(57)【要約】  本発明は、ＩＩＡ族元素、遷移金属、ＩＩＢ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏから選択された元素の少なくとも一つの陽イオンと、少なくとも一つのポリエステル樹脂との組成物に関し、ファイバ状絶縁体の製造において、低ＶＯＣバインダとして用いることができるものである。
2008517099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々少なくとも二つのカルボキシル基を含む分子を有する少なくとも一つのポリエステル樹脂と、
ＩＩＡ族元素、遷移金属、ＩＩＢ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏから選択された元素の少なくとも一つの陽イオンとを有する水溶性組成物。
【請求項２】
前記ポリエステル樹脂は、少なくとも一つのジオールと、少なくとも二つのカルボキシル基を含むカルボン酸及び少なくとも二つのカルボキシル基を含むカルボン酸無水物から成る組から選択された少なくとも一つの構成要素との混合物を加熱する段階を備えた工程によって製造される請求項１に記載の水溶性組成物。
【請求項３】
少なくとも一つの前記ジオールはプロピレングリコールを有する請求項２に記載の水溶性組成物。
【請求項４】
少なくとも一つの前記構成要素はカルボン酸無水物である請求項２に記載の水溶性組成物。
【請求項５】
少なくとも一つの前記構成要素は無水マレイン酸である請求項４に記載の水溶性組成物。
【請求項６】
前記加熱段階は５０から２００℃の温度で実施される請求項２に記載の水溶性組成物。
【請求項７】
前記混合物は鉱酸を更に有する請求項２に記載の水溶性組成物。
【請求項８】
前記工程は、前記混合物を加熱後、前記混合物を塩基で中和する段階を更に備えた請求項２に記載の水溶性組成物。
【請求項９】
前記工程は、前記混合物を加熱後、前記混合物を酸化亜鉛で中和する段階を更に備えた請求項２に記載の水溶性組成物。
【請求項１０】
少なくとも一つの前記元素は二価である請求項１に記載の水溶性組成物。
【請求項１１】
少なくとも一つの前記元素はＺｎである請求項１に記載の水溶性組成物。
【請求項１２】
ペンタエリトリトールを更に有する請求項１に記載の水溶性組成物。
【請求項１３】
各々少なくとも二つのカルボキシル基を含む分子を有する少なくとも一つのポリエステル樹脂と、
ＩＩＡ族元素、遷移金属、ＩＩＢ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏから選択された元素の陽イオンを含む少なくとも一つの化合物とを混合する段階を備えた請求項１に記載の水溶性組成物の製造方法。
【請求項１４】
前記化合物は少なくとも一つの元素の酸化物または水酸化物である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリエステル樹脂は、少なくとも一つのジオールと、少なくとも二つのカルボキシル基を含むカルボン酸及び少なくとも二つのカルボキシル基を含むカルボン酸無水物から成る組から選択された少なくとも一つの構成要素との混合物を加熱する段階を備えた工程によって製造される請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも一つの前記ジオールはプロピレングリコールを有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも一つの前記構成要素はカルボン酸無水物である請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも一つの前記構成要素は無水マレイン酸である請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも一つの前記元素は二価である請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも一つの前記元素はＺｎである請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
ペンタエリトリトールを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１に記載の水溶性組成物でファイバ状絶縁体製品のファイバをコーティングする段階と、
コーティングされた前記ファイバを備えた多孔質のマット、バットまたはブランケットを形成する段階と、
