效果 0020 本发明的粘结剂确保经过粘结剂处理了的矿物纤维垫显示与用酚醛树脂基粘结 剂的处理而得到的矿物纤维垫相当的恢复率和表面强度。 挥发性有机化合物从该矿物纤维 垫的释放。
9、被最小化。 附图说明 0021 图 1 示意地说明使用根据本发明的一个实施方案的粘结剂来制造矿物纤维垫的 工艺。 0022 图 2 示意地说明将粘结剂应用于矿物纤维的步骤。 具体实施方式 0023 简单来说， 粘结剂限定为包含 (A) 具有羟基的水溶性聚合物和 (B) 硼化合物。 0024 组分(A)是具有羟基的水溶性聚合物(或高分子量化合物)， 其为粘结剂的主要组 分。聚合物 (A) 的优选的例子包括聚乙烯醇、 羧甲基纤维素和淀粉， 但不限于此。其中， 聚 乙烯醇是最优选的。 0025 水溶性聚合物 (A) 优选具有 500 至 3,500 范围、 更优选 1,500 至 3,000 范围的。
10、聚 合度。 如果聚合度小于500， 得到的矿物纤维垫可能复原性较差或另外有缺陷。 如果聚合度 大于 3,500， 粘结剂可能凝胶化。需要注意的是， 所述聚合度通过相对聚苯乙烯标准物的凝 胶浸透色谱 (GPC) 作为重均聚合度而确定的。合适的水溶性聚合物是可商业获得的。 0026 组分 (B) 是充当交联剂的硼化合物。硼化合物 (B) 的例子包括硼砂、 硼酸和硼酸 络合物， 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、 优选 5 至 25 重量份、 更优选 5 至 20 重量份的量存在。小于 5 份的硼化合物可能导致例如交联不 足的缺陷。超过 25 。
11、份的硼化合物的存在对于水溶性聚合物 (A) 的互溶性和性能不会引起 问题， 但不会取得进一步的性能改善且增加成本。合适的硼化合物是可商业获得的。 0027 除具有羟基的水溶性聚合物(A)和硼化合物(B)以外， 如果需要， 还可以将任何添 加剂添加到本发明的粘结剂中。合适的添加剂包括硅烷偶联剂、 防水剂、 pH 调节剂、 和着色 剂。添加剂可以以任何需要的量加入， 只要本发明的益处不被削弱。 0028 使用时， 优选将粘结剂溶于水以形成适合于矿物纤维的处理的粘结剂水溶液。粘 结剂水溶液优选具有通过旋转粘度计在 25下测得的 1-100mPas、 更优选 1-50mPas 的 粘度。如果粘度大于 。
12、100mPa s， 当将溶液喷涂用于处理时， 粘结剂可能不有效分散， 不能获 说 明 书 CN 102190843 A CN 102190846 A3/6 页 5 得所期望的本发明的效果。 0029 另外， 粘结剂水溶液优选 pH 为 6 至 12， 更优选 pH 为 7 至 10。在该范围外的 pH 值 时， 交联能力可能变得不足。 0030 粘结剂可应用于多种矿物纤维。 当粘结剂被应用于玻璃棉和岩棉时得到更好的结 果。 0031 通过用粘结剂处理矿物纤维来制造矿物纤维垫。 在矿物纤维垫中使用的矿物纤维 的优选例子包括玻璃棉和岩棉， 但不限于此。 0032 矿物纤维通过现有技术熟知的成纤方法。
13、、 例如离心 (centrifugal) 和吹制 (blow-off) 来制备。矿物纤维垫可具有普通隔热和隔音材料中常见的密度， 优选最高达到 40kg/m3， 且更优选最高达到 30kg/m3。 0033 粘结剂优选以基于矿物纤维的重量的以固体计 2 至 6wt、 更优选 3 至 5wt的量 使用。小于 2wt的粘结剂可引起例如形成较低复原性的矿物纤维垫的问题。大于 6wt 的粘结剂可引起例如形成硬的破裂矿物纤维垫的问题。 0034 参照图 1 和 2， 说明使用本发明的粘结剂制造矿物纤维垫的示例性工艺。图 1 示 意地说明使用根据本发明的一个实施方案的粘结剂制造矿物纤维垫的工艺。图 2 示。
