粘结剂体系的制作方法

粘结剂体系
1.本发明专利申请是申请号201780042850.x、申请日2017年6月6日、发明名称“粘结剂体系”的发明专利申请的分案申请。
2.相关申请
3.本技术要求于2016年6月6日提交的美国临时申请号62/345,885的优先权和利益，其内容以其全文通过参考引入就像在本文列举一样。
技术领域
4.本发明总体上涉及纤维绝缘和非织造垫(fibrous insulation and non-woven mats)，更尤其涉及用于制造纤维绝缘和非织造垫的粘结剂。


背景技术：

5.常规纤维例如玻璃纤维、矿物棉和玄武岩可用于在各种各样的应用，包括增强物、纺织品以及隔音和隔热材料。纤维绝缘物典型地如下制造：使聚合物、玻璃或其它矿物的熔融组合物纤维化并由纤维化设备，例如旋转纺丝机纺丝细纤维。为了形成绝缘产品，通过旋转纺丝机生产的纤维通过鼓风机从纺丝机向下拉向传送机。在纤维向下移动时，经由喷涂或浸涂纤维施加粘结剂材料。然后在传送机上将纤维收集成为高蓬松、连续毯。所述粘结剂材料赋予了所述绝缘产品在包装之后用于恢复的弹性并且提供了刚性和可操纵性，使得所述绝缘产品可根据需要进行处理并应用于例如，建筑物的绝缘孔洞中。所述粘结剂组合物还为纤维提供保护以免于长丝间磨蚀并且促进单根纤维之间的相容性。
6.然后让包含粘结剂涂覆的纤维的毯通过固化炉并且使所述粘结剂固化以使所述毯定型至希望的厚度。在粘结剂已经固化之后，可将纤维绝缘物切割成某些长度以形成个体绝缘产品，并且可以包装所述绝缘产品以用于运送到消费者的位置。所生产的一种典型的绝缘产品是绝缘毡(batt)或毯，其适合用作住宅中的墙壁绝缘物或者用作建筑物中的阁楼和地板绝缘孔洞中的绝缘物。另一种类型的绝缘产品是绝缘板。绝缘板可以按与绝缘毡或毯相似的方式使用，但是更硬挺并一般更密实。
7.非织造垫，例如隔音天花板中使用的那些可以通过常规湿法成网方法形成。在一种这样的方法中，将湿短切纤维分散在水淤浆中，所述水淤浆含有表面活性剂、粘度改进剂、消泡剂和/或其它化学试剂。然后搅拌该含短切纤维的淤浆以致纤维在整个淤浆中更均匀地分散。将所述含纤维的淤浆沉积到运动筛上，在那里将大部分水除去而形成网幅。然后施加粘结剂，并且将所得的纤维垫干燥以除去任何残存水并固化所述粘结剂。所形成的非织造垫是分散的、个体玻璃长丝的集合体。
8.还可以由干短切纤维和/或连续长丝制备非织造垫。例如，从衬套散布纤维并切短到所需长度。纤维在切短之前可以施加或可以不施加某些化学试剂。然后将短切纤维施加于表面，例如，输送带以形成纤维垫。将粘结剂施加于被输送到固化炉的纤维垫上。
9.在连续长丝纤维产品的范围中，将纤维散布到表面(有或者没有首先施加化学试剂)并允许形成纤维垫。然后将粘结剂组合物施加于所述纤维垫上，然后将所述纤维垫输送
到烘箱以便固化。一般而言，固化的纤维垫因此由比短切纤维垫更少的纤维组成。
10.已经进行了各种尝试来减少从基于甲醛的树脂例如酚醛树脂的不希望的甲醛排放。例如，在减少从绝缘产品的甲醛排放尝试中，已经将各种甲醛清除剂例如氨和脲添加到基于甲醛的树脂中。
11.聚丙烯酸粘结剂提供一些优于酚醛树脂的利益。然而，大多数由聚丙烯酸形成的粘结剂固有地具有由于其酸度和相关的机件腐蚀引起的问题。另外，聚丙烯酸粘结剂具有高粘度、高固化温度和高相关固化成本。某些基于天然物质的体系同样是已知的，但是受困于它们自己的特定缺陷。例如，基于淀粉/碳水化合物的产品(或依靠梅拉德反应的那些)可能在固化后具有不希望的暗褐色。此外，制造粘结剂所需要的大量氨的使用存在安全风险和可能的排放问题。
12.上面对玻璃纤维产品描述的那些聚合物粘结剂体系的替代聚合物粘结剂体系也已被提出。然而，这些替代聚合物粘结剂体系在某些情况下仍然成问题。例如，在转移区中允许绝缘包装物最大垂直膨胀的低分子量、低粘度粘结剂一般固化在成品中形成非硬质塑料基体，从而减少当安装时成品绝缘产品的可达到的垂直高度恢复。相反地，在成品中一般固化形成硬质基体的高粘度粘结剂不允许经涂覆、未固化的包装物的所需最大垂直膨胀。
13.除了反应而使纤维粘结在一起的组分之外，大多数常规粘结剂体系还包含许多其它组分以调节成品的各种性能(例如，抗灰尘、抗静电)。除了不妨碍纤维的最终粘结之外，这些个体组分中的每一种还必须证实为安全并与其它组分相容。
14.考虑到当前粘结剂的现存问题，本领域中仍需要一种粘结剂体系，该粘结剂体系不腐蚀机件，不包括添加的甲醛，是环境友好的，在生产后是存储稳定的，在制备成品所要求的总成分方面更简单，和/或提供加工优点。


技术实现要素：

15.总体发明构思涉及用于形成绝缘物、绝缘板、非织造垫、碳纤维产品，和在产品中用作有机纤维例如纤维素和木基纤维的粘结剂的粘结剂组合物。一般而言，所述粘结剂包括金属盐和多元醇。在某些实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:99-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。
16.在某些实施方案中，总体发明构思涉及纤维绝缘产品，其包括多根无规取向纤维和施加于所述纤维的至少一部分上并互连所述纤维的粘结剂组合物。所述粘结剂包括按1:99-1:1的重量比的金属盐和多元醇。
17.在某些实施方案中，总体发明构思涉及非织造垫，所述非织造垫由多根无规取向纤维和粘结剂组合物形成，所述无规取向纤维具有呈具有第一主表面和第二主表面的垫形式缠结(enmeshed)的离散长度，所述粘结剂组合物至少部分地涂覆所述垫的第一主表面，或在某些实施方案中，至少部分地浸渍所述垫。所述粘结剂包括金属盐和多元醇。所述金属盐和所述多元醇一般按1:99-1:1的重量比存在。可以使用任何适合的纤维。在某些实施方案中，所述纤维是玻璃纤维。所述纤维具有6.5微米-24微米的平均直径。在某些实施方案中，所述纤维是矿物棉纤维。所述粘结剂组合物按1％-25％的烧失量存在于所述非织造垫中。
18.在某些实施方案中，总体发明构思涉及纤维绝缘产品的制造方法。所述方法包括
形成包括多根无规取向纤维的纤维毯，将粘结剂组合物施加到所述玻璃纤维的至少一部分上，所述粘结剂组合物包含按1:99-1:1的重量比的金属盐和多元醇，让所述纤维毯穿过烘箱以使在所述纤维上的所述粘结剂至少部分地固化并形成绝缘产品，其中所述粘结剂组合物按1％-25％的烧失量存在于所述纤维绝缘产品中。
19.总体发明构思的各个实施方案将典型地显示以下示例性特征中的一种或多种。
20.总体发明构思的特征是本发明粘结剂组合物不含添加的甲醛。
21.总体发明构思的特征是本发明粘结剂组合物要求更少成分以产生合格产品。
