專利名稱：粘合劑組合物和相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于非織造纖維(non-woven fibers)的粘合劑組合物。具體說來，本公開涉及非織造纖維的可熱固化的聚酯粘合劑。
背景技術(shù)：
玻璃纖維絕緣產(chǎn)品一般包括纏結(jié)的(matted)玻璃纖維，其通過經(jīng)固化的熱固性聚合可熔性酚醛樹脂(resole resin)結(jié)合在一起。這類產(chǎn)品的制備期間，熔融玻璃流體被引入不同長度的纖維中，再被吹入成形室，在其中它們以無序或以不同方式沉積成鋪于移動傳送帶上的墊(mat)。將樹脂粘合劑水溶液噴灑在來自拉伸操作(drawingoperation)中在成形室移動且仍然熱的所述纖維上。成形操作時(shí)，玻璃纖維的殘余熱量和穿過纖維墊的氣流往往會蒸發(fā)樹脂粘合劑的大部分水，從而使保留在纖維上的粘合劑組分成粘性或半粘性的高含固量的液體，從而形成“濕毯”。成型室中，穿過所述墊的高速氣流引起的壓縮狀態(tài)所形成的經(jīng)涂層的纖維墊或濕毯，接著被從成形室移出到遷移區(qū)，在此因玻璃纖維的彈性而豎向膨脹。在市場接受的玻璃纖維熱絕緣或聲絕緣產(chǎn)品的制備過程中，這種豎向膨脹可能是重要的。接著，將經(jīng)涂層的墊移至固化爐，在爐中，熱空氣吹過所述墊，使粘合劑固化并緊密粘合玻璃纖維。
以常規(guī)工藝采用苯酚甲醛(PF)樹脂和用脲膨脹的苯酚甲醛樹脂(PFU樹脂)，過去數(shù)年，它們已經(jīng)大量用于制備玻璃纖維絕緣產(chǎn)品的粘合劑。盡管這類樹脂便宜，并提供具有所需物理性質(zhì)的經(jīng)固化的玻璃纖維絕緣產(chǎn)品，但它們的游離甲醛含量往往很高，特殊的或討厭的氣味限制其用于某些用途。而且，在玻璃纖維絕緣物的制備期間，存在甲醛散發(fā)和工人接觸的潛在性。因此，采用PF和PFU樹脂作為絕緣產(chǎn)品的主要粘合劑組分的生產(chǎn)設(shè)備往往需要安裝昂貴的消除設(shè)備，以使工人暴露于散發(fā)的甲醛的可能性降至最小，并滿足某些可實(shí)現(xiàn)的最大控制技術(shù)(Maximum Achieveable Control Technology，MACT)要求的標(biāo)準(zhǔn)。無甲醛產(chǎn)品或工藝的選項(xiàng)包括i)向粘合劑加入甲醛清除劑以減少或除去游離的甲醛，從而限制其隨后的散發(fā)和/或氣味；ii)使樹脂進(jìn)行更長時(shí)間的反應(yīng)以減少樹脂產(chǎn)品中存在的游離甲醛；或iii)使用無甲醛樹脂制劑。
然而，使用清除劑會導(dǎo)致由清除劑本身和/或清除劑和不溶的任何殘余甲醛之間的加合物產(chǎn)生的沉淀，從而使額外的且往往昂貴的過濾步驟成為必要。此外，使樹脂反應(yīng)在足以提供目標(biāo)甲醛水平的延長的時(shí)間段進(jìn)行，導(dǎo)致樹脂產(chǎn)品具有伴隨的更高的分子量。由于許多趨于粘性，引起粘合劑和經(jīng)粘合劑涂層的玻璃纖維產(chǎn)品粘附于生產(chǎn)設(shè)備，這類更高分子量的樹脂可能缺乏某些應(yīng)用所需的性質(zhì)。而且，更高分子量的PF樹脂趨于具有更高的“四(二聚體)(tetradimer)”含量。四(二聚體)是存在于堿催化條件下生成的酚醛樹脂的高度晶狀的PF二聚體，它往往易于沉淀。當(dāng)樹脂中的游離甲醛被消除時(shí)，沉淀甚至更加可能發(fā)生。四(二聚體)沉淀會引起噴嘴阻塞，引起樹脂粘合劑貯存罐和樹脂本身中的沉淀形成，必須除去。
因此，針對用作玻璃纖維絕緣物和其它產(chǎn)品的制備中的粘合劑，作為PF和PFU樹脂的替代，無甲醛樹脂制劑已引起不斷增加的關(guān)注。適用的粘合劑制劑有利地具有類似于常規(guī)PF和PFU樹脂的物理性質(zhì)(例如，粘度、可稀釋度和粘合度)和其它性質(zhì)，并可低成本制備。具有類似固化時(shí)間和固化溫度范圍，且產(chǎn)生具有相同物理性質(zhì)的固化玻璃纖維絕緣產(chǎn)品的制劑，可使用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備。
發(fā)明概述描述含水粘合劑組合物。一方面，所述含水粘合劑組合物無甲醛。另一方面，所述含水粘合劑組合物可熱固化。又一方面，所述含水粘合劑組合物的pH為堿性。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述含水粘合劑組合物固化成無甲醛的、不溶于水的熱固性聚酯樹脂。還描述用于制備包括非織造纖維產(chǎn)品(例如由玻璃纖維和/或其它纖維包括耐熱纖維等組成的纖維產(chǎn)品)的纖維產(chǎn)品的含水粘合劑組合物。用于所述粘合劑組合物的含水粘合劑組合物和相關(guān)方法可包括本文所述的一種或多種特征或這些特征的組合。
