(57)【要約】  ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物が開示される。開示されたバインダー組成物は、ホルムアルデヒドフリーの実質的に水不溶性の熱硬化したポリエステル樹脂を含む実質的に水不溶性の熱硬化したポリエステル樹脂に硬化させることができる。不織繊維のためのバインダーとしての開示されたバインダー組成物の使用、および、繊維材料もまた開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性の水性バインダー組成物であって、
（ａ）酸性基あるいはその無水物または塩誘導体を有するポリ酸成分、および、
（ｂ）ヒドロキシル基を有する複数のポリヒドロキシ成分、
を含み、ｐＨが約７よりも大きいバインダー組成物。
【請求項２】
前記バインダー組成物のｐＨが約７よりも大きく約１０以下の範囲にある、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項３】
ポリ酸成分における前記酸性基あるいはその無水物または塩誘導体のモル当量数の、複数のポリヒドロキシ成分における前記ヒドロキシル基のモル当量数に対する比率が、約０．７：１〜約１．３：１の範囲にある、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項４】
ポリ酸成分における前記酸性基あるいはその無水物または塩誘導体のモル当量数の、複数のポリヒドロキシ成分における前記ヒドロキシル基のモル当量数に対する比率が、約１：１である、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項５】
１つまたは複数の添加物をさらに含み、前記添加物は前記バインダー組成物の流動性を増大させることができる、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項６】
熱硬化することにより、実質的に水不溶性の熱硬化したポリエステル樹脂またはその塩がもたらされる、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項７】
前記ポリ酸成分が、不飽和脂肪族ポリカルボン酸、飽和脂肪族ポリカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、不飽和環状ポリカルボン酸、飽和環状ポリカルボン酸、それらのヒドロキシ置換誘導体、それらの塩および無水物、ならびに、それらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項８】
アンモニアまたはその塩をさらに含む、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項９】
前記ポリ酸成分が脂肪族ポリカルボン酸のアンモニウム塩である、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項１０】
前記ポリ酸成分が不飽和脂肪族ポリカルボン酸のアンモニウム塩である、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項１１】
前記複数のポリヒドロキシ成分の少なくとも２つがポリマーポリオールである、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項１２】
前記ポリマーポリオールはそれぞれが独立して、ポリアルキレンポリオールおよびポリアルケニレンポリオールからなる群から選択される、請求項１１に記載のバインダー組成物。
【請求項１３】
前記ポリマーポリオールが、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニル、完全に加水分解されたポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールおよびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１１に記載のバインダー組成物。
【請求項１４】
触媒をさらに含み、前記触媒はエステル形成速度を増大させることができる、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項１５】
前記触媒が、硫酸またはスルホン酸、あるいは、それらの塩または誘導体である、請求項１４に記載のバインダー組成物。
【請求項１６】
ケイ素含有化合物をさらに含む、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項１７】
アミノ置換されたケイ素含有化合物をさらに含む、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項１８】
前記ケイ素含有化合物がシリルエーテルである、請求項１６に記載のバインダー組成物。
【請求項１９】
前記ケイ素含有化合物が、ガンマ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランおよびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１６に記載のバインダー組成物。
【請求項２０】
（ａ）ジカルボン酸のアンモニウム塩、および、
（ｂ）ヒドロキシル基を有する複数のポリヒドロキシ成分、
を含む、熱硬化性の水性バインダー組成物。
【請求項２１】
前記バインダー組成物のｐＨが約７よりも大きい、請求項２０に記載のバインダー組成物。
【請求項２２】
前記バインダー組成物のｐＨが約７よりも大きく約１０以下の範囲にある、請求項２０に記載のバインダー組成物。
【請求項２３】
１つまたは複数の添加物をさらに含み、前記添加物は前記バインダー組成物の流動性を増大させることができる、請求項２０に記載のバインダー組成物。
【請求項２４】
前記ジカルボン酸がマレイン酸である、請求項２０に記載のバインダー組成物。
【請求項２５】
前記複数のポリヒドロキシ成分が、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルと、完全に加水分解されたポリ酢酸ビニルとの混合物である、請求項２０に記載のバインダー組成物。
【請求項２６】
前記ジカルボン酸におけるカルボン酸基およびその塩のモル当量数の、前記複数のポリヒドロキシ成分におけるヒドロキシル基の当量数に対する比率が、約０．７：１〜約１．３：１の範囲にある、請求項２０に記載のバインダー組成物。
【請求項２７】
前記ジカルボン酸におけるカルボン酸基およびその塩のモル当量数の、前記複数のポリヒドロキシ成分におけるヒドロキシル基の当量数に対する比率が、約１：１である、請求項２０に記載のバインダー組成物。
【請求項２８】
前記ジカルボン酸におけるカルボン酸基およびその塩のモル当量数の、前記複数のポリヒドロキシ成分におけるヒドロキシル基の当量数に対する比率が、約１．３：１である、請求項２０に記載のバインダー組成物。
【請求項２９】
（ａ）酸性基あるいはその無水物または塩誘導体を有するポリ酸成分、および、
（ｂ）部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルと、完全に加水分解されたポリ酢酸ビニルとの混合物、
を含む熱硬化性の水性バインダー組成物。
【請求項３０】
前記バインダー組成物のｐＨが約７よりも大きい、請求項２９に記載のバインダー組成物。
【請求項３１】
前記バインダー組成物のｐＨが約７より大きく約１０以下の範囲にある、請求項２９に記載のバインダー組成物。
【請求項３２】
繊維を結合するための方法であって、
（ａ）前記繊維を、請求項１〜３１のいずれかに記載の熱硬化性の水性バインダー組成物と接触させる工程、および、
（ｂ）前記繊維と接触している前記熱硬化性の水性バインダー組成物を、前記水性バインダー組成物を硬化させるために十分な温度で加熱する工程、
を含む、方法。
【請求項３３】
前記繊維が不織繊維である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