22.总体发明构思的特征是使用本发明粘结剂组合物的绝缘产品和非织造垫可以使用当前制造生产线制造，从而节省时间和金钱。在某些实施方案中，使用本发明粘结剂组合物的绝缘产品和非织造垫可以在比典型地用于固化常规粘结剂体系的那些温度更低的温度下制备并仍然维持综合性能标准。
23.总体发明构思的特征是使用本发明粘结剂组合物的绝缘产品和非织造垫可以使用增加量的添加水制造并在等于或低于当前温度/时间下固化。这归因于本发明粘结剂组合物按采用常规粘结剂体系看不到的方式“分流(shed)”过量水分，如果有必要的话，从而允许额外的水添加到粘结剂组合物中(容易加工)，而不会显著地增加生产时间或成本且不会显著地影响性能。
24.总体发明构思的特征是用本文提供的示例性水性粘结剂组合物制成的最终绝缘产品在所需烧失量(loi)水平下具有浅颜色，这允许使用染料、颜料或其它着色剂以使所述绝缘产品获得各种各样的颜色。
25.总体发明构思的特征是本发明粘结剂组合物在酸性条件下粘结矿物棉。一般而言，要求酸性环境以适当地交联/固化的粘结剂当粘结矿物棉时是效率低的或具有降低的性能。令人惊奇地发现，本文描述的本发明粘结剂在1-4.5的ph值(包括2.5-3的ph值)下在粘结矿物棉方面是有效的以形成绝缘毡。
26.在某些实施方案中，本发明粘结剂组合物可以在比常规粘结剂组合物更低的温度下固化。包含多元醇和金属盐的粘结剂组合物可以允许水更容易地从预固化产物释放。降低的水含量从而要求更少热来在固化过程中从产物中驱除过量水分。
27.总体发明构思的特征是粘结剂组合物(例如，聚乙烯醇和金属盐)可以形成可以通过常规粘结剂涂覆器(包括喷涂器)施加的水性混合物。
28.总体发明构思的特征还有本发明粘结剂组合物可以用于制造含复合增强材料的垫。
29.总体发明构思的上述和其它的目的、特征和优点将从随后的详细描述而变得更完全地显而易见。然而，应当清楚地理解，这些附图用于说明性目的，而不应认为是限制本发明的范围。
30.尤其地，本发明涉及以下方面：
31.第1项.用于形成纤维绝缘和非织造垫的粘结剂组合物，所述粘结剂组合物包含：
32.水；
33.金属盐；
34.和多元醇；
35.其中所述金属盐和所述多元醇按1:99-1:1的重量比存在。
36.第2项.第1项的水性粘结剂组合物，其中所述金属盐与所述多元醇的重量比在1:9-1:1的范围内。
37.第3项.第1项的水性粘结剂组合物，其中所述金属盐包含选自硼、铝、镓、铟、锡、铁、锌、钛、铋、锆和它们的组合的金属。
38.第4项.第3项的水性粘结剂组合物，其中所述金属盐是铝盐。
39.第5项.第4项的水性粘结剂组合物，其中所述金属盐选自氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、磷酸二氢铝、铝酸钠和它们的组合。
40.第6项.第1项的水性粘结剂组合物，其中所述多元醇选自芳族醇、甘油、聚甘油、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、脂族醇、未改性聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚乙烯醇共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸和它们的组合。
41.第7项.第6项的水性粘结剂组合物，其中所述多元醇是聚乙烯醇。
42.第8项.第7项的水性粘结剂组合物，其中所述聚乙烯醇具有3-5厘泊的粘度。
43.第9项.第8项的水性粘结剂组合物，其中所述聚乙烯醇是至少50％水解的。
44.第10项.纤维绝缘产品，包括：
45.多根纤维；和
46.施涂于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：
47.水；
48.金属盐；
49.和多元醇；
50.其中所述金属盐与所述多元醇的重量比在1:99-1:1的范围内；和
51.其中所述粘结剂组合物按1％-25％的烧失量存在于所述纤维绝缘产品中。
52.第11项.第10项的纤维绝缘产品，其中所述金属盐与所述多元醇的重量比在1:9-1:1的范围内。
53.第12项.第10项的纤维绝缘产品，其中所述金属盐包含选自硼、铝、镓、铟、锡、铁、锌、钛、铋、锆和它们的组合的金属。
54.第13项.第12项的纤维绝缘产品，其中所述金属盐是铝盐。
55.第14项.第13项的纤维绝缘产品，其中所述金属盐选自氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、磷酸二氢铝、铝酸钠和它们的组合。
56.第15项.第10项的纤维绝缘产品，其中所述多元醇选自芳族醇、甘油、聚甘油、山梨糖醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、季戊四醇、脂族醇、未改性聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚乙烯醇共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸和它们的组合。
57.第16项.第15项的纤维绝缘产品，其中所述多元醇是聚乙烯醇。
58.第17项.第16项的纤维绝缘产品，其中所述聚乙烯醇具有3-5厘泊的粘度。
59.第18项.第17项的水性粘结剂组合物，其中所述聚乙烯醇是至少50％水解的。
60.第19项.第10项的纤维绝缘产品，其中所述绝缘产品不含添加的甲醛。
61.第20项.第10项的纤维绝缘产品，其中所述纤维是玻璃纤维。
62.第21项.非织造垫，包括：
63.呈具有第一主表面和第二主表面的垫形式的多根纤维；和
64.至少部分地涂覆所述垫的所述第一主表面的粘结剂组合物，所述粘结剂组合物包
含：
65.水；
66.金属盐；
67.和多元醇；
68.其中所述金属盐与所述多元醇的重量比在1:99-1:1的范围内；和
69.其中所述粘结剂组合物按1％-25％的烧失量存在于所述非织造垫中。
70.第22项.第21项的非织造垫，其中所述纤维是玻璃纤维，其中所述纤维具有6.5微米-24微米的平均直径。
71.第23项.纤维绝缘产品的制造方法，包括：
72.形成包括多根纤维的纤维毯；
73.将粘结剂组合物施涂到所述玻璃纤维的至少一部分上，所述粘结剂组合物包含：
74.水；
75.金属盐；
76.和多元醇；
77.其中所述金属盐与所述多元醇的重量比在1:99-1:1的范围内；
78.让所述纤维毯穿过烘箱以使在所述纤维毯上的所述粘结剂至少部分地固化并形成绝缘产品，
79.其中所述粘结剂组合物按1％-25％的烧失量存在于所述纤维绝缘产品中。
80.第24项.第23项的方法，其中所述纤维是玻璃纤维。
附图说明
81.本发明的各个示例性的优点将在考虑本发明以下详述公开内容后变得显而易见，特别是当结合附图考虑时，其中：