14、意地说 明将粘结剂应用到矿物纤维的步骤。该体系包括成纤单元 1， 粘结剂涂布机 2， 包括第一、 第 二、 第三和第四传送器 41、 42、 43 和 44 的传送器线路， 以及成型炉 6。 0035 工艺起始于通过纺丝机 1 将矿物纤维例如玻璃棉进行纺丝的成纤步骤。通过纺丝 机 1 的纤维形成不受特别限定， 且可通过任何现有技术的熟知的纤维化技术例如离心和吹 制来进行。可根据要制造的矿物纤维垫 7 的所期望的密度、 厚度和宽度来安装多个纺丝机 1。 0036 下一个步骤是将粘结剂从粘结剂涂布器2施涂于从成纤单元1纺丝的矿物纤维3， 如图 2 所示。可通过任何现有技术的熟知的施涂技术进行粘结剂。
15、施涂。在使用上述的粘结 剂水溶液的一个实施方案中， 其可通过喷雾来施涂。将溶液垂直地或倾斜地从喷嘴 2 喷到 飞行的纤维以便粘结剂可沉积在主要为纤维和其它部分的交叉或缠结上。 0037 由于第一传送器 41 设置在成纤单元 1 和喷嘴 2 之下， 具有在其上沉积的未固化的 粘结剂的矿物纤维 3 落在传送器 41 上。传送器 41 优选为连接吸入单元的穿孔的传送器， 以便使纤维作为均匀层存在。 0038 注意， 沉积的粘结剂的量由热损失法或燃烧损失 (LOI) 法来确定。具体地， 沉积的 粘结剂的量指得是在约 550下对具有在其上沉积的粘结剂的矿物纤维垫的干燥试样加热 后所确定的重量损失。 00。
16、39 将施用有粘结剂的矿物纤维3沉积在第一传送器41上以形成沉积物或网， 所述沉 积物或网被连续携带至与第一传送器 41 串联布置的第二传送器 42。当矿物纤维 3 的沉积 物被携带向前时， 其在第二传送器 42 和与第二传送器 42 相对的上部传送器 5 之间以预定 的间距被压缩至预定的厚度， 且同时进入设置为围绕上部和下部传送器5和42的成型炉6。 0040 在成型炉6中， 矿物纤维3上的粘结剂被加热固化， 且矿物纤维的沉积物被成型为 具有预定厚度的矿物纤维垫 7。加工条件可以合适地确定， 因为它们随着线长等变化很大。 例如加热温度优选在 150 至 300、 更优选 180 至 250的。
17、范围。加热温度低于 150时可 能水分不能从矿物纤维垫7完全蒸发， 而粘结剂在加热温度高于300时可能碳化。 加热时 说 明 书 CN 102190843 A CN 102190846 A4/6 页 6 间优选 30 至 120 秒， 更优选 45-90 秒。加热时间小于 30 秒可能水分不能从矿物纤维垫 7 完全蒸发， 而粘结剂在加热时间超过 120 秒时可能碳化。由此成型的该长度的矿物纤维垫 7 被送到第三传送器 43， 其中该长度的垫通过被设置在第三传送器 43 上的刀具 8 被切断成 预定尺寸的垫。然后矿物纤维垫 7 通过第四传送器 44 被携带至站点 ( 未示出 )， 在此它们 被包。
18、裹或包装。 0041 使用本发明的粘结剂制造的矿物纤维垫具有与使用酚醛树脂基粘结剂制造的矿 物纤维垫的恢复率、 热性能和表面强度相当的恢复率、 热性能和表面强度。另外， 挥发性有 机化合物从该垫释放被最小化。 0042 甲醛排放由 JIS 排放标准阐明， 例如甲醛排放速率根据 JIS-A9504 分为 F* 至 F* 的三个级别。 0043 0044 F* 等级是最好的。使用本发明的粘结剂制造的矿物纤维垫当通过 JIS A1901 的箱式法 (chamber method) 测试时给出 F* 等级。 0045 矿物纤维垫恢复率定义为当通过应用外力将垫压缩和除去外力后使得恢复时恢 复后的垫厚度与。
19、压缩前的垫厚度的比率。为了增加储存和运输效率， 有时做法是将一定量 的矿物纤维垫堆叠， 将该堆叠压缩和将其以紧凑形式包装。如果打开包装后取出的垫不能 恢复它们在压缩之前的厚度， 即， 如果垫的恢复率低， 则垫不能最大程度地发挥隔热和隔音 的功能 . 0046 实施例 0047 以下通过例示给出本发明的实施例， 但不限于此。本文中， 所有的份以重量计。 0048 实施例 1 至 4 0049 通过在去离子水中溶解100份的如表1所示的聚乙烯醇和10份的硼砂至1.5wt 的浓度来制备粘结剂水溶液。 提供玻璃棉作为矿物纤维并通过向其喷涂粘结剂水溶液以及 在 220加热 60 秒以进行干燥来处理。如此。
