基于還原性糖和氫化糖的礦棉用粘合組合物、以及獲得的隔離性產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于基于礦棉，尤其是玻璃礦棉或巖礦棉的隔離性產(chǎn)品的粘合組合物，其包含：至少一種還原性糖；至少一種氫化糖；和至少一種多官能交聯(lián)劑，該氫化糖占該還原性糖和氫化糖的總重量的10至90%。本發(fā)明還涉及基于獲得的礦物纖維的隔離性產(chǎn)品及其制造方法。
【專利說明】基于還原性糖和氫化糖的礦棉用粘合組合物、以及獲得的隔離性產(chǎn)品
[0001]本發(fā)明涉及基于礦棉(laine min6rale),尤其是玻璃礦棉或巖礦棉,和無甲醒有機粘合劑(Iiant)的隔熱和/或隔音產(chǎn)品的領(lǐng)域。
[0002]本發(fā)明更特別涉及用于形成所述有機粘合劑的可交聯(lián)粘合組合物(compositiond，encollage apte ? r6ticuler),其含有還原性糖(saccharide r6ducteur)、氫化糖(saccharide hydrogene)和多官能交聯(lián)劑。
[0003]本發(fā)明還涉及制備所述粘合組合物(composition d’encollage)的方法，以及所得隔離性產(chǎn)品。
[0004]制造基于礦棉的隔離性產(chǎn)品通常包括制造該棉本身，其可以通過各種方法進行，例如根據(jù)通過內(nèi)部或外部離心制造纖維的已知技術(shù)。
[0005]內(nèi)部離心包括將熔融的礦物材料(玻璃或巖石)引入到包含多個小孔的離心機中，該材料在離心力的作用下向該設(shè)備的外周壁投射并保持為長絲形式。在離心機出口處，該長絲被高溫高速氣流拉伸并夾帶至接收裝置，形成纖維(或礦棉)層。
[0006]外部離心包括將熔融材料澆鑄到稱為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)部件的外周面上，該熔融材料由此在離心力的作用下噴出。還提供了用于通過氣流拉伸和用于在接收器上收集的裝置。
[0007]為了確保纖維聚集在一起并提供具有內(nèi)聚力的層，在該纖維由離心機出口至接收裝置的路徑上將含有熱固性樹脂的粘合組合物噴涂到纖維上。在通常高于100°C的溫度下對涂有粘合劑的纖維層施以熱處理以實現(xiàn)樹脂的縮聚并由此獲得具有特定性質(zhì)——尤其是具有尺寸穩(wěn)定性、拉伸強度、壓縮后厚度恢復(fù)與均勻色彩的隔熱和/或隔音產(chǎn)品。
[0008]涂覆在礦棉上的粘`合組合物通常為含有熱固性樹脂和添加劑如用于該樹脂的交聯(lián)催化劑、附著力促進硅烷、防塵礦物油等等的水溶液形式。通常通過噴涂將該粘合組合物涂覆在該纖維上。
[0009]該粘合組合物的性質(zhì)極大取決于該樹脂的特性。從應(yīng)用的觀點看，該粘合組合物必須具有良好的可噴涂性，并且必須能夠沉積在纖維表面上以有效地粘接它們。
[0010]該樹脂在其用于形成該粘合組合物前在給定時期內(nèi)必須是穩(wěn)定的，所述組合物通常在使用時通過混合該樹脂與上述添加劑來制備。
[0011]在監(jiān)管方面，該樹脂必須是無污染的，即其應(yīng)含有一并且在粘合步驟中或在隨后產(chǎn)生一最小可能量的可能對人體健康或?qū)Νh(huán)境有害的化合物。
[0012]最常使用的熱固性樹脂是甲階酹醒類酹醒樹脂(r6sins phenoliquesappartenant ? la famille des r6sols)。除了它們在前述熱條件下良好的交聯(lián)能力外，這些樹脂是水溶性的，具有對礦物纖維尤其是玻璃的良好親和力，并且是相對廉價的。
[0013]最常見的甲階酚醛樹脂(r6s0ls)由苯酚與甲醛在堿性催化劑存在下的縮合獲得。在結(jié)束時，這些甲階酚醛樹脂含有一定比例的未反應(yīng)單體，特別是甲醛，考慮到其已知的有害作用，其存在是不合意的。
[0014]出于這個原因，甲階酚醛-基樹脂通常用脲處理，脲與游離甲醛反應(yīng)，以非揮發(fā)性脲-甲醛縮合物形式捕集甲醛。此外，由于其以相對大量引入而不影響樹脂的使用品質(zhì)，尤其是不會不利地影響成品的機械性質(zhì)，這顯著降低了該樹脂的總成本，因此在樹脂中存在脲因其低成本而具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢。