前記多孔質のマット、バットまたはブランケットを加熱して前記組成物を硬化させる段階とを備えたファイバ状絶縁体製品の製造方法。
【請求項２３】
前記ファイバは鉱質綿を有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ファイバはガラスを有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
硬化させた前記組成物は、少なくとも一つの陽イオンが二つ以上のカルボン酸陰イオンに直接結合している化学結合を有する請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
二つ以上の前記カルボン酸陰イオンは異なるポリエステル分子上に存在する請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも一つの陽イオン及び二つ以上のカルボン酸陰イオンが配位錯体を形成する請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
少なくとも一つの前記陽イオンが水に溶解する請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記組成物は酸化亜鉛と水酸化亜鉛との少なくとも一つを有する請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
ファイバ状絶縁体構成要素と水溶性バインダとを備え、前記バインダはＩＩＡ族元素、遷移金属、ＩＩＢ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏから選択された元素の少なくとも一つの陽イオンと各々少なくとも二つのカルボキシル基を含む分子を有する少なくとも一つのポリエステル樹脂とを有し、少なくとも一つの前記陽イオンは少なくとも一つの前記ポリエステル樹脂の二つ以上のカルボン酸陰イオンに直接結合しているファイバ状絶縁体。
【請求項３１】
前記ファイバ状絶縁体構成要素は鉱質綿を有する請求項３０に記載のファイバ状絶縁体。
【請求項３２】
前記ファイバ状絶縁体構成要素はガラスを有する請求項３０に記載のファイバ状絶縁体。
【請求項３３】
二つ以上の前記カルボン酸陰イオンは異なるポリエステル分子上に存在する請求項３０に記載のファイバ状絶縁体。
【請求項３４】
少なくとも一つの前記陽イオンと二つ以上の前記カルボン酸陰イオンは配位錯体を形成する請求項３０に記載のファイバ状絶縁体。
【請求項３５】
前記バインダは酸化亜鉛と水酸化亜鉛の少なくとも一つを有する請求項３０に記載のファイバ状絶縁体。
【請求項３６】
請求項３０に記載のファイバ状絶縁体を建造物に設置する段階を備えた建造物の建築方法。
【請求項３７】
請求項３０に記載のファイバ状絶縁体を建造物に設置する段階を備えた建造物の改築方法。
【請求項３８】
請求項３０に記載のファイバ状絶縁体を備えた建造物の構成要素。
【請求項３９】
天井と壁と床とから成る組から選択された請求項３８に記載の建造物の構成要素。
【請求項４０】
請求項３０に記載のファイバ状絶縁体を備えた建造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＩＡ族元素、遷移金属、ＩＩＢ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏから選択された元素の少なくとも一つの陽イオンと、少なくとも一つのポリエステル樹脂との組成物に関し、ファイバ状絶縁体の製造において、低揮発性有機化合物（Ｌｏｗ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，Ｌｏｗ  ＶＯＣ）のバインダとして用いることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ファイバ状ガラス絶縁体製品は、例えば硬化させた熱硬化ポリマー物質のバインダを用いたマットやバットやブランケット等の多孔質構造内に互いに結合されたガラスファイバを含む。ガラスファイバは、溶解ガラスの押し出し成形及び／又は絞り成形の分野において周知の多様な方法を用いて、作成可能である。多孔質構造は、バインダ溶液をガラスファイバ上にコーティングして、コーティングされたガラスファイバを動いているコンベアベルト上に吹き付けて堆積させ、堆積されコーティングされたファイバを加熱してバインダを硬化させることによって、形成可能である。硬化させたバインダは、多孔質構造内のファイバを互いに捕捉及び保持して、ファイバ状絶縁体製品が形成される。