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述含水粘合劑組合物包括具有酸基或其酐或鹽衍生物的多酸組分，和具有羥基的多羥基組分，其中所述粘合劑組合物的pH大于約7，舉例說明為約7至約10。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述組合物包括多酸組分和多羥基組分，其中，多酸組分中存在的酸基或它的酐或鹽衍生物的摩爾當(dāng)量數(shù)與多羥基組分中存在的羥基的摩爾當(dāng)量數(shù)之比介于約0.6∶1至約1.2∶1范圍內(nèi)。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述組合物包括多酸組分，它是二羧酸，包括但不限于，不飽和脂肪族二羧酸、飽和脂肪族二羧酸、芳族二羧酸、不飽和環(huán)狀二羧酸、飽和環(huán)狀二羧酸、其羥基取代的衍生物，等等。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述組合物包括多酸組分，它是三羧酸，包括但不限于，不飽和脂肪族三羧酸、飽和脂肪族三羧酸、芳族三羧酸、不飽和環(huán)狀三羧酸、飽和環(huán)狀三羧酸、其羥基取代的衍生物，等等。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述組合物包括多酸組分，它是四羧酸、五羧酸和類似多元羧酸及其鹽和酐衍生物，和它們的組合。應(yīng)意識到任何這些多酸可任選用例如羥基、鹵代基、烷基、烷氧基等取代。在一個(gè)說明方面，所述組合物是堿性組合物，其中所述多酸組分通過加入堿被中和，或其中采用所述多酸組分的某些鹽。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述組合物包括多酸組分，例如琥珀酸、檸檬酸或富馬酸等等，它們已經(jīng)通過堿的加入而被中和，或者是它們的鹽。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述多酸組分是被例如氨水中和的馬來酸。在又一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述多酸組分是馬來酸的銨鹽。例如，在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述多羥基組分是經(jīng)部分水解的聚乙酸乙烯酯，例如，ELVANOL(得自DuPont Packaging and Industrial Polymers；Wilmington，Delaware；美國)，或聚乙烯醇。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述組合物還包括催化劑，例如酸或酸/鹽，包括無機(jī)和有機(jī)酸及其鹽。示例性有機(jī)酸包括磺酸及其鹽，例如對甲苯磺酸、對甲苯磺酸銨、萘二磺酸銨等。應(yīng)意識到這類催化劑在本文所述的粘合劑組合物固化期間可提高酯形成的速度。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述組合物還包括含硅化合物，例如甲硅烷基醚和烷基甲硅烷基醚。一方面，所述含硅化合物是氨基取代的含硅化合物，包括但不限于，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。應(yīng)意識到，在本文所述的粘合劑組合物固化期間，所述含硅化合物可用作偶合劑。
在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，描述纖維包括非織造纖維的處理方法。在舉例說明方面，所述方法包括，使纖維與包含本文所述的多酸組分和多羥基組分的可熱固化的含水粘合劑組合物接觸，其中的粘合劑組合物的pH大于7，或者，示例性地為介于約7至約10的范圍，在足以使所述粘合劑組合物固化形成聚酯的高溫下加熱可熱固化的含水粘合劑組合物。一方面，所述聚酯基本上不溶于水。另一方面，所述聚酯是熱固性的。
在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，描述玻璃纖維產(chǎn)品。所述玻璃纖維產(chǎn)品包括經(jīng)加熱已施加于纖維(例如非織造纖維墊)的可熱固化的含水粘合劑組合物得到的組合物。一方面，所述粘合劑組合物的pH大于7，或者，示例性地為介于約7至約10的范圍。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述粘合劑組合物包含本文所述的多酸組分和多羥基組分。