熱硬化することにより、実質的に水不溶性の熱硬化したポリエステル樹脂またはその塩がもたらされる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
酸性基あるいはその無水物または塩誘導体を有するポリ酸成分と、ヒドロキシル基を有する複数のポリヒドロキシ成分とを含む、熱硬化性のバインダー組成物と接触しているガラス繊維を含む組成物。
【請求項３６】
酸性基あるいはその無水物または塩誘導体を有するポリ酸成分と、ヒドロキシル基を有する複数のポリヒドロキシ成分とを含む、熱硬化したバインダー組成物と接触しているガラス繊維を含む組成物。
【請求項３７】
請求項１〜３１のいずれかに記載の熱硬化性の水性バインダー組成物により被覆された、ガラス繊維を含む繊維を加熱することによって調製される組成物を含むガラス繊維製造物。
【請求項３８】
前記繊維が不織繊維のマットに含まれ、かつ、前記ガラス繊維製造物がガラス繊維断熱材製造物である、請求項３７に記載のガラス繊維製造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は不織繊維のためのバインダー組成物に関し、特に、本開示は不織繊維のための熱硬化性ポリエステルバインダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維断熱材製造物は一般には、硬化させた熱硬化ポリマー状レゾール樹脂によって一緒に保たれるマット状のガラス繊維を含む。そのような製造物の製造時において、溶融ガラスの流れが引っ張られ様々な長さの繊維になり、その後、形成用チャンバーの中に吹き込まれ、移動するコンベアの上でマットとして、繊維がほとんど組織化されることなく堆積させられるか、または、様々なパターンで堆積させられる。繊維が形成用チャンバー内を通過している間に、また、引っ張られる操作からの依然として熱い間に、繊維には、樹脂バインダーの水溶液が噴霧される。ガラス繊維からの残留熱、および、形成操作中に繊維状マットを通り抜ける空気の流れは一般に、その水のほとんどを樹脂バインダーから蒸発させ、それにより、バインダーの残留成分を粘性または半粘性の高固形分型液体として繊維上に残す。生じる被覆された繊維状マットは一般に「ウエットブランケット」と呼ばれる。被覆された繊維状マットまたはウエットブランケットは、形成用チャンバーにおいてマットを通り抜ける空気の高速度の流れのために圧縮状態で形成されており、その後、形成用チャンバーから、マットがガラス繊維の弾力性のために垂直方向に膨らむ移行域に移される。この垂直方向の膨張は、商業的に受け入れられるガラス繊維の断熱材製造物または防音材製造物の製造プロセスにおいて重要である。続いて、被覆されたマットは、加熱された空気がマットの中を吹き抜けて、バインダーを硬化させ、かつ、ガラス繊維を堅固に結び付ける、硬化炉に移される。
【０００３】
レゾール樹脂は、フェノール対アルデヒドのモル比が約１：１．１〜約１：５である、フェノール−アルデヒド樹脂である。好ましくは、フェノール対アルデヒドの比率は約１：２〜約１：３である。レゾール樹脂のフェノール成分は、様々な置換されたフェノール性化合物および非置換のフェノール性化合物を含むことができる。レゾール樹脂のアルデヒド成分は好ましくはホルムアルデヒドであるが、いわゆるマスクされたアルデヒドまたはアルデヒド等価物（例えば、アセタールまたはヘミアセタールなど）を含むことができる。好適なアルデヒドの具体的な例には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、フルフルアルデヒドおよびベンズアルデヒドが含まれる。
【０００４】
尿素により増量されたフェノール−ホルムアルデヒドレゾール樹脂（ＰＦＵ樹脂）と同様に、フェノール−ホルムアルデヒド（ＰＦ）レゾール樹脂が、従来のプロセスでは使用され、また、ガラス繊維断熱材製造物のためのバインダーを調製するのに過去何年間にわたって大きく貢献している。これらの樹脂は安価であり、また、硬化したガラス繊維断熱材製造物に所望の物理的特性をもたらすが、それらは多くの場合、高い遊離ホルムアルデヒド含有量、および、特定の適用ではその使用を制限する独特のまたは不快な臭いを有し得る。さらに、ガラス繊維断熱材の製造中には、ホルムアルデヒドの放出および作業者暴露への潜在的な可能性が存在する。従って、ＰＦレゾール樹脂およびＰＦＵレゾール樹脂を断熱材製造物のための主バインダー成分として使用する製造施設は、しばしば、ホルムアルデヒド放出に対する作業者の考えられる暴露を最小限に抑えるために費用のかかる調節策を導入すること、および、いくつかの最大達成可能管理技術（ＭＡＣＴ）要求基準を満たすためにプロセス排ガスのための高価な抑制設備を設置することが要求される。ホルムアルデヒドフリーの製造物またはプロセスのための選択肢には、ｉ）遊離ホルムアルデヒドを減少させるか、または、除去するために、ホルムアルデヒド捕捉剤をバインダーに加え、それにより、その後のその放出および／または臭いを制限すること、ｉｉ）樹脂製造物に存在する遊離ホルムアルデヒドを減少させるために、樹脂反応をより長い期間にわたって進行させること、または、ｉｉｉ）ホルムアルデヒドフリー樹脂調合物を利用すること、が含まれる。
【０００５】
ホルムアルデヒド捕捉剤の使用は、捕捉剤自体から、かつ／または、捕捉剤および何らかの残留ホルムアルデヒド間での不溶性である付加物から生じる、沈殿を生じさせることがある。さらに、樹脂反応を、目標とするホルムアルデヒドレベルをもたらすために十分な長時間にわたって進行させることは、付随してのより大きい分子量を有する樹脂生成物をもたらす。そのようなより高分子量の樹脂は、多くが粘着性である傾向を有し、そのために、バインダーおよびバインダーにより被覆されたガラス繊維製造物を製造装置に付着させるので、いくつかの適用のとっては望ましい性質を有しないことがある。さらに、分子量がより大きいＰＦレゾール樹脂は、より高い「テトラダイマー」含有量を有する傾向がある。テトラダイマーは、多くの場合には容易に沈殿する、塩基触媒条件下で製造されるフェノール樹脂に存在する、結晶性の高いＰＦダイマーである。沈殿は、樹脂中の遊離ホルムアルデヒドが捕捉されるときには一層より生じやすくなる。テトラダイマーの析出は、詰まったスプレーノズルをもたらし得るし、また、樹脂バインダー貯蔵タンクおよび樹脂自体における、除去を余儀なくさせる沈殿物形成をもたらし得る。
【０００６】
従って、ＰＦレゾール樹脂およびＰＦＵレゾール樹脂の代替物として、ホルムアルデヒドフリーの樹脂調合物が、ガラス繊維断熱材製造物および他の製造物を作製する際のバインダーとしての使用について増大した関心を集めている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
水性のバインダー組成物が記載される。１つの態様において、水性のバインダー組成物はホルムアルデヒドフリーである。別の態様において、水性のバインダー組成物は熱硬化性である。別の態様において、水性のバインダー組成物はアルカリ性ｐＨを有する。不織繊維製造物（例えば、ガラス繊維および／または他の繊維（耐熱性繊維などを含む）から構成される繊維製造物など）を含めて、繊維製造物を製造する際に使用される水性のバインダー組成物もまた記載される。水性のバインダー組成物、および、バインダー組成物を使用するための関連した方法は、本明細書中に記載される特徴の１つまたは複数あるいは特徴の組合せを含むことができる。
【０００８】
１つの例示的な実施形態において、水性のバインダー組成物は硬化して、ホルムアルデヒドフリーの実質的に水不溶性の熱硬化したポリエステル樹脂になる。別の例示的な実施形態において、組成物は、酸性基、あるいはその無水物または塩誘導体、を有する１つまたは複数のポリ酸成分と、ヒドロキシル基を有する複数のポリヒドロキシ成分とを含み、この場合、バインダー組成物のｐＨが約７よりも大きく、かつ、例示的には約１０以下でもある。別の例示的な実施形態において、組成物は、１つまたは複数のポリ酸成分と、複数のポリヒドロキシ成分とを含み、この場合、複数のポリヒドロキシ成分に存在する、ポリ酸成分に存在する酸性基あるいはその無水物または塩誘導体のモル当量数の、ヒドロキシル基のモル当量数に対する比率が、約０．７：１〜約１．３：１の範囲にある。１つの変形において、ポリ酸成分に存在する酸性基あるいはその無水物または塩誘導体のモル当量数が過剰である。別の変形において、複数のポリヒドロキシ成分に存在するヒドロキシル基のモル当量数が過剰である。さらに別の変形において、ポリ酸成分に存在する酸性基あるいはその無水物または塩誘導体のモル当量数の、複数のポリヒドロキシ成分に存在するヒドロキシル基のモル当量数に対する比率は、約１．３：１である。なおさらに別の変形において、ポリ酸成分に存在する酸性基あるいはその無水物または塩誘導体のモル当量数の、複数のポリヒドロキシ成分に存在するヒドロキシル基のモル当量数に対する比率は約１：１である。