【０００３】
フェノールホルムアルデヒドバインダが、ファイバ状ガラス絶縁体産業全体において現在用いられている。このバインダは、未硬化状態において望ましい低粘着性を有しているが、硬化時にはガラスファイバを連結するための硬い熱硬化ポリマーを形成する。このようなバインダにより、パッケージの際に圧縮される多孔質のファイバ状ガラス絶縁体製品が、設置の際に圧縮前の大きさに膨張することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、フェノールホルムアルデヒドバインダは、硬化させた時に、ホルムアルデヒドやフェノールや他の揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ，ＶＯＣ）を大気中に放出する。
【０００５】
望ましくないＶＯＣの放出量の少ないバインダを製造するための数多くの試みがなされてきている。
【０００６】
特許文献１には、リンを含む有機酸のアルカリ金属塩を有する触媒と、モノマーの三価アルコールと、ポリカルボン酸のポリマーとを有するファイバ状ガラスのバインダが開示されている。
【０００７】
特許文献２には、ポリカルボン酸ポリマーと、βヒドロキシアルキルアミドと、少なくとも三官能性のモノマーのカルボン酸とを有するファイバ状ガラスのバインダが開示されている。
【０００８】
特許文献３には、ポリ酸と、“ポリオール”と、リンを含む促進剤とを含むホルムアルデヒドフリーな硬化性の水性組成物が開示されている。この“ポリオール”は少なくとも二つのヒドロキシル基を含むものであると記載されている。この化合物は、ファイバガラスから成るノンウーブン等の耐熱性ノンウーブン用のバインダとして役立つものであると記載されている。
【０００９】
特許文献４には、実質的に溶剤フリーなポリエステル樹脂と、エチレン酸化物／プロピレン界面活性剤との水性乳濁液が開示されている。この乳濁液は、ポリマー製品強化用ガラスファイバの製造において用いられるサイジング組成物内の膜形成剤として役立つものであると記載されている。
【００１０】
特許文献５には、ｐＨ３．５以下の“ポリオール”とポリカルボン酸のポリマーとを含むファイバガラスのバインダが開示されている。この“ポリオール”は、少なくとも二つのヒドロキシル基を含むものであると記載されている。特許文献５のバインダは、リンを含む有機酸のアルカリ金属塩の触媒を含むことが可能である。
【００１１】
特許文献６には、ポリカルボン酸ポリマーと“ポリオール”を有するファイバガラスのバインダが開示されている。この“ポリオール”は、少なくとも二つのヒドロキシル基を含むものであると記載されている。
【００１２】
特許文献７には、ポリカルボン酸ポリマーと“ポリオール”とを有する低分子量ファイバガラスのバインダが開示されている。この“ポリオール”は、少なくとも二つのヒドロキシル基を含むものであると記載されている。特許文献７のバインダは、リンを含む有機酸のアルカリ金属塩の触媒を含むことが可能である。
【００１３】
望ましくないＶＯＣの放出を最小にして硬化可能であり、硬化時に従来の硬化させたフェノールホルムアルデヒドのバインダの機械特性と同じ機械特性を示す新規ファイバ状ガラスのバインダが依然として必要とされている。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５３１８９９０号明細書
【特許文献２】米国特許第５３４０８６８号明細書
【特許文献３】米国特許第５６６１２１３号明細書
【特許文献４】米国特許第６０８０８０７号明細書
【特許文献５】米国特許第６３３１３５０号明細書
【特許文献６】欧州特許第０９９０７２７号明細書
【特許文献７】欧州特許第０９９０７２８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、少なくとも一つのポリエステル樹脂と、ＩＩＡ族元素、遷移金属、ＩＩＢ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏから選択された元素の少なくとも一つの陽イオンとを含むファイバ状ガラスのバインダを提供する。ポリエステル樹脂は、各々二つ以上のカルボキシル基を含むポリエステル分子を含む。加熱により個々の陽イオンが異なるポリエステル分子から形成された二つ以上のカルボン酸陰イオンに直接結合して、バインダが硬化する。個々の陽イオン及びカルボン酸陰イオンは、配位錯体を形成可能である。