用含水粘合剂组合物形成的绝缘产品的制作方法

用含水粘合剂组合物形成的绝缘产品
1.相关专利
2.本技术要求2019年4月9日提交的美国临时申请no.62/831,227的优先权和相关权益，其在这里作为参考全文引入。


背景技术：

3.纤维绝缘产品和建筑面板通常通过以下过程来制备：将聚合物、玻璃或其它矿物材料的熔融组合物纤维化以形成细小纤维，和将所述纤维沉积在收集传送带上以形成棉絮或毯子。矿物纤维如玻璃纤维或矿物棉通常用于绝缘产品。然后施用粘合剂组合物将纤维粘结在一起，使它们相互接触。在制造过程中，对一些绝缘产品进行成型和切割，以提供与标准施工实践相容的尺寸，例如具有符合具体建筑实践的宽度和/或长度的吊顶板。吊顶板产品还可以在至少一个主表面上包含面层或表面材料，以形成吊顶瓷砖或面板。在一些应用中，所述面层可以是美观或装饰性表面且经常涂漆。
4.纤维绝缘产品可能具有许多不同的特性，比如密度。低密度绝缘棉絮和毯子的密度通常为0.1
‑
0.56平方英尺重量(或0.1
‑
2.5磅/立方英尺(“pcf”))，和经常用于墙壁、阁楼和地下室的住宅绝缘。低(或“轻”)密度绝缘产品通常用于住宅用途，包括但不限于绝缘、管道包裹、金属建筑绝缘等。纤维绝缘产品还包括密度为2.5
‑
10pcf的更高密度产品，如板材或面板或成型产品。更高密度的绝缘产品通常称为“高密度”产品，和用于工业和/或商业用途中，包括但不限于墙壁和吊顶绝缘、管道或贮罐绝缘、绝缘的吊顶板和壁板、线槽板、工业板、隔音板等。经常应用吊顶板/瓷砖来给建筑物内部赋予结构和美学价值，同时也提供声音的吸收和消减。吊顶瓷砖可用于需要噪声控制的区域，如公共区域，也可用于住宅建筑。
5.绝缘产品传统上应用苯酚
‑
甲醛粘合剂技术来生产高密度产品，这些产品价格低廉和具有可接受的物理和机械性能。但在制造玻璃纤维绝缘材料的过程中，甲醛粘合剂将会产生不希望的排放。
6.作为甲醛基粘合剂的替代品，已开发出了一些无甲醛配方用作玻璃纤维绝缘产品中的粘合剂。但开发合适替代品的挑战之一是确定所述配方具有差不多的机械和物理特性，同时要避免不希望的性能如变色。这些性能挑战包括热/湿性能、刚度、粘合强度、可加工性(粘度、切割、打磨、边缘喷漆)，和获得不泛黄的浅色。
7.例如，吊顶瓷砖通常具有至少一层粘附于其上的基布，所述基布可以用白漆(或其它颜色的漆)涂覆。已经发现应用无甲醛粘合剂形成的漆成白色的瓷砖在储存时，经过一段时间会变黄。因此，如果使用来自不同板材的瓷砖，面板可能不能提供均一的颜色。
8.另外，在高湿度条件下保持吊顶板的刚度和硬度一直是吊顶瓷砖行业的一个问题。这个问题很严重，因为用于吊顶的瓷砖和板材仅在其周边有支撑。湿气会削弱瓷砖，而由于周边支撑有限，瓷砖会出现不可接受的下垂。
9.因此，仍然需要在保持可接受的物理和机械性能的同时使用环境友好的无甲醛粘合剂组合物形成的低密度和高密度的绝缘产品。


技术实现要素：

10.本发明概念的多个方面涉及纤维绝缘产品，所述纤维绝缘产品包括多根随机取向的纤维和至少部分涂覆所述纤维的热固性含水粘合剂组合物。所述粘合剂组合物包含具有至少两个羟基和数均分子量为至少2,000道尔顿的至少一种长链多元醇、含至少两个羧酸基团的交联剂和具有至少两个羟基和数均分子量小于2,000道尔顿的短链多元醇，其中长链多元醇与短链多元醇的比为0.1/0.9
‑
0.9/0.1。
11.在一些示例性实施方案中，所述纤维包括矿物纤维、矿物棉纤维、天然纤维和合成纤维中的一种或多种。
12.在一些示例性实施方案中，所述绝缘产品是密度为0.1
‑
0.56平方英尺重量的低密度绝缘产品。所述低密度绝缘产品的厚度可以为0.5
‑
25英寸。所述低密度绝缘产品可以为绝缘棉絮、绝缘毯、管道包裹或金属建筑绝缘材料。
13.在一些示例性实施方案中，所述绝缘产品是密度为1.0
‑
10lbs/ft3的高密度绝缘产品。所述高密度绝缘产品的厚度可以为0.2
‑
5.0英寸。在一些示例性实施方案中，所述高密度绝缘产品包括墙壁和屋顶绝缘、管道或贮罐绝缘、线槽板、工业板或隔音板。
14.在一些示例性实施方案中，所述绝缘产品还包括粘附于纤维绝缘产品的一种或多种强化或基布材料。
15.在一些示例性实施方案中，所述纤维绝缘产品的粘合剂loi为0.5
‑
9％，包括2
‑
7.0％。
16.本发明概念的多个方面涉及包含纤维绝缘产品的吊顶板产品。所述纤维绝缘产品包括多根随机取向的纤维和至少部分涂覆所述纤维的含水粘合剂组合物。所述粘合剂组合物包含具有至少两个羟基和数均分子量为至少2,000道尔顿的至少一种长链多元醇、含至少两个羧酸基团的交联剂和具有至少两个羟基和数均分子量小于2,000道尔顿的短链多元醇，其中长链多元醇与短链多元醇的比为0.1/0.9
‑
0.9/0.1。
17.在一些示例性实施方案中，所述纤维绝缘产品包含直径为35
‑
50ht的玻璃纤维。所述纤维绝缘产品的粘合剂loi可以为8
‑
16％，包括9
‑
12％。在一些示例性实施方案中，所述板材在环境条件和热/湿条件下的最终吊顶瓷砖下垂等级小于0.3”。在一些示例性实施方案中，所述板材按astm e84达到不大于5的火焰蔓延。
18.本发明概念的多个方面还涉及线槽板产品，其包含具有第一主表面和相对于第一主表面的第二主表面的纤维绝缘产品。所述纤维绝缘产品包含多根随机取向的纤维和至少部分涂覆所述纤维的含水粘合剂组合物，所述粘合剂组合物包含具有至少两个羟基和数均分子量为至少2,000道尔顿的至少一种长链多元醇、含至少两个羧酸基团的交联剂和具有至少两个羟基和数均分子量小于2,000道尔顿的短链多元醇，其中长链多元醇与短链多元醇的比为0.1/0.9
‑
0.9/0.1。
19.在一些示例性实施方案中，所述纤维绝缘产品包含直径为20
‑
80ht的玻璃纤维。所述纤维绝缘产品的密度可以为2.0
‑
6.0lbs/ft3，如3.2
‑
5.3lbs/ft3。
20.在一些示例性实施方案中，所述纤维绝缘产品的厚度为0.5
‑
5.0英寸。另外，所述纤维绝缘产品的粘合剂loi可以为13
‑
23％，包括15
‑
19％。
21.在一些示例性实施方案中，所述纤维绝缘产品还包括粘附于第一主表面的面层。所述面层可以包括涂覆的纤维垫面层或箔
‑
基布
‑
牛皮纸(fsk)面层。
22.在一些示例性实施方案中，所述纤维绝缘产品还包括粘附于第二主表面的面布。所述面布可以包括包含直径为10
‑
15微米的玻璃纤维的玻璃纤维面布。
23.由以下示例性实施方案的详细描述和所附的附图，总的发明概念的众多其它方面、优点和/或特征将变得更加明显。
附图说明
24.下面通过实施例并参考附图更详细地描述总发明概念及其描述性实施方案和优点，其中：
25.图1描述了本技术的涂覆有固化粘合剂组合物的示例性玻璃纤维板条，其具有不同ph值和固化颜色。