20、制造矿物纤维垫。将用于处理矿物纤维的粘结 剂的量进行调节以使沉积在矿物纤维上的粘结剂的量是 4wt， 基于被处理的矿物纤维垫 的重量以固体计。 0050 实施例 5 至 8 0051 通过与实施例 1 同样的程序制备粘结剂水溶液， 除了硼砂的量改为 5、 20、 25 和 35 份。类似地制造矿物纤维垫。 0052 比较例 1 0053 通过与实施例 1 同样的程序制备粘结剂水溶液， 除了使用水溶性的酚醛树脂 Shonol BRL-1015(Showa Denko K.K.) 代替聚乙烯醇。类似地制造矿物纤维垫。 0054 比较例 2 和 3 0055 通过与实施例1同样的程序制备粘结剂水溶液。
21、， 除了硼砂的量被改为0和3份。 类 似地制造矿物纤维垫。 说 明 书 CN 102190843 A CN 102190846 A5/6 页 7 0056 比较例 4 和 5 0057 通过与实施例 1 同样的程序制备粘结剂水溶液， 除了使用 Carbodilite V-02( 碳 化二亚胺交联剂， Nisshinbo Chemical Inc.) 和 Meikanate TP-120( 异氰酸酯交联剂， Meisei Chemical Works， Ltd.) 代替硼砂。类似地制造矿物纤维垫。 0058 测试 0059 测量实施例 1 至 8 和比校例 1-5 的恢复率和甲醛排放速率。 00。
22、60 矿物纤维垫的恢复 0061 一旦矿物纤维垫被包装， 10cm10cm的垫试样从包装中取出。 将其在20kg的负载 下放置 1 小时， 其后使其恢复。测量负载后的垫厚度 dx。根据方程计算出恢复率 ： 0062 R (dx/d)100 0063 其中 R 是恢复率 ( )， dx 是恢复后的垫厚度 (mm)， 以及 d 是测试之前的垫的标称 厚度 (mm)。报告了 5 个试样的平均值， 结果示于表 1 中。 0064 甲醛排放速率 0065 根据 JIS A1901 测量甲醛排放速率。从包装中取出矿物纤维垫并且切成具有 440cm2表面积的块， 其用作测量甲醛排放速率的试样。测量参数包括 。
23、7 天的测试周期， 具有 20L体积的箱， 28的温度， 50的相对湿度， 和每2小时通风。 为了取样， 使用2， 4-二硝基 苯基肼(DNPH)-二氧化硅短体(short body)(Waters Corp)， 连同10L的收集体积和167mL/ min 的收集流量。结果也示于表 1 中。 0066 表 1 0067 0068 1)JC-25 ： 聚乙烯醇 ( 皂化度 98.5， 聚合度 2,500， 日本 Vam & Poval Co.， Ltd.) 0069 2)JF-05 ： 聚乙烯醇 ( 皂化度 98.5， 聚合度 500， 日本 Vam & Poval Co.， Ltd.) 0070 3)JM-17 ： 聚乙烯醇 ( 皂化度 96.0， 聚合度 1,700， 日本 Vam & Poval Co.， Ltd.) 0071 4)JP-24 ： 聚乙烯醇 ( 皂化度， 88.0， 聚合度 2,400， 日本 Vam & Poval Co.， Ltd.) 说 明 书 CN 102190843 A CN 102190846 A6/6 页 8 0072 5) 可从 Matsuba Chemical K.K. 得到。 说 明 书 CN 102190843 A CN 102190846 A1/1 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102190843 A 。