詳述在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，描述無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物。所述粘合劑組合物包含具有酸基或其酐或鹽衍生物的多酸組分，和具有羥基的多羥基組分，其中所述粘合劑組合物的pH大于7，或者，示例性地為介于約7至約10的范圍。例如，在絕緣產(chǎn)品的制備中，所述組合物可用作非織造纖維，例如玻璃纖維的粘合劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)包含本文所述的多酸組分和多羥基組分的無甲醛的、堿性含水粘合劑組合物在室溫下放置幾天，或在不存在可提高或增加化學(xué)反應(yīng)速度的催化劑下被短時(shí)間加熱，可生成不溶于水的熱固性聚酯樹脂。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在堿性、含水條件下，在無催化劑時(shí)，多酸組分能夠與多羥基組分反應(yīng)，生成聚酯樹脂。
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，當(dāng)施加無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物于底物例如非織造纖維樣品時(shí)，它基本沒有反應(yīng)。一經(jīng)加熱，所述粘合劑就干燥并實(shí)現(xiàn)熱固化。應(yīng)理解，干燥和熱固化既可相繼、同時(shí)(contemporaneously)或者并行地(concurrently)發(fā)生。用于本文的術(shù)語“可熱固化的”意指經(jīng)加熱含水粘合劑的結(jié)構(gòu)和形狀發(fā)生變化，這足以改變已施加有效量的粘合劑的非織造纖維的性質(zhì)；這類變化包括，但不必限于，粘合劑組分的共價(jià)反應(yīng)、粘合劑組分對底物的改進(jìn)的粘附和粘合劑組分的氫鍵合。
用于本文的術(shù)語“無甲醛”意指，含水粘合劑組合物基本不含甲醛，和由于干燥和/或固化而不釋放大量的甲醛；一般說來，基于所述組合物的重量，無甲醛組合物中所存在的甲醛少于約1ppm。
用于本文的術(shù)語“堿性”意指，溶液的pH大于約7，示例性地在約7至約10的范圍內(nèi)。
用于本文的術(shù)語“含水的”包括水和基本上由水和其它水可混溶的溶劑，包括但不限于，醇、醚、胺、極性非質(zhì)子溶劑等。
用于本文的術(shù)語“纖維玻璃”、“非織造纖維”和“玻璃纖維”意指，適用于經(jīng)受升高的溫度的耐熱纖維，例如礦物纖維、芳族聚酰胺纖維(aramid fibers)、硅酸鹽纖維、金屬纖維、碳纖維、聚酰亞胺纖維、某些聚酯纖維、人造纖維和玻璃纖維。這類纖維基本上不受暴露于約120℃以上的溫度的影響。
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，所述無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物包含具有酸基或其酐或鹽衍生物的多酸組分。一方面，所述多酸組分極不易揮發(fā)，以使其與多羥基組分反應(yīng)的可利用能力維持最大?？捎闷渌瘜W(xué)官能團(tuán)取代所述多酸組分。應(yīng)意識到，選擇其它官能團(tuán)以使其對所述聚酯樹脂的制備或形成的干涉最小。舉例說明，例如，所述多酸組分可為二羧酸，例如，馬來酸。適用的其它多酸組分打算包括，但不限于，烏頭酸、己二酸、壬二酸、丁烷四羧酸二氫化物、丁烷三羧酸、氯菌酸、檸康酸、檸檬酸、二環(huán)戊二烯-馬來酸加合物、二亞乙基三胺五乙酸、二戊烯和馬來酸的加合物、內(nèi)亞甲基六氯代鄰苯二酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、全馬來松香(fully maleated rosin)、馬來松漿油脂肪酸(maleated tall oil fattyacids)、富馬酸、戊二酸、異鄰苯二酸、衣康酸、馬來松香-用過氧化鉀氧化不飽和物成醇再成為羧酸、蘋果酸、中康酸、經(jīng)與二氧化碳的KOLBE-Schmidt反應(yīng)引入3-4個(gè)羧基的雙酚(biphenol)A或雙酚F、草酸、鄰苯二酸、聚乳酸、癸二酸、琥珀酸、酒石酸、對苯二酸、四溴代苯二酸、四氯代苯二酸、四氫苯二酸、1，2，4-苯三酸和1，3，5-苯三酸和它們的酐和鹽，和它們的組合。
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，用堿中和無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物的多酸組分的酸基，從而轉(zhuǎn)化為酸鹽基團(tuán)(acidsalt groups)，然后使其與多羥基組分的羥基反應(yīng)生成聚酯樹脂。應(yīng)理解，完全中和，即，以當(dāng)量計(jì)約100％，可排除在生成聚酯前對滴定或部分中和所述多酸組分中的酸基的任何需要，但預(yù)期不完全的中和不會抑制聚酯的生成。用于本文的“堿”，指在足以促進(jìn)聚酯形成的條件下基本揮發(fā)或不揮發(fā)的堿。作為示例，例如，所述堿可為揮發(fā)性堿，例如，氨水；作為選擇，例如，所述堿可為不揮發(fā)性堿，例如，碳酸鈉，并考慮其它不揮發(fā)性堿，例如，氫氧化鈉、氫氧化鉀等。可在所述多酸組分與所述多羥基組分混合之前或之后，進(jìn)行中和。