82.图1是显示用数种粘结剂组合物制成的手抄纸(handsheet)样品的拉伸强度除以校正loi(拉伸强度/校正loi)的图解。
83.图2是显示用包括本发明粘结剂组合物的数种粘结剂制成的手抄纸样品的拉伸强度除以校正loi(拉伸强度/校正loi)的图解，所述本发明粘结剂组合物包含聚乙烯醇/氯化铝和聚乙烯醇/硝酸铝。
84.图3是显示包括本发明粘结剂的数种粘结剂组合物的动态力学分析的图解，所述本发明粘结剂包含聚乙烯醇/硝酸铝。
85.图4是显示包括本发明粘结剂的数种粘结剂组合物的动态力学分析的图解，所述本发明粘结剂包含聚乙烯醇/氯化铝。
86.图5是显示包含聚乙烯醇/硝酸铝的数种粘结剂组合物的动态力学分析的图解。
87.图6是显示包含聚乙烯醇/硫酸铝的数种粘结剂组合物的动态力学分析的图解。
88.图7是显示聚乙烯醇和硝酸铝的数种粘结剂组合物的回收百分率的图解。
89.图8是显示数种粘结剂组合物的回收百分率的图解。
90.图9是显示用包含聚乙烯醇/硝酸铝的本发明粘结剂组合物制成的实验室板的最大负荷(对于loi校正)的图解。
91.图10是显示包含聚乙烯醇/硝酸铝的本发明粘结剂组合物的校正loi的图解。
92.图11是显示使用在250
°
f-450
°
f的温度下固化的本发明粘结剂组合物制得的一系列手抄纸的拉伸强度的图解。
93.图12是显示使用在250
°
f-450
°
f的温度下固化的本发明粘结剂组合物制得的一系列手抄纸对于loi标准化(normalized)的拉伸强度的图解。
94.图13是显示使用在250
°
f-450
°
f的温度下固化的本发明粘结剂组合物制得的手抄纸的loi的图解。
95.图14是显示使用在300
°
f-400
°
f的温度下固化的本发明粘结剂组合物制得的样品的回收百分率的图解。
96.图15是显示使用在300
°
f-400
°
f的温度下固化的本发明粘结剂组合物制得的样品对于面积重量标准化的回收百分率的图解。
97.图16是显示使用在300
°
f-400
°
f的温度下固化的本发明粘结剂组合物制得的样品的校正loi的图解。
98.图17是显示使用在高温(以毡测量，415-425
°
f)或低温(以毡测量，350-360
°
f)下固化的具有4.65％的目标loi的本发明粘结剂组合物制得的一系列样品毡的测得劲度(stiffness)的图解。
99.图18是显示使用在高温(以毡测量，415-425
°
f)或低温(以毡测量，350-360
°
f)下固化的具有4.65％的目标loi的本发明粘结剂组合物制得的一系列样品的粘结强度的图解。
100.图19是显示使用在高温(以毡测量，415-425
°
f)或低温(以毡测量，350-360
°
f)下固化的具有4.65％的目标loi的本发明粘结剂组合物制得的一系列样品的拉伸强度的图解。
101.图20是显示使用各种粘结剂组合物制得的手抄纸的测得拉伸强度的图解。将按90:10的重量比包含pv和氯化铝的本发明粘结剂组合物(标记为pva)与对照mdca粘结剂组合物相比较。其它粘结剂组合物是pvgaf＝聚乙烯醇、没食子酸和硝酸铁；和pvgaa＝聚乙烯醇、没食子酸和氯化铝。
102.图21是显示使用按90:10的重量比包含pv和氯化铝的粘结剂组合物(标记为pva)制得的手抄纸的拉伸强度的图解。
103.图22是显示经调节以对于loi校正的实施例25的结果的图解。
104.图23是显示使用各种粘结剂组合物制得的手抄纸的测得拉伸强度的图解。
105.图24是显示本发明粘结剂组合物与对照mdca粘结剂，和包括聚乙烯醇的两种附加粘结剂，即，聚乙烯醇、没食子酸、氯化铝(标记为pvgaal)；和聚乙烯醇、没食子酸、硝酸铁(标记为pvgafe)相比的测得劲度的图解。
106.图25是显示实施例28中试验的粘结剂组合物的平均loi的图解。
107.图26是显示实施例28中的粘结剂组合物的回收百分率的图解。pval是聚乙烯醇和氯化铝，聚乙烯醇、没食子酸、氯化铝(标记为pvgaal)；和聚乙烯醇、没食子酸、硝酸铁(标记为pvgafe)。
108.图27是显示具有施加到其上的各种粘结剂的矿物棉毡的测得垂度(sag)的图解。
109.图28是显示具有施加到其上的各种粘结剂的矿物棉毡的测得剥离强度(pull strength)的图解。
110.图29是显示具有施加到其上的各种粘结剂的矿物棉毡的测得回弹性的图解。
111.图30是显示具有施加到其上的各种粘结剂的矿物棉毡的测得压缩强度的图解。
112.图31是显示粘结剂的粘结剂固体的量的图解。
113.图32是显示用pv/al(no3)3粘结剂体系制备的矿物棉手抄纸在存储后的拉伸强度的图解。
114.图33是显示用pv/al(no3)3粘结剂体系制备的矿物棉手抄纸在存储后的拉伸强度的图解。
115.图34是pv膜的动态力学分析的绘图。
116.图35是pv/al(no3)3粘结剂的动态力学分析的绘图。
117.图36是用于对比的pv/kno3粘结剂的动态力学分析的绘图。
具体实施方式
118.除非另有定义，此处所使用的所有科技术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。虽然与本文描述的那些类似或等效的任何方法和材料在本发明的实践或测试中可以使用，但是本文描述的是优选的方法和材料。本文所引述的所有参考文献，包括公布的或者相应的美国或外国专利申请(颁布的美国或国外专利)，和任何其它参考文献，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献中所给出的所有数据、表格、附图以及文本。
119.应当理解，当一个要素如层、区域、基材或板材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。此外，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。
120.本文所给出的术语仅是用于示例性实施方案的描述并且不应该理解为限制作为总体的公开内容。本公开内容的对单一特性或限制的所有引用应该包括相应的复数特性或限制，反之亦然，除非另有规定或明确暗示与所述引用的上下文相反。除非另有规定，“一(a)”、“一(an)”、“所述”和“至少一个”可互换地使用。另外，如说明书和所附权利要求书中使用的那样，单数形式“一(a)”、“一(an)”和“所述”包括它们的复数形式在内，除非上下文清楚地另外指出。
121.如果术语“包括(includes)”或“包括(including)”用在说明书或权利要求中，则其应按类似于术语“包含(comprising)”的方式涵盖，如当用作权利要求中的过渡单词时该术语解释那样。另外，如果采用术语“或”(例如，a或b)，则它是指“a或b或两者”。