[0015]但是據(jù)觀察，在對該層施加以獲得樹脂交聯(lián)的溫度條件下，脲-甲醛縮合物是不穩(wěn)定的；它們分解再次產(chǎn)生甲醛和脲，后者至少部分降解為氨，并釋放到車間氣氛中。
[0016]環(huán)保方面的法規(guī)越來越嚴格，迫使隔離性產(chǎn)品的制造商尋找解決方案，由此更進一步地降低不合意的排放水平，尤其是甲醛的排放水平。
[0017]取代粘合組合物中的甲階酚醛樹脂的解決方案是已知的，并基于使用羧酸與醇。[0018]在US 5 340 868中，粘合劑包含多元羧酸聚合物、β -羥基酰胺和至少三官能的單體羧酸。
[0019]已經(jīng)描述了包含含有至少兩個羥基的鏈烷醇胺和多元羧酸聚合物的粘合組合物(US 6 071 994、US 6 099 773、US 6 146 746)，其可以與共聚物結(jié)合使用(US 6 299936)。
[0020]已經(jīng)提出了包含多元羧酸聚合物和多元醇的粘合組合物(US 2002/0091185、US2002/0091185)。這些組合物可以另外含有催化劑，該催化劑可以是含磷化合物(US 5 318990、US 5 661 213、US 6331 350、US 2003/0008978)、氟硼酸鹽(US 5 977 232)或氨腈(cyanamide)、二氨腈或氰基胍(US 5 932 689)或陽離子型、兩性或非離子表面活性劑(US2002/0188055)或硅烷類型的偶聯(lián)劑(US 2004/0002567)。
[0021]WO 2006/120523描述了一種粘合組合物，其包含(a)聚(乙烯醇)，(b)選自非聚合的多元酸或其鹽、酸酐或非聚合的多元醛的多官能交聯(lián)劑和(C)任選地催化劑，該(a)/(b)重量比為95:5至35:65且pH至少等于L 25。
[0022]由WO 2008/053332,已知一種粘合組合物，其包含(a)糖聚合物和(b)選自單體多元酸或其鹽、以及酸酐的多官能交聯(lián)劑的加合物。其在使得(a) / (b)重量比為95:5至35:65的條件下獲得。
[0023]此外，已經(jīng)描述了其中所有或部分的醇被一種或多種糖類取代的粘合組合物。
[0024]在US 2005/0215153中，該粘合組合物由含有羧酸與多元醇的聚合物的預(yù)粘合劑以及作為助粘合劑的糊精形成。
[0025]在US 5 895 804中，該粘合組合物包含具有至少1000的分子量的多元羧酸聚合物和具有至少10 000的分子量的多糖。
[0026]在WO 2009/080938中，該粘合組合物包含至少一種分子量小于或等于1000的有
機多元羧酸和至少一種單糖和/或多糖。
[0027]最后，由WO 2010/029266，包含至少一種氫化糖和多官能交聯(lián)劑的一種粘合組合物是已知的。
[0028]本發(fā)明的目的是改善已知粘合組合物，尤其是WO 2009/080938中公開的粘合組合物，以及獲自所述組合物的隔熱和/或隔音產(chǎn)品。
[0029]事實上發(fā)現(xiàn)，通過噴涂在礦物纖維上施加所述粘合組合物并不令人滿意:液滴中所含一部分水在噴涂后很快被除去，導(dǎo)致該粘合組合物的粘度顯著提高。結(jié)果，該液滴不那么有效地分布在礦物纖維表面上，并因此不能如所需那樣充分分布在該纖維的連接點處。
[0030]為了克服該缺陷，必須向粘合組合物中添加附加量的水或在噴涂時單獨在纖維上添加。噴涂過程中水量的提高在處理礦物粘合纖維材料生坯以獲得粘合劑的交聯(lián)的窯爐中存在問題。為了除去過量的水，必須提高窯爐中的溫度，或通過降低生產(chǎn)線的速度來提高生坯在窯爐中的停留時間。無論選擇哪一種解決方案，都會提高隔離性成品的成本。
[0031]根據(jù)本發(fā)明，用氫化糖替換已知粘合組合物中的一部分糖類，這可以將該粘合組合物的粘度降低至一個值，該值低到足以使該粘合組合物適當(dāng)噴涂在礦物纖維上，而無需進一步添加水。
[0032]本發(fā)明的另一目的是提出一種粘合組合物，其能夠如下文中解釋的那樣獲得高粘合劑生產(chǎn)線效率。
