具有生物基粘结剂的隔离产品的制作方法

具有生物基粘结剂的隔离产品的制作方法
【专利摘要】纤维隔离产品具有含碳水化合物和交联剂的水性粘结剂组合物。在示例性实施方案中，该碳水化合物基粘结剂组合物还可包含催化剂，偶联剂，加工助剂，交联密度增强剂，增量剂，抗湿剂，防尘油，着色剂，腐蚀抑制剂，表面活性剂，pH值调节剂，及其组合。该碳水化合物可以为天然来源且得自可再生资源。在至少一种示例性实施方案中，该碳水化合物是水溶性多糖如糊精或麦芽糖糊精且该交联剂是柠檬酸。
【专利说明】具有生物基粘结剂的隔离产品[0001 ] 本发明的【技术领域】和工业实用性
[0002]本发明一般涉及纤维隔离产品和非织造垫(mats)，并且更特别地涉及包含生物基粘结剂的纤维隔离产品，所述生物基粘结剂不包含添加的甲醛并且是环境友好的。
【背景技术】
[0003]传统纤维可用在各种各样的应用中，包括增强物、纺织品以及隔音和隔热材料。尽管矿物纤维(例如玻璃纤维)根据特定的应用典型地用在隔离产品和非织造垫中，但有机纤维如聚丙烯、聚酯以及多组分纤维在形成隔离产品或非织造垫时可被单独使用或者与矿物纤维组合使用。
[0004]纤维隔离物典型地由纤维化装置如旋转式纺丝机使聚合物、玻璃或其它矿物的熔融组合物纤维化并且纺制细纤维来生产。为了形成隔离产品，通过旋转式纺丝机生产的纤维通过鼓风机从纺丝机向下拉向输送装置。在纤维向下移动时，粘结剂材料被喷射到纤维上并且纤维在输送装置上被收集成为高蓬松度的连续毯。该粘结剂材料赋予了该隔离产品在包装之后用于恢复的弹性并且提供了硬挺性(stiffness)和可操纵性，使得该隔离产品可根据需要进行处理并应用于建筑物的隔离孔洞中。该粘结剂组合物还为纤维提供保护以免于长丝间的磨损并且促进单个纤维之间的相容性。
[0005]包含粘结剂涂覆的纤维的毯然后经过固化炉并且该粘结剂被固化以设定该毯至希望的厚度。在该粘结剂已经被固化之后，该纤维隔离物可被切割成某些长度以形成单个的隔离产品，并且所述隔离产品可被包装以用于运送到消费者的位置。所生产的一种典型的隔离产品是挠性隔离毡(batt)或毯，其适合用作住宅中的墙壁隔离物或者用作建筑物中的阁楼和地板隔离孔洞中的隔离物。另一种常用隔离产品是空气吹制或疏松填充隔离物，其适合用作住宅和商业建筑物中以及任何难以到达的位置中的侧壁和阁楼隔离物。疏松填充隔离物由小管形成，所述小管从隔离毯中切割，压缩并且包装在包中。
[0006]非织造垫可通过传统湿法成网工艺形成。例如，湿短切纤维被分散在水浆料中，所述水浆料包含表面活性剂、粘度改进剂、消泡剂和/或其它化学试剂。然后搅拌包含短切纤维的浆料，以使得纤维变为分散在整个浆料中。包含纤维的浆料被沉积在移动筛上，在该移动筛处除去大部分的水以形成网状物。然后施用粘结剂，并且所得到的垫被干燥以除去任何剩余的水并且固化该粘结剂。所形成的非织造垫是分散的单个玻璃长丝的集合。气流成网工艺是类似的，除了玻璃纤维被分散在空气流中而不是水浆料中 。
[0007]已经进行了各种尝试来减少从甲醛基树脂中不希望的甲醛排放。例如，在减少从隔离产品的甲醛排放的尝试中，各种甲醛清除剂如氨和脲已经被添加到甲醛基树脂中。由于其低成本，脲被直接添加到未固化的树脂体系中以充当甲醛清除剂。脲向树脂体系中的添加产生脲增量的苯酚-甲醛甲阶酚醛树脂。这些甲阶酚醛树脂可被进一步处理或被作为涂层或粘结剂施用，然后被固化。遗憾的是，脲增量的甲阶酚醛树脂是不稳定的，并且由于这种不稳定性，所述脲增量的甲阶酚醛树脂必须现场制备。另外，粘结剂存货必须被细致地监控以避免由可在储存过程中形成的二聚物物质的不希望的结晶沉淀物所引起的操作问题。作为甲醛清除剂，氨并不是一种脲的特别希望的替代物，因为氨产生令人不愉快的气味并且可引起工人的咽喉和鼻子刺激。此外，甲醛清除剂的使用通常并不是希望的，这归因于其对隔离产品的性能潜在的不利影响，例如较少的恢复和较低的硬挺性。
[0008]另外，现有技术已经关注于使用聚丙烯酸与多羟基交联剂或碳水化合物基化学(这与梅拉德反应关联)。但聚丙烯酸粘结剂具有多种缺陷。例如，聚丙烯酸粘结剂使用石油基材料并且成本通常为目前的酚醛树脂粘结剂体系的至少两倍。另外，高粘度和不同的固化特性造成操作困难。基于梅拉德反应的产品在固化之后还具有不希望的茶褐色的颜色。此外，制备粘结剂所需的大量氨的使用具有安全风险和可能的排放问题。
[0009]考虑到目前粘结剂的现存问题，在相关技术中仍需要一种粘结剂体系，该粘结剂体系不是石油依赖的，没有添加的甲醛，是生物基且环境友好的，并且具有成本竞争力。

【发明内容】

