专利名称：用于矿物纤维的粘结剂及用其处理的矿物纤维垫的制作方法
技术领域：
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：
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。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。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。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。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。引用列表专利文献1 JP-A S58-070760专利文献2 JP-A 2005-299013专利文献3 JP-A 2006-08990
发明内容
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。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
3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。一方面，本发明提供用于矿物纤维的粘结剂，包含(A) 100重量份具有羟基的水溶性聚合物，和(B)至少5重量份硼化合物。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。最经常地，粘结剂被应用于玻璃棉或岩棉形式的矿物纤维。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。发明的有益效果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被最小化。
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。图2示意地说明将粘结剂应用于矿物纤维的步骤。
具体实施例方式简单来说，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。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。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。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。除具有羟基的水溶性聚合物㈧和硼化合物⑶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。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°C下测得的I-IOOmPa · S、更优选l-50mPa · s的粘度。如果粘度大于IOOmPa-s,当将溶液喷涂用于处理时，粘结剂可能不有效分散，不能获得所期望的本发明的效果。另夕卜，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。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^ ο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。矿物纤维通过现有技术熟知的成纤方法、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。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。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。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。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。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， 以便使纤维作为均勻层存在。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阳01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。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。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°C、更优选180至250°C的范围。加热温度低于150°C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°C时可能碳化。加热时间优选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)，在此它们被包裹或包装。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。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**至的三个级别。
权利要求
1.用于矿物纤维的粘结剂，包含(A)100重量份具有羟基的水溶性聚合物、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㈧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㈧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。
全文摘要
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。
文档编号C08L29/04GK102190843SQ201110068240
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者平野廉香, 林贵幸, 谷井一郎 申请人:同一世界株式会社, 日信化学工业株式会社