ポリエステル分子は、ジオールと、二つ以上のカルボキシル基を含むカルボン酸または二つ以上のカルボキシル基を含むカルボン酸無水物とのエステル化によって形成可能である。本バインダを用いて、従来のフェノールホルムアルデヒドバインダを用いて作成した絶縁体製品の機械特性と比較可能な機械特性を有し、望ましくないＶＯＣが多量に発生しない例えば鉱質綿や岩綿等の多孔質ファイバ状絶縁体製品を作成可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、多孔質絶縁体製品内のファイバ状ガラスと互いに結合するのに最適な低ＶＯＣ放出バインダを提供する。本バインダは、ＩＩＡ族元素、遷移金属、ＩＩＢ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏから選択された元素の少なくとも一つの陽イオンと、少なくとも一つのポリエステル樹脂とを含む。加熱時には、異なるポリエステル分子から形成された二つ以上のカルボン酸陰イオンに直接結合することによって、陽イオンがバインダを架橋させる。この架橋は、陽イオン及びカルボン酸陰イオンによって形成された配位錯体の形状とすることが可能である。
【００１７】
ここで、“ポリエステル”という用語は、ポリマーの主鎖がエステル結合を含んでいて、少なくとも一つのカルボン酸と少なくとも一つのアルコールの縮合反応によって生成可能なポリマーのことを称す。
【００１８】
ポリエステル樹脂は、それぞれが少なくとも二つのカルボキシル基、例えば三つ、四つまたはそれ以上のカルボキシル基を含むポリエステル分子を有する。ポリエステル分子は、一つ以上のジオールと、少なくとも二つのカルボキシル基を含む一つ以上のカルボン酸と、二つ以上のカルボキシル基を含むカルボン酸無水物との混合物を加熱することによるエステル化反応で生成可能である。エステル化反応は、６０、７０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０℃を含む５０から２００℃の温度及び８０から１４０℃の温度、及びこの間の全ての値とその部分的な範囲の温度で実行可能である。例えば硫酸等の鉱酸、塩酸、硝酸を用いて、エステル化反応に触媒作用を及ぼすことが可能である。ジカルボン酸またはその無水物誘導体とジオールとのエステル化によってポリエステルが生成されることが好ましい。無水マレイン酸及びプロピレングリコールから生成されることが更に好ましい。エステル化反応によって生成されたポリエステル分子が、陽イオンと共に架橋可能なカルボキシル基を有することを確実にするため、エステル化反応において、カルボキシル基濃度対ヒドロキシル基濃度の比（つまり、［ＣＯＯＨ］／［ＯＨ］）は０．５超であり、より好ましくは０．７５超であるが２未満であり、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９を含み、その間の全ての値とその部分的な範囲とを含む。ポリエステルの平均分子量は２００から５０００、より好ましくは２００から１０００ｇ／モルであり得て、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１１００、１５００、２０００、２５００、３０００、３５００、４０００、４５００を含み、その間の全ての値とその部分的な範囲とを含む。ポリエステルは数個のモノマーのユニット（例えば、ダイマー、トライマー、テトラマー）のみを含むオリゴマー及び／又は数個以上のモノマーのユニット（例えば、５、６、７、８、９または１０個のモノマーのユニット）を含むポリマーを有し得る。
【００１９】
ポリエステル樹脂が反応して、極性のあるヒドロキシル基とカルボキシル基とが縮合して非極性樹脂を形成する際には、水溶性を失うことが一般的である。一般的に、この種の溶液ポリマーは、水への希釈性が低く、粘性の低い溶剤を必要とする。しかしながら、本樹脂は、カルボキシル基とヒドロキシル基の一部が反応していないので、水に無制限に希釈する。残留遊離プロピレングリコールは、水と共に補助溶剤として作用し、また最終的な絶縁体バインダの硬化時における更なる縮合のための反応剤として作用する。
【００２０】
少なくとも二つのカルボキシル基を含む適切なカルボン酸は、ＨＯＯＣ−Ｒ−ＣＯＯＨ式で与えられるカルボン酸を有する。ここで、Ｒは１個から１０個の炭素原子を含むアリール基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基である。Ｒは１個から３個の炭素原子を含むことが好ましい。Ｒは置換されてもよく、非置換でもよい。特に、Ｒは一つ以上の追加のカルボキシル基と置換可能であり、三つ以上のカルボキシル基を有するカルボン酸が生じる。