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物還包括具有羥基的多羥基組分。一方面，所述多羥基組分完全不揮發(fā)以使其可用來與所述多酸組分反應(yīng)的能力維持最大。所述多羥基組分可為聚乙烯醇、部分水解的聚乙酸乙烯酯，或它們的混合物。作為示例，例如，當(dāng)部分水解的聚乙酸乙烯酯用作多羥基組分時(shí)，可采用87-89％水解的聚乙酸乙烯酯，例如，DuPontELVANOL 51-05，其分子量為約22,000-26,000Da，粘度為5.0-6.0厘泊?？紤]采用的其它部分水解的聚乙酸乙烯酯包括，但不限于，例如，在分子量和粘度方面不同于ELVANOL 51-05的87％-89％水解的聚乙酸乙烯酯，例如，DuPont ELVANOL 51-04、ELVANOL 51-08、ELVANOL 50-14、ELVANOL 52-22、ELVANOL 50-26和ELVANOL 50-42；和，例如，在分子量、粘度和/或水解程度方面不同于ELVANOL 51-05的部分水解的聚乙酸乙烯酯，例如，DuPontELVANOL 51-03(86-89％水解)、ELVANOL 70-14(95.0-97.0％水解)、ELVANOL 70-27(95.5-96.5％水解)、ELVANOL 60-30(90-93％水解)、ELVANOL 70-03(98.0-98.8％水解)、ELVANOL 70-04(98.0-98.8％水解)、ELVANOL 70-06(98.5-99.2％水解)、ELVANOL 90-50(99.0-99.8％水解)、ELVANOL 70-20(98.5-99.2％水解)、ELVANOL 70-30(98.5-99.2％水解)、ELVANOL 71-30(99.0-99.8％水解)、ELVANOL 70-62(98.4-99.8％水解)、ELVANOL 70-63(98.5-99.2％水解)和ELVANOL70-75(98.5-99.2％水解)。
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物還可包含，在本文所述的粘合劑組合物的固化期間，能提高聚酯形成速度的催化劑。作為示例，例如，所述催化劑可為銨鹽，例如，對甲苯磺酸銨或萘二磺酸銨。其它適用的催化劑打算包括，但不限于，硫酸銨、氯化銨、硫酸、乳酸、乙酸鉛、乙酸鈉、乙酸鈣、乙酸鋅、有機(jī)錫化合物、鈦酯、三氧化銻、鍺鹽、次磷酸鈉、亞磷酸鈉、甲磺酸和對甲苯磺酸，和它們的混合物。盡管可考慮另外的催化劑，但應(yīng)理解，本文所述的粘合劑組合物既不需要也不限于任何特定的催化劑組合物或它的量，這類化合物的添加是任選的。
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物還可含有含硅偶合劑(例如，有機(jī)硅油)。含硅偶合劑已經(jīng)由Dow-Corning Corporation、Petrarch Systems和General Electric(Company上市。它們的制劑和制備都是熟知的，因此，不需要提供它們的詳細(xì)描述。作為示例，所述含硅偶合劑可為化合物，例如甲硅烷基醚和烷基甲硅烷基醚。一方面，例如，所述含硅化合物是氨基取代的硅烷，例如，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(Dow SILQUEST A-1101；Dow Chemical；Midland，Michigan；美國)。當(dāng)被用于一個(gè)示例性實(shí)施方案時(shí)，基于所述粘合劑固體計(jì)，所述粘合劑組合物中存在的含硅偶合劑的量一般在約0.1至約2.0％重量的范圍內(nèi)。應(yīng)理解，本文所述的粘合劑組合物既不需要也不限于任何特定的含硅化合物或它的量，這類化合物的添加是任選的。
在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，可通過使10-50％重量的多酸組分水溶液(已被中和或在多羥基組分存在下被中和)與10-30％重量多羥基組分水溶液混合，并且如果需要，與能提高固化期間聚酯形成速度的催化劑水溶液混合，并且如果需要，還與含硅偶合劑混合，制備無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物。可通過改變所述多酸組分、多羥基組分和任選的催化劑和含硅偶合劑組合物，它們的初始濃度和溶液的混合比例，制備寬范圍的各種粘合劑溶液組合物，其中的粘合劑組合物的pH是堿性，并且示例性地在約7至約10的范圍內(nèi)。因此，只要避免酸性粘合劑組合物(它易于在生產(chǎn)設(shè)備中產(chǎn)生腐蝕問題)，就可保持無甲醛組合物所提供的與健康相關(guān)和與依從性相關(guān)的益處(compliance-related benefits)。此外，本文所述的堿性的、無甲醛粘合劑組合物提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，即允許使用玻璃纖維制造廠中的現(xiàn)有制造設(shè)備，而無須用不銹鋼設(shè)備翻新這類工廠。