[0010]本发明的目的是，提供纤维隔离产品，所述产品包含多个随机取向的纤维和施加到所述纤维的至少一部分上并且使所述纤维互相连接的粘结剂组合物。该粘结剂包含至少一种天然来源的碳水化合物和至少一种交联剂。典型地，该碳水化合物将具有反应性羟基基团并且该交联剂将具有反应性羧基基团。该碳水化合物可具有2-20的右旋糖当量(DE)。在示例性实施方案中，该碳水化合物是水溶性多糖，其选自果胶，糊精，麦芽糖糊精，淀粉，改性淀粉，淀粉衍生物，以及其组合。该粘结剂组合物还可包含选自催化剂，偶联剂，加工助剂(process aid)，交联密度增强剂，增量剂，抗湿剂，防尘剂，着色剂，腐蚀抑制剂，表面活性剂和PH值调节剂中的一种或多种成分。该加工助剂包含多羟基化合物如甘油，三乙醇胺，聚乙二醇和季戊四醇。在一种或多种实施方案中，该交联剂可以是柠檬酸或任何单体或聚合物型的多羧酸以及它们相应的盐。另外，在低密度产品(例如住宅隔离产品)中，该粘结剂在其被固化之后具有淡(例如白色或棕褐色)的颜色。
[0011]本发明的另一目的是，提供非织造短切纤维垫(mat)，所述非织造短切纤维垫由多个随机取向的玻璃纤维和粘结剂组合物形成，所述玻璃纤维具有以具有第一主表面和第二主表面的垫的形式缠结(enmeshed)的离散长度,所述粘结剂组合物至少部分地包覆所述垫的第一主表面。该粘结剂包含:(I)至少一种碳水化合物，其是天然来源的并且具有2-20的右旋糖当量，以及(2)至少一种交联剂。该粘结剂组合物还可包含选自催化剂、抗湿剂和PH值调节剂的一种或多种成分。在至少一种示例性实施方案中，该碳水化合物是水溶性多糖，其选自果胶，糊精，麦芽糖糊精，淀粉，改性淀粉，淀粉衍生物，以及其组合。另外，该交联剂可选自多羧酸，多羧酸的盐，酸酐，单体和聚合物型的具有酸酐的多羧酸，柠檬酸，柠檬酸的盐，己二酸，己二酸的盐，聚丙烯酸，聚丙烯酸的盐，基于聚丙烯酸的树脂，氨基醇，偏硼酸钠，聚氧化烯基胺，多胺，多元醇，以及其组合。该粘结剂在固化时具有浅颜色，是环境友好的并且没有添加的甲醛。
[0012]本发明的一个优点在于该碳水化合物是天然来源的并且得自可再生资源。
[0013]本发明的另一个优点在于麦芽糖糊精易于获取并且是低成本的。
[0014]本发明的又一个优点在于使用该创造性的粘结剂组合物的隔离产品和非织造垫可使用目前的生产线进行生产，以制造各种各样的产品形状、密度和用途，从而节约了时间和资金。[0015]本发明的另一个优点在于该粘结剂组合物没有添加的甲醛。
[0016]本发明的又一个优点在于最终产品具有浅颜色，这允许使用染料、颜料或其它着色剂以使该隔离产品获得各种各样的颜色。另外，当用织造或非织造织物的遮盖物或油漆精饰板材产品的表面时，相比于现有技术的板，覆盖这些较浅颜色的板需要较少的油漆或
织物重量。
[0017]本发明的又一个优点在于该粘结剂组合物与传统的苯酚/脲/甲醛粘结剂组合物相比颗粒物排放减少。
[0018]本发明的一个特征在于该碳水化合物聚合物可具有2-20的右旋糖当量(DE)值。
[0019]本发明的一个特征在于该麦芽糖糊精可形成可通过包括喷雾施涂机在内的传统粘结剂施涂机施涂的水性混合物。
[0020]本发明的另一个特征在于该粘结剂可以是酸性的，中性的或者碱性的。
[0021]本发明的又一个特征在于该创造性的隔离产品和非织造垫没有添加的甲醛。
[0022]本发明的又一个优点在于该粘结剂组合物产生纤维产品，尤其是较轻密度的产品，其具有较软的触感，这对于这些纤维产品的安装者或使用者来说是有利的。
[0023]本发明的又一个特征在于该创造性的粘结剂组合物可用于复合增强物如短切原丝，用于热塑性材料、热固性材料中，以及屋顶材料应用中。另外，该创造性的粘结剂可用在单头和多头粗纱(single and mult1-end rovings)中。
[0024]在考虑了以下的详细描述之后，下文将更充分地显示本发明的前述及其它目的、特征和优点。但要清楚理解的是，附图用于说明目的并且不被看作是限定本发明的范围。
【专利附图】

【附图说明】
[0025]在考虑本发明以下的详细公开内容时，尤其是在结合附图考虑时，本发明的优点将会显现，在附图中:
[0026]图1是根据一种示例性实施方案的利用该创造性粘结剂组合物形成护面隔离产品的不意图；
[0027]图2是根据本发明的另一示例性实施方案的利用该创造性粘结剂组合物生产玻璃纤维隔离产品的生产线的立面图，其中该隔离产品不含护面材料；以及
[0028]图3是根据本发明的又一示例性实施方案的使用该创造性粘结剂组合物形成短切原丝毡的湿法成网生产线的示意图。
具体实施方案
[0029]除非另外限定，本文使用的所有技术和科学术语均具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管与在此描述的那些类似或等同的任何方法和材料均可用于本发明的实践或试验中，但在此描述的是优选的方法和材料。本文所引述的所有参考文件，包括公布的或者相应的美国或外国专利申请(美国出版)，或者外国专利以及任何其它参考文件，均各自通过引述而被完全引入本文，包括在所引述的参考文件中所给出的所有数据、表格、图以及文本。
[0030]在附图中，为了清楚起见，线、层和区域的厚度可被夸大。要理解的是，当一个要素如层、区域、基底或板被称作在另一个要素“上”时，它可直接在该另一个要素上或者也可以存在居间的要素。当一个要素被称作与另一个要素“相邻”时，该要素也可直接与该另一个要素相邻，或者可存在居间要素。术语“顶”、“底”、“侧”和类似术语在此使用仅出于解释的目的。在整个附图中出现的类似数字表示类似的要素。要指出，措辞“粘结剂”、“生物基粘结剂”、“粘结剂组合物”和“粘结剂配制剂”在本文中可互换地使用。