122.本文所使用的所有百分率、份和比例按总组合物的重量计，除非另有规定。本文所公开的所有范围和参数，包括但不限于百分率、份和比例理解为涵盖其中呈现和包含的任何和所有子范围，和端点之间的每个数。例如，“1-10”的给定范围应该考虑包括从1或更大的最小值开始且结束于10或更小的最大值的任何和所有子范围(例如，1-6.1，或2.3-9.4)，且到所述范围内含有的每个整数(1、2、3、4、5、6、7、8、9和10)。
123.本文所使用的方法或工艺步骤的任何组合可以按任何顺序进行，除非另有规定或明确暗示与所述引用的上下文相反。
124.本文描述的组合物的各种实施方案还可以基本上不含本文描述的任何非必要的或选择的组分或特征，条件是其余组合物仍然含有本文描述的全部必要的组分或特征。在本上下文中，和除非另有规定，术语“基本上不含”是指选择的粘结剂组合物含有少于功能量的非必要的成分，典型地少于1重量％，包括少于0.5重量％，包括少于0.1重量％，以及包括0重量％此类非必要的或选择的基本成分。
125.本文描述的组合物可以包含，由以下组成，或基本上由以下组成：自本文所述产品和方法的基本元素，以及本文描述的或不然可用于粘结剂应用或相关应用的任何附加的或非必要的元素。
126.总体发明构思涉及更环境友好的粘结剂组合物。在某些实施方案中，粘结剂是水性粘结剂组合物。粘结剂组合物典型地将由金属盐和多元醇构成。粘结剂可用来形成包括纤维例如玻璃纤维、矿物棉、碳纤维和包括纤维素和木基纤维的有机纤维的产品。
127.在某些示例性实施方案中，本发明粘结剂包括至少一种多元醇。在某些示例性实施方案中，多元醇包括化合物例如脂族醇，甘油，三乙醇胺，乙二醇，聚乙二醇，未改性聚乙烯醇，改性聚乙烯醇，聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯和聚丙烯酸的共聚物。在某些示例性实施方案中，多元醇可以是聚合物醇。本文所使用的术语多元醇意指具有脂族或芳族主链和至少两个羟基官能团的化合物。然而，应当理解，除了羟基官能团之外还可以存在其它官能团，或在某些实施方案中，其它官能团可以替代所述羟基官能团中一个或多个，只要所述官能团将预期按相似的方式与玻璃表面和金属盐相互作用。因此，在某些实施方案中，术语多元醇可以是指几乎没有或没有羟基官能团，但是与多元醇有关并保持相似的相互作用的化合物，例如，聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸和改性聚乙烯醇。术语“多元醇”和“聚合物醇”在本文可互换地使用并是指具有至少两个羟基官能团的化学化合物。虽然所述术语通过特定的官能团提到化合物，但是本领域中普通技术人员将承认各种各样的其它官能团可以存在于所述化合物中，只要所述其它基团不阻止或显著地干扰本文论述的总体发明构思。
128.在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物不含添加的甲醛。
129.在某些示例性实施方案中，使用本发明粘结剂组合物的纤维绝缘产品和非织造垫可以使用现有的制造生产线制造，从而节省时间和金钱。
130.在某些示例性实施方案中，用本文提供的示例性粘结剂组合物制成的最终绝缘产品在所需烧失量(loi)水平下具有浅颜色，这允许使用染料、颜料或其它着色剂以使所述绝缘产品获得各种各样的颜色。
131.在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物(例如具有至少50％的水解度的聚乙烯醇和铝盐)可以形成水性混合物，所述水性混合物可以通过常规粘结剂涂覆器(包括喷涂器)施加。
132.在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物用于形成绝缘物(例如，绝缘毡)、绝缘板、非织造垫、碳纤维产品，和用于产品中作为有机纤维例如纤维素和木基纤维的粘结剂。一般而言，粘结剂包括金属盐和多元醇。
133.在某些示例性实施方案中，总体发明构思涉及纤维绝缘产品，其包括多根纤维和施加于所述纤维的至少一部分上并互连所述纤维的粘结剂组合物。在某些示例性实施方案中，纤维是无规取向的。
134.在某些示例性实施方案中，总体发明构思涉及非织造垫，所述非织造垫由多根无
规取向玻璃纤维和粘结剂组合物形成，所述无规取向玻璃纤维已经切短到呈具有第一主表面和第二主表面的垫形式缠结(enmeshed)的离散长度，所述粘结剂组合物至少部分地涂覆所述垫的第一主表面，或在某些实施方案中，至少部分地浸渍所述垫的第一主表面。
135.在某些示例性实施方案中，总体发明构思涉及非织造垫，所述非织造垫由多根无规取向玻璃纤维和粘结剂组合物形成，所述无规取向玻璃纤维呈具有第一主表面和第二主表面的垫形式缠结，所述粘结剂组合物至少部分地涂覆所述垫的第一主表面，或在某些实施方案中，至少部分地浸渍所述垫的第一主表面。
136.在某些示例性实施方案中，总体发明构思涉及非织造垫，所述非织造垫由多根无规取向矿物棉纤维和粘结剂组合物形成，所述无规取向矿物棉纤维呈具有第一主表面和第二主表面的垫形式，所述粘结剂组合物至少部分地涂覆所述垫的第一主表面，或在某些实施方案中，至少部分地浸渍所述垫的第一主表面。
137.在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物包含至少一种金属盐。在某些示例性实施方案中，所述金属是第13族元素、过渡后金属、准金属或容易地配位氧的任何其它金属中的至少一种。在某些实施方案中，金属选自硼、铝、镓、铟、锡、铊、铅、铋、锌、铁、锆和钛。在某些实施方案中，金属盐可以包含超过一种金属，例如铝和锆的组合或复合物。在某些示例性实施方案中，金属盐由铝的至少一种盐构成。在某些示例性实施方案中，金属盐选自氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、磷酸二氢铝、铝酸钠和它们的组合。
138.在某些实施方案中，多元醇是聚合物醇，包括水混容性合成聚合物醇。在某些实施方案中，多元醇是水溶性聚合物醇例如聚乙烯醇。
[0139][0140]
本领域的技术人员将理解pv(也可以是pvoh)一般是指由聚乙酸乙烯酯的酯官能团水解产生的那类化合物。虽然其它材料可用来形成聚乙烯醇，但是一般而言，pv通过乙酸乙烯酯聚合成聚乙酸乙烯酯而制造。然后让所述聚乙酸乙烯酯经历水解以产生具有所需水解度(相对于所述聚乙酸乙烯酯聚合物)的pv。因此，虽然具有不同水解度的pv称为聚乙烯醇，但是本领域的技术人员将承认术语聚乙烯醇是指由乙酸酯结构部分和醇结构部分构成的“共聚物”，具有由水解度确定的精确组成。