下列實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方案。這些實(shí)施例只為說明而提供，不應(yīng)被認(rèn)為是限制本發(fā)明或本發(fā)明的概念于任何特定的物理框架。例如，盡管所述多酸組分中的酸基或其酐或鹽衍生物的摩爾當(dāng)量數(shù)與多羥基組分中的羥基的摩爾當(dāng)量數(shù)之比在約0.6∶1至約1.2∶1的范圍，應(yīng)理解，為改變本文所述的實(shí)施方案，可改動這些比例而不影響所述發(fā)明的性質(zhì)。
實(shí)施例1ELVANOL 51-05被制備成14.5％的水溶液(每119g溶液含17.25g ELVANOL 51-05)。
實(shí)施例2室溫下，向正在攪拌的205g水中相繼加入118.5g 14.5％ELVANOL 51-05(17.2g)溶液和76g 30％馬來酸(22.8g)溶液，生成約400g無色透明溶液。向50g ELVANOL 51-05/馬來酸溶液中加入20.3g 18％碳酸鈉溶液(3.65g)。室溫下攪拌所生成的混合物，生成約70.3g混濁溶液。該溶液表現(xiàn)出的pH為8，由約24.8％ELVANOL 51-05、32.9％馬來酸和42.2％碳酸鈉(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約12％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例3
向如實(shí)施例2中所述制備的50g ELVANOL 51-05/馬來酸溶液中加入0.3g 18％碳酸鈉溶液(0.05g)。室溫下攪拌所生成的混合物，生成約50.3g溶液。該溶液由約42.6％ELVANOL 51-05、56.4％馬來酸和1.0％碳酸鈉(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約10％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例4向如實(shí)施例2中所述制備的50g ELVANOL 51-05/馬來酸溶液中加入6g19％氨水。室溫下攪拌所生成的混合物，生成約56g溶液。該溶液表現(xiàn)出pH9.5，由約43.0％ELVANOL 51-05和57.0％馬來酸(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約9％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例5室溫下，向正被攪拌的127g水中相繼加入80g14.5％ELVANOL51-05溶液(11.6g)和73g27％馬來酸銨溶液(相當(dāng)于15.3g馬來酸固體)，生成約280g透明、無色溶液。該溶液表現(xiàn)出pH7.94(9天后)，由約43％ELVANOL 51-05和57％馬來酸(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約10％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。室溫下一經(jīng)放置11天，在反應(yīng)燒杯的底部就可見到堅(jiān)韌、不溶解的薄膜。
實(shí)施例6向如實(shí)施例5中所述制備的50g ELVANOL 51-05/馬來酸銨溶液中加入20g15％對甲苯磺酸銨溶液(3g)。室溫下，攪拌所生成的混合物約5分鐘，生成約70g無色透明溶液。該溶液表現(xiàn)出pH8.28，由約26.5％ELVANOL 51-05、35.0％馬來酸和38.5％對甲苯磺酸銨(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，且含有約11％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例7向如實(shí)施例5中所述制備的50g ELVANOL 51-05/馬來酸銨溶液中加入3.3g15％對甲苯磺酸銨(0.5g)溶液。室溫下攪拌所生成的混合物約9分鐘，生成約53.3g無色透明溶液。該溶液表現(xiàn)出pH8.17，并由約39.1％ELVANOL 51-05、51.5％馬來酸和9.4％對甲苯磺酸銨(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約10％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例8室溫下，向正被攪拌的148g水中相繼加入303g14.5％ELVANOL 51-05溶液(43.9g)、147g27％馬來酸銨溶液(相當(dāng)于30.9g馬來酸固體)、67g15％對甲苯磺酸銨(10.0g)溶液和2.0gSILQUESTA-1101硅烷，生成約667g溶液。