[0031]生物基粘结剂组合物
[0032]本发明涉及环境友好的水性聚酯粘结剂组合物，它包含至少一种生物基组分。在一种示例性实施方案中，该生物基组分是碳水化合物并且该粘结剂包含碳水化合物和交联齐U。典型地，该碳水化合物具有反应性羟基基团并且该交联剂具有反应性羧基基团。在一些示例性实施方案中，该基于碳水化合物的粘结剂组合物还包含偶联剂，加工助剂，增量剂，PH值调节剂，催化剂，交联密度增强剂，除臭剂，抗氧化剂，防尘剂，生物杀灭剂，抗湿剂，或者其组合。该粘结剂可在形成隔离材料和非织造短切原丝毡时被使用。另外，该粘结剂没有添加的甲醛。此外，该粘结剂组合物与传统苯酚/脲/甲醛粘结剂组合物相比颗粒物排放减少。该创造性的粘结剂还可用于形成碎料板、胶合板和/或硬质纤维板。
[0033]在一种或多种示例性实施方案中，该粘结剂包含至少一种碳水化合物，该碳水化合物是天然来源的并且可得自可再生资源。例如，该碳水化合物可得自植物来源如豆科植物，玉米，谷物，糯玉米，甘蔗，买罗高梁，白买罗高梁，马铃薯，甘薯，木薯(tapioca)，水稻，糯稻，豌豆，西米，小麦，燕麦，大麦，黑麦，苋属植物和/木薯(cassava)，以及其它具有高淀粉含量的植物。该碳水化合物聚合物还可得自来源于植物的含有蛋白质、多肽、脂质和低分子量碳水化合物的残余物的粗含淀粉产品。该碳水化合物可选自单糖(如木糖，葡萄糖和果糖)，二糖(如蔗糖，麦芽糖和乳糖)，低聚糖(如葡萄糖浆和果糖浆)，以及多糖和水溶性多糖(如果胶，糊精，麦芽糖糊精，淀粉，改性淀粉和淀粉衍生物)。
[0034]该碳水化合物聚合物可具有大约1，000至大约8，000的数均分子量。另外，该碳水化合物聚合物可具有2-20，7-11，或者9-14的右旋糖当量(DE)值。该碳水化合物有益地具有低粘度并且在适中的温度(例如80-250°C)下单独或使用添加剂而固化。该低粘度使得该碳水化合物能够在粘结剂组合物中被使用。在示例性实施方案中，该碳水化合物的粘度可以在20-30°C之间在50%的浓度下低于500cps。该碳水化合物在该创造性粘结剂组合物中的使用是有利的，因为该碳水化合物容易获取或易于制得并且是低成本的。
[0035]在至少一种示例性实施方案中，该碳水化合物是水溶性多糖如糊精或麦芽糖糊精。该碳水化合物聚合物可以在该粘结剂组合物中以该粘结剂组合物中的总固体的大约40 %至大约95 %重量，该粘结剂组合物中的总固体的大约50 %至大约95 %重量，大约60 %至大约90 %，或者大约70 %至大约85 %的量存在。在此使用的％重量是指该粘结剂组合物中的总固体的％重量。
[0036]另外，该粘结剂组合物包含交联剂。该交联剂可以是适合于交联该碳水化合物的任何化合物。在示例性实施方案中，该交联剂具有大于90，大约90至大约10,000或者大约190至大约4，000的数均分子量。在一些示例性实施方案中，该交联剂具有小于大约1000的数均分子量。合适的交联剂的非限制性实例包括多羧酸(及其盐)，酸酐，单体型和聚合物型的具有酸酐(即，混合的酸酐)的多羧酸，柠檬酸(及其盐，如柠檬酸铵)，1，2，3，4-丁烷四甲酸，己二酸(及其盐)，聚丙烯酸(及其盐)，以及基于聚丙烯酸的树脂如QXRP1734和Acumer9932, 二者均可商购于The Dow Chemical Company。在示例性实施方案中，该交联剂可以是任何单体或聚合物型多羧酸，柠檬酸，以及它们相应的盐。该交联剂可以在该粘结剂组合物中以最高达该粘结剂组合物的大约50%重量的量存在。在示例性实施方案中，该交联剂可以在该粘结剂组合物中以该粘结剂组合物中的总固体的大约5.0%至大约40%重量的量存在，或者大约10%到大约30%重量。
[0037]任选地，该粘结剂组合物可包含催化剂以辅助交联。该催化剂可包括无机盐，路易斯酸(如氯化铝或三氟化硼)，布朗斯台德酸(如硫酸，对甲苯磺酸和硼酸)，有机金属络合物(如羧酸合锂(lithium carboxylates),羧酸合钠)和/或路易斯碱(如聚乙烯亚胺，二乙胺或者三乙胺)。另外，该催化剂可包括含磷有机酸的碱金属盐；尤其是磷酸、次磷酸或多聚磷酸的碱金属盐。这种含磷催化剂的实例包括但不限于次磷酸钠，磷酸钠，磷酸钾，焦磷酸二氢二钠，焦磷酸四钠，三聚磷酸钠，六偏磷酸钠，磷酸钾，三聚磷酸钾，三偏磷酸钠，四偏磷酸钠，及其混合物。另外，该催化剂或固化促进剂可以是氟硼酸盐化合物，如氟硼酸，四氟硼酸钠，四氟硼酸钾，四氟硼酸钙，四氟硼酸镁，四氟硼酸锌，四氟硼酸铵，及其混合物。此外，该催化剂可以是含磷化合物和氟硼酸盐化合物的混合物。其它钠盐如硫酸钠、硝酸钠、碳酸钠也可用作或者替代地用作催化剂/促进剂。该催化剂或固化促进剂可在该粘结剂组合物中以该粘结剂组合物中的总固体的大约O %至大约10%重量，大约1.0%至大约5.0%重量，或者大约3.0%至大约5.0 %重量的量存在。