[0141]
表征pv的一种方法是通过引用水解程度。在某些实施方案中，pv具有至少50％的水解度。在某些实施方案中，pv具有50％-98％或更高的水解度。在某些实施方案中，pv具有高水解度，包括75％水解的聚合物，包括80％水解，包括85％水解，包括90％水解，包括95％水解，包括98％水解，包括99％水解或更高。
[0142]
在某些示例性实施方案中，pv可以在水解后改性。在某些示例性实施方案中，多元醇是未改性的pv。未改性的pv可以认为是已经水解而制得pv并且在所述聚合物的羟基没有进一步改性下使用的聚乙酸乙烯酯。改性聚乙烯醇是已经反应而将在主要水解之后保留的侧官能团的至少一部分改性以形成pv的pv。pv可以用硅烷或酸改性(例如，接枝)以形成共聚物。在某些实施方案中，多元醇是改性聚乙烯醇。
[0143]
表征pv的另一种方式是通过含某种百分率的pv的溶液的测得粘度。pv的粘度可以如下测量：制备pv的4％溶液并使用hoeppler落球式粘度计在环境温度(即，大约20℃)下测
量粘度。在某些示例性实施方案中，pv具有3厘泊的粘度。在某些示例性实施方案中，pv具有4厘泊的粘度。在某些示例性实施方案中，pv具有5厘泊的粘度。
[0144]
虽然不希望受到理论的束缚，但是据信金属盐可以在例如，玻璃(例如，玻璃纤维)的羟基官能团和多元醇(例如，聚乙烯醇)的羟基之间形成配位络合物，如下面说明那样。另外，在加热期间，金属离子可以催化玻璃纤维和多元醇之间的反应以在所述两者之间形成共价键，或“交联”相邻的多元醇分子。下面是说明铝、玻璃表面和多元醇(例如，聚乙烯醇)之间的一种可能的相互作用的代表性示意图。另外，铝还可以与相邻的多元醇分子(如右下所示)相互作用，从而进一步提高纤维材料的总体强度。
[0145][0146]
这种配位或交联可以帮助在各组分之间形成三维网络，从而为最终产品(例如，绝缘毡或板)提供附加的粘结强度。与铝在化合价方面电子相似的硼当与pv在水性介质中结合时形成不溶性凝胶。令人惊奇地发现，铝盐(例如，硝酸铝)和pv的组合证实没有此种凝胶化并且事实上得到适合于作为粘结剂组合物施加到玻璃纤维和矿物棉上的水性混合物，即使在所述混合物存储相当长时间后仍如此。
[0147]
尽管有所提出的相互作用机理，虽然上述论述涉及本发明粘结剂和玻璃基材表面之间的相互作用，但是本发明粘结剂组合物可以类似地粘结其它材料(例如，矿物棉或矿渣棉)，包括表面上没有羟基官能团的那些。
[0148]
在某些示例性实施方案中，金属盐和多元醇彼此按特定的重量比存在于水性粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:99-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:50-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:20-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:10-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:9-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:4-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按3:7-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按2:3-1:1的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:4-3:7的重量比存在于粘结剂组合物中。在某些示例性实施方案中，所述金属盐和所述多元醇按1:4-2:3的重量比存在于粘结剂组合物中。
[0149]
在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物按1％-25％烧失(loi)量存在于纤维绝缘产品或非织造垫中。术语烧失是指加热产品以使粘结剂热解从而驱除可燃材料的方法。例如，可以根据本文描述的某些方法制备纤维绝缘产品。然后让产品经历高热以除去任何可热解材料，留下例如，玻璃纤维基材和可能预期不热解的任何材料。在这种过程中损失的重量然后报道为产品的原始重量的百分率(即，loi)。在某些示例性实施方案中，在主要测量后校正烧失值以考虑不燃材料，例如来自粘结剂的金属盐。
[0150]
在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物可以非必要地包含附加的组分，包括但不限于以下物质中一种或多种：副粘结剂组合物、交联剂、偶联剂、防潮剂、抑尘剂、催化剂、无机酸或碱，和有机酸或碱。粘结剂组合物不含添加的甲醛并因此，一般比相似的含甲醛粘结剂更加环境友好。
[0151]
另外，在某些示例性实施方案中，粘结剂可非必要地包含常规添加剂，例如但不限于以下物质中一种或多种：防腐剂、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，保鲜剂(例如苯甲酸钠)、杀生物剂和杀真菌剂。其它添加剂可被添加到粘结剂组合物中用以改进加工和产品性能。此类添加剂包括润滑剂、湿润剂、表面活性剂、抗静电剂和/或防水剂。添加剂可以在粘结剂组合物中以占所述粘结剂组合物中的总固体的痕量(例如＜粘结剂组合物的大约0.1重量％)直至大约10重量％的量存在。在某些实施方案中，添加剂按占粘结剂组合物中的总固体的大约0.1重量％-大约5重量％，大约1重量％-大约4重量％，或大约1.5重量％-大约3重量％的量存在。
[0152]
粘结剂组合物还包括水以溶解或分散活性固体以便施加到纤维上。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纤维施加的粘度并且达到在所述纤维上的所希望的固体含量。特别地，粘结剂组合物可以按占粘结剂组合物的大约50重量％-大约98重量％的量含有水。在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物按占粘结剂组合物的多于60重量％的量包含水。在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物按占粘结剂组合物的多于70重量％的量包含水。在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物按占粘结剂组合物的多于80重量％的量包含水。在某些示例性实施方案中，粘结剂组合物按占粘结剂组合物的多于90重量％(包括占粘结剂组合物的90重量％-97重量％)的量包含水。