26.图2示意性描述了随粘合剂ph值的增加，示例性粘合剂组合物的颜色l*a*b*的坐标值；
27.图3示意性描述了由具有不同羧酸基团/羟基和长链多元醇/短链多元醇的摩尔当量比的示例性固化粘合剂组合物制备的玻璃纤维绝缘材料的弯曲应力/wt/loi；
28.图4示意性描述了由具有不同羧酸基团/羟基和长链多元醇/短链多元醇的摩尔当量比的示例性固化粘合剂组合物制备的玻璃纤维绝缘材料的颜色b*值；
29.图5示意性描述了由羧酸基团/羟基摩尔当量比为1/0.1和长链多元醇/短链多元醇比不同的示例性粘合剂组合物制备的玻璃纤维的拉力/loi；
30.图6示意性描述了羧酸基团/羟基的摩尔当量比为1/0.1和长链多元醇/短链多元醇比不同的示例性粘合剂组合物的固化后水溶性材料％和颜色b*值；
31.图7示意性描述了羧酸基团/羟基的摩尔当量比为1/1.5和长链多元醇/短链多元醇比不同的示例性固化粘合剂组合物的拉力/loi；
32.图8示意性描述了羧酸基团/羟基的摩尔当量比为1/1.5和长链多元醇/短链多元醇比不同的示例性固化粘合剂组合物的固化后水溶性材料％和颜色b*值；
33.图9示意性描述了羧酸基团/羟基的摩尔当量比为1/0.5和长链多元醇/短链多元醇比不同的示例性固化粘合剂组合物的拉力/loi；
34.图10示意性描述了羧酸基团/羟基的摩尔当量比为1/0.5和长链多元醇/短链多元醇比不同的示例性粘合剂组合物的固化后水溶性材料％和颜色b*值；
35.图11示意性描述了羧酸基团/羟基的摩尔当量比为1/1和长链多元醇/短链多元醇比不同的示例性固化粘合剂组合物的拉力/loi；
36.图12示意性描述了羧酸基团/羟基的摩尔当量比为1/0.5和长链多元醇/短链多元醇比不同的示例性粘合剂组合物的固化后水溶性材料％和颜色b*值；
37.图13示意性描述了具有不同羧酸基团/羟基的摩尔当量比的示例性固化粘合剂组合物的拉力/loi。
38.图14示意性描述了与常规淀粉混合物粘合剂组合物和基于苯酚
‑
脲
‑
甲醛的粘合剂组合物相比，应用本技术不同粘合剂组合物形成的工厂测试板的弯曲弹性模量；和
39.图15示意性描述了与常规淀粉混合物粘合剂组合物和基于苯酚
‑
脲
‑
甲醛的粘合剂组合物相比，在热/湿条件下应用本技术不同粘合剂组合物形成的4’x4’玻璃纤维绝缘吊顶瓷砖的下垂。
40.图16示意性描述了与常规淀粉混合物粘合剂组合物和基于苯酚
‑
脲
‑
甲醛的粘合剂组合物相比，应用本技术不同粘合剂组合物形成的工厂测试板产品的压缩强度。
41.图17示意性描述了与常规淀粉混合物粘合剂组合物和基于苯酚
‑
脲
‑
甲醛的粘合剂组合物相比，应用本技术不同粘合剂组合物形成的工厂测试板产品的断裂粘结强度。
42.图18示意性描述了与应用常规淀粉基粘合剂组合物形成的低密度纤维绝缘产品相比，应用本技术粘合剂组合物形成的低密度纤维绝缘产品的层压厚度曲线。
43.图19示意性描述了与应用常规淀粉基粘合剂组合物形成的低密度纤维绝缘产品相比，应用本技术粘合剂组合物形成的低密度纤维绝缘产品的层压厚度曲线。
44.图20示意性描述了与应用常规淀粉基粘合剂组合物形成的低密度纤维绝缘产品相比，应用本技术粘合剂组合物形成的低密度纤维绝缘产品的出包装恢复曲线。
45.图21和22示意性描述了与应用常规淀粉基粘合剂组合物形成的低密度纤维绝缘产品相比，在湿热条件下应用本技术粘合剂组合物形成的低密度纤维绝缘产品的出包装恢复曲线。
具体实施方式
46.除非另有定义，否则这里使用的所有技术和科学术语具有与这些示例性实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。本说明书中使用的术语仅用于描述示例性实施方案和不用于限制示例性实施方案。因此，总的发明概念不限于这里描述的具体实施方案。虽然在本发明的实施或测试中可以使用与这里所述类似或等价的其它方法和材料，但这里描述了优选的方法和材料。
47.正如说明书和所附权利要求书中所应用的，除非上下文明确地另有表示，否则单数形式冠词也包括复数形式。
48.除非另有说明，否则说明书和权利要求书中应用的表示组分含量、化学和分子性质、反应条件等的所有数字均应理解为在所有情况下都用术语“约”调整。因此，除非另有说明，说明书和所附权利要求中给出的数值参数都是近似值，它们可以根据所述示例性实施方案所寻求获得的希望特性而改变。至少应根据有效位数和通常的圆整方法来考虑每个数值参数。
49.尽管描述示例性实施方案的宽范围的数值范围和参数都是近似值，但应尽可能精确记录具体实施例中描述的数值。但任何数值均固有地包含一定的误差，这些误差由其各自测量值中存在的标准偏差必然引起。本说明书和权利要求书中给出的每个数值范围都将包括落在更宽数值范围内的每个更窄数值范围，就像这些更窄数值范围均已明确写入其中一样。
50.本发明概念涉及纤维绝缘产品，如住宅、商业和工业绝缘、由其形成的吊顶板和吊顶瓷砖、线槽板、管道包裹物、金属建筑绝缘材料、隔音板等，其通常由通过固化的热固性聚合物粘合剂材料粘结在一起的许多纤维形成。所述纤维产品可以包括无机纤维、有机纤维或它们的混合物。合适的无机纤维的实例包括玻璃纤维、羊毛玻璃纤维和陶瓷纤维。任选地，除了无机纤维外，绝缘产品中还可以存在其它增强纤维，如天然纤维和/或合成纤维，如聚酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、芳纶和/或芳族聚酰胺纤维。结合本发明使用的术语“天然纤维”指由植物的任何部分(包括但不限于茎、种子、叶、根或韧皮部)
提取的植物纤维。用作增强纤维材料的合适天然纤维的实例包括玄武岩、棉花、黄麻、竹子、苎麻、甘蔗渣、大麻、椰壳、亚麻、红麻、剑麻、胡麻、赫纳昆和它们的组合物。绝缘产品可以完全由一种类型的纤维形成，或者也可以由多种类型的纤维组合形成。例如，取决于所需的绝缘用途，绝缘产品可以由各种类型的玻璃纤维的组合或不同的无机纤维和/或天然纤维的各种组合形成。
51.虽然已知各种类型的纤维绝缘产品和制造这些产品的方法，但生产玻璃纤维或矿物绝缘材料的一个实例是通过熔融玻璃或其它矿物材料的旋转纤维化在连续过程中实施。然后鼓风机将纤维导向传送带，形成纤维包。用粘合剂组合物和任选地用水喷涂纤维，从而使粘合剂组合物基本上均匀地分布在所形成的整个绝缘包中。
52.可收集在其上粘附有未固化树脂粘合剂的纤维并形成未固化绝缘包，并在成型传送带上压缩为想要的面积重量。将空气从成型传送带下方真空抽过纤维包，这将进一步压缩所述绝缘包。在成型操作期间，玻璃纤维的残余热和通过纤维包的空气流通常足以在玻璃纤维离开成型室之前蒸发掉来自粘合剂的大部分水和任选的喷撒水，从而将粘合剂的剩余组分作为粘性或半粘性高固含量液体留在纤维上。