該溶液表現(xiàn)出pH8.61，并由約50.6％ELVANOL 51-05、35.6％馬來酸、11.5％對甲苯磺酸銨和2.3％SILQUEST A-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約13％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例9室溫下，向正被攪拌的162g水中相繼加入276g 14.5％ELVANOL 51-05溶液(40.0g)、160g27％馬來酸銨溶液(相當(dāng)于33.6g馬來酸固體)、67g15％對甲苯磺酸銨(10.0g)溶液和2.0gSILQUESTA-1101硅烷，生成約667g溶液。該溶液表現(xiàn)出pH8.60，并由約46.7％ELVANOL 51-05、39.3％馬來酸、11.7％對甲苯磺酸銨和2.3％SILQUEST A-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約13％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例10室溫下，向正被攪拌的54g水中相繼加入72g 14.5％ELVANOL51-05溶液(10.4g)、53g27％馬來酸銨溶液(相當(dāng)于11.1g馬來酸固體)、20g15％對甲苯磺酸銨(3g)溶液和0.6g SILQUEST A-1101硅烷，生成約200g溶液。該溶液表現(xiàn)出pH8.58，并由約41.4％ELVANOL 51-05、44.2％馬來酸、11.9％對甲苯磺酸銨和2.4％SILQUEST A-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約12％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例11室溫下，向正被攪拌的58g水中相繼加入64g14.5％ELVANOL51-05溶液(9.3g)、57g27％馬來酸銨溶液(相當(dāng)于12.0g馬來酸固體)、20g 15％對甲苯磺酸銨(3g)溶液和0.6g SILQUEST A-1101硅烷，生成約200g溶液。該溶液表現(xiàn)出pH8.59，并由約37.3％ELVANOL51-05、48.2％馬來酸、12.0％對甲苯磺酸銨和2.4％SILQUEST A-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約12％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例12室溫下，向正被攪拌的126g水中相繼加入80g 14.5％ELVANOL51-05溶液(11.6g)、20g15％對甲苯磺酸銨(3g)溶液、73g27％馬來酸銨溶液(相當(dāng)于15.3g馬來酸固體)和0.65gSILQUEST A-1101硅烷，生成約300g無色透明溶液。該溶液表現(xiàn)出pH8.15(17小時(shí)后)，并由約38.0％ELVANOL 51-05、50.1％馬來酸、9.8％對甲苯磺酸銨和2.1％SILQUEST A-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約10％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例13室溫下，向正被攪拌的126g水中相繼加入80g14.5％ELVANOL51-05溶液(11.6g)、73g27％馬來酸銨溶液(相當(dāng)于15.3g馬來酸固體)、120g15％對甲苯磺酸銨(18g)溶液和0.63gSILQUEST A-1101硅烷，生成約400g無色透明溶液。該溶液表現(xiàn)出pH7.91(在17小時(shí)后)，并由約25.5％ELVANOL 51-05、33.6％馬來酸、39.5％對甲苯磺酸銨和1.4％SILQUEST A-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約11％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例14室溫下，向正被攪拌的126g水中相繼加入80g 14.5％ELVANOL51-05溶液(11.6g)、73g27％馬來酸銨溶液(相當(dāng)于15.3g馬來酸固體)、10g30％萘二磺酸銨(3g)溶液和0.6gSILQUEST A-1101硅烷，生成約290g無色透明溶液。該溶液表現(xiàn)出pH7.89(在17小時(shí)后)，并由約38.0％ELVANOL 51-05、50.2％馬來酸、9.8％萘二磺酸銨和2.0％SILQUEST A-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約10％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例15向81g51％T 2894苯酚-甲醛樹脂(41.3g)溶液中加入35g40％脲(14g)溶液。