【０００９】
別の例示的な実施形態において、組成物は、不飽和脂肪族ジカルボン酸、飽和脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、不飽和環状ジカルボン酸、飽和環状ジカルボン酸、それらのヒドロキシ置換誘導体など、ならびに、その塩および無水物誘導体（これらに限定されない）を含むジカルボン酸である、１つまたは複数のポリ酸成分を含む。別の例示的な実施形態において、組成物は、不飽和脂肪族トリカルボン酸、飽和脂肪族トリカルボン酸、芳香族トリカルボン酸、不飽和環状トリカルボン酸、飽和環状トリカルボン酸、それらのヒドロキシ置換誘導体など、ならびに、それらの塩および無水物誘導体（これらに限定されない）を含むトリカルボン酸である１つまたは複数のポリ酸成分を含む。別の例示的な実施形態において、組成物は、テトラカルボン酸、ペンタカルボン酸および類似するポリカルボン酸、ならびに、それらの塩および無水物誘導体、ならびに、それらの組合せである１つまたは複数のポリ酸成分を含む。これらのポリ酸はどれも、場合により、例えば、ヒドロキシ、ハロ、アルキル、ならびに、アルコキシなどにより、置換され得ることが理解される。１つの例示的な態様において、組成物はアルカリ性の組成物であり、この場合、ポリ酸成分は塩基の添加によって中和されるか、または、ポリ酸成分のある種の塩が使用される。別の例示的な実施形態において、組成物は、塩基の添加によって中和されているか、または塩である１つまたは複数のポリ酸成分（例えば、コハク酸、クエン酸またはフマル酸など）を含む。別の例示的な実施形態において、ポリ酸成分は、例えば、アミン（例えば、アンモニア水など）により中和されたマレイン酸である。別の例示的な実施形態において、ポリ酸成分はマレイン酸のアンモニウム塩である。
【００１０】
別の例示的な実施形態において、複数のポリヒドロキシ成分は、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニル（例えば、ＥＬＶＡＮＯＬ（ＤｕＰｏｎｔ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ、米国）から入手可能である）など）と、完全に加水分解されたポリ酢酸ビニル（例えば、ＭＯＷＩＯＬ（Ｃｌａｒｉａｎｔ（Ｃｌｅａｒ  Ｌａｋｅ、Ｔｅｘａｓ、米国）から入手可能である）など）との混合物である。さらなる部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルおよび／または完全に加水分解されたポリ酢酸ビニル、例えば、ＣＥＬＶＯＬ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（Ｃａｌｖｅｒｔ  Ｃｉｔｙ、Ｋｅｎｔｕｃｋｙ、米国）から入手可能である）などが、本明細書中に記載されるバインダー組成物に含まれ得ることが理解される。
【００１１】
別の例示的な実施形態において、組成物はさらに触媒を含み、例えば、酸または酸／塩（無機酸または有機酸が含まれる）、ならびに、それらの塩などを含む。例示的な有機酸には、スルホン酸およびその塩、例えば、パラ−トルエンスルホン酸、パラ−トルエンスルホン酸アンモニウム、ナフタレンジスルホン酸アンモニウムなどが含まれる。そのような触媒は、本明細書中に記載されるバインダー組成物の硬化時においてエステル形成速度を増大させる能力を有し得ることが理解される。別の例示的な実施形態において、組成物はさらにケイ素含有化合物を含み、例えば、ハロゲン、アルコキシ、アミノなどで場合により置換され得るシリルエーテルおよびアルキルシリルエーテルなどを含む。１つの態様において、ケイ素含有化合物は、アミノ置換されたケイ素含有化合物であり、これには、ガンマ−アミノプロピルトリエトキシシランが含まれるが、これに限定されない。ケイ素含有化合物は、本明細書中に記載されるバインダー組成物の硬化時におけるカップリング剤として役立ち得ることが理解される。
【００１２】
別の例示的な実施形態において、不織繊維を含めて、繊維を処理するための方法が記載される。例示的な態様において、この方法は、繊維を、本明細書中に記載されるように１つまたは複数のポリ酸成分および複数のポリヒドロキシ成分を含み、バインダー組成物のｐＨが約７よりも大きく、かつ、例示的には約１０以下でもある熱硬化性の水性バインダー組成物と接触させること、および、熱硬化性の水性バインダー組成物を、バインダー組成物を硬化させて、ポリエステルを形成させるために十分である高い温度で加熱することを含む。１つの態様において、ポリエステルは実質的に水不溶性である。別の態様において、ポリエステルは、熱硬化した樹脂である。
【００１３】
別の例示的な実施形態において、ガラス繊維製造物が記載される。このガラス繊維製造物は、繊維に、例えば、不織繊維のマットなどとして適用されている本明細書中に記載される熱硬化性の水性バインダー組成物を加熱することによって得られる組成物を含む。１つの態様において、バインダー組成物のｐＨは約７よりも大きく、かつ、例示的には約１０以下でもある。１つの実施形態において、バインダー組成物は、本明細書中に記載されるような１つまたは複数のポリ酸成分および複数のポリヒドロキシ成分を含む。
【００１４】
［関連出願の相互参照］
本出願は、米国仮特許出願第６０／６１８，４４１号（２００４年１０月１３日出願）および米国仮特許出願第６０／７００，４８６号（２００５年７月１９日出願）の、米国特許法１１９条（ｅ）による利益を主張する（それらの開示は本明細書により参考として本明細書中に組み込まれる）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物が記載される。このバインダー組成物は、酸性基あるいはその無水物または塩誘導体を有する１つまたは複数のポリ酸成分と、ヒドロキシル基を有する複数のポリヒドロキシ成分とを含み、この場合、バインダー組成物のｐＨは約７よりも大きく、かつ、例示的には約１０以下でもある。この組成物は不織繊維のためのバインダーとして使用することができ、例えば、断熱材製造物の製造においてガラス繊維などのためのバインダーとして使用することができる。１つの実施形態において、本明細書中に記載されるような１つまたは複数のポリ酸成分および複数のポリヒドロキシ成分を含むホルムアルデヒドフリーで、アルカリ性の水性バインダー組成物が、化学反応速度を加速または増大させることができる触媒の非存在下で短時間にわたって加熱されたとき、実質的に水不溶性の熱硬化したポリエステル樹脂が生成することが発見されている。従って、１つまたは複数のポリ酸成分は、触媒の非存在下でのアルカリ性の水性条件の下で複数のポリヒドロキシ成分と反応して、熱硬化したポリエステル樹脂を形成することができることが見出されている。
【００１６】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物は、この組成物が基材（例えば、不織繊維のサンプルなど）に適用されたときには実質的に反応しない。加熱されたとき、バインダーが乾燥し、熱硬化が達成される。乾燥および熱硬化は逐次的または同時または並行のいずれかで生じ得ることを理解しなければならない。本明細書中で使用される用語「熱硬化性」は、水性バインダー組成物における構造的または形態学的な変化が、有効量のバインダーが適用されている不織繊維の性質を変化させるために十分である加熱のときに生じることを示すことが意図される；そのような変化には、バインダーの成分の共有結合性反応（架橋を含む）、基材に対するバインダー成分の改善された接着、および、バインダー成分の水素結合形成が含まれるが、必ずしもこれらに限定されない。