53.然后在部分压缩状态下将绝缘包导入固化烘箱。然后在顶部和底部烘箱链之间将其压缩至所需厚度，同时在足以固化粘合剂的温度下通过固化烘箱，以实现构成主体的多根玻璃纤维的尺寸和质量稳定性。固化烘箱可在100
‑
325℃或175
‑
300℃的温度下操作。可将强制空气吹过绝缘包，以促进粘合剂固化，并排出残余水分或固化期间形成的冷凝产物。绝缘包可在烘箱内停留一段时间，足以使粘合剂交联(固化)和形成绝缘板。可通过切割设备将绝缘板切割成预定长度并随后存储。
54.然后可以将一种或多种增强材料或基布粘结到绝缘板上以形成贴面产品，如吊顶板或线槽板产品。合适基布材料的非限定性实例包括织造或非织造玻璃纤维垫、牛皮纸、箔
‑
基布
‑
牛皮纸层压材料、再生纸和压光纸。增强材料可通过本领域通常使用的任何粘合剂或粘合材料粘附到绝缘板的表面。合适的粘合剂包括粘合剂、聚合树脂、沥青和可以涂覆或以其它方式施用于增强材料的沥青材料。
55.绝缘产品可以包括用不添加甲醛或无甲醛含水粘合剂组合物制造的低密度和高密度绝缘产品，与使用传统的不添加甲醛或无甲醛粘合剂组合物制造的产品相比，其具有相当或改进的机械和物理性能，包括在下游应用中变黄减少或没有。
56.所述低密度纤维绝缘产品的密度可以为0.1
‑
2.5pcf，包括0.5
‑
2.0pcf和0.8
‑
1.5pcf。所述纤维绝缘产品的厚度可以为0.5
‑
25英寸。
57.所述高密度纤维绝缘产品的密度可以为2.5
‑
10pcf，包括3.0
‑
8pcf和5.0
‑
7.5pcf。所述纤维绝缘产品的厚度可以为0.2
‑
5.0英寸，包括0.5
‑
4.0英寸、0.6
‑
3.5英寸和0.8
‑
3.0英寸。
58.所述纤维绝缘产品应用无甲醛(或不添加甲醛)的含水粘合剂组合物形成。在一些示例性实施方案中，所述无甲醛含水粘合剂组合物包括至少一种长链多元醇和至少一种第一交联剂以及至少一种含至少一种短链多元醇的第二交联剂。
59.所述第一交联剂可以是适合交联多元醇的任何化合物。在示例性实施方案中，第一交联剂的数均分子量大于90道尔顿，为90
‑
10,000道尔顿或190
‑
5,000道尔顿。在一些示例性实施方案中，所述交联剂的数均分子量为2,000
‑
5,000道尔顿或4,000道尔顿。合适交
联剂的非限定性实例包括具有一个或多个羧酸基团(
‑
cooh)的材料，如多羧酸(及其盐)、酸酐、带有酸酐的单体和聚合的多羧酸(即混合的酸酐)，和丙烯酸的均聚或共聚物，如聚丙烯酸(及其盐)和聚丙烯酸基树脂，例如可由dow chemical company商购的qr
‑
1629s和acumer 9932。acumer 9932为聚丙烯酸/次磷酸钠树脂，其分子量为4000和次磷酸钠含量为6
‑
7wt％。qr
‑
1629s为聚丙烯酸/甘油混合物。
60.在某些情况下，第一交联剂可用中和剂预中和。所述中和剂可以包括有机和/或无机碱，如氢氧化钠、氢氧化铵和二乙胺以及任何种类的伯、仲或叔胺(包括烷醇胺)。在各种示例性实施方案中，所述中和剂可以包括氢氧化钠和/或三乙醇胺。
61.在一些示例性实施方案中，以含水粘合剂组合物的总固体含量为基准，第一交联剂以至少50wt％存在于含水粘合剂组合物中，包括但不限于至少55wt％、至少60wt％、至少63wt％、至少65wt％、至少70wt％、至少73wt％、至少75wt％、至少78wt％和至少80wt％。在一些示例性实施方案中，以含水粘合剂组合物的总固体含量为基准，第一交联剂以50
‑
85wt％的量存在于含水粘合剂组合物中，包括但不限于60
‑
80wt％、62
‑
78wt％和65
‑
75wt％。
62.在一些示例性实施方案中，长链多元醇包括具有至少两个羟基、数均分子量至少为2000道尔顿(例如分子量为3000
‑
4000道尔顿)的多元醇。在一些示例性实施方案中，长链多元醇包括一种或多种聚合的多羟基化合物，如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯(其可以部分或完全水解)或它们的混合物。举例来说，当部分水解的聚乙酸乙烯酯用作多羟基组分时，可以应用80
‑
89％水解的聚乙酸乙烯酯，例如(kuraray america,inc.)和sevol
tm 502(sekisui specialty chemicals america,llc)，两者分别水解85％和88％(selvol
tm 502)。
63.长链多元醇可以以至多总固体50wt％的量存在于含水粘合剂组合物中，包括但不限于至多总固体28％、25％、20％、18％、15％和13wt％。在一些示例性实施方案中，长链多元醇可以以总固体5.0
‑
30wt％的量存在于含水粘合剂组合物中，包括但不限于总固体的7
‑
25wt％、8
‑
20wt％、9
‑
18wt％和10
‑
16wt％，包括所有端点和其间的子组合。
64.含水粘合剂组合物任选包括第二交联剂如短链多元醇。短链多元醇可以包括分子量小于2,000道尔顿(包括小于750道尔顿、小于500道尔顿)和具有多个羟基(
‑
oh)的水溶性化合物。合适的短链多元醇组分包括糖醇、2,2
‑
双(羟甲基)丙酸(双
‑
mpa)、三(羟甲基)丙烷(tmp)、季戊四醇和短链链烷醇胺如三乙醇胺。在一些示例性实施方案中，短链多元醇用作降粘剂，其分解长链多元醇分子(如聚乙烯醇)的分子内和分子间氢键，并因而降低组合物的粘度。但因为这些短链多元醇分子具有与长链多元醇类似的结构，它们可以与交联剂类似地发生反应，因此它们对粘合剂和产品性能不会产生负面影响。
65.糖醇被理解为指糖的醛基或酮基还原(例如通过氢化)为相应的羟基时获得的化合物。起始的糖可以选自单糖、低聚糖和多糖以及这些产品的混合物，如糖浆、糖蜜和淀粉水解物。起始的糖也可以是糖的脱水形式。虽然糖醇与相应的起始糖非常相似，但它们不是糖。因此，例如糖醇没有还原能力，不能参与还原糖的典型maillard反应。在一些示例性实施方案中，糖醇包括甘油、赤藓糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、艾杜糖醇、异麦芽糖醇、乳糖醇、纤维素二糖醇、帕拉金糖醇、麦芽三糖醇、它们的糖浆和混合物。在各种示例性实施方案中，糖醇选自甘油、山梨糖醇、木糖醇和它们的混合物。在一些示
例性实施方案中，第二交联剂为糖醇的二聚或低聚缩合产品。在各种示例性实施方案中，糖醇的缩合产品为异山梨醇酯。在一些示例性实施方案中，糖醇为二醇或乙二醇。
66.在一些示例性实施方案中，短链多元醇以至多总固体50wt％的量存在于含水粘合剂组合物中，包括但不限于至多总固体25wt％、20wt％、18wt％、15wt％、13wt％、11wt％和10wt％。在一些示例性实施方案中，短链多元醇以总固体0
‑
30wt％的量存在于含水粘合剂组合物中，包括但不限于总固体的2
‑
30wt％、3
‑