【００２１】
少なくとも二つのカルボキシル基を含む適切なカルボン酸無水物は、（ＲＣ＝Ｏ）２Ｏ式の無水物を含む。ここで、Ｒは１個から１０個の炭素原子を含むアリール基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基であり、炭素原子が２、３、４、５、６、７、８、９個の場合とその間の全ての範囲が含まれる。Ｒは１個から３個の炭素原子を含むことが好ましい。Ｒは置換されていてもよく、非置換でもよい。無水物は無水マレイン酸であることが好ましい。
【００２２】
適切なジオールは、二つのヒドロキシル基と置換された脂肪族分子及び芳香族分子を含む。ジオールは置換されてもよく、非置換でもよい。１，２プロパンジオールは、エチレングリコールよりも揮発性及び毒性が低いので、１，２プロパンジオール（プロピレングリコール）の方が好ましいジオールである。
【００２３】
少なくとも三つのヒドロキシル基を含むポリオールがエステル化混合物内に存在していると、その役割は、ポリエステル樹脂内のポリエステル分子を架橋することである。従って、本発明の実施例において、硬化させたバインダは、陽イオン及びポリオール残留物の両方によって架橋されたポリエステル分子を含むことができる。ポリオールは、４つ以上のヒドロキシル基を含むことが好ましい。ポリオールはペンタエリトリトールであることが好ましい。
【００２４】
ポリエステル樹脂に加えて、本発明のバインダは、バインダを硬化させるポリエステル樹脂を架橋するための陽イオンを含む。適切な陽イオンは、ＩＩＡ族元素、遷移金属、ＩＩＢ族元素、ＩＩＩＡ族元素、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏから選択された元素によるものである。ＩＩＡ族元素は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａを含む。遷移金属は、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕを含む。ＩＩＢ族元素は、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇを含む。ＩＩＩＡ族元素は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌを含む。陽イオンは二価であることが好ましい。陽イオンはＺｎ２＋を含むことが更に好ましい。環境及び人間の健康を考慮すると、Ｒａ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｐｏ等の特定の元素の陽イオンを用いることは好ましくない。一つ以上の陽イオンを含む化合物をポリエステル樹脂と反応させることによって、バインダ内に陽イオンを導入することが可能である。例えば、陽イオンを含む化合物の粉末をポリエステル樹脂に加えることができる。代わりに、陽イオンを含む化合物を溶剤に溶解させることが可能であり、結果物である陽イオン含有溶液をポリエステル樹脂と組み合わせることが可能である。溶剤は水であることが好ましい。揮発性溶剤は溶剤として好ましくない。何故ならば、バインダを硬化させる際に汚染物質として大気中に放出され得るからである。陽イオンを含む化合物（例えばＺｎＯ）対ポリエステル樹脂の質量比は０．０２から０．１０であり得て、０．０３、０．０４、０．０５、０．０６、０．０７、０．０８、０．０９を含み、その間の全ての値とその部分的な範囲を含む。ＺｎＯ対ポリエステル樹脂の質量比は０．０５であることが好ましい。
【００２５】
ポリエステル樹脂のｐＨは１から４であり得て、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．２５、２．５、３．０、３．２５、３．５、３．７５を含み、その間の全ての値とその部分的な範囲を含む。ポリエステルのｐＨは２．０から３．０であることが好ましい。腐食性物質の輸送に関する政府の規制を満たすため、ポリエステル樹脂のｐＨを、ＮａＯＨやＮＨ４ＯＨ等の塩基を加えることで増加させてもよい。しかしながら、ＮａＯＨの量が多過ぎると、硬化させたバインダの引張り強度が減少する傾向がある。ＮａＯＨからの明らかなナトリウムイオンは、一価のカルボン酸塩を形成し、異なるポリマー分子からのカルボキシル基を含む配位錯体の架橋の形成を妨げる。他の実施例においては、酸化亜鉛粉末または水中の酸化亜鉛を用いて、ポリエステル樹脂のｐＨを上昇させることができる。
