(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維絶縁材及び不織マットの製造に使用するための水性バインダー組成物であって、
９〜１４のデキストロース当量数と１，０００〜８，０００の数平均分子量とを有するマルトデキストリン４０％〜９５％；及び
クエン酸またはその塩５％〜４０％、
を含み、前記％が、全バインダー固形分に対する重量％である、水性バインダー組成物。
【請求項２】
複数のランダム配向繊維；および
前記繊維の少なくとも一部に適用された請求項１に記載のバインダー組成物；
を含む、繊維製品。
【請求項３】
前記繊維製品が、繊維絶縁製品又は不織マットである、請求項２に記載の繊維製品。
【請求項４】
前記バインダー組成物が、少なくとも1種のカップリング剤、加工助剤、増量剤、ｐＨ調整剤、触媒、架橋密度向上剤、脱臭剤、酸化防止剤、粉塵抑制剤、殺生物剤、及び耐湿剤をさらに含む、請求項２に記載の繊維製品。
【請求項５】
複数のランダム配向ガラス繊維を含む繊維ブランケットを形成する工程；
請求項１に記載のバインダー組成物を、前記ガラス繊維の少なくとも一部に適用する工程；及び
前記繊維ブランケットの前記バインダー組成物を硬化して絶縁製品を形成する工程、
を含む、繊維絶縁製品の製造方法。
【請求項６】
前記硬化工程が、繊維ブランケットをオーブンに通すことを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維絶縁製品が、添加されたホルムアルデヒドを有さない、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記クエン酸またはその塩を、水性バインダー組成物の全固形分の重量に対して、１０〜３０％含む、請求項１に記載のバインダー組成物。
【請求項９】
前記マルトデキストリンを、水性バインダー組成物の全固形分の重量に対して、６０〜９５％含む、請求項１に記載のバインダー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、繊維絶縁(insulation)製品および不織マットに関し、より詳細には、添加されたホルムアルデヒドを含まず、環境に優しいバイオベースバインダーを含む繊維絶縁製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の繊維は、強化材、テキスタイル、ならびに遮音材および断熱材(acoustical and thermal insulation:遮音及び熱的絶縁材)を含めて、様々な用途に有用である。鉱物繊維（例えば、ガラス繊維）は、典型的には、特定の用途に応じて、絶縁製品および不織マットに用いられるが、ポリプロピレン、ポリエステル、および多成分繊維のような有機繊維は、絶縁製品または不織マットを成形するのに、単独で、または鉱物繊維と組み合わせて使用され得る。
繊維絶縁材は、典型的には、ポリマー、ガラスまたは他の鉱物の溶融組成物を繊維化し、繊維化装置、例えば、回転式スピナーにより細い繊維を紡ぐことによって製造される。絶縁製品を成形するために、回転式スピナーによって製造される繊維は、ブロアによって、スピナーからコンベヤに向けて、下方に引かれる。繊維が下方に移動する時、繊維上にバインダー材料がスプレーされ、繊維は集められて、コンベヤ上で嵩高い連続ブランケットになる。バインダー材料は、絶縁製品に、梱包後の回収のための弾性（ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｙ）を付与し、また、絶縁製品を取り扱い、必要に応じて建築物の絶縁キャビティに適用できるように、剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）および取扱適性をもたせる。バインダー組成物はまた、フィラメント間の磨損から繊維を保護し、個々の繊維の間の適合性を高める。
【０００３】
バインダーでコーティングされた繊維を含むブランケットは、次いで、硬化オーブンを通過し、バインダーが硬化されて、ブランケットを所望の厚さに固定する。バインダーが硬化した後、繊維絶縁材は、個々の絶縁製品とするために、ある長さに切断され、絶縁製品は、顧客の所在地への出荷のために、梱包され得る。製造される典型的な１つの絶縁製品は、軟質絶縁バットまたはブランケットであり、これは、住宅における壁絶縁材として、または、建築物の屋根裏および床の絶縁キャビティにおける絶縁材として用いられるのに適している。別の一般的な絶縁製品は、空気吹込み（ａｉｒ−ｂｌｏｗｎ）またはバラ詰め（ｌｏｏｓｅ−ｆｉｌｌ）絶縁であり、これは、住宅および商業建築物における側壁および屋根裏の絶縁材として、さらには届きにくい位置において用いるのに適している。バラ詰め絶縁材は、絶縁材ブランケットから切断され、圧縮され、袋詰めされる、小さな立方体からなる。
不織マットは、通常の湿式（ｗｅｔ−ｌａｉｄ）法によって成形され得る。例えば、湿潤チョップドファイバーが、界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤および／または他の化学試剤を含む水スラリーに分散される。次いで、チョップドファイバーを含むスラリーは、繊維がスラリー全体に分散した状態になるように撹拌される。繊維を含むスラリーは、移動しているスクリーン上に落とされ、そこで、水の大部分が除かれて、ウェブが成形される。次いで、バインダーが適用され、得られるマットは、乾燥されて、残っている水が除去され、バインダーが硬化される。成形される不織マットは、分散した、個々のガラスフィラメントの集合体である。エアレイド（ａｉｒ−ｌａｉｄ）法は、ガラス繊維が、水スラリーにではなく、空気の流れに分散されるということ以外は同様である。