[0033]為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提出了一種基于礦棉，尤其是玻璃礦棉或巖礦棉的隔離性產(chǎn)品用的粘合組合物，其包含:
-至少一種還原性糖，
-至少一種氫化糖,和 -至少一種多官能交聯(lián)劑，
該氫化糖占該還原性糖和氫化糖的總重量的10至90%。
[0034]術(shù)語“還原性糖”理解為常規(guī)含義，即帶有游離半縮醛OH基團的單糖或多糖，所述基團尤其對堿性銅溶液(cupro-alkaline solution)具有還原作用。
[0035]作為還原性單糖的實例，我們可以提及含有3至8個碳原子的還原性糖，優(yōu)選醛糖且有利地為含有5至7個碳原子的醛糖(aldoses)。特別優(yōu)選的醛糖是天然醛糖(屬于D系列)，尤其是己糖(hexoses)，如葡萄糖、甘露糖和半乳糖。
[0036]本發(fā)明的還原性多糖選自具有低于100 000、優(yōu)選低于50 000、有利地低于10
000且更好高于180的重均分子量的還原性多糖。
[0037]有利地，該還原性多糖具有小于或等于10的定義為重均分子量對數(shù)均分子量的比的多分散性指數(shù)(PI)。
[0038]優(yōu)選地，該還原性多糖含有至少一個選自上述醛糖、有利地為葡萄糖的單元。主要(超過50重量％)由葡萄糖單元構(gòu)成 的多糖是特別優(yōu)選的。
[0039]根據(jù)一個優(yōu)選實施方案，本發(fā)明使用尤其是獲自植物的還原性單糖和/或多糖的混合物，特別是糊精。
[0040]糊精是通過淀粉部分水解獲得的符合通式(C6HltlO5)n的化合物。糊精的制備方法是已知的。例如，糊精可以通過通常在酸催化劑存在下將淀粉加熱或干燥至干來制備，這使得構(gòu)成所述淀粉的直鏈淀粉與支鏈淀粉的分子斷裂為較低分子量的產(chǎn)物。糊精還可以通過用一種或多種能夠水解淀粉鍵的淀粉酶(尤其是微生物)酶促處理淀粉來獲得。該處理(化學(xué)或酶促)的性質(zhì)和水解條件對糊精的平均分子量和分子量分布具有直接的關(guān)系。
[0041 ] 本發(fā)明的糊精可以獲自不同植物來源的淀粉或淀粉衍生物，例如衍生自塊莖如馬鈴薯、木薯、竹芋和甘薯，衍生自谷物如小麥、玉米、黑麥、水稻、大麥、小米、燕麥和高粱，衍生自果實如栗子、板栗和榛子，或衍生自豆科植物如豌豆和黃豆。
[0042]具有大于或等于5、優(yōu)選大于或等于10、有利地大于或等于15并且更好小于100的葡糖當(dāng)量DE的糊精是特別優(yōu)選的。
[0043]通常，葡糖當(dāng)量DE由下列關(guān)系式定義:
【權(quán)利要求】
1.基于礦棉，尤其是巖礦棉或玻璃礦棉的隔離性產(chǎn)品用的粘合組合物，其特征在于其包含: -至少一種還原性糖， -至少一種氫化糖,和 -至少一種多官能交聯(lián)劑， 該氫化糖占該還原性糖和氫化糖的總重量的10至90%。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該還原性糖選自含有3至8個、優(yōu)選5至7個碳原子的還原性單糖。
3.如權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于該還原性單糖是醛糖。
4.如權(quán)利要求3所述的組合物，其特征在于該醛糖是己糖如葡萄糖、甘露糖和半乳糖。
5.如權(quán)利要求1所述的組合物，其特征在于該還原性糖是具有低于100000、優(yōu)選低于50 000、有利地低于10 000且更好高于180的重均分子量的還原性多糖。
6.如權(quán)利要求5所述的組合物，其特征在于該還原性多糖由超過50重量％的葡萄糖單元構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求1至6之一所述的組合物，其特征在于該還原性糖是還原性單糖和/或還原性多糖的混合物 ，特別是糊精。