【００１７】
本明細書中で使用される用語「ホルムアルデヒドフリー」は、水性バインダー組成物が実質的にホルムアルデヒドを含まず、かつ／あるいは、実質的なホルムアルデヒドを乾燥および／または硬化の結果として放出しないことを示すことを意味する；典型的には、組成物の重量に基づいて約１ｐｐｍ未満のホルムアルデヒドがホルムアルデヒドフリーの組成物において存在または放出可能である。
【００１８】
本明細書中で使用される用語「アルカリ性」は、約７よりも大きく、かつ、例示的には約１０以下でもある溶液のｐＨを示すことを意味する。
【００１９】
本明細書中で使用される用語「水性」は、水、および、水と、他の水混和性溶媒（これには、アルコール、エーテル、アミンおよび極性の非プロトン性溶媒などが含まれるが、これらに限定されない）とから実質的に構成される混合物を包含する。
【００２０】
本明細書中で使用される用語「ガラス繊維」、用語「不織繊維」および用語「ガラス繊維」は、高い温度に耐えるために好適な耐熱性繊維（例えば、鉱物繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、ある種のポリエステル繊維、ナイロン繊維およびガラス繊維など）を示す意味をもつ。例示的には、そのような繊維は、約１２０℃を超える温度にさらされることによって実質的に影響されない。
【００２１】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物は、酸性基あるいはその無水物または塩誘導体を有する１つまたは複数のポリ酸成分を含む。１つの態様において、ポリ酸成分は、ポリヒドロキシ成分との反応のために依然として利用可能な状態であるその能力を最大限にするために十分に不揮発性である。ポリ酸成分は他の化学的官能基により置換される場合がある。他の官能基は、それらがポリエステル樹脂の調製または形成を妨害することを最小限に抑えるように選択されることが理解される。例示的には、ポリ酸成分はジカルボン酸（例えば、マレイン酸など）であり得る。他の好適なポリ酸成分には、アコニット酸、アジピン酸、アゼライン酸、ブタンテトラカルボン酸無水物、ブタントリカルボン酸、クロレンド酸、シトラコン酸、クエン酸、ジシクロペンタジエン−マレイン酸付加物、ジエチレントリアミン五酢酸、ジペンテンおよびマレイン酸の付加物、エンドメチレンヘキサクロロフタル酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、完全マレイン酸化ロジン、マレイン酸化トール油脂肪酸、フマル酸、グルタル酸、イソフタル酸、イタコン酸、過酸化カリウムでアルコールに酸化され、次いでカルボン酸に酸化されたマレイン酸化ロジン、リンゴ酸、メサコン酸、３個〜４個のカルボキシル基を導入するための二酸化炭素とのＫＯＬＢＥ−Ｓｃｈｍｉｄｔ反応により反応したビフェノールＡまたはビフェノールＦ、シュウ酸、フタル酸、ポリ乳酸、セバシン酸、コハク酸、酒石酸、テレフタル酸、テトラブロモフタル酸、テトラクロロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、トリメリット酸、トリメシン酸など、ならびに、それらの無水物および塩、ならびに、それらの組合せが含まれることが意図され、しかし、これらに限定されない。
【００２２】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物のポリ酸成分の酸性基は、ポリエステル樹脂を形成させるための複数のポリヒドロキシ成分のヒドロキシル基とのそれらの反応の前に塩基で中和され、それにより酸塩の基に変換される。完全な中和（すなわち、等価な塩基について計算された約１００％）は、ポリエステル形成に先だってポリ酸成分における酸性基を滴定または部分中和するための何らかの必要性を排除し得ることが理解され、しかし、完全でない中和はポリエステルの形成を阻害しないことが期待される。本明細書中で使用される「塩基」は、ポリエステルの形成を促進するために十分な条件の下で実質的に揮発性または不揮発性であり得る塩基を示す。例示的には、塩基は揮発性の塩基（例えば、アンモニア水など）であり得る；あるいは、塩基は不揮発性の塩基（例えば、炭酸ナトリウムなど）であり得る。また、他の不揮発性の塩基（例えば、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなど）が意図される。中和は、ポリ酸成分が複数のポリヒドロキシ成分と混合される前、または、ポリ酸成分が複数のポリヒドロキシ成分と混合された後のいずれかで行うことができる。
【００２３】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物は、ヒドロキシル基を有する複数のポリヒドロキシ成分を含む。１つの態様において、複数のポリヒドロキシ成分は、ポリ酸成分との反応のために依然として利用可能な状態であるその能力を最大限にするために十分に不揮発性である。複数のポリヒドロキシ成分は、例示的には、ポリビニルアルコールの混合物、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルの混合物、完全に加水分解されたポリ酢酸ビニルの混合物、または、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルと、完全に加水分解されたポリ酢酸ビニルとの混合物であり得る。例示的には、部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルが複数のポリヒドロキシ成分として役立つとき、８７％〜８９％加水分解されたポリ酢酸ビニルを利用することができる（例えば、分子量が約２２，０００Ｄａ〜２６，０００Ｄａであり、かつ、粘度が約５．０センチポアズ〜６．０センチポアズであるＤｕＰｏｎｔ社のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５など）。本明細書中に記載されるようなバインダー組成物を調製することにおいて有用であることが意図される他の部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルには、分子量および粘度においてＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５とは異なる８７％〜８９％加水分解されたポリ酢酸ビニル、例えば、ＤｕＰｏｎｔ社のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０４、ＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０８、ＥＬＶＡＮＯＬ  ５０−１４、ＥＬＶＡＮＯＬ  ５２−２２、ＥＬＶＡＮＯＬ  ５０−２６、ＥＬＶＡＮＯＬ  ５０−４２など；ならびに、分子量、粘度および／または加水分解度においてＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５とは異なる部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニル、例えば、ＤｕＰｏｎｔ社のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０３（８６％〜８９％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−１４（９５．０％〜９７．０％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−２７（９５．５％〜９６．５％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ６０−３０（９０％〜９３％加水分解）などが含まれるが、これらに限定されない。本明細書中に記載されるようなバインダー組成物を調製することにおいて有用であることが意図される他の部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルには、Ｃｌａｒｉａｎｔ社のＭＯＷＩＯＬ  １５−７９、ＭＯＷＩＯＬ  ３−８３、ＭＯＷＩＯＬ  ４−８８、ＭＯＷＩＯＬ  ５−８８、ＭＯＷＩＯＬ  ８−８８、ＭＯＷＩＯＬ  １８−８８、ＭＯＷＩＯＬ  ２３−８８、ＭＯＷＩＯＬ  ２６−８８、ＭＯＷＩＯＬ  ４０−８８、ＭＯＷＩＯＬ  ４７−８８およびＭＯＷＩＯＬ  ３０−９２、ならびに、Ｃｅｌａｎｅｓｅ社のＣＥＬＶＯＬ  ２０３、ＣＥＬＶＯＬ  ２０５、ＣＥＬＶＯＬ  ５０２、ＣＥＬＶＯＬ  ５０４、ＣＥＬＶＯＬ  ５１３、ＣＥＬＶＯＬ  ５２３、ＣＥＬＶＯＬ  ５２３ＴＶ、ＣＥＬＶＯＬ  ５３０、ＣＥＬＶＯＬ  ５４０、ＣＥＬＶＯＬ  ５４０ＴＶ、ＣＥＬＶＯＬ  ４１８、ＣＥＬＶＯＬ  ４２５およびＣＥＬＶＯＬ  ４４３が含まれるが、これらに限定されない。また、有用であることが意図されるものには、他の商業的供給者から入手することができる同様または類似の部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルがある。