[0038]该粘结剂组合物可任选地包含至少一种偶联剂。在至少一种示例性实施方案中，该偶联剂是硅烷偶联剂。该一种或多种偶联剂可以在该粘结剂组合物中以在该粘结剂组合物中的总固体的大约0.01%至大约5.0%重量，大约0.01%至大约2.5%重量，或者大约0.1%至大约0.5%重量的量存在。
[0039]可被用在该粘结剂组合物中的硅烷偶联剂的非限制性实例可以以官能基团烷基、芳基、氨基、环氧基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、脲基、异氰酸基和巯基为特征。在示例性实施方案中，该一种或多种硅烷偶联剂包括含有一个或多个氮原子的硅烷，其具有一个或多个官能团如胺(伯胺，仲胺，叔胺和季胺)，氨基，亚氨基(imino)，酰氨基，亚胺基(imido)，脲基或者异氰酸基。合适的硅烷偶联剂的特定的非限制性实例包括但不限于氨基硅烷(如3-氛基丙基_ 二乙氧基硅烷和3_氛基丙基_ 二羟基硅烷)，环氧二烷氧基硅烷(如3_环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷和3-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷)，甲基丙烯酰基三烷氧基硅烷(如3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷)，烃三烷氧基硅烷，氨基三羟基硅烷，环氧三羟基硅烷，甲基丙烯酰基三羟基硅烷，和/或烃二羟基硅烷。在一种或多种不例性实施方案中，该硅烷是氨基硅烷如Y-氨基丙基二乙氧基硅烷。
[0040] 适合在该粘结剂组合物中使用的另外的示例性偶联剂(包括硅烷偶联剂)如下所示:
[0041]?丙烯酰基:3_丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；3_丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷；3_丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷；3_丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷；3_甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷
[0042]?氨基:氨基丙基甲基二甲氧基硅烷；氨基丙基三乙氧基硅烷；氨基丙基三甲氧基硅烷/EtOH ;氨基丙基二甲氧基硅烷；N-(2-氨基乙基)-3_氨基丙基二甲氧基硅烷；N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷；(2-氨基乙基)-(2-氨基乙基)3-氨基丙基二甲氧基硅烷;N-苯基氨基丙基二甲氧基硅烷
[0043]?环氧基:3_环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷；3_环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷；3_环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷；2-(3，4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷；2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷；2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷；2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷[0044]?疏基:3-疏基丙基二甲氧基硅烷；3~疏基丙基二乙氧基硅烷；3~疏基丙基甲基甲氧基硅烷；3-疏基丙基甲基二乙氧基硅烷
[0045]?硫化物:双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]-四硫化物；双[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]_ ~硫化物
[0046]?乙烯基:乙烯基三甲氧基硅烷；乙烯基三乙氧基硅烷；乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷；乙烯基二氣硅烷；二甲基乙烯基硅烷
[0047]籲烷基:甲基二甲氧基硅烷；甲基二乙氧基硅烷;二甲基二甲氧基硅烷;二甲基二乙氧基硅烷;四甲氧基硅烷;四乙氧基硅烷;乙基二乙氧基硅烷；正丙基二甲氧基硅烷；正丙基二乙氧基硅烷；异丁基二甲氧基硅烷；己基二甲氧基硅烷；己基二乙氧基硅烷；羊基二甲氧基硅烷；癸基二甲氧基硅烷；癸基二乙氧基硅烷；羊基二乙氧基硅烷；叔丁基二甲基氣硅烷；环己基甲基二甲氧基硅烷；二环己基二甲氧基硅烷；环己基乙基二甲氧基硅烷；叔丁基甲基~甲氧基硅烷