25wt％、5
‑
20wt％、8
‑
18wt％和9
‑
15wt％，包括所有端点和其间的子组合。
67.在各种示例性实施方案中，长链多元醇、交联剂和短链多元醇以一定量存在，从而使羧酸基团、酸酐基团或它们的盐的摩尔当量数与羟基的摩尔当量数的比为1/0.05
‑
1/5，如1/0.08
‑
1/2.0、1/0.1
‑
1/1.5和1/0.3
‑
1/0.66。但已经令人惊奇地发现，在这个比值内，长链多元醇与短链多元醇的比影响粘合剂组合物的性能，例如固化后粘合剂的拉伸强度和水溶性。例如，已经发现长链多元醇与短链多元醇的比在0.1/0.9
‑
0.9/0.1之间，如在0.3/0.7
‑
0.7/0.3之间或在0.4/0.6
‑
0.6/0.4之间，可以提供所希望的机械和物理性能平衡。在各种示例性实施方案中，长链多元醇与短链多元醇的比约为0.5/0.5。
68.可以优化长链多元醇与短链多元醇的比，从而根据最终用途的需要优化特定性能。例如，随着长链多元醇浓度降低，粘合剂的颜色强度降低(更白)。但降低长链多元醇浓度也可能降低利用所述粘合剂组合物形成的产品的拉伸强度。因此，在这里公开的比值范围内，意外地达到了各种性能之间的平衡。
69.含水粘合剂组合物可以任选地包含酯化催化剂，也称为固化促进剂。所述催化剂可以包括无机盐、lewis酸(即氯化铝或三氟化硼)、bronsted酸(即硫酸、对甲苯磺酸和硼酸)、有机金属络合物(即羧酸锂、羧酸钠)和/或lewis碱(即聚亚乙基亚胺、二乙胺或三乙胺)。另外，催化剂可以包括含磷有机酸的碱金属盐，具体为磷酸、次磷酸或多磷酸的碱金属盐。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、四偏磷酸钠和它们的混合物。另外，催化剂或固化促进剂可以为氟硼酸化合物如氟硼酸、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、四氟硼酸铵和它们的混合物。另外，催化剂可以是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、碳酸钠也可以或替代地用作催化剂。
70.催化剂可以以粘合剂组合物中总固体的0
‑
10wt％的量存在于含水粘合剂组合物中，包括但不限于1
‑
5wt％、或2
‑
4.5wt％、或2.8
‑
4.0wt％、或3.0
‑
3.8wt％。
71.含水粘合剂组合物可以任选地包含至少一种偶联剂。在至少一个示例性实施方案中，偶联剂为硅烷偶联剂。偶联剂可以以粘合剂组合物中总固体的0.01
‑
5wt％的量存在于粘合剂组合物中，例如0.01
‑
2.5wt％、0.05
‑
1.5wt％、或0.1
‑
1.0wt％。
72.可在粘合剂组合物中应用的硅烷偶联剂的非限定性实例可以由官能团烷基、芳基、氨基、环氧基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、脲基、异氰酰基和疏基表征。在示例性实施方案中，硅烷偶联剂包括含一个或氮原子和具有一个或多个官基团的硅烷，所述官能团如胺(伯、仲、叔和季)、氨基、亚氨基、酰胺基、酰亚胺基、脲基或异氰酰基。合适硅烷偶联剂的具体非限定性实例包括但不限于氨基硅烷(如三乙氧基氨基丙基硅烷；3
‑
氨基丙基
‑
三乙氧基硅烷和3
‑
氨基丙基
‑
三羟基硅烷)、环氧三烷氧基硅烷(如3
‑
缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅
烷和3
‑
缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷)、甲基丙烯酸三烷氧基硅烷(如3
‑
甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷和3
‑
甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷)、烃三烷氧基硅烷、氨基三羟基硅烷、环氧三羟基硅烷、甲基丙烯酸三羟基硅烷和/或烃三羟基硅烷。在一个或多个示例性实施方案中，硅烷为氨基硅烷，如γ
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷。
73.含水粘合剂组合物可以任选地包含处理助剂。对处理助剂没有特别限定，只要处理助剂可起到促进纤维形成和取向的作用即可。可以应处理助剂来改进粘合剂应用的分布均匀性、减小粘合剂粘度、增加成型后的攀升高度、提高垂直重量分布均匀性和/或加速成型和烘箱固化过程中的粘合剂脱水。以粘合剂组合物中总固体含量为基准，处理助剂在粘合剂组合物中可以以0
‑
10wt％、0.1
‑
5.0wt％、或0.3
‑
2.0wt％、或0.5
‑
1.0wt％的量存在。在一些示例性实施方案中，含水粘合剂组合物基本不含或完全不含任何处理助剂。
74.处理助剂的实例包括：消泡剂如矿物油、石蜡油或植物油的乳液和/或分散液；聚二甲基硅氧烷(pdms)流体的分散体，和用聚二甲基硅氧烷或其它材料疏水化的二氧化硅。其它处理助剂可以包括由酰胺蜡如亚乙基双硬脂酰胺(ebs)制成的颗粒或疏水化的二氧化硅。可在粘合剂组合物中使用的其它处理助剂是表面活性剂。粘合剂组合物中可以包含一种或多种表面活性剂以有助于粘合剂雾化、润湿和界面粘合。
75.表面活性剂没有特别限制，包括但不限于如下的表面活性剂：离子表面活性剂(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蔻醇聚醚硫酸钠)；两性表面活性剂(如烷基甜菜碱，如月桂基甜菜碱)；磺酸盐(如二辛基磺基琥珀酸钠、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、羧酸氟表面活性剂、全氟壬酸盐和全氟辛酸盐)；阳离子表面活性剂(如烷基胺盐，如乙酸月桂基胺)；ph依赖性表面活性剂(伯、仲或叔胺)；永久带电的季铵盐阳离子(如烷基三甲基铵盐、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基氯化吡啶和氯化苯乙铵)；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)和聚氧亚乙基烷基胺。
76.可与粘合剂组合物结合使用的合适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，其包括直链和支链烷基和烷芳基聚乙二醇和聚丙二醇醚和硫醚)；烷基含7
‑
18个碳原子和具有4
‑