【００２４】
例示的には、完全に加水分解されたポリ酢酸ビニルが複数のポリヒドロキシ成分として役立つとき、分子量が約２７，０００ＤａであるＣｌａｒｉａｎｔ社のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８を利用することができる。有用であることが意図される他の完全に加水分解されたポリ酢酸ビニルには、ＤｕＰｏｎｔ社のＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−０３（９８．０％〜９８．８％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−０４（９８．０％〜９８．８％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−０６（９８．５％〜９９．２％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ９０−５０（９９．０％〜９９．８％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−２０（９８．５％〜９９．２％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−３０（９８．５％〜９９．２％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７１−３０（９９．０％〜９９．８％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−６２（９８．４％〜９９．８％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−６３（９８．５％〜９９．２％加水分解）、ＥＬＶＡＮＯＬ  ７０−７５（９８．５％〜９９．２％加水分解）、Ｃｌａｒｉａｎｔ社のＭＯＷＩＯＬ  ３−９８、ＭＯＷＩＯＬ  ６−９８、ＭＯＷＩＯＬ  １０−９８、ＭＯＷＩＯＬ  ２０−９８、ＭＯＷＩＯＬ  ５６−９８、ＭＯＷＩＯＬ  ２８−９９、ならびに、Ｃｅｌａｎｅｓｅ社のＣＥＬＶＯＬ  １０３、ＣＥＬＶＯＬ  １０７、ＣＥＬＶＯＬ  ３０５、ＣＥＬＶＯＬ  ３１０、ＣＥＬＶＯＬ  ３２５、ＣＥＬＶＯＬ  ３２５ＬＡおよびＣＥＬＶＯＬ  ３５０、そして、他の商業的供給者から得られる同様または類似の完全に加水分解されたポリ酢酸ビニルが含まれるが、これらに限定されない。
【００２５】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物はケイ素含有カップリング剤（例えば、有機ケイ素オイル）を含む。多くのケイ素含有カップリング剤が、Ｄｏｗ−Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｐｅｔｒａｒｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍｓから、また、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙによって入手可能である。例示的には、ケイ素含有カップリング剤には、シリルエーテルおよびアルキルシリルエーテル（それらのそれぞれが場合により、例えば、ハロゲン、アルコキシおよびアミノなどにより置換され得る）などの化合物が含まれる。１つの態様において、ケイ素含有化合物は、アミノ置換されたシラン、例えば、ガンマ−アミノプロピルトリエトキシシラン（Ｄｏｗ社のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１；Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ；Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ；米国）などである。別の態様において、ケイ素含有化合物はガンマ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（Ｄｏｗ社のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１８７）である。例示的な実施形態において用いられるとき、ケイ素含有カップリング剤（例えば、上記のケイ素含有カップリング剤など）は典型的には、バインダーの固体に基づいて約０．２重量パーセント〜約２．０重量パーセントの範囲でバインダー組成物に存在する。
【００２６】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物はまた、本明細書中に記載されるバインダー組成物の硬化時においてポリエステル形成速度を増大させることができる触媒を含む。例示的には、触媒は、アンモニウム塩、例えば、パラ−トルエンスルホン酸アンモニウムまたはナフタレンジスルホン酸アンモニウムなどであり得る。他の好適な触媒には、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫酸、乳酸、酢酸鉛、酢酸ナトリウム、酢酸カルシウム、酢酸亜鉛、有機スズ化合物、チタンエステル、三酸化アンチモン、ゲルマニウム塩、次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、メタンスルホン酸およびパラ−トルエンスルホン酸、ならびに、それらの混合物が含まれることが意図され、しかし、これらに限定されない。酸触媒が含まれるならば、バインダー組成物のｐＨは、アルカリ性を達成するために調節を必要とし得ることがさらに理解される。
【００２７】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物はまた、バインダー組成物の流動性を増大させ、かつ／または、バインダー組成物がゲル化を受け得る速度を遅らせるために設計された１つまたは複数の添加物を含む。例示的には、添加物は、グリセリン、デキストリン、置換ポリプロピレングリコールおよびトリメチロールプロパンなどの化合物であり得る。
【００２８】
例示的な実施形態において、ホルムアルデヒドフリーの熱硬化性で、アルカリ性の水性バインダー組成物は、ポリ酸成分の約１０重量パーセント〜５０重量パーセントの水溶液（これは、複数のポリヒドロキシ成分の存在下で既に中和されているか、または、その場で中和される）と、第１のポリヒドロキシ成分の約１０重量パーセント〜３０重量パーセントの水溶液と、第２のポリヒドロキシ成分の約１０重量パーセント〜３０重量パーセントの水溶液と、ケイ素含有カップリング剤とを混合することによって調製することができる。１つの態様において、バインダー組成物はまた、硬化時におけるポリエステル形成速度を増大させることができる触媒の水溶液を含むことができる。別の態様において、バインダー組成物はまた、バインダー組成物の流動性を増大させ、かつ／または、バインダー組成物がゲル化を受け得る速度を遅らせるために設計された１つの添加物を含むことができる。ポリ酸成分、複数のポリヒドロキシ成分、ケイ素含有カップリング剤、ならびに、必要に応じて使用される触媒および流動性増大添加物組成物、それらの初期濃度、ならびに、溶液の混合比を変化させることによって、バインダー組成物のｐＨがアルカリ性であり、例示的には約７よりも大きく約１０以下の範囲にある広範囲の様々なバインダー溶液組成物を調製することができる。本明細書中に記載されるアルカリ性のホルムアルデヒドフリーのバインダー組成物は、一般的な製造プロセスおよび硬化パラメーターのため、ガラス繊維製造施設における既存の製造装置の使用を可能にすることによって好都合であり得ることが理解される。