[0048]?氯烷基:3_氯丙基三乙氧基硅烷；3_氯丙基三甲氧基硅烷；3_氯丙基甲基二甲氧基硅烷
[0049]?全氟基:十氟-1，I, 2，2-四氢癸基)三甲氧基硅烷；((十七氟-1，1，2，2_四氢
癸基)二甲氧基硅烷
[0050]籲苯基:苯基二甲氧基硅烷；苯基二乙氧基硅烷；二苯基二乙氧基硅烷;二苯基二甲氧基硅烷;二苯基二氣硅烷
[0051]?以上所列硅烷的水解产物
[0052]?锆酸盐:乙酰丙酮化锆；甲基丙烯酸锆
[0053]?钛酸酯:钛酸四甲酯；钛酸四乙酯；钛酸四正丙酯；钛酸四异丙酯；钛酸四异丁酯；钛酸四仲丁酯；钛酸四叔丁酯；钛酸三甲基单正丁酯；钛酸三环己基单乙酯；钛酸四正戊酯；钛酸四正己酯；钛酸四环戊酯；钛酸四环己酯；钛酸四正癸酯；钛酸四正十二烷基酯；钛酸四(2-乙基己基)酯；钛酸四辛二醇酯；钛酸四丙二醇酯；钛酸四苄基酯；钛酸四对氯苄基酯；钛酸四2-氯乙酯；钛酸四2-溴乙酯；钛酸四2-甲氧基乙酯；钛酸四2-乙氧基乙酯。
[0054]本发明的尤其合适的钛酸酯稳定剂是DuPont de Nemours&C0., Inc以商品名Tyzor?,生产的专用钛酸酯组合物。非限制性的实例包括以100%形式而非溶液形式如
在低级脂肪醇中的形式销售的Tyzor?钛酸酯，如Tyzor? tbt(钛酸四丁酯)，Tyzor?'
TPT(钛酸四异丙酯)，以及Tyzor? ()(;(钛酸四辛二醇酯)。
[0055]另外，该粘结剂组合物除了上述碳水化合物之外还可包含加工助剂(如多元醇)。该加工助剂并不是特别限制性的，只要该加工助剂起到促进纤维成型和取向的加工的作用。该加工助剂可被用于改善粘结剂施用分布均匀性，降低粘结剂粘度，提高成型之后的斜坡(ramp)高度，改善垂直重量分布均匀性，和/或加速粘结剂在成型和烘热固化过程中的脱水。该加工助剂可在该粘结剂组合物中以大约0%至大约25.0%重量，大约1.0%至大约
20.0 %重量或大约5.0%至大约15.0 %重量的量存在。
[0056]加工助剂的实例包括粘度改进剂(例如甘油，I, 2，4-丁三醇，I, 4-丁二醇，I, 2_丙二醇，I, 3-丙二醇，聚(乙二醇)和消泡剂(例如矿物油、石蜡油或者植物油的乳液和/或分散体，聚二甲基硅氧烷(PDMS)流体的分散体以及已经利用聚二甲基硅氧烷或其它材料疏水化的二氧化硅，以及由酰胺蜡如亚乙基双硬脂酰胺(EBS)或者疏水化的二氧化硅制成的颗粒)。可在该粘结剂组合物中使用的另外的加工助剂是表面活性剂。一种或多种表面活性剂可被包含在该粘结剂组合物中以辅助粘结剂雾化、润湿和界面附着。
[0057]该表面活性剂并无特别限制，并且包括例如但不限于下述表面活性剂:离子表面活性剂(例如，硫酸盐，磺酸盐，磷酸盐和羧酸盐)；硫酸盐(如烷基硫酸盐，月桂基硫酸铵，月桂基硫酸钠(SDS)，烷基醚硫酸盐，月桂醇聚醚硫酸钠和肉豆蘧醇聚醚硫酸钠)；两性表面活性剂(例如烷基甜菜碱，如月桂基甜菜碱)；磺酸盐(如琥珀酸二辛酯磺酸钠，全氟辛烷磺酸盐，全氟丁烷磺酸盐和烷基苯磺酸盐)；磷酸盐(例如烷基芳基醚磷酸盐和烷基醚磷酸盐)；羧酸盐(如烷基羧酸盐，脂肪酸盐(皂)，硬脂酸钠，月桂酰肌氨酸钠，羧酸盐氟表面活性剂，全氟壬酸盐和全氟辛酸盐)；阳离子型(烷基胺盐，如月桂基胺醋酸盐)；pH依赖性表面活性剂(伯胺，仲胺或叔胺)；永久带电的季铵阳离子(如烷基三甲基铵盐，鲸蜡基三甲基溴化铵，鲸蜡基三甲基氯化铵，鲸蜡基氯化吡啶以及苄索氯铵)；以及两性离子表面活性剂，季铵盐(如月桂基三甲基氯化铵和烷基苄基二甲基氯化铵)以及聚氧乙烯烷基胺。
[0058]可与本发明结合使用的合适的非离子表面活性剂包括聚醚(如环氧乙烷和环氧丙烷缩合物，其包含直链和支化的链烷基和烷芳基聚乙二醇和聚丙二醇醚和硫醚)；烷基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇，其具有含大约7至大约18个碳原子的烷基并且具有大约4至大约240个亚乙基氧基单元(如庚基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇，以及壬基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇)；包括脱水山梨糖醇、脱二水山梨糖醇、一缩甘露醇和二缩甘露醇的己糖醇的聚氧化亚烷基衍生物；部分长链脂肪酸酯(如脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯和脱水山梨糖醇三油酸酯的聚氧化亚烷基衍生物)；环氧乙烷与疏水性碱的缩合物，该碱通过缩合环氧丙烷与丙二醇而形成；含硫缩合物(例如通过缩合环氧乙烷与高级烷基硫醇如壬基、十二烷基或十四烷基硫醇或者与烷基硫代苯酚(其中该烷基含有大约6至大约15个碳原子)而获得的那些缩合物)；长链羧酸(例如月桂酸，肉豆蘧酸，棕榈酸和油酸，如妥尔油脂肪酸)的环氧乙烷衍生物；长链醇(如辛醇，癸醇，月桂醇或者鲸蜡醇)的环氧乙烷衍生物；以及环氧乙烷/环氧丙烷共聚物。
[0059]在至少一种示例性实施方案中，该表面活性剂是SURF0NYL'? 420，SURF0NYL?