240个环氧乙烷单元的烷基苯氧基聚(环氧乙烷)乙醇(如庚基苯氧基聚(环氧乙烷)乙醇，和壬基苯氧基聚(环氧乙烷)乙醇)；己糖醇的聚环氧烷衍生物，包括山梨醇酐、山梨糖醇酐、一缩甘露醇和二缩甘露醇；部分长链脂肪酸酯(例如脱水山梨醇单月桂酸酯、脱水山梨醇单棕榈酸酯、脱水山梨醇单硬酯酸酯、脱水山梨醇三硬脂酸酯、脱水山梨醇单油酸酯和脱水山梨醇三油酸酯的聚环氧烷衍生物)；环氧乙烷与疏水性碱的缩合物，其中所述碱由环氧丙烷与丙二醇缩合形成；含硫缩合物(例如通过使环氧乙烷与高级烷基硫醇如壬基硫醇、十二烷基硫醇或十四烷基硫醇、或与烷基含6
‑
15个碳原子的烷基硫酚缩合而制备的那些缩合物)；长链羧酸(如月桂酸、肉豆蔻酸、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、月桂醇或十六烷醇)的环氧乙烷衍生物；和环氧乙烷/环氧丙烷共聚物。
77.在至少一个示例性实施方案中，表面活性剂包括如下一种或多种：dynol 607(其为2,5,8,11
‑
四甲基
‑6‑
十二炔
‑
5,8
‑
二醇)、420、440和
465(其为乙氧基化的2,4,7,9
‑
四甲基
‑5‑
癸炔
‑
4,7
‑
二醇表面活性剂(商购自evonik corporation(allentown,pa.))、stanfax(月桂基硫酸钠)、surfynol 465(乙氧基化的2,4,7,9
‑
四甲基
‑5‑
癸炔
‑
4,7
‑
二醇)、triton
tm gr
‑
pg70(1,4
‑
双(2
‑
乙基己基)磺基琥珀酸钠)和triton
tm cf
‑
10(聚(氧
‑
1,2
‑
乙烷二基)、α
‑
(苯基甲基)
‑
ω
‑
(1,1,3,3
‑
四甲基丁基)苯氧基)。
78.以粘合剂组合物中总固体含量为基准，表面活性剂可以以0
‑
10wt％、0.1
‑
5.0wt％、或0.3
‑
2.0wt％、或0.5
‑
1.0wt％的量存在于粘合剂组合物中。
79.粘合剂组合物也可以包括有机和/或无机酸和碱作为ph调节剂，其量足以将ph调节至所需水平。可以根据预期用途调整ph值，以促进粘合剂组合物组分的相容性，或与各种类型的纤维起作用。在一些示例性实施方案中，可以应用ph调节剂将粘合剂组合物的ph调至酸性ph。合适酸性ph调节剂的实施包括无机酸，例如但不限于硫酸、磷酸和硼酸，以及有机酸如对甲苯磺酸、单羧酸或多羧酸，例如但不限于柠檬酸、乙酸及其酸酐、己二酸、草酸和它们相应的盐。另外，无机盐也可以是酸的前体。酸调节ph值，和如上文所述，在某些情况下用作交联剂。在其它示例性实施方案中，可包括有机和/或无机碱来增加粘合剂组合物的ph。在一些示例性实施方案中，碱可以是挥发性或非挥发性碱。示例性的挥发性碱包括例如氨和烷基取代的胺，如甲胺、乙胺或1
‑
氨基丙烷、二甲胺和乙基甲基胺。示例性的非挥发性碱包括例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和叔丁基氢氧化铵。
80.粘合剂组合物在酸性条件下固化时，其天然ph值为2.0
‑
3.0。在该ph值下，粘合剂组合物在固化后可能呈现橙红色，和该颜色因粘合剂浓度和固化温度而在外观上发生变化。据信长链多元醇(例如聚乙烯醇)在高于其分解温度的温度下会经历快速链剥离脱水，从而导致颜色从黄色变为橙色、深棕色和黑色。这个反应是酸催化的，其导致大多数含羧酸和聚乙烯醇的粘合剂呈黄橙色。
81.对于有些应用，尤其是涉及暴露板材的应用，这种颜色和外观的变化可能是不希望的。但已意外地发现，稍微提高ph值(如0.25
‑
2.0个ph单位)会导致颜色明显变亮，并减少了变化或大理石纹样的外观。具体地，通过将ph值增加0.5
‑
1.5个ph单位或1.0
‑
1.5个ph单位，颜色外观可由橙红色变为米白色。
82.如图1所示，随粘合剂组合物的ph增加，固化粘合剂组合物的颜色从ph值为2.7时的深橙色明显变浅，到ph值为4.03时的基本白色。当ph值接近3.5时，开始出现明显的颜色变化。
83.图2进一步举例说明了与传统基于碳水化合物的粘合剂组合物相比，固化的聚丙烯酸/山梨糖醇/聚乙烯醇(“paa/s/pvoh”)粘合剂组合物随ph值增加发生的颜色变化。
84.在图2中，颜色影响应用l*a*b*坐标来测量，这是根据颜色相对理论建模的测试，该理论指出两种颜色不能同时为红色和绿色，也不能同时为黄色和蓝色。图2描述了b*值(用hunterlab miniscan ez仪器测量)是黄色/蓝色坐标(正为黄色，负为蓝色)。该刻度上的数字越小，表明变黄越少。如图2所示，在ph值约为2.8时，b*颜色值从25以上急剧下降到ph值为4.1
‑
4.3时的4
‑
7。b*颜色值的这种减少表明，当图线接近0时，固化粘合剂中的任何黄色都更浅，更接近白色。在各种示例性实施方案中，应用l*a*b*坐标，粘合剂组合物达到小于45的b*颜色值，例如小于40、小于35、小于30、小于25、小于20、小于15、小于10和小于5。
85.可通过加入足够量的有机和/或无机碱来实现这种ph值调整，将ph值调整至所需
水平。在一些示例性实施方案中，所述碱为非挥发性碱。示例性的有机和/或无机碱包括氢氧化钠、氢氧化铵和二乙胺，以及任何各类的伯胺、仲胺或叔胺(包括烷醇胺)。替代或附加地，可通过加入ph值7
‑
8的碱性回收水或“洗涤”水来调整ph值。
86.因此，本技术的各个方面涉及通过控制粘合剂的ph值来控制固化粘合剂组合物颜色的方法。令人惊讶地，这种ph值的增加对产品性能影响很小或没有影响。因为其它多羧酸和/或碳水化合物基粘合剂组合物表现出相反的效果，即增加ph值1.0
‑
1.5个ph单位会导致性能降低和不希望的颜色增加，因此本发明的这种效果是意外的。
87.下表1描述了应用本发明的粘合剂组合物(paa/s/pvoh)和传统的淀粉混合物粘合剂组合物在ph增加水平不同时制备的低密度玻璃纤维绝缘板的恢复数据。测量每种产品的厚度、压缩一周，然后释放。在干燥(室温和50％相对湿度)和热/湿(90
°
f和90％相对湿度)条件下实施该过程。然后测量厚度恢复，和在下表1中给出。当由于添加洗涤水(ww)或“回收水”使ph值增加时，与应用常规淀粉混合物粘合剂组合物形成的板材相比，应用paa/s/pvoh粘合剂组合物形成的板材表现出更高的厚度恢复。
88.表1
[0089][0090]
当处于未固化状态时，粘合剂组合物的ph值可能为2
‑
5，包括期间的所有量和范围。在一些示例性实施方案中，当处于未固化状态时，粘合剂组合物的ph为2.2
‑
4.0，包括2.5
‑
3.8，和2.6
‑
3.5。固化后，粘合剂组合物的ph值可上升至至少ph 6.0，包括6.5
‑
8.5或6.8
‑
7.2。
[0091]
粘合剂可任选地含有抑尘剂，以减少或消除无机和/或有机颗粒的存在，这些颗粒对绝缘材料的后续制造和安装可能具有不利影响。抑尘剂可以是任何常规矿物油、矿物油乳液、天然或合成油、生物基油或润滑剂，例如但不限于硅氧烷和硅氧烷乳液、聚乙二醇，以及具有高闪点的任何石油或非石油，以最小化烘箱内油的蒸发。