[0153]
在一个示例性实施方案中，粘结剂组合物用来形成绝缘产品。一般而言，纤维绝缘产品由通过固化热固性聚合物材料粘结在一起的垫化的无机纤维(例如，玻璃纤维)形成。适合的无机纤维的实例包括玻璃棉、石棉、矿渣棉、矿物棉和陶瓷。非必要地，其它增强纤维如天然纤维和/或合成纤维(例如碳纤维、聚酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、芳族聚酰胺(aramid)、和/或聚芳族聚酰胺纤维)可以存在于绝缘产品中以与例如玻璃纤维或矿物棉组合或替代它们。本文所使用的术语"天然纤维"指的是从植物的任何部分中提取的植物纤维，包括但不限于茎、种子、叶子、根或韧皮部。绝缘产品可完全由一种类型的纤维形成，或者它们可由两种或更多种不同类型的纤维的组合形成。例如，绝缘产品可由各种类型的玻璃纤维的组合或者不同无机纤维和/或天然纤维的各种组合形成，这取决于该绝缘物所希望的应用。在此描述的实施方案是指完全由玻璃纤维形成的绝缘产品。
[0154]
玻璃纤维绝缘物的制造可以在连续方法中如下进行：使熔融玻璃纤维化，在移动式输送带上立即形成玻璃纤维毡，并固化玻璃纤维毡上的粘结剂以形成绝缘毯。可以将玻璃在槽中熔融并供给成纤设备例如纤维化纺丝机。使所述纺丝机以高速旋转。离心力使熔
融玻璃穿过纤维化纺丝机的圆周侧壁中的孔，以形成玻璃纤维。随机长度的玻璃纤维可从纤维化纺丝机减细，并且通常通过位于成型室内的鼓风机向下吹送。所述鼓风机使纤维向下转向而形成纤维毡。本领域的技术人员将理解玻璃纤维可以基于最终产物的预计应用而具有各种直径。
[0155]
用本发明水性粘结剂组合物喷涂在运输中仍在成型室中并来自牵伸操作仍然热的玻璃纤维。也可以将水施加于在成型室中的玻璃纤维上。
[0156]
可以借助于从成型输送机下面经过纤维包装物抽吸的真空将具有未固化的树脂粘结剂粘附于其上的玻璃纤维在成型室内的成型输送机上聚集并形成未固化的绝缘包装物。
[0157]
经涂覆的纤维包装物(fibrous pack)，其由于在成型室中经过所述包装物的空气流的原因而处于被压缩的状态，然后从成型室当中转移到转移区，在该转移区中所述包装物由于玻璃纤维的弹性而垂直膨胀。然后在固化炉中加热膨胀的绝缘包装物，在固化炉中，加热的空气被吹送经过绝缘包装物以蒸发粘结剂中的任何剩余水，固化所述粘结剂，并且将纤维刚性地粘结在一起。可以压缩所述绝缘包装物以形成纤维绝缘毯。不言而喻，所述绝缘毯具有上表面和下表面。在某些实施方案中，可以压缩所述包装物到各种密度中的任一种。
[0158]
然后可将护面材料置于绝缘毯上以形成护面层。合适的护面材料的非限制性实例包括牛皮纸、金属箔-稀松布-牛皮纸层压体(foil-scrim-kraft paper laminate)、再生纸和砑光纸(calendared paper)。护面材料可通过粘结剂粘合到绝缘毯的表面，以形成护面绝缘产品。合适的粘结剂包括粘合剂、聚合物树脂，沥青(asphalt)和沥青质材料(bituminous materials)，它们可被涂覆或者另外地施加于护面材料上。护面纤维绝缘物随后可被卷起以用于储存和/或装运。在某些实施方案中，可以在包装之前通过切割设备将经护面纤维绝缘物切割成预定长度。此类护面绝缘产品可以例如，用作基底修饰系统中的面板，用作管道包裹物、管道板，用作护面住宅绝缘物，以及用作管绝缘物。
[0159]
在一个示例性实施方案中，本发明粘结剂组合物可用来形成非织造垫。特别地，粘结剂在湿法成网垫加工线中在短切原丝垫形成过程中添加。可以从储存容器将短切玻璃纤维提供到输送装置，以便输送到含各种表面活性剂、粘度改进剂、消泡剂和/或其它化学试剂的在搅拌下的混合槽，以分散纤维并形成短切玻璃纤维浆料。可将所述玻璃纤维浆料转移至流浆箱，在那里，浆料沉积到输送装置如运动筛或多孔输送机上，并且来自浆料的水的大部分被除去以形成缠结纤维的网幅(纤维垫)。在某些示例性实施方案中，可以通过常规真空或吸气系统从所述网幅除去水。不言而喻，虽然本文引用玻璃纤维或玻璃棉，但是所述纤维垫可以由非玻璃纤维例如矿物棉形成，或包括非玻璃纤维例如矿物棉。本领域中普通技术人员将理解，虽然包含除玻璃纤维以外的材料的绝缘产品将在形成绝缘产品的细节方面具有某些必要的改变，但是这些改变将仍然属于本文描述的总体发明构思。
[0160]
通过适合的粘结剂涂覆器，例如喷涂器或幕涂器将本发明粘结剂施加于网幅上。一旦粘结剂已经被施加于垫上，则让所述粘结剂涂覆的垫穿过至少一个干燥炉，以除去任何剩余的水并且固化所述粘结剂组合物。从干燥炉出来的成型非织造垫是随机取向、分散的个体玻璃纤维的组合体。短切原丝垫可被卷绕到卷绕辊上以便存储，以备随后使用。非织造垫的示例性应用，包括但不限于屋顶、地板应用、天花板应用、墙壁应用，用作过滤器，用
在地面交通工具中以及飞行器中。
[0161]
虽然已经总体上描述了本发明，但是可以参考下面说明的某些具体实施例获得进一步的理解，这些实施例仅是出于说明性目的而提供的并且不意味着穷举和限制，除非另有规定。
[0162]
实施例
[0163]
实施例1：
[0164]
将包含聚乙烯醇(pv)和氯化铝(alcl3)(统称pval)按90:10的重量比的混合物的粘结剂组合物与包含麦芽糖糊精和柠檬酸按70:30的重量比的混合物的对照粘结剂组合物(mdca)(包括3.5％次磷酸钠)相比较。除非另有说明，所有粘结剂组合物总固体保持恒定。按下面详细描述的方式使用粘结剂形成手抄纸。在475
°
f下将所述非织造玻璃纤维手抄纸干燥并固化3分钟。在环境条件和热/潮湿条件下测定每种样品的拉伸强度、loi和拉伸强度除以校正loi(拉伸强度/校正loi)并将结果示于图1中。增强纤维的loi是在将玻璃纤维产品加热到足以使粘结剂的来自纤维的有机部分燃烧或热解的温度后它们的重量的减少。校正的loi校正预期不会热解的来自粘结剂的铝盐的存在。热/潮湿条件包括将样品置于处于90
°
f和90％湿度的高压釜中保持30分钟。从这些结果证实，包含聚乙烯醇和氯化铝的本发明粘结剂能够制备有效的玻璃纤维粘结剂。
[0165]
实施例2：
[0166]
图2示出了用数种粘结剂组合物制成的手抄纸的拉伸强度测量的结果。所述图解在所述图解的顶和底部示出了第一和第二对照粘结剂结果。将pv和alcl3(90:10)与包括聚乙烯醇和硝酸铝al(no3)3(即,90:10、85:15和80:20)的数种粘结剂相比较。在400
°
f下固化手抄纸3分钟。然后根据实施例1中描述的程序试验样品。从图2中给出的数据断定，结合聚乙烯醇和铝盐的粘结剂组合物在手抄纸上达到好的性能。
[0167]