室溫下攪拌所生成的溶液，再相繼加入251g水、7.9g19％氨水、23.3g 15％對甲苯磺酸銨(3.5g)溶液和1.05gSILQUESTA-1101硅烷，生成約400g無色透明溶液。該溶液表現(xiàn)出pH8.14，并由約69.0％T 2894苯酚-甲醛樹脂、23.4％脲、5.8％對甲苯磺酸銨和1.8％SILQUEST A-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，還含有約15％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例16向112.98g25.3％Rohm-Haas T SET#1(28.6g)溶液中加入77.58g水，生成約190.56g無色透明溶液。由100％T SET#1(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成的該溶液表現(xiàn)出pH4.08，并含有約15％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例17
向如實(shí)施例16中所述制備的99.75gRohm-Haas T SET#1溶液中加入0.23g SILQUEST A-1101硅烷，生成約100g無色透明溶液。該溶液表現(xiàn)出pH4.06，并由約98.5％T SET#1和1.5％SILQUESTA-1101硅烷(為總?cè)芙夤腆w的相對百分比)組成，并含有約15％溶解固體(為溶液總重量的百分比)。
實(shí)施例18為評估熱固化條件下的含水粘合劑組合物，將各粘合劑組合物的1g樣品置于一塊或多塊單獨(dú)的鋁片上。再使各粘合劑組合物在預(yù)熱爐中承受下列一種或多種烘烤/固化條件，以生成相應(yīng)的固化粘合劑樣品300(149℃)下0.5小時(shí)和350(177℃)下0.5小時(shí)。
實(shí)施例19用0(對應(yīng)于無)至10(對應(yīng)于優(yōu)良)的刻度范圍，確定固化粘合劑樣品的干撓曲強(qiáng)度(flexibility)、干強(qiáng)度和濕強(qiáng)度，敘述如下干撓曲強(qiáng)度確定為，一般對鋁片表現(xiàn)出牢固粘合的粘合劑樣品，在彎曲金屬片時(shí)抗破裂的程度。干強(qiáng)度確定為，從預(yù)熱爐取出后，粘合劑樣品保持完整和抗破裂的程度。濕強(qiáng)度確定為，加入10mL水，接著于室溫下放置過夜后，要固化的粘合劑樣品或者粘附于鋁片表面成一完整的固體塊，或者，如不粘附，保持完整并抗破裂的趨勢所表現(xiàn)出的程度。完全溶解于10mL水的粘合劑樣品對應(yīng)的濕強(qiáng)度值為0。還確定固化的粘合劑樣品的外觀。結(jié)果列于表1。
表1經(jīng)固化粘合劑樣品的測試結(jié)果



PVA＝ELVANOL 51-05(87-89％水解聚乙酸乙烯酯)MA＝馬來酸ATS＝對甲苯磺酸銨 AS＝硫酸銨SC＝碳酸鈉NH3＝氨水SILQUEST＝γ-氨基丙基三乙氧基(A-1101)硅烷 AM＝馬來酸銨AND＝萘二磺酸銨PF＝苯酚甲醛樹脂T-Set#1＝Rohm-Haas無甲醛粘合劑 U＝脲盡管上文已描述和/或舉例說明了本發(fā)明的某些實(shí)施方案，但預(yù)期對本發(fā)明相當(dāng)大的變動和修飾是可能的。因此，本發(fā)明不限于本文所述和/或舉例說明的具體實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種用于纖維的可熱固化的、含水粘合劑組合物，所述組合物包含(a)具有酸基或其酐或鹽衍生物的多酸組分；和(b)具有羥基的多羥基組分；其中所述粘合劑組合物的pH大于約7。
2.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中所述粘合劑組合物的pH介于約7至約10的范圍內(nèi)。
3.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中所述酸基或其酐或鹽衍生物的摩爾當(dāng)量數(shù)與所述羥基的摩爾當(dāng)量數(shù)之比介于約0.6∶1至約1.2∶1的范圍內(nèi)。
4.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中所述纖維包含于玻璃纖維絕緣產(chǎn)品中。
5.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中所述纖維包括玻璃纖維。
6.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中所述可熱固化的、含水粘合劑組合物可熱固化成基本不溶于水的熱固性聚酯樹脂或它的鹽。
7.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中所述多酸組分選自不飽和脂肪族多元羧酸、飽和脂肪族多元羧酸、芳族多元羧酸、不飽和環(huán)狀多元羧酸、飽和環(huán)狀多元羧酸、它們的羥基取代的衍生物及其鹽和酐，以及其組合。