【００２９】
下記の実施例は具体的な実施形態をさらに詳細に例示する。これらの実施例は例示目的のためだけに提供されており、本発明または本発明の概念を任意の特定の物理的形態に限定するものとして決して解釈してはならない。例えば、ポリ酸成分における酸性基あるいはその無水物または塩誘導体のモル当量数の、複数のポリヒドロキシ成分におけるヒドロキシル基のモル当量数に対する比率は下記の実施例１〜実施例８では約１．３：１であり、実施例１１では約１：１であるが、本明細書中に記載される実施形態の変形では、この比率は、例えば、約０．７〜約１．３：１の範囲に含まれる比率などを含めて、記載された本発明の性質に影響を及ぼすことなく変えることができることを理解しなければならない。さらに、下記の実施例では、マレイン酸アンモニウムがポリ酸成分として含まれ、かつ、ＭＯＷＩＯＬ  ４−９８およびＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５が複数のポリヒドロキシ成分として含まれるが、本明細書中に記載される実施形態の変形では、例えば、本明細書中に記載される組成物において使用されるポリ酸成分としての異なるジカルボン酸のアンモニウム塩、ならびに、本明細書中に記載される組成物において使用される複数のポリヒドロキシ成分としての完全に加水分解されたポリ酢酸ビニルおよび／または部分的に加水分解されたポリ酢酸ビニルの種々の混合物などを含めて、代わりの成分が、記載された本発明の性質に影響を及ぼすことなく使用され得ることを理解しなければならない。
【００３０】
［実施例１］
６９ｇの１４．２％溶液のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（９．８ｇ）に、室温で撹拌しながら、７０ｇの３０．６％溶液のマレイン酸アンモニウム（１６．６ｇのマレイン酸固体と等価）、２０ｇの１５％溶液のパラ−トルエンスルホン酸アンモニウム（３ｇ）、０．６ｇのＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランおよび４１ｇの軟水を順次加えて、およそ２００ｇの溶液を作製した。この溶液は７．０のｐＨを示し、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ３２．６％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、５５．３％のマレイン酸、１０％のパラ−トルエンスルホン酸アンモニウムおよび２％のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランからなり、（溶液の総重量の百分率として）約１５％の溶解固体を含有した。
【００３１】
［実施例２］
ＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（８０％、９．０ｇ）およびＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５（２０％、２．２ｇ）の１４．３％混合溶液の７９ｇに、室温で撹拌しながら、７９ｇの３０．６％溶液のマレイン酸アンモニウム（１８．８ｇのマレイン酸固体と等価）および４３ｇの軟水を順次加えて、およそ２００ｇの溶液を作製した。この溶液は７．２８のｐＨを示し、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ３０％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、７．３％のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５および６２．６％のマレイン酸からなり、（溶液の総重量の百分率として）約１５％の溶解固体を含有した。
【００３２】
［実施例３］
ＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（９５％、５．３ｇ）およびＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５（５％、０．２８ｇ）の１４．３％混合溶液の３９ｇに、室温で撹拌しながら、４０ｇの３０．６％溶液のマレイン酸アンモニウム（９．５ｇのマレイン酸固体と等価）および２１ｇの軟水を順次加えて、およそ１００ｇの溶液を作製した。この溶液は、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ３５．１％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、１．９％のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５および６３．０％のマレイン酸からなり、（溶液の総重量の百分率として）約１５％の溶解固体を含有した。
【００３３】
［実施例４］
３．１ｇの１４．５％溶液のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５（０．４５ｇ）に、室温で撹拌しながら、５４ｇの１４．２％溶液のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（７．７ｇ）、５８ｇの３０．６％溶液のマレイン酸アンモニウム（１３．８ｇのマレイン酸固体と等価）、１．７ｇのマレイン酸化ダイズ油、２．２ｇの８０％溶液のコーンシロップ（１．８ｇ）、２２．５ｇの２０％溶液の硫酸アンモニウム（４．５ｇ）、０．６ｇのＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シラン、５８ｇの軟水および３６．５ｇの１９％溶液のアンモニアを順次加えて、およそ２３７ｇの溶液を作製した。この溶液は１０．４９のｐＨを示し、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ２５．２％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、１．５％のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５、４５．２％のマレイン酸、５．６％のマレイン酸化ダイズ油、５．９％のコーンシロップ、１４．７％の硫酸アンモニウムおよび２．０％のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランからなり、（溶液の総重量の百分率として）約１３％の溶解固体を含有した。
【００３４】
［実施例５］
３．３ｇの１４．５％溶液のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５（０．４８ｇ）に、室温で撹拌しながら、５７ｇの１４．２％溶液のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（８．１ｇ）、６２ｇの３０．６％溶液のマレイン酸アンモニウム（１４．７ｇのマレイン酸固体と等価）、１．７ｇのマレイン酸化ダイズ油、２３ｇの２０％溶液の硫酸アンモニウム（４．６ｇ）、０．６ｇのＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シラン、５３ｇの軟水および１３．２ｇの１９％溶液のアンモニアを順次加えて、およそ２１４ｇの溶液を作製した。この溶液は９．９０のｐＨを示し、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ２６．８％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、１．６％のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５、４８．７％のマレイン酸、５．６％のマレイン酸化ダイズ油、１５．２％の硫酸アンモニウムおよび２．０％のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランからなり、（溶液の総重量の百分率として）約１４％の溶解固体を含有した。