440和SURF0NYL? 465，其是乙氧基化的2，4，7，9-四甲基_5_癸炔-4，7-二醇表面活性剂(商购于 Air Products and Chemicals, Inc (Allentown, PA)), Stanfax (月桂基硫酸钠)，Surfynol465 (乙氧基化的 2，4，7，9-四甲基 _5_癸炔-4，7-二醇)，Triton?GR-PG70 (1，4-双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠)以及Triton?CF-10(a-苯基甲基-ω-[(1，1，3，3_四甲基丁基)苯氧基]-聚(氧-1，2-亚乙基))。该表面活性剂可以在该粘结剂组合物中以该粘结剂组合物中的总固体的0.0%至大约10%重量，大约0.01%至大约10%重量，大约0.2%
至大约5.0%重量的量存在。
[0060]该粘结剂组合物可任选地包含腐蚀抑制剂以减少或消除对加工设备的任何潜在的腐蚀。该腐蚀抑制剂可选自各种试剂，例如乌洛托品，苯并三唑，苯二胺，二甲基乙醇胺，聚苯胺，亚硝酸钠，苯并三唑，二甲基乙醇胺，聚苯胺，亚硝酸钠，肉桂醛，醛和胺(亚胺)的缩合产物，铬酸盐，亚硝酸盐，磷酸盐，肼，抗坏血酸，草酸锡，氯化锡，硫酸锡，硫脲，氧化锌以及腈。可替代地，该腐蚀可通过工艺控制治理(abatement)如工艺用水中和，去除腐蚀性成分以及用以最小化腐蚀性的工艺用水处理而得以减少或消除。该腐蚀抑制剂可在该粘结剂组合物中以大约O %至大约15.0 %重量，大约1.0 %至大约5.0 %重量，大约0.2%至大约1.0%重量的量存在。
[0061]此外，该粘结剂组合物还可包含一种或多种生物杀灭剂如3-碘-2-丙基-正丁基氨基甲酸酯，丁基氨基甲酸3-碘-2-丙炔基酯(IPBC)，2-溴-2-硝基丙烷-1，3- 二醇，硝酸镁，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，氯化镁，N-溴代氨基磺酸钠盐，二碘甲基-对甲苯基砜，二溴乙腈，以及2，2-二溴-3-次氨基丙酰胺，以减少或消除玻璃纤维产品上的霉菌和真菌生长。该生物杀灭剂可以在该粘结剂组合物中以大约0%至大约10.0%重量，大约0.05%至大约1.0%重量，0.1%至大约0.5%重量的量存在。
[0062]另外，该粘结剂组合物可任选地包含至少一种交联密度增强剂以提高基于碳水化合物的聚酯粘结剂的交联程度。交联密度增强可如下实现:提高羟基与羧酸基团之间的酯化和/或引入自由基联接以提高热固性树脂的强度。酯化交联密度可如下调节:改变羟基和羧酸之间的比率和/或添加另外的酯化官能基团如三乙醇胺，二乙醇胺，单乙醇胺，1-氨基-2-丙醇，1，广-氨基双-2-丙醇，1，I'，I"次氨基三-2-丙醇，2-甲基氨基乙醇，2-二甲基氨基乙醇，2-(2-氨基乙氧基)乙醇，2 {(2-氨基乙基)氨基}乙醇，2-二乙基氨基乙醇，2-丁基氨基乙醇，2-二丁基氨基乙醇，2-环己基氨基乙醇，2，2'-(甲基氨基)双-乙醇,2,2' _( 丁基氨基)双-乙醇，1-甲基氨基-2-丙醇，1- 二甲基氨基-2-丙醇，1-(2-氨基乙基氨基)-2-丙醇，I, I'-(甲基亚氨基)双-2-丙醇,3-氨基-1-丙醇,3-二甲基氨基-1-丙醇，2-氨基-1- 丁醇，1-乙基氨基-2- 丁醇，4- 二乙基氨基-1- 丁醇，1- 二乙基氨基-2- 丁醇，3-氨基-2，2- 二甲基-1-丙醇，2，2- 二甲基-3- 二甲基氨基_1_丙醇，4- 二乙基氨基-2- 丁炔-1-醇，5- 二乙基氨基-3-戊炔-2-醇，双(2-羟基丙基)胺，以及其它链烷醇胺，它们的混合物以及它们的聚合物。实现交联密度增强的另一种方法在于既使用酯化又使用自由基反应以用于交联反应。可用于这两种反应的化学品包括马来酸酐，马来酸或者衣康酸。该交联密度增强剂可以在该粘结剂组合物中以大约0%至大约25.0%重量，大约1.0.0%至大约20.0%重量，或者大约5.0%至大约15.0%重量的量存在。