【００２６】
樹脂またはこの種の樹脂から作成されたバインダと陽イオンを混合するために用いられる化合物は、酸化亜鉛や水酸化亜鉛等の酸化金属と水酸化金属とを含む。中性の水に比較的溶解し難い酸化金属と水酸化金属の多くは両性であり、強酸性または強塩基性の水性媒体に溶解する。例えば、ＺｎＯは、強酸性バインダに溶解し（ＺｎＯ＋２Ｈ＋→Ｚｎ２＋＋Ｈ２Ｏ）し、強塩基性バインダにも溶解する（ＺｎＯ＋２ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ→Ｚｎ（ＯＨ）４−）。従って、バインダに加えられると、ＺｎＯ等の化合物は二つの用途を有する。第一に、バインダが強酸性であると、この化合物は、カルボン酸陰イオンを形成するのに必要なｐＫａへとバインダを部分的に中性化する。第二に、この化合物は、異なるカルボン酸陰イオン同士を架橋および結合させるイオン性架橋剤として作用する陽イオンを提供する。
【００２７】
任意ではあるが、本発明のバインダは、バインダの質量の２０％を超えないという一般的な量で、従来の補助剤や添加剤を含んでもよく、例えば、カップリング剤、染料、油、充填剤、熱安定剤、難燃剤、潤滑剤等が挙げられる。例えば、バインダにシランを加えて、ファイバ状絶縁体製品に対するバインダの接着を促進することができる。バインダに乳化性油を加えて、ファイバ状ガラス絶縁体製品からの塵の発生を抑制することができる。こうした様々な物質をポリエステル樹脂と陽イオンと混合させて、バインダを形成することが可能である。
【００２８】
本バインダは、２５℃において１から２００００センチポアズの粘度を有し得て、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、５００、１０００、１５００、２０００、５０００、１００００、１５０００センチポアズを含み、その間の全ての値とその部分的な範囲を含む。一実施例においては、バインダは２５℃において１から１００センチポアズの粘度を有する。
【００２９】
ファイバがマットやバットやブランケットへと形成される前または後で、ファイバ上にバインダを加えるまたはコーティングすることが可能である。絶縁体として用いられる従来の物質並びにその混合物から成るものであってもよく、例えば、鉱質綿や岩綿が挙げられる。一実施例においては、ファイバはセラミックまたはガラスファイバであることが好ましい。ファイバの製造方法は当該分野において周知であり、典型的には小さな開口部を介して溶解物質を押し出すことが含まれる。バインダをファイバに加えてファイバをコーティングする方法も当該分野において周知であり、例えばバインダをファイバ上にスプレーすることが含まれる。当該分野において周知の方法を用いて、ファイバをノンウーブンまたはウーブンのファイバ状マットやバット、ブランケットへと形成可能である。バインダがコーティングされたファイバのマットやバット、ブランケットを加熱して、水や他の液体をバインダから蒸発させてバインダを硬化させることが可能である。硬化させたバインダはファイバ間の隙間を埋めず、つまり、ファイバの強度特性がバインダとファイバの複合材へと移される。代わりに、硬化させたバインダはファイバを互いに固定し、ファイバは交差しているので、多孔質絶縁体製品となる。典型的には圧縮された状態へとパッケージングされるが、この多孔質絶縁体製品は、パッケージングが解かれるとその元々の大きさの近くにまで膨張する。
【００３０】
加熱により、陽イオンが、バインダを架橋する異なるポリマー分子上のカルボン酸陰イオンと結合を形成して、バインダを硬化させる。バインダを１５０から２４０℃の温度で硬化させることが可能であり、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０℃が含まれ、その間の全ての値とその部分的な範囲を含まれる。バインダを１８０から２２０℃の温度で硬化させることが好ましい。ポリマーのカルボン酸陰イオンと陽イオンとのキレート化を介して、バインダは硬化可能である。陽イオンは二つ以上のカルボン酸陰イオンと直接結合可能である（例えば、Ｒ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−−Ｍ−−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｒ’である。ここで、Ｍは陽イオン、Ｒ及びＲは異なるポリマー分子上にある）。陽イオン及びカルボン酸陰イオンは、イオン結合、イオン‐双極子結合または配位結合を形成することができる。例えば、それぞれの陽イオンは、二つ以上のカルボン酸陰イオンと配位錯体を形成可能である。陽イオンは、配位錯体の中心原子を形成する。配位結合は、共有結合とイオン（静電）結合の中間のものであってもよい。