实施例3：
[0168]
图3是显示聚乙烯醇本身(pvoh),和按70:30的重量比包含pv和al(no3)3的粘结剂(70-30pval)与对照mdca粘结剂(包括3.5％次磷酸钠)相比的动态力学分析的图解。从所述图解可以看出，本发明粘结剂比聚乙烯醇本身表现好得多，并与对照粘结剂相似。从图3中给出的数据断定，结合聚乙烯醇和铝盐的粘结剂组合物对于动态力学分析达到好的性能。
[0169]
实施例4：
[0170]
图4是显示按70:30的重量比包含pv和alcl3的粘结剂(标记为70-30氯化物)与对照mdca粘结剂相比的动态力学分析的图解。从所述图解可以看出，本发明粘结剂表现与所述对照粘结剂相似。
[0171]
实施例5：
[0172]
图5是显示分别按70:30、80:20和90:10的重量比包含pv和al(no3)3的三种粘结剂组合物的动态力学分析的图解。所述图解显示随al(no3)3含量增加储能模量改进。
[0173]
实施例6：
[0174]
图6是显示按70:30、80:20和90:10的重量比包含pv和硫酸铝(al2(so4)3)的三种粘结剂组合物的动态力学分析的图解。所述图解显示随al2(so4)3含量增加储能模量改进。
[0175]
实施例7：
[0176]
图7显示分别按90:10和80:20的重量比包含pv和al(no3)3的两种粘结剂组合物
(pval)与聚乙烯醇本身(标记为100pv)和对照mdca粘结剂相比的回收百分率。所述回收百分率在环境条件下和在热/潮湿条件下测定。热/潮湿条件包括将所述样品置于处于90
°
f和90％湿度下的湿度室中7天。在环境条件下含pv粘结剂的回收百分率类似于或好于所述对照粘结剂。提高铝盐含量改进热/潮湿性能。
[0177]
实施例8：
[0178]
图8显示在环境条件和热/潮湿条件下包含pv连同数种铝盐的粘结剂组合物与对照mdca粘结剂相比的回收百分率。铝盐是氯化铝(70:30pv:al重量比)、硝酸铝(80:20和70:30pv:al重量比)和硫酸铝(80:20和70:30重量比)。所述回收百分率在环境条件下和在热/潮湿条件下测定。热/潮湿条件包括将所述样品置于处于90
°
f和90％湿度下的湿度室中7天。从图8中给出的数据断定，这些粘结剂制剂对于回收百分率达到好的性能。
[0179]
实施例9：
[0180]
用于形成例如，纤维绝缘产品的机械设备的腐蚀是当比较粘结剂体系时考虑的重要因素。粘结剂体系的ph值指示其腐蚀金属机械设备的潜力。另外,粘结剂体系的ph值可以在加热(固化)期间改变，因为组分(例如粘结剂中的酸)可以在固化过程中被消耗,从而导致不太酸性的最终组合物。表1一式三份地示出了数种粘结剂体系的测得ph值。初始ph值是粘结剂溶液在施加方法中的喷涂之前的ph值。最终ph值是由在固化后在水中浸泡试验材料产生的溶液的ph值。本发明粘结剂体系的不太酸性固化指示机器腐蚀的更低潜力。
[0181]
表1
[0182][0183]
实施例10：
[0184]
图9是显示两种本发明粘结剂体系对于校正loi调节的最大测得负荷能力的图解。在环境条件下和在热/潮湿条件下(如对于实施例1描述那样)测定所述最大负荷。本发明粘结剂体系包括分别按90:10和80:20的重量比的pval(no3)3。将本发明粘结剂组合物与对照酚醛树脂(标记为puf)和聚乙烯醇本身相比较。所有粘结剂体系对于总固体标准化。所述80:20重量比的pval(no3)3表现与对照粘结剂体系一样好或更好。
[0185]
实施例11：
[0186]
图10是显示实施例10中使用的粘结剂体系的校正loi的图解。
[0187]
实施例12：
[0188]
使用70:30重量比的两种pv铝盐粘结剂形成手抄纸。用包括al(no3)3或al2(so4)3的粘结剂形成手抄纸并在250
°
f、300
°
f、350
°
f、400
°
f和450
°
f的温度下固化。图11示出了在环境条件和热/潮湿条件下(如对于实施例1描述那样)手抄纸的拉伸强度测量。
[0189]
实施例13：
[0190]
图12示出了实施例12中描述的手抄纸的测得拉伸强度,与对于测得loi校正的拉伸强度。
[0191]
实施例14：
[0192]
图13是显示实施例12中描述的手抄纸的测得loi的图解。从图12、图13和图14中给出的数据断定，这些粘结剂制剂在典型地用于示例性制造方法中的较低温度下在手抄纸上达到好的性能。
[0193]
实施例15：
[0194]
图14是显示两种粘结剂体系在不同固化温度下的回收百分率的图解。在300
°
f、350
°
f和400
°
f的温度下固化按70:30的重量比包含pval(no3)3的粘结剂组合物。将本发明粘结剂与在300
°
f和400
°
f下固化的对照mdca粘结剂相比较。在环境条件和热/潮湿条件下测量所述回收百分率。热/潮湿条件包括将所述样品置于处于90
°
f和90％湿度下的湿度室中3天。
[0195]
实施例16：
[0196]
图15显示实施例14中试验的粘结剂的回收百分率与通过面积重量标准化的回收百分率。
[0197]
实施例17：
[0198]
图16显示实施例14中试验的粘结剂的校正loi。从图14、图15和图16中给出的数据断定，即使当在低(300
°
f)和高(400
°
f)固化温度下对于loi校正时这些粘结剂制剂也在回收百分率方面达到好的性能，而mdca在高固化温度下仅保持性能。
[0199]
实施例18：
[0200]
使用数种粘结剂组合物按本领域的技术人员已知的方式制造r-15绝缘毡。图17是显示绝缘毡在环境条件和热/潮湿条件下的测得劲度(角偏转)的图解。热/潮湿条件包括将所述样品置于处于90
°
f和90％湿度下的高压釜中3天。在高温(415-425
°
f，在毡中测量)或低温(350-360
°
f，在毡中测量)下以4.65％的目标loi固化粘结剂组合物。将本发明粘结剂组合物与对照mdca粘结剂、pag(聚丙烯酸酯/甘油)和pval2(so4)3的混合物和pag(聚丙烯酸酯/甘油)和pval2(so4)3的混合物相比较。
[0201]
实施例19：
[0202]
测量用实施例18中描述的粘结剂组合物制成的绝缘毡的粘结强度。结果示于图18中。在环境条件和热/潮湿条件下测量所述粘结强度。热/潮湿条件包括将所述样品置于处于90
°
f和90％湿度下的高压釜中3天。
[0203]
实施例20：
[0204]
图19是显示用实施例18中描述的粘结剂组合物制成的绝缘毡的测得拉伸强度的
图解。在环境条件和热/潮湿条件下测量所述拉伸强度。热/潮湿条件包括将所述样品置于处于90
°
f和90％湿度下的高压釜中3天。
[0205]
实施例21：
[0206]