[0092]
在一些示例性实施方案中，含水粘合剂组合物包含至多10wt％的抑尘剂，包括至多8wt％或至多6wt％。在各种示例性实施方案中，含水粘合剂组合物包含0
‑
10wt％的抑尘剂，包括1.0
‑
7.0wt％、或1.5
‑
6.5wt％、或2.0
‑
6.0wt％、或2.5
‑
5.8wt％。
[0093]
粘合剂还包含水来溶解或分散活性固体，以施用到增强纤维上。可以加入足量的水，以将含水粘合剂组合物稀释至适合于施用到增强纤维的粘度，并在纤维上达到所需的固体含量。已经发现与传统的苯酚
‑
脲
‑
甲醛或基于碳水化合物的粘合剂组合物相比，本发明粘合剂组合物可能含有更低的固体含量。具体地，粘合剂组合物可以包含3
‑
35wt％的粘
合剂固体，包括但不限于10
‑
30％、12
‑
20％和15
‑
19wt％的粘合剂固体。该固体浓度表明，本发明粘合剂组合物可以比传统粘合剂组合物含有更多的水。但由于粘合剂组合物的高固化速率，粘合剂可在高水分坡度水平(3
‑
30％)下处理，和粘合剂组合物需要脱除比传统粘合剂组合物更少的水分。产品的粘合剂含量可以由烧失量(loi)测量。在一些实施方案中，玻璃纤维形成的绝缘产品的loi为0.5
‑
50％，包括但不限于1
‑
25％、5
‑
19％和4.5
‑
6.0％。在一些示例性实施方案中，粘合剂组合物能够达到与传统的具有更低loi的酚醛、淀粉基或淀粉混合物粘合剂组合物类似或更高的性能。
[0094]
在一些示例性实施方案中，含水粘合剂组合物也可以包含一种或多种添加剂，例如偶联剂、增链剂、交联密度增强剂、除味剂、抗氧化剂、抑尘剂、杀生物剂、防潮剂或它们的组合。粘合剂可以任选包括染料、颜料、附加填料、着色剂、uv稳定剂、热稳定剂、消泡剂、乳化剂、防腐剂(如苯甲酸钠)、缓蚀剂和它们的混合物，但不限于此。可向粘合剂组合物中添加其它添加剂以改进工艺和产品性能。这些添加剂包括润滑剂、润湿剂、抗静电剂和/或防水剂。添加剂可以以微量(如<0.1wt％的粘合剂组合物)至至多粘合剂组合物中总固体10wt％的量存在于粘合剂组合物中。
[0095]
在一些示例性实施方案中，含水粘合剂组合物基本不含单体羧酸组分。示例性单体多羧酸组分包括乌头酸、己二酸、壬二酸、丁烷四羧酸二水合物、丁烷三羧酸、氯桥酸酐、柠康酸酐、柠檬酸、双环戊二烯
‑
马来酸加合物、二亚乙基三胺五乙酸五钠盐、双戊烯和马来酸酐的加合物、内亚甲基六氯酸酐、乙二胺四乙酸(edta)、全马来化松香油、马来化妥尔油脂肪酸、富马酸、戊二酸、间苯二甲酸、衣康酸、马来酸化松香
‑
用过氧化钾不饱和氧化为醇然后为羧酸、苹果酸、马来酸酐、中康酸、草酸、邻苯二甲酸酐、聚乳酸、癸二酸、琥珀酸、酒石酸、对苯二甲酸、四溴邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐和均苯三酸。
[0096]
在各种示例性实施方案中，含水粘合剂组合物包含长链多元醇(例如完全或部分水解的聚乙烯醇)、第一交联剂(如聚合的多羧酸)和第二交联剂(如糖醇)。表2列出了在本发明一些示例性实施方案的粘合剂组合物中应用的组分范围。
[0097]
表2
[0098][0099]
按本发明的各种示例性实施方案，含水粘合剂组合物还可以包含催化剂/促进剂(如次磷酸钠)、表面活性剂和/或偶联剂(如硅烷)，如下表3所示。
[0100]
表3
[0101][0102]
在一些示例性实施方案中，粘合剂组合物被配制成具有降低的固化后水溶性材料浓度，其中通过在室温下每1克粘合剂应用1000g去离子水，用去离子水提取水溶性材料2小时进行测量。固化后水溶性材料的含量越高，当暴露于水和/或热/湿环境中时固化材料更有可能浸出。在一些示例性实施方案中，粘合剂组合物固化后具有不大于6wt％的水溶性材料。在一些示例性实施方案中，粘合剂组合物固化后具有小于5.0wt％的水溶性材料，包括小于5.0wt％、4.0wt％、3.0wt％、小于2.5wt％、小于2.0wt％、小于1.5wt％、或小于1.0wt％。已经发现与固化后水溶性材料含量大于6.0wt％的其它类似粘合剂组合物相比，减小固化后水溶性材料的浓度至不大于6.0wt％，将会提高粘合剂组合物的拉伸强度。
[0103]
固化后留在粘合剂组合物中的水溶性材料的量可以至少部分由粘合剂中羧酸基团的量确定。特别地，过量的酸基团会增加水溶性材料的含量，导致固化后水溶性材料增加。如下表4所示，对比例1和2具有强酸性的cooh/oh比，导致固化后水溶性材料的百分比不可接受地高。与之相比，当cooh/oh的比为1/0.1或更低时，固化后留下的水溶性材料百分比明显降低。
[0104]
表4
[0105][0106]
另外还发现多元醇总含量应该包含至少10wt％的一种或多种短链多元醇，以生产固化后具有可接受低浓度(例如不大于6wt％)水溶性材料的粘合剂组合物。这尤其令人惊讶，因为短链多元醇如山梨醇通常具有较高的水溶性。因此，预期的是增加山梨糖醇的浓度将增加粘合剂组合物中水溶性材料的量。
[0107]
在一些示例性实施方案中，粘合剂组合物的粘度在30％固体或更低下小于400cp，包括在30％固体或更低下小于300cp，和在30％固体或更低下小于200cp。在各种示例性实施方案中，粘合剂组合物的粘度在30％固体或更低下不大于175cp。
[0108]
如上所述，这里描述的无甲醛含水粘合剂组合物用于生产低密度和高密度的纤维绝缘产品，与用传统甲醛基粘合剂组合物生产的产品相比，这些产品具有相当或改进的机械和物理性能。
[0109]
在一些示例性实施方案中，玻璃纤维绝缘垫不含red list，这意味着该垫不含在https://living
‑
future.org/declare/declare
‑
about/red
‑
list/中定义的red
‑
list中包含的化学品。具体地，玻璃纤维绝缘垫不含任何添加的甲醛。
[0110]
纤维绝缘产品可以包括任何直径和长度的纤维。在一些示例性实施方案中，纤维绝缘产品包含纤维直径为5
‑
80ht的玻璃纤维。
[0111]
固化的纤维绝缘产品的粘合剂含量可以按烧失量(loi)来测。在一些实施方案中，玻璃纤维绝缘产品的粘合剂组合物的loi为2.5
‑
20％，包括但不限于4
‑
17％、5
‑
15％和5.5
‑
14.5％。
[0112]
在一些示例性实施方案中，纤维绝缘产品包括吊顶板。在一些示例性实施方案中，所述吊顶板的密度为1
‑
12pcf，和包含直径为35
‑
50ht(十万)的玻璃纤维，包括40
‑
46ht。吊顶板的loi可以小于15％，如小于13％、小于11％和小于10.55％。
[0113]