8.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，它還包含氨或它的鹽。
9.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中所述多酸組分是不飽和脂肪族多元羧酸的銨鹽。
10.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，其中所述多羥基組分是聚合多元醇。
11.權(quán)利要求10的粘合劑組合物，其中所述聚合多元醇是聚亞烷基多元醇或聚亞烯基多元醇。
12.權(quán)利要求10的粘合劑組合物，其中所述聚合多元醇選自部分水解的聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇及其混合物。
13.權(quán)利要求12的粘合劑組合物，其中所述部分水解的聚乙酸乙烯酯是87-89％水解的聚乙酸乙烯酯。
14.權(quán)利要求13的粘合劑組合物，其中所述酸基或其酐或鹽衍生物的摩爾當(dāng)量數(shù)與所述羥基的摩爾當(dāng)量數(shù)之比介于約0.6∶1至約1.2∶1范圍內(nèi)。
15.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，它還包含催化劑，所述催化劑能夠提高酯形成的速度。
16.權(quán)利要求15的粘合劑組合物，其中所述催化劑是硫酸或磺酸，或它們的鹽或衍生物。
17.權(quán)利要求15的粘合劑組合物，其中所述催化劑選自對甲苯磺酸銨、萘二磺酸銨、硫酸銨、氯化銨、硫酸、乙酸鉛、乙酸鈉、乙酸鈣、乙酸鋅、有機(jī)錫化合物、鈦酯、三氧化銻、鍺鹽、次磷酸鈉、亞磷酸鈉、甲磺酸和對甲苯磺酸，和它們的混合物。
18.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，它還包含含硅化合物。
19.權(quán)利要求1的粘合劑組合物，它還包含氨基取代的含硅化合物。
20.權(quán)利要求18的粘合劑組合物，其中所述含硅化合物是甲硅烷基醚。
21.權(quán)利要求18的粘合劑組合物，其中所述含硅化合物選自γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(glycidoxypropyltrimethoxysilane)和它們的混合物。
22.權(quán)利要求15的粘合劑組合物，它還包含含硅化合物。
23.一種用于纖維的可熱固化的、含水粘合劑組合物，所述組合物包含(a)二羧酸的銨鹽；和(b)具有羥基的多羥基組分；其中所述纖維包括玻璃纖維。
24.權(quán)利要求23的組合物，其中所述粘合劑組合物的pH介于約7至約10的范圍內(nèi)。
25.權(quán)利要求23的組合物，其中所述二羧酸是馬來酸。
26.權(quán)利要求23的組合物，其中所述多羥基組分是部分水解的聚乙酸乙烯酯。
27.權(quán)利要求26的組合物，其中所述部分水解的聚乙酸乙烯酯是87-89％部分水解的聚乙酸乙烯酯。
28.權(quán)利要求23的粘合劑組合物，其中二羧酸中的羧酸鹽基的摩爾當(dāng)量數(shù)與多羥基組分中的羥基的當(dāng)量數(shù)之比介于約0.6∶1至約1.2∶1的范圍內(nèi)。
29.一種粘合纖維的方法，它包括(a)使所述纖維與權(quán)利要求1的可熱固化的、含水粘合劑組合物接觸；和(b)于足以固化所述含水粘合劑組合物的溫度下，加熱所述可熱固化的含水粘合劑組合物。
30.權(quán)利要求29的方法，其中所述纖維是非織造纖維。
31.權(quán)利要求29的方法，其中所述可熱固化的含水粘合劑組合物可熱固化成熱固性聚酯樹脂或它的鹽。
32.一種玻璃纖維產(chǎn)品，它包含經(jīng)加熱纖維包括玻璃纖維，用可熱固化的含水粘合劑組合物涂層所制備的組合物，所述含水粘合劑組合物包含具有酸基或其酐或鹽衍生物的多酸組分和具有羥基的多羥基組分，其中所述粘合劑組合物的pH大于約7。
33.權(quán)利要求32的玻璃纖維產(chǎn)品，其中所述纖維包含于非織造纖維墊中，且所述玻璃纖維產(chǎn)品是玻璃纖維絕緣產(chǎn)品。
34.權(quán)利要求32的玻璃纖維產(chǎn)品，其中所述可熱固化的含水粘合劑組合物可熱固化成熱固性聚酯樹脂或它的鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開無甲醛的、可熱固化的、堿性含水粘合劑組合物，它可固化成無甲醛的、不溶于水的熱固性聚酯樹脂，和它作為用于非織造織物和纖維原料的粘合劑的用途。
文檔編號C08L31/04GK1950422SQ200580014437
公開日2007年4月18日 申請日期2005年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者C·H·赫爾賓, M·赫斯安, J·赫爾賓 申請人:克瑙夫絕緣材料有限責(zé)任公司