[0063]该粘结剂还可包含有机和/或无机酸和碱，其用量足以将pH值调节至所希望的水平。该PH值的调节取决于所打算的应用，或者促进粘结剂组合物的成分的相容性。在示例性实施方案中，pH值调节剂被用来将该粘结剂组合物的pH调节到酸性pH值。合适的酸性PH值调节剂的实例包括无机酸，例如但不限于硫酸、磷酸和硼酸，以及有机酸如对甲苯磺酸，单-或多羧酸，例如但不限于柠檬酸、乙酸及其酸酐、己二酸、草酸，以及它们相应的盐。此外，无机盐可以是酸前体。该酸调节pH值，并且在一些情况下，如上所讨论的，起到交联剂的作用。任选地，有机和/或无机碱如氢氧化钠、氢氧化铵以及二乙胺，以及任何类型的伯胺，仲胺或叔胺(包括链烷醇铵)，可被用于PH值调节。该粘结剂组合物的pH值，当为酸性状态时，范围可以是大约I至大约6，并且在一些示例性实施方案中，可以是大约2至大约5，包括了其间的所有数值和范围。在至少一种示例性实施方案中，该粘结剂组合物的pH值是大约2.5。在酸性粘结剂组合物中的pH值调节剂可以在该粘结剂组合物中以足以获得所希望的PH值的量存在。
[0064]该粘结剂组合物还可包含抗湿剂如明矾，硫酸铝，胶乳，有机硅乳液，聚(有机硅氧烷)，疏水性聚合物乳液(例如聚乙烯乳液或聚酯乳液)，及其混合物。为了清楚起见，聚(有机硅氧烷)是形式为-(-R1SiR2-)n-的聚合物，其中R1和R2至少之一是有机基，包括例如烷基或烯基，苯基等。在至少一种示例性实施方案中，胶乳体系是水性胶乳乳液。该胶乳乳液包含通常通过乳液聚合产生的胶乳颗粒。除了胶乳颗粒之外，该胶乳乳液可包含水、稳定剂如氨，以及表面活性剂。该抗湿剂可以在该粘结剂组合物中以该粘结剂组合物中的总固体的0%至大约20%重量，大约5.0%至大约10%重量，大约5.0%至大约7.0%重量的量存在。
[0065]另外，该粘结剂可包含防尘剂以减少或消除可能在隔离材料的后续生产和安装中具有不利影响的无机和/或有机颗粒的存在。该防尘剂可以是任何传统的矿物油，矿物油乳液，天然或合成油，生物基油，或者润滑剂，例如但不限于有机硅和有机硅乳液，聚乙二醇，以及具有高闪点的任何石油或非石油质油以最小化油在炉内的蒸发。
[0066]另外，该粘结剂可任选地包含至少一种增量剂以改善粘结剂的外观和/或降低总生产成本。该增量剂可以是无机填料如氧化锡或碳酸钙或者有机材料如木质素、木质素磺酸盐或者蛋白质基生物质。在示例性实施方案中，该增量剂是包含蛋白质的生物质。象碳水化合物一样，该包含蛋白质的生物质是天然来源的并且得自可再生资源。例如，该蛋白质可得自植物来源，如大豆(如大豆粉)，花生，向日葵，菜豆，胡桃，或者得自具有高蛋白质含量的其它植物。替代地，该蛋白质可来自于动物来源，例如但不限于卵、血和动物组织(例如牛肉，猪肉或者鸡肉，以及鱼肉)。该包含蛋白质的生物质可包含最高达大约95%的蛋白质，并且在不例性实施方案中，最闻达90%, 75%,或50%的蛋白质。在此使用的术语“蛋白质”可被定义为由一种或多种多肽组成的大分子并且包含多肽的任意组合，而不论其氨基酸序列。另外，术语“蛋白质”意在包括其中蛋白质可天然获得或者蛋白质已被改性以改善其反应性的所有可能的结构。要理解，天然蛋白质和合成蛋白质的衍生物也被包括在术语“蛋白质”的范围之内。在一种或多种示例性实施方案中，该包含蛋白质的生物质是大豆粉。该增量剂可在该粘结剂组合物中以该粘结剂组合物中的总固体的大约0%至大约70.0%重量，大约5.0%至大约50.0 %重量或者大约10.0%至大约40.0 %重量的量存在。
[0067]该粘结剂可任选地包含传统添加剂，例如但不限于染料，颜料，填料，着色剂，UV稳定剂，热稳定剂，消泡剂，抗氧化剂，乳化剂，防腐剂(例如苯甲酸钠)，腐蚀抑制剂，及其混合物。其它添加剂可被添加到粘结剂组合物中以用于改善操作和产品性能。这些添加剂包括润滑剂，润湿剂，表面活性剂，抗静电剂和/或防水剂。添加剂可以在该粘结剂组合物中以该粘结剂组合物中的总固体的痕量(如<粘结剂组合物的大约0.1%重量)直到大约10.0%重量的量存在。在一些示例性实施方案中，该添加剂以该粘结剂组合物中的总固体的大约0.1%至大约5.0 %重量，大约1.0 %至大约4.0 %重量，或者大约1.5%至大约3.0%重量的量存在。[0068]该粘结剂进一步包含水，以溶解或分散活性固体以用于施用到增强纤维上。水可以以足够的量添加，所述量足以将水性粘结剂组合物稀释到适合于其向增强纤维施涂的粘度并且实现在纤维上的所希望的固体含量。尤其是，该粘结剂组合物可包含用量为该粘结剂组合物中的总固体的大约50%至大约98.0%重量的水。