在一些示例性实施方案中，所生产的吊顶板通过一种或多种astm测试，测试耐火性(astm e84)、气味排放(astm c 1304
‑
气味评级为3.5或更低)、抗真菌性(astm c 1338
‑
无霉菌生长)和耐腐蚀性(astm c665
‑
无超过无菌棉的腐蚀；和astm c 1617
‑
不超过5ppm氯
化物溶液)。关于耐火性，所生产的吊顶板不仅通过了astm e84火焰蔓延不大于15的板表面燃烧要求，而且在一些示例性实施方案中，已证实吊顶板的火焰蔓延不大于10、不大于5、不大于2和不大于零。另外，在该测试下没有烟雾产生。
[0114]
在一些示例性实施方案中，按astm c 1104，所生产的吊顶板的水蒸气吸收最大不大于5wt％，包括最大不大于4wt％、最大不大于3wt％和最大不大于2wt％。
[0115]
在一些示例性实施方案中，所生产的吊顶板(4x4)在环境或热/湿条件下具有小于0.3”的最终吊顶瓷砖下垂和小于50％的板分层。在一些实施方案中，按awi下垂测试，吊顶板在环境或热/湿条件下具有小于0.2”的最终吊顶瓷砖下垂和基本上没有板分层。
[0116]
所生产的吊顶板在潮湿时也不会出现浸出现象，这意味着所述板不会在其施用的产品上产生污渍。从湿吊顶板中提取的水基本上是透明或无色的。
[0117]
与应用甲醛或淀粉基粘合剂组合物制备的可比板材相比，所生产的吊顶板在生产过程中在设备上出现的灰尘更少。可通过对一块板材抽真空并称量真空过滤器中收集的灰尘来测量灰尘产生量。
[0118]
在一些示例性实施方案中，纤维绝缘产品包括管道产品如线槽板。在一些示例性实施方案中，纤维绝缘产品为包含刚性树脂粘结的玻璃纤维绝缘垫的线槽板。在一些示例性实施方案中，线槽板玻璃纤维绝缘垫包括直径为20
‑
80ht的玻璃纤维，包括25
‑
78ht。
[0119]
在一些示例性实施方案中，玻璃纤维绝缘垫的密度为2.0
‑
6.0lbs/ft3，包括3.2
‑
5.3lbs/ft3、3.9
‑
4.45lbs/ft3以及其间所有密度范围的组合。
[0120]
在一些示例性实施方案中，线槽板玻璃纤维绝缘垫的厚度为0.5
‑
5英寸，包括1.0
‑
3.0英寸以及其间所有厚度范围的组合。
[0121]
在一些示例性实施方案中，线槽板玻璃纤维绝缘垫的烧失量(loi)为至多20％，包括至多19％和至多18％。
[0122]
在一些示例性实施方案中，线槽板玻璃纤维绝缘垫的第一主表面具有在其上粘附的面层。所述面层可以为任何类型的面层，如涂覆的纤维垫面层、箔
‑
基布
‑
牛皮纸(fsk)面层等。fsk面层是包含铝箔/玻璃纤维基布/牛皮纸层压结构的层压面层。所述面层可以粘附在线槽板朝外暴露的表面上。在一些示例性实施方案中，所述面层用粘合剂粘附到玻璃纤维绝缘垫的底部表面。粘合剂可以为预先施用的聚合物膜或沥青粘合剂。
[0123]
在一些示例性实施方案中，玻璃纤维绝缘垫的第二主表面具有粘附在其上的面布，如玻璃纤维面布。该面布可以粘附于顶部或底部表面或玻璃纤维绝缘垫上。在一些示例性实施方案中，所述面布包括黑面布，其包含由直径为10
‑
15微米的玻璃纤维形成的玻璃纤维垫。然后用包含丙烯酸的粘合剂组合物涂覆这些纤维形成玻璃纤维垫，然后可以使该玻璃纤维垫经过浸渍站，并用包括炭黑、丙烯酸粘合剂和阻燃剂以及一些其它添加剂的涂料组合物浸渍。在将线槽板经过干燥烘箱之前，可以将面布施用到玻璃纤维绝缘垫的顶面上。在一些示例性实施方案中，用粘合剂将面布粘结到玻璃纤维绝缘垫的底面上。粘合剂可以为预先施用的聚合物膜或沥青粘合剂。
[0124]
在一些示例性实施方案中，按本发明形成的线槽板产品表现出与应用常规淀粉基或酚醛粘合剂组合物形成的玻璃纤维绝缘垫形成的线槽板产品相同或更好的性能。例如，按本发明形成的线槽板表现出相同或更好的压缩强度、弯曲刚度、耐下垂和耐分层、表面粘合和气流表面粘合。
[0125]
在一些示例性实施方案中，纤维绝缘产品包括低密度或“轻”密度的纤维绝缘产品，如绝缘棉絮和毯子。这种低密度绝缘产品的密度通常为0.1
‑
0.56平方英尺重量(sfw)(或0.1
‑
2.5磅/立方英尺(“pcf”))。在一些示例性实施方案中，低密度纤维绝缘产品包含直径为2
‑
30ht的玻璃纤维，包括5
‑
25ht。
[0126]
在一些示例性实施方案中，与应用常规淀粉基粘合剂组合物形成的可比纤维绝缘产品相比，按照本发明形成的低密度纤维绝缘产品表现出改进的特性，同时使用较低的粘合剂loi。因此，用所述粘合剂组合物形成的绝缘产品需要应用更少的粘合剂组合物，同时仍然改进产品性能。例如，与应用常规淀粉基粘合剂组合物在6.5％loi下形成的可比绝缘产品相比，按照本发明在5.5％loi下形成的低密度纤维绝缘产品表现出更好的出包装恢复和层压后恢复(参见图18)。另外，与使用常规淀粉基粘合剂组合物在6.5％loi和标准平方英尺重量下形成的可比绝缘产品相比，在5.5％loi和5
‑
10％的产品平方英尺重量降低下，出包装恢复和层压后恢复相当或更好。例如，与应用常规淀粉基粘合剂组合物在6.5％loi和0.320sfw下形成的可比绝缘产品相比，应用本技术粘合剂组合物在5.5％loi和0.304sfw下形成的纤维绝缘产品具有相当至更好的产品性能(参见图19和20)。另外，与应用常规淀粉基粘合剂组合物在loi 6.5％和sfw 0.183下形成的可比绝缘产品相比，应用本技术粘合剂组合物在loi 5.5
‑
6.0％和sfw0.161下形成的纤维绝缘产品具有相当至更好的产品出包装恢复(参见图20)。
[0127]
当绝缘辊经受热
‑
湿条件(在96℉和54％相对湿度下4天)后，可以看到类似的恢复性能改进(参见图21和22)。
[0128]
另外，与应用常规淀粉基粘合剂组合物形成的其它可比绝缘产品相比，按本发明形成的低密度纤维绝缘产品表现出更好的拉伸强度、恢复和刚性。
[0129]
在大致描述本发明后，可通过参考下面描述的一些具体实施例来进一步理解，这些实施例仅为说明目的提供，除非另有规定，否则不是封闭性或限制性的。
[0130]
实施例1
[0131]
使用具有不同羧酸/羟基比和不同聚乙烯醇/山梨糖醇比的粘合剂配方来形成薄板(425℉固化温度和0.125英寸厚度)，该薄板被切成条状。这些比值在下表5中给出。使每个板条经受3点弯曲测试，其中将载荷放在每个板条的中部，并测量断裂前板条能够承受的负载量。结果如图3所示。
[0132]
表5
[0133]
样品cooh/oh比pvoh/山梨糖醇比1a1/0.10.1/0.91b1/0.10.5/0.51c1/0.10.9/0.12a1/0.660.1/0.92b1/0.660.5/0.52c1/0.660.9/0.13a1/1.50.1/0.93b1/1.50.5/0.53c1/1.50.9/0.1
[0134]