8.如權(quán)利要求7所述的組合物，其特征在于該糊精具有大于或等于5、優(yōu)選大于或等于10、有利地大于或等于15并且更好小于100的葡糖當(dāng)量。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的組合物，其特征在于該氫化糖選自赤蘚糖醇、阿糖醇、木糖醇、山梨糖醇、甘露醇、艾杜糖醇、麥芽糖醇、異麥芽糖醇、乳糖醇、cellobitol、異麥芽酮糖醇、麥芽三糖醇和淀粉水解物的氫化產(chǎn)物。
10.如權(quán)利要求9所述的組合物，其特征在于該氫化糖是淀粉水解物的氫化產(chǎn)物，優(yōu)選為麥芽糖醇糖漿。
11.如權(quán)利要求9或10所述的組合物，其特征在于該氫化糖具有低于100000、優(yōu)選低于50 000、有利地低于5000、更特別低于1000且更好高于150的數(shù)均分子量。
12.如權(quán)利要求1至11之一所述的組合物，其特征在于該氫化糖占該還原性糖和氫化糖的總重量的18至80%，優(yōu)選30至70%且有利地為40至60%。
13.如權(quán)利要求1至12之一所述的組合物，其特征在于該多官能交聯(lián)劑選自有機多元羧酸或這些酸的鹽、酸酐和多元醛。
14.如權(quán)利要求13所述的組合物，其特征在于該有機多元羧酸包含至少兩個羧基官能、優(yōu)選最多300個、有利地最多70個且更好最多15個羧基官能。
15.如權(quán)利要求14所述的組合物，其特征在于該有機多元羧酸是非聚合或聚合的酸，并且其特征在于其具有通常小于或等于50 000、優(yōu)選小于或等于10 000和有利地小于或等于5000的數(shù)均分子量。
16.如權(quán)利要求14或15所述的組合物，其特征在于該有機多元羧酸是非聚合的，并含有兩個至四個羧基官能。
17.如權(quán)利要求13所述的組合物，其特征在于該酸酐是馬來酸酐、琥珀酸酐或鄰苯二甲酸酐。
18.如權(quán)利要求13所述的組合物，其特征在于該多元醛是非聚合二醛，如乙二醛、戊二醒、I, 6-己二醒或1，4-對苯二醒。
19.如權(quán)利要求1至18之一所述的組合物，其特征在于該還原性糖和氫化糖占由該還原性糖、該氫化糖和該多官能交聯(lián)劑組成的混合物重量的10至90%，優(yōu)選20至85%、有利地為30至80%、更好40至65%且特別有利地為45至65%。
20.如權(quán)利要求1至19之一所述的組合物，其特征在于其進一步包含選自路易斯酸和堿、含磷化合物和含氟與硼的化合物的催化劑。
21.如權(quán)利要求20所述的組合物，其特征在于該催化劑占該還原性糖、該氫化糖和該多官能交聯(lián)劑的總重量的最多20%，優(yōu)選最多10%，并且其有利地至少等于1%。
22.如權(quán)利要求1至21所述的組合物，其特征在于其以基于100重量份還原性糖、氫化糖與多官能交聯(lián)劑計算的下列比例進一步包含下列添加劑: -O至2份的硅烷，特別是氨基硅烷或環(huán)氧硅烷， -O至20份的油，優(yōu)選4至15份， -O至30份的脲，優(yōu)選O至20份， -O至5份的有機娃， -O至20份不同于前述糖類的多元醇， -O至30份“增量劑”，選自木質(zhì)素衍生物如木質(zhì)素磺酸銨(ALS)或木質(zhì)素磺酸鈉，以及動物或植物蛋白質(zhì)。
23.通過如權(quán)利要求1至22之一的粘合組合物粘接的基于礦棉，尤其是玻璃礦棉或巖礦棉的隔音和/或隔熱產(chǎn)品。
24.通過通過如權(quán)利要求1至22之一的粘合組合物粘接的礦物纖維，尤其是玻璃或巖石的礦物纖維的墊。
25.制造如權(quán)利要求23所述的基于礦棉的隔音和/或隔熱產(chǎn)品或如權(quán)利要求24所述的礦物纖維墊的方法，由此制造礦棉或礦物纖維，將粘合組合物噴射到所述礦棉或所述纖維上，并在允許該粘合組合物交聯(lián)并形成不熔性粘合劑的溫度下處理所述礦棉或所述纖維，其特征在于該粘合組合物包含: -至少一種還原性糖， -至少一種氫化糖,和 -至少一種多官能交聯(lián)劑， 該氫化糖占該還原 性糖和氫化糖的總重量的10至90%。
【文檔編號】C08K5/1545GK103827192SQ201280048787
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月5日
【發(fā)明者】B.雅弗雷努, E.奧貝爾, B.卡普蘭 申請人:圣戈班伊索福公司