[0069]该粘结剂组合物可如下制得:在水中溶解或分散该交联剂以形成混合物。接着，该碳水化合物可以与混合物中的交联剂混合以形成该粘结剂组合物。如果希望的话，可向粘结剂组合物中添加固化促进剂(即催化剂)。该粘结剂组合物可进一步用水稀释以获得所希望的量的固体。在必要时，该混合物的PH值可利用有机和无机酸和碱调节到所希望的pH值水平。
[0070]在本发明的最广的方面中，该碳水化合物基粘结剂组合物由碳水化合物(如麦芽糖糊精)和交联剂(如聚丙烯酸或柠檬酸)形成。在根据本发明实施方案的创造性粘结剂组合物中使用的成分的范围在表1中给出。
[0071]表1
[0072]
【权利要求】
1.一种纤维隔离产品，它包含: 多个随机取向的纤维；以及 施加到所述纤维的至少一部分上的粘结剂组合物，所述粘结剂组合物包含以下物质的反应产物: 至少一种具有2-20的右旋糖当量值的碳水化合物；和 至少一种交联剂。
2.权利要求1的纤维隔离产品，其中在固化的状态下的所述粘结剂组合物包含至少一种聚酯。
3.权利要求1的纤维隔离产品，其中所述至少一种碳水化合物是水溶性多糖，其选自果胶，糊精，麦芽糖糊精，淀粉，改性淀粉，淀粉衍生物，以及其组合。
4.权利要求3的纤维隔离产品，其中所述交联剂选自多羧酸，多羧酸的盐，酸酐，具有酸酐的单体羧酸，具有酸酐的多羧酸，柠檬酸，柠檬酸的盐，己二酸，己二酸的盐，聚丙烯酸，聚丙烯酸的盐，基于聚丙烯酸的树脂，以及其组合。
5.权利要求1的纤维隔离产品，其中所述隔离产品没有添加的甲醛。
6.一种非织造纤维产品，它包含: 多个随机取向的玻璃纤维，其为具有第一主表面和第二主表面的垫的形式；以及粘结剂组合物，其至少部分地涂覆所述垫的所述第一主表面，所述粘结剂组合物包含以下物质的反应产物: 至少一种具有2-20的右旋糖当量值的碳水化合物；和 至少一种交联剂。
7.权利要求6的非织造垫，其中在固化的状态下的所述粘结剂组合物包含至少一种聚酯。
8.权利要求6的非织造垫，其中所述至少一种碳水化合物是水溶性多糖，其选自果胶，糊精，麦芽糖糊精，淀粉，改性淀粉，淀粉衍生物，以及其组合。
9.权利要求6的非织造垫，其中所述交联剂选自多羧酸，多羧酸的盐，酸酐，具有酸酐的单体羧酸，具有酸酐的多羧酸，柠檬酸，柠檬酸的盐，己二酸，己二酸的盐，聚丙烯酸，聚丙烯酸的盐，基于聚丙烯酸的树脂，以及其组合。
10.权利要求6的非织造垫，其中所述粘结剂组合物进一步包含选自偶联剂，加工助齐?，增量剂，pH值调节剂，催化剂，交联密度增强剂，除臭剂，抗氧化剂，防尘剂，生物杀灭剂和抗湿剂的至少一种成分。
11.权利要求6的非织造垫，其中所述非织造垫没有添加的甲醛。
12.—种纤维产品，它包含: 多个随机取向的玻璃纤维；以及 无甲醛的热固性生物基粘结剂组合物，所述组合物被施加到所述纤维的至少一部分上，所述粘结剂组合物包含: 至少一种具有反应性羟基基团的碳水化合物；和 至少一种具有反应性羧酸基团的交联剂。
13.权利要求12的纤维产品，其中所述产品是通过旋转纤维化方法制得的具有大约.0.3-大约4pcf的密度的挠性低密度产品。
14.权利要求12的纤维产品，其中所述产品是具有大约1.5-大约IOpcf的密度的刚性女口广叩ο
15.权利要求14的纤维产品，其中所述产品具有大约3-大约Spcf的密度。
16.权利要求12的纤维产品，其中所述产品是具有大约1.5-大约IOpcf的密度的刚性产品，并且以圆柱形成型以适合围绕管段。
17.权利要求12的纤维产品，其中所述产品是通过气流成网工艺制造的非织造产品，所述产品具有大约0. 8-大约4pcf的密度。
【文档编号】A47G19/12GK103476300SQ201280018294
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月1日 优先权日:2011年3月1日
【发明者】C·M·霍金斯, J·M·埃尔南德斯-托雷斯, L·陈, E·A·马蒂内, J·查科 申请人:欧文斯科宁知识产权资产有限公司