【００３５】
［実施例６］
３．５ｇの１４．５％溶液のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５（０．５１ｇ）に、室温で撹拌しながら、６１ｇの１４．２％溶液のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（８．７ｇ）、６６ｇの３０．６％溶液のマレイン酸アンモニウム（１５．７ｇのマレイン酸固体と等価）、２３ｇの２０％溶液の硫酸アンモニウム（４．６ｇ）、０．６ｇのＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランおよび４６ｇの軟水を順次加えて、およそ２００ｇの溶液を作製した。この溶液は７．６０のｐＨを示し、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ２８．９％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、１．７％のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５、５２．１％のマレイン酸、１５．３％の硫酸アンモニウムおよび２．０％のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランからなり、（溶液の総重量の百分率として）約１５％の溶解固体を含有した。
【００３６】
［実施例７］
４．０ｇの１４．５％溶液のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５（０．５８ｇ）に、室温で撹拌しながら、６７ｇの１４．２％溶液のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（９．５ｇ）、７４ｇの３０．６％溶液のマレイン酸アンモニウム（１７．６ｇのマレイン酸固体と等価）、７．５ｇの２０％溶液の硫酸アンモニウム（１．５ｇ）、０．６ｇのＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランおよび４７ｇの軟水を順次加えて、およそ２００ｇの溶液を作製した。この溶液は、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ３１．９％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、１．９％のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５、５９．１％のマレイン酸、５．０％の硫酸アンモニウムおよび２．０％のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランからなり、（溶液の総重量の百分率として）約１５％の溶解固体を含有した。
【００３７】
［実施例８］
４．０ｇの１４．５％溶液のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５（０．５８ｇ）に、室温で撹拌しながら、６８ｇの１４．２％溶液のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（９．７ｇ）、７５ｇの３０．６％溶液のマレイン酸アンモニウム（１７．８ｇのマレイン酸固体と等価）、７．５ｇの２０％溶液の硫酸アンモニウム（１．５ｇ）、０．０６ｇのＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランおよび４５ｇの軟水を順次加えて、およそ２００ｇの溶液を作製した。この溶液は、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ３２．７％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、１．９％のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５、６０．０％のマレイン酸、５．１％の硫酸アンモニウムおよび０．２％のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１１０１シランからなり、（溶液の総重量の百分率として）約１５％の溶解固体を含有した。
【００３８】
［実施例９］
実施例１〜実施例８から得られるバインダー組成物を硬化させるための一般的手順
水性バインダー組成物を熱硬化条件下で評価するために、実施例１〜実施例８で調製されるような各バインダー組成物の１ｇのサンプルを１つまたは複数の個々のアルミニウムプレートに置いた。その後、各バインダー組成物を、対応する硬化したバインダーのサンプルを作製するために、事前に加熱された炉において１つまたは複数の従来のブレイクアウト／硬化条件に供した。例えば、華氏３００度（１４９℃）で０．５時間および華氏３５０度（１７７℃）で０．５時間など。様々な硬化条件を表１に示す。
【００３９】
［実施例１０］
実施例９から得られる硬化したバインダーのサンプルの試験／評価
乾燥柔軟性、湿潤強度および湿潤金属接着を、下記のように、実施例９で調製されたそれぞれの硬化バインダーのサンプルについて求めた。（ａ）乾燥柔軟性を柔軟または脆いのいずれかとして表した；（ｂ）湿潤強度を弱いまたは強いのいずれかとして表した；（ｃ）湿潤金属接着を堅固またはゆるいのいずれかとして表した。乾燥柔軟性を、硬化バインダーのサンプル（これは一般には、アルミニウムプレートに接着している薄膜として存在する）が、プレート金属を曲げたときの破断に耐える程度によって求めた。湿潤強度を、硬化バインダーのサンプルが、１０ｍＬの水を加え、続いて室温で一晩放置した後、無傷のままであり、かつ、破断に耐えるその傾向によって示されるように、硬化しているように見える程度として求めた。湿潤金属接着を、硬化バインダーのサンプルが、水に一晩浸された後も依然としてアルミニウムプレート表面と直接的に接触したままである程度によって求めた。硬化バインダーのサンプルの外観もまた明らかにした。これらの試験の結果を表１に示す。
【００４０】
［実施例１１］
３５．７ガロン（約３２１ｌｂｓ、１４５．７ｋｇ）の１５％溶液のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８（約４８．２ｌｂｓ、２１．９ｋｇ）に、室温で撹拌しながら、１．９ガロン（約１７ｌｂｓ、７．７ｋｇ）の１４．５％溶液のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５（約２．５ｌｂｓ、１．１ｋｇ）、３９．２ガロン（約３５３ｌｂｓ、１６０．３ｋｇ）の２４．５％溶液のマレイン酸アンモニウム（約８６．５ｌｂｓ、３９．３ｋｇ）、１２５ｇのＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１８７シラン（約０．２７ｌｂｓ）および２３．３ガロンの軟水（約１９５ｌｂｓ、８８．５ｋｇ）を順次加えて、およそ１００ガロン（約８８７ｌｂｓ、４０２．７ｋｇ）の溶液を作製した。この溶液は、（全溶解固体の相対的百分率として）およそ３５．２％のＭＯＷＩＯＬ  ４−９８、１．８％のＥＬＶＡＮＯＬ  ５１−０５、６３．０％のマレイン酸および０．２％のＳＩＬＱＵＥＳＴ  Ａ−１８７シランからなり、（溶液の総重量の百分率として）約１５．５％の溶解固体を含有した。この溶液を数分間撹拌し、その後、溶液を、通常の手順を使用して、ガラス繊維断熱材の製造において、具体的には、このバインダーはアンバー色を与えなかったが、「アンバーブランケット」と従来から呼ばれる製造物の形成において使用されるバインダーポンプに移した。そのような手順が、一般には米国特許第５，３１８，９９０号（その開示は本明細書により参考として本明細書中に組み込まれる）に記載される。作製された硬化ブランケット製造物の仕様は１平方フィートあたり３／４ｌｂ（１平方メートルあたり３．６６ｋｇ）の密度であり、１．５ｉｎ（３．８ｃｍ）の厚さであった。炉温度は硬化のためにおよそ華氏４５０度（２３２℃）で設定された。炉から取り出された製造物は、外見の色が白色であり、十分に結合していた。数ロールの実験用の硬化した材料を集めた後、マットを炉の前で壊し、また、硬化していない材料もまた実験のために集めた。