【００３１】
バインダシステムにおける残留カルボン酸とヒドロキシル基との間の縮合反応は、反応条件（ｐＨ及び温度）に依存して生じ得る。
【００３２】
ここで説明した絶縁体製品は、絶縁体製品が使用される従来通りのどのような用途においても用いることができる。例えば、本絶縁体製品を設置することによって、建造物または建造物の一部分を全体的にまたは部分的に絶縁することができる。本製品は壁や天井や床等の様々な場所に設置可能であり、絶縁体等の建造物用の材料が一般的に採用されるどのような建設の場面においても設置可能である。例えば、本絶縁体製品は、建造物に加えて、交通機関や移動する車両、例えば自動車や飛行機や列車に用いることができ、特に冷蔵車に用いることができる。これに加えて、冷蔵庫及び／又は冷凍庫等の電化製品もまた、ここで説明した絶縁体製品を用いることで恩恵を受ける。
【００３３】
ここで、“建造物”には、オフィスビル、店舗、家屋、移動住宅等の商用建造物及び居住用建造物の両方が含まれる。従って、本発明のポリエステル樹脂に結合させた絶縁体製品を、新規建造物の建築時または既存の建造物の改装時に用いることができる。絶縁体は適切な場所に提供することが可能であり、例えば、壁の少なくとも二つの間柱の間や天井の少なくとも二つの梁の間に、計画の適切な段階において提供される。更なる実施例においては、建造物の構成要素は、建造物の実際の場所とは離れた場所で製造されており（つまり、プレハブの建造物パネル）、従って、本絶縁体は、このプレハブの建造物パネルの製造時に用いることができ、例えば、プレハブの壁、天井または床の構成要素を含む。
【００３４】
〈実施例〉
下記の非限定的な実施例により、本発明を更に例示する。
【００３５】
〈実施例１〉
プロピレングリコール（４モル）が三リットルのフラスコに満たされて、７０〜７５℃へと加熱された。加熱されたプロピレングリコールに対して、温度を６５〜７０℃に維持しながら、無水マレイン酸（３モル）とペンタエリトリトール（１モル）と数ｍｌの濃硫酸とが加えられた。プロピレングリコールの量は、エステル化に必要な化学量論量を超える１５〜１６％であった。プロピレングリコール／無水マレイン酸混合物を、６５〜７０℃で１５分間保持した。その後、この混合物を９５〜１００℃へと加熱し、この温度で１時間保持した。保持期間終了後、酸性度が２００〜２２０ｍｇ／ｇに等しくなるまで、０．１ＮのＮａＯＨの滴定によって、酸性度を調べた。その後、この混合物を１３０℃へと加熱してエステル化を促進し、真空蒸留して水とグリコールを取り除いた。１３０℃で混合すると共に、その後、真空を開放した。反応の程度を決定するため、酸性度が５０〜６０ｍｇ／ｇとなりカルボキシル基が反応してポリエステル鎖を延伸するまで、酸性度を調べ、また混合物を１３０℃で保持した。グリコールの化学量論量に基づいた余剰留分が、混合物に戻された。混合物は８０℃へと冷却された。図１Ａは、この冷却された混合物から作成された乾燥膜のフーリエ変換赤外（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ，ＦＴＩＲ）スペクトルである。
【００３６】
冷却された混合物から１０％のポリエステル樹脂溶液を用意して、１０％のポリエステル樹脂溶液９９．５ｇ中にＺｎＯ０．５ｇを溶解させることによって、１００ｇのバインダが形成された。図１Ｂは、酸化亜鉛を加えた後の硬化させたバインダの乾燥膜のＦＴＩＲスペクトルである。酸化亜鉛を加えた後の１６００ｃｍ−１付近に現れる分裂した吸収バンドは、亜鉛イオンが、ポリエステルの遊離カルボキシル基と配位していることを示す。
【００３７】
このバインダはファイバ状ガラスのマットにスプレーされ、このマットをＭａｔｈｉｓ社の乾燥オーブンで略２００℃へと５分間加熱して硬化させ、本発明の進歩性を有するバインダを用いたマットが形成された。
【００３８】
〈比較例１〉
Ｂｏｒｄｅｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ社によって製造されたＤＵＲＩＴＥ  ＩＢ−７７４という商品名の従来のフェノールホルムアルデヒド樹脂をバインダへと形成して、本発明のバインダを用いたマットを形成するのに用いられたものと比較可能なファイバ状ガラスのマット上へとスプレーした。フェノールバインダを１８０℃へと５分間加熱して硬化させて、従来のバインダを代表するマットを形成した。従来のフェノール制御のバインダは硬化して黄色となり、非常に良い湿潤及び乾燥引張り特性を示した。