测量平均百分率烧失量并对于实施例18中描述的绝缘毡的铝盐的重量校正。结果示于表2中。目标loi是4.65％。
[0207]
表2
[0208][0209]
实施例22：
[0210]
纤维绝缘产品吸收的水分量是测定绝缘容量(insulative capacity)随着时间的损失的重要量度。测量实施例18中描述的绝缘毡的水分吸附。样品的测得水分吸附示于表3中。所有样品低于5％水分吸附的目标值。
[0211]
表3
[0212]
[0213][0214]
实施例23：
[0215]
经由astm c665方法对实施例18中描述的绝缘毡样品进行腐蚀试验。根据这种标准,所述三种pvoh:al(no3)3粘结剂组合物证实可接受的腐蚀性能。从实施例18-23中提供的数据断定，本发明粘结剂组合物能在典型的制造条件下固化并达到与用于纤维绝缘产品的粘结剂一样好的产品性能。
[0216]
实施例24：
[0217]
使用各种粘结剂组合物制造手抄纸。将按90:10的重量比包含pv和氯化铝的本发明粘结剂组合物(标记为pva)与对照mdca粘结剂组合物相比较。在475
°
f下将所述非织造玻璃纤维手抄纸干燥并固化3分钟。在环境条件和热/潮湿条件下测定每种样品的拉伸强度并将结果示于图20中。热/潮湿条件包括将样品置于处于90
°
f和90％湿度的高压釜中保持30分钟。
[0218]
实施例25：
[0219]
制造使用按90:10的重量比包含pv和氯化铝的粘结剂组合物(标记为pva)的手抄纸并在各种温度下固化。在环境条件和热/潮湿条件下测定每种样品的拉伸强度。热/潮湿条件包括将样品置于处于90
°
f和90％湿度的高压釜中保持30分钟。结果提供在图21中。
[0220]
实施例26：
[0221]
调节实施例25的结果以对于loi校正。测得的拉伸强度/loi的结果示于图22中。
[0222]
实施例27：
[0223]
使用各种粘结剂组合物制造手抄纸。将按90:10的重量比包含pv和氯化铝的本发明粘结剂组合物(标记为pva)与对照mdca粘结剂组合物相比较。其它制剂包括mdcapv＝麦芽糖糊精、柠檬酸和聚乙烯醇,pvca＝聚乙烯醇和柠檬酸,pvsi＝聚乙烯醇和硅酸钠。在425
°
f下将所述非织造玻璃纤维手抄纸干燥并固化3分钟。在环境条件和热/潮湿条件下测定每种样品的拉伸强度。然后对于loi校正拉伸强度。热/潮湿条件包括将样品置于处于90
°
f和90％湿度的高压釜中保持30分钟。结果示于图23中。
[0224]
实施例28：
[0225]
图24是显示本发明粘结剂组合物与对照mdca粘结剂和包括聚乙烯醇的两种附加粘结剂，即聚乙烯醇、没食子酸、氯化铝(标记为pvgaal)和聚乙烯醇、没食子酸、硝酸铁(标记为pvgafe)相比的测得劲度的图解。
[0226]
实施例29：
[0227]
实施例28中试验的粘结剂组合物的平均loi示于图25中。
[0228]
实施例30：
[0229]
实施例28中描述的粘结剂的回收百分率示于图26中。
[0230]
实施例31-38：
[0231]
制备一系列粘结剂制剂用于各种性能的成对试验(side-by-side testing)。将粘结剂施加于矿物棉上以制备轻密度毡(即,3lbs/ft
3-4lbs/ft3)。表4示出了粘结剂的组成和相应的粘结剂在施加期间的流动速率。
[0232]
表4
[0233][0234]
流量是指在设定点期间喷射的水的速率(加仑/分钟)。inc fan是指在固化同时穿过绝缘包装物(insulation pack)的气流速率的提高。添加剂a和添加剂b分别包括在sp6和sp6a中作为加工助剂以改进粘结剂制剂的加工和流动。
[0235]
实施例31：
[0236]
图27是显示表4中描述的八个矿物棉毡的测得垂度的图解。毡的尺寸如下：长度＝48”,宽度＝16”,厚度＝3”。如下测定垂度：将毡的每一端支撑并测量所述毡的中点的偏差(英寸)。热/潮湿条件是在90
°
f和90％相对湿度下3天。
[0237]
实施例32：
[0238]
剥离强度是将固化毡拉开所要求的力的量度。图28是显示表4中描述的八个矿物棉毡的测得剥离强度的图解。
[0239]
实施例33：
[0240]
如下测定回弹性：测量毡的厚度，在环境条件或热/潮湿条件下用某种负荷压缩给定量的时间，移除所述负荷，并再测量厚度。用压缩后的厚度除以初始厚度并乘以100以给出％回弹性。回弹性类似于恢复力，但是是对于轻密度毡。图29是显示表4中描述的八个矿物棉毡的测得回弹性的图解。
[0241]
实施例34：
[0242]
压缩强度是将毡压缩其高度的10％所要求的力的量(lbs/ft2)。图30是显示表4中描述的八个矿物棉毡的测得压缩强度的图解。
[0243]
实施例35：
[0244]
图31是显示表4中描述的八种粘结剂的粘结剂固体的量的图解。
[0245]
实施例36：
[0246]
已知某些粘结剂体系在存储后不同地表现。通常，已知粘结剂预混合物具有较短搁置寿命。图32是显示用70:30pv/al(no3)3粘结剂体系以20％和25％施加制备的矿物棉手抄纸在存储后的拉伸强度的图解。如从所述图解可以看出的那样，在两个月后，本发明粘结剂体系显示几乎没有或没有性能降低。
[0247]
实施例37：
[0248]
图33是显示用pv/al(no3)3粘结剂体系制备的矿物棉手抄纸在存储后的拉伸强度的图解。对于粘结剂的量(通过烧失量测量)校正拉伸强度。
[0249]
实施例38：
[0250]
由粘结剂制剂形成的膜的动态力学分析(dma)是估算膜的玻璃化转变温度(tg)的有帮助的指示(toll)。tg向更高温度的移动指示交联。图34是由pvoh本身形成的膜的dma的绘图。图35是pv/al(no3)3粘结剂的dma的绘图。al(no3)3的添加使所述膜的tg朝着更高的温度移动。图36是pv/kno3的dma的绘图。用钾替代铝导致tg更接近pvoh膜。通过添加磷酸以摹拟酸性条件进行相似的测量。这也不表现得如pv/al(no3)3粘结剂体系那样好。这些结果都指示铝在粘结剂体系的综合性能方面的必要作用。
[0251]
如从实施例可以看出的那样，本发明粘结剂组合物能够制备绝缘产品，所述产品具有在某些情况下满足或超过常规粘结剂体系的性能。在某些情况下，降低固化温度提供具有定性改进的产品，但是不证实统计上显著的性能改变。添加加工助剂例如聚乙二醇和甘油在某些试验中改进产品性能。总体上，本发明粘结剂体系当在热/潮湿条件下试验时不牺牲性能。
[0252]
上文中已经从一般性和特定实施方案两个方面描述了一般性发明构思。虽然本发明已经说明了认为是一些优选实施方案的那些，但是本领域的技术人员已知的各种各样的替代方式可以在更宽的公开内容内选择。除了下面给出的权利要求书的叙述之外，本发明不受另外限制。