【００４１】
［実施例１２］
実施例１１から得られる硬化したブランケットの試験／評価
放出物、厚さ回復、粉塵、引っ張り強度、分離強度、結合強度、水吸収および高温表面性能を、実施例１１で調製された硬化ブランケット（硬化製造物）または成形された非硬化ブランケット（非硬化製造物）について求めた。結果を表２〜表５に示す。これらの試験を行うための具体的な条件は下記の通りである。
【００４２】
放出物試験−概論
断熱材製造物（硬化生成物）を、ＡＳＴＭ  Ｄ５１１６（「室内用材料／製造物からの有機物放出の小規模環境チャンバー測定のための標準指針」）、合衆国環境保護局（ＵＳＥＰＡ）およびワシントン州ＩＡＱ仕様（１９９４年１月）に従って、総揮発性有機化合物（ＴＶＯＣ）、ホルムアルデヒド、総選択アルデヒドの放出についてモニターした。放出物データを１週間の暴露期間にわたって集め、得られた空気中濃度を潜在的な汚染物質のそれぞれについて求めた。空気中濃度予測を、標準的部屋への装着およびＡＳＨＲＡＥ基準６２−１９９９換気条件を含むワシントン州の要求に基づいてコンピューターによりモニターした。製造物の装着は、３２ｍ３の部屋における２８．１ｍ２の標準的な壁使用に基づいている。
【００４３】
放出物試験−選択アルデヒド
断熱材製造物を小サイズの環境チャンバー（０．０８５５ｍ３の容積）で試験し、化学物質の放出を分析的に測定した。選択アルデヒド（ホルムアルデヒドを含む）の放出を、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を使用してＡＳＴＭ  Ｄ５１９７（「空気中のホルムアルデヒドおよび他のカルボニル化合物の測定のための標準試験方法（アクティブサンプラー法）」）に従って測定した。２，４−ジニトロフェニルヒドラジン（ＤＮＰＨ）による固体吸着剤カートリッジを使用して、チャンバーの空気におけるホルムアルデヒドおよび他の低分子量カルボニル化合物を集めた。カートリッジ内のＤＮＰＨ試薬は、集められたカルボニル化合物と反応して、カートリッジによって保持される安定なヒドラゾン誘導体を形成した。ヒドラゾン誘導体をＨＰＬＣ規格のアセトニトリルによりカーリッジから溶出させた。サンプルの一部を、ＵＶ検出による逆相高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を使用して低分子量アルデヒドのヒドラゾン誘導体について分析した。誘導体の吸収を３６０ｎｍで測定した。得られたピークの質量応答を、ヒドラゾン誘導体の標準溶液から調製された多点校正曲線を使用して求めた。測定結果が、４５Ｌの標準的な空気体積捕集に基づいて０．２ｕｇの定量可能レベルに対して報告される。
【００４４】
放出物試験−揮発性有機化合物（ＶＯＣ）
ＶＯＣの測定を、質量分析検出によるガスクロマトグラフィー（ＧＣ／ＭＳ）を使用して行った。チャンバーの空気を固体吸着剤に集め、その後、これを熱的に脱着してＧＳ／ＭＳに入れた。吸着剤捕集技術、分離および検出分析の方法論は、ＵＳＥＰＡおよび他の研究者によって示された技術から改変されている。この技術はＵＳＥＰＡ法１Ｐ−１Ｂに従っており、一般には、沸点が３５℃〜２５０℃の範囲にあるＣ５〜Ｃ１６の有機化学物質に対して適用可能である。測定結果が、１８Ｌの標準的な空気体積捕集に基づいて０．４ｕｇの定量可能レベルに対して報告される。個々のＶＯＣがＧＣ／ＭＳによって分離および検出された。総ＶＯＣ測定値を、質量分析計によって得られたすべての個々のＶＯＣ応答を加え、総質量をトルエンに対して校正することによって得た。
【００４５】
放出物試験−空気中濃度測定
ホルムアルデヒド、総アルデヒドおよびＴＶＯＣの放出速度を、これらの汚染物質の潜在的な空気中濃度を求めるためにコンピューター暴露モデルにおいて使用した。このコンピューターモデルでは、１週間の期間にわたる測定された放出速度変化が、それに従って生じる空気中濃度の変化を求めるために使用された。モデルの測定を、下記の仮定を用いて行った。建物内の開放事務所区域を伴う空気は占有空間の呼吸レベル域で十分に混合される；環境条件は５０％の相対湿度および華氏７３度（２３℃）で維持される；これらの汚染物質のさらなる供給源は存在しない；かつ、これらの汚染物質についての空間内における吸込み部または潜在的な再放出源は存在しない。ＵＳＥＰＡの室内空気暴露モデル（バージョン２．０）を、この製造物および目的とする化学物質を受け入れるように特に改変した。換気および占有のパラメーターがＡＳＨＲＡＥ基準６２−１９９９に提供されていた。
【００４６】
分離強度
硬化ブランケットの分離強度をＡＳＴＭ  Ｃ６８６の「鉱物繊維バット（ｂａｔｔ）およびブランケット型断熱材の分離強」に従って求めた。
【００４７】
引っ張り強度
成形部品の引っ張り強度を内部試験法ＫＲＤ−１６１の「引っ張り強度−イヌ骨法」に従って求めた。試験を、非硬化断熱材を加熱プレス機で成形することによって調製された成形部品から切断された試験片ディスクに対して行った。イヌ骨用の試験片は、ＡＳＴＭ  Ｄ６３８の「プラスチックの引っ張り特性のための標準試験法」に指定される通りであった。２インチ／分（５．１ｃｍ／分）のクロスヘッド速度をすべての試験について使用した。
【００４８】
結合強度
成形部品の層間結合強度を、内部試験法ＫＲＤ−１６２の「成形された媒体用製造物（高密度）の結合強度」を使用して行った。断面積が２インチ×２インチ（５．１ｃｍ×５．１ｃｍ）である成形された試験片を２インチ×２インチ（５．１ｃｍ×５．１ｃｍ）の木製ブロックに接着し、試験片の表面に対して垂直な力を加える固定具に置いた。１２インチ／分（３０．５ｃｍ／分）のクロスヘッド速度をすべての試験について使用した。
【００４９】
厚さ回復
アウト・オブ・パッケージおよびロールオーバーの厚さ試験を、ＡＳＴＭ  Ｃ１６７の「バット断熱材のブランケットの厚さおよび密度」を使用して硬化ブランケットに対して行った。
【００５０】
粉塵試験
粉塵試験を、内部試験手順Ｋ−１０２の「包装されたガラス繊維の粉塵試験、バット法」を使用して硬化ブランケットに対して行った。粉塵捕集箱の中に落ちた、硬化ブランケットの無作為に選択されたサンプル（バット）から放出される粉塵をフィルター上に捕集し、粉塵量を重量差の測定によって求めた。
【００５１】
水吸収
水吸収（重量％）試験を、ＡＳＴＭ  Ｃ１１０４の「面出しされていない鉱物繊維断熱材の水蒸気吸収を測定するための試験法」を使用して硬化ブランケットに対して行った。
【００５２】
高温表面性能
高温表面性能試験を、ＡＳＴＭ  Ｃ４１１の「高温断熱材の高温表面性能のための試験法」を使用して硬化ブランケットに対して行った。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
【表２】
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【００５５】
【表３】
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【００５６】
【表４】
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【００５７】
【表５】
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【００５８】
本発明のいくつかの実施形態が上記に記載および／または例示されているが、それらのかなりの変形および改変が可能であることが意図される。従って、本発明は、本明細書中に記載および／または例示されるこれらの特定の実施形態に限定されない。
【国際調査報告】
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