【００３９】
〈実施例２：引張り強度の比較〉
実施例１及び比較例１で作成されたガラスファイバのマットの試験体の引張り強度の値を比較した。どちらのマットの試験体も同じ方法で試験した。Ｗｈａｔｍａｎ社のＧＦ／Ｃ紙の厚さ０．２２ｍｍのシートの基板に、制御された方法でバインダを染み込ませて、余剰バインダを、真空テーブルを用いて取り除いた。実施例１の試験体は、従来のフェノールバインダを用いた比較例１の試験体よりも高い硬化温度を必要とした。引張り試験用の試験体の組を、オートクレーブ内で湿気に晒して、バインダの湿潤劣化の影響を評価した。どちらの組の試験体に対しても、Ｉｎｓｔｒｏｎ  ４４８２  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｔｅｓｔｅｒを引張りモードで用いて、その引張り強度特性を評価した。幅１０ｍｍの試料を破断させるのに必要な最大負荷を記録した。試験の結果を下記の表１に示す。
【００４０】
【表１】
2008517099.tif 000003
【００４１】
表１は、実施例のバインダが、比較例１のフェノールバインダと比較して統計的に同程度の乾燥引張り強度を有することを示す。また、表１は実施例１のバインダが、フェノールバインダの湿潤劣化後の引張り強度に比較して略８４％の湿潤劣化後の引張り強度を有することを示す。
【００４２】
実施例１の試料は、１５分間オートグレーブで処理することによって乾燥引張り強度の初期値の略２０％を失い、４５分間オートグレーブで処理することによって乾燥引張り強度の略３０％を失った。対照的に、比較例１のフェノールバインダの試料は、１５分間オートグレーブで処理することによって乾燥引張り強度の初期値の略３０％を失い、４５分間オートグレーブで処理することによって乾燥引張り強度の略４０％を失った。
【００４３】
〈実施例３：厚さ回復性〉
ポリエステル／ＺｎＯバインダを用いて製造した絶縁体のバットの厚さ回復性は、フェノールバインダを用いて作成した絶縁体のバットの略９０％であることがわかった。ポリエステル／ＺｎＯバインダを用いたバインダは硬化して真白な外観を有し、同じ絶縁体上にフェノールバインダを用いた作成された絶縁体のバットの引張り強度に近い引張り強度を有した。
【００４４】
〈実施例４：ＶＯＣ放出性〉
実施例１のバインダ（ポリエステル／ＺｎＯバインダ）と比較例１のバインダ（フェノールバインダ）を用いた絶縁体のバットを用意して試験を行った。試験のポリエステルバインダとフェノールバインダの硬化時に放出されるＶＯＣの比較が下記の表２に示されている。
【００４５】
【表２】
2008517099.tif 000004
【００４６】
表２は、ポリエステルバインダではフェノールバインダよりも、望ましくないフェノール及びホルムアルデヒドの放出が顕著に少ないことを示す。ポリエステルバインダはプロプレングリコールを放出するが、この化合物は、フェノール及びホルムアルデヒドよりも環境に良性であり、再補足及び再利用可能である。
【００４７】
上述の結果は、ポリエステルバインダにより、フェノールホルムアルデヒド樹脂を用いて製造されたファイバ状ガラス絶縁体製品と比較可能な引張り強度を有したファイバ状ガラス絶縁体製品が製造されることを示す。また、本発明のバインダにより、純白色を有したファイバ状ガラス絶縁体製品が製造され、従来のフェノールホルムアルデヒドバインダによって製造された黄色がかった製品よりも顕著な産業上の利点が得られる。
【００４８】
特定の実施例に関して本発明を説明したが、本発明はこの特定の詳細に限定されるものではなく、当業者が想到する多種多様な変形および修正が含まれ、その全ては請求項によって決められる特許請求の範囲内に落とし込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１Ａ】ＺｎＯ投入前の硬化させたポリエステルバインダの乾燥膜の赤外スペクトルを示す。
【図１Ｂ】ＺｎＯ投入後の図１Ａの硬化させたポリエステルバインダの乾燥膜の赤外スペクトルを示す。
【図１Ａ】
2008517099.tif 000005
【図１Ｂ】
2008517099.tif 000006
【国際調査報告】
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