如图3所示，在每个羧酸/羟基比值内，弯曲应力/重量/loi依据聚乙烯醇/山梨糖醇的比增加或减少。弯曲应力是应用厚度为1/8”的2”x6”板进行的三点弯曲测试(即直至断裂时的力)。当羧酸/羟基比为1/0.66时，达到最高的总弯曲应力/loi。另外，在该比值内，当聚乙烯醇/山梨糖醇比为0.5/0.5时，弯曲应力/loi进一步增加。事实上，在每组羧酸/羟基比内，聚乙烯醇/山梨醇的比为0.5/0.5时表现出最高的弯曲应力。
[0135]
应用l*a*b*坐标进一步测试了样品的颜色影响，这是根据颜色相对理论建模的测试，该理论指出两种颜色不能同时为红色和绿色，也不能同时为黄色和蓝色。图4描述了b*值，它是黄色/蓝色坐标(正为黄色，负为蓝色)。该刻度上的数字越小，表明变黄越少。如图4所示，含有较少长链多元醇(本例中为pvoh)的组合物显示出较少的变黄和总的颜色改进。
[0136]
实施例2
[0137]
应用具有不同cooh/oh和长链多元醇/短链多元醇比的粘合剂组合物形成宽度为9.5mm、厚度为0.5mm、长度为97mm的非织造玻璃纤维粘合剂浸渍的过滤器(bif)片材。在425℉下使非织造的玻璃纤维bif片材固化3分钟和30秒。在环境条件和蒸汽(“热/湿”)条件下测定每个样品的拉伸强度、烧失量(loi)、拉伸强度除以loi(拉伸强度/loi)和b*颜色值。应用instron(拉伸速度为2英寸/分钟)测量拉伸强度。增强纤维的loi是将纤维加热至足以燃烧或热解纤维中的粘合剂组合物的温度后纤维所经历的重量减少。按tappi t
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1013om06玻璃纤维垫的烧失量(2006)中描述的程序测量loi。为形成热/湿环境，将过滤器片材置于240℉、400
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500psi压力下的高压釜中60分钟。
[0138]
正如图5所示，当组合物中短链多元醇的比增加(cooh/oh的比为1/0.1)时，拉伸/loi在环境和热/湿条件下通常都会增加。这种关系看起来与固化后留在组合物中的水溶性材料浓度一致(图6)。图6描述了随短链多元醇的比增加，固化后组合物中水溶性材料的百分比降低。值得注意的是，b*颜色值也随短链多元醇比的增加而降低。
[0139]
如图7和8所示，当将cooh/oh的比调节至1/1.5时这种关系仍然成立。但值得注意的是，在该cooh/oh范围内，固化后留在组合物中的水溶性材料的百分比明显降低。例如，即使在缺少任何短链多元醇的组合物中，水溶性材料的百分比也小于8.0％，和在添加一些短链多元醇后，该百分比下降到5.0％以下。
[0140]
但随cooh/oh比值调整为1/0.5和1/1，虽然水溶性材料的百分比和b*颜色值均类似地随短链多元醇比的增加而下降，但无论长链/短链多元醇的比如何，环境和热/湿拉伸强度都保持相对恒定。参见图9至图12。但应该注意的是，当cooh/oh比为1/0.5时，在长链/短链多元醇比为0.5/0.5和0.3/0.7时，环境拉伸强度/loi达到最高(拉伸强度/loi分别为44和45)。
[0141]
实施例3
[0142]
应用不同比值的粘合剂组合物形成玻璃纤维绝缘板(如吊顶瓷砖)。将应用本技术粘合剂组合物(以聚丙烯酸/山梨糖醇/聚乙烯醇的不同比标记为paa/s/pvoh)形成的绝缘板与应用常规碳水化合物基粘合剂组合物(“淀粉混合物粘合剂”)和苯酚脲甲醛粘合剂组合物(“puf”)形成的两种板进行比较。在环境条件下测定每种样品的弹性模量、压缩强度(δb)和下垂(英寸)。
[0143]
如图13所示，与常规碳水化合物基粘合剂组合物和苯酚脲甲醛粘合剂组合物两者相比，每种paa/s/pvoh绝缘板样品均表现出改进的弯曲弹性模量。paa/s/pvoh 50:20:30和
paa/s/pvoh 60:10:30表现出最大的改进，弯曲弹性模量水平分别为70psi和68psi。相比之下，puf板的弯曲弹性模量为46psi和淀粉混合物粘合剂板的弹性模量为31psi。在一些示例性实施方案中，按本发明概念的厚度为1英寸和密度为6lbs/ft3的绝缘板达到了至少40psi的弹性模量，包括至少45psi、至少50psi和至少55psi。
[0144]
图14描述了在90℉/90％rh(相对湿度)的热/湿环境下经过数天后，各种4'x4'绝缘板面板观察到的下垂。
[0145]
如图14所示，pvoh含量较低的paa/s/pvoh粘合剂组合物(即paa/s/pvoh 60:20:15和paa/s/pvoh 75:10:15)在热/湿条件下表现出比puf板和淀粉混合物粘合剂板更小的下垂。这表明在需要非常高的热和湿性能标准的用途中，减少粘合剂组合物中的长链多元醇可能有助于改进热/湿性能。
[0146]
图15描述了不同粘合剂和loi％的玻璃纤维板产品在10％变形时的压缩强度。测试按astm方法c
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165用厚度为1”和密度为6lb/ft3的6”x6”绝缘板实施。如图15所示，用paa/s/pvoh粘合剂形成的绝缘板的压缩强度超过了用淀粉混合物粘合剂和puf粘合剂形成的绝缘板的压缩强度，显示压缩强度为260lbs/ft3至超过500lbs/ft3。在一些示例性实施方案中，本发明概念的厚度为1英寸的6”x6”绝缘板达到至少200lbs/ft3的压缩强度，包括至少300lbs/ft3、至少400lbs/ft3和至少500lbs/ft3。
[0147]
图16描述了不同粘合剂和loi％的玻璃纤维板产品的断裂粘结强度。测试应用厚度为1”和密度为6lb/ft3的6”x6”绝缘板沿z方向测量强度。如图16所述，用paa/s/pvoh粘合剂形成的绝缘板的粘结强度超过了用淀粉混合物粘合剂形成的绝缘板的粘结强度。另外，用paa/s/pvoh粘合剂形成的绝缘板的粘结强度与用puf粘合剂形成的绝缘板的粘结强度相当，显示粘结强度为10lbs/ft2至超过15lbs/ft2。在一些示例性实施方案中，按本发明概念的厚度为1英寸的6”x6”绝缘板达到至少7.5lbs/ft2/loi的粘结强度，包括至少10lbs/ft2/loi、至少12.5lbs/ft2/loi和至少15lbs./ft2/loi。
[0148]
应理解所述产品和工艺的许多更详细方面在很大程度上是本领域已知的，为了简洁地呈现总的发明概念，对这些方面进行了省略。虽然已经参考特定方法、材料和实施方案描述了本发明，但从前述描述可知，本领域技术人员可以很容易地确定本发明的必要特征，和可以在不偏离上述和所附权利要求中阐述的本发明的实质和范围的情况下进行各种改变和调整以适应各种用途和特征。