様々な試みが、ホルムアルデヒド系樹脂からの望ましくないホルムアルデヒドの放出を減らすためになされてきた。例えば、アンモニアおよび尿素のような様々なホルムアルデヒド捕捉剤が、絶縁製品からのホルムアルデヒドの放出を減らそうとする試みにおいて、ホルムアルデヒド系樹脂に添加された。その低コストのために、尿素が、ホルムアルデヒド捕捉剤として働くように、未硬化樹脂系に直接添加される。樹脂系への尿素の添加は、尿素で延長されたフェノール−ホルムアルデヒドレゾール樹脂を生成する。これらのレゾール樹脂は、塗料またはバインダーとして、さらに処理または適用され、次いで硬化され得る。残念ながら、尿素で延長されたレゾールは不安定であり、この不安定性の故に、尿素で延長されたレゾールは、現場で調製されなければならない。さらに、バインダーの在庫原材料は、保管の間に形成し得る二量体化学種の望ましくない結晶性沈殿物によって引き起こされる工程上の問題を避けるために、注意深くモニターされなければならない。アンモニアは、不快な臭気を発し、作業者に喉および鼻の刺激を生じ得るので、アンモニアは、ホルムアルデヒド捕捉剤としての尿素に対する特別に望ましい代替ではない。さらに、ホルムアルデヒド捕捉剤の使用は、絶縁製品の特性へのその潜在的な悪影響、例えば、回収率低下および剛性低下のために、一般に望ましくない。
さらに、先行技術は、ポリヒドロキシ架橋剤と共にポリアクリル酸を、またはメイラード反応に関連する炭水化物に基づく化学を、用いることに集中している。しかし、ポリアクリル酸バインダーは、いくつかの欠点を有する。例えば、ポリアクリル酸バインダーは、石油に基づく材料、および現行のフェノールバインダー系のコストの典型的には少なくとも２倍のコストを用いる。さらに、高い粘度および様々な硬化特性は、加工上の難しさを課する。また、メイラード反応に基づく製品は、硬化後に、望ましくない暗い茶色を有する。さらに、バインダーを製造するために必要とされる大量のアンモニアの使用は、安全上のリスクおよび起こり得る放出の問題を生じさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現行のバインダーによる目下の問題の故に、石油に依存せず、添加されたホルムアルデヒドを有さず、バイオベースで環境に優しく、また、コスト競争力のあるバインダー系が、当技術分野において求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、複数のランダム配向繊維、および繊維の少なくとも一部に適用された、繊維を相互に結び付けるバインダー組成物を含む繊維絶縁(insulation)製品を提供することである。バインダーは、天然由来の少なくとも１種の炭水化物、および少なくとも１種の架橋剤を含む。典型的には、炭水化物は、反応性ヒドロキシル基を有し、架橋剤は、反応性カルボキシル基を有する。炭水化物は、２〜２０のデキストロース当量（ＤＥ）を有し得る。例示的な実施形態において、炭水化物は、ペクチン、デキストリン、マルトデキストリン、デンプン、変性デンプン、デンプン誘導体、およびこれらの組合せから選択される水溶性多糖である。バインダー組成物はまた、触媒、カップリング剤、加工助剤、架橋密度向上剤、増量剤、耐湿剤、粉塵抑制（ｄｅｄｕｓｔｉｎｇ）オイル、着色剤、腐食防止剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤から選択される１種または複数の構成要素も含み得る。加工助剤には、ポリオール、例えば、グリセロール、トリエタノールアミン、ポリエチレングリコール、およびペンタエリトリトールが含まれる。１つまたは複数の実施形態において、架橋剤は、クエン酸、またはモノマー性もしくはポリマー性ポリカルボン酸、およびこれらの対応する塩であり得る。さらに、低密度製品（例えば、住宅用絶縁製品）では、バインダーは、それが硬化した後、明るい（例えば、白または黄褐）色を有する。
【０００６】
本発明のさらに別の目的は、第１の主表面および第２の主表面を有するマットの形態の、絡み合った、個別の長さを有する複数のランダム配向ガラス繊維、ならびにマットの第１の主表面を少なくとも部分的にコーティングするバインダー組成物から成形される、チョップドストランド不織マットを提供することである。バインダーは、（１）天然由来であり、また２〜２０のデキストロース当量を有する少なくとも１種の炭水化物、および（２）少なくとも１種の架橋剤を含む。バインダー組成物はまた、触媒、耐湿剤、およびｐＨ調整剤から選択される１種または複数の構成要素も含み得る。少なくとも１つの例示的な実施形態において、炭水化物は、ペクチン、デキストリン、マルトデキストリン、デンプン、変性デンプン、デンプン誘導体、およびこれらの組合せから選択される水溶性多糖である。さらに、架橋剤は、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩、酸無水物、酸無水物を有するモノマー性およびポリマー性ポリカルボン酸、クエン酸、クエン酸の塩、アジピン酸、アジピン酸の塩、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸の塩、ポリアクリル酸系樹脂、アミノアルコール、メタホウ酸ナトリウム、ポリオキシアルキレンアミン、ポリアミン、ポリオール、ならびにこれらの組合せから選択され得る。バインダーは、硬化した時に明るい色を有し、環境に優しく、また添加されたホルムアルデヒドを含まない。
【発明の効果】
【０００７】
炭水化物が天然由来であり、また再生可能資源から得られることは、本発明の利点である。
マルトデキストリンが容易に入手でき、また低コストであることは、本発明のさらに別の利点である。
本発明のバインダー組成物を用いる絶縁製品および不織マットは、様々な製品の形状、密度および用途を生み出すために、現行の製造ラインを用いて製造できるので、時間と資金が節約されることは、本発明のさらなる利点である。
バインダー組成物が、添加されたホルムアルデヒドを有さないことは、本発明の別の利点である。
また、最終製品が、絶縁製品に様々な色をもたらすための染料、顔料、または他の着色剤の使用を可能にする明るい色を有することも、本発明の利点である。さらに、ボード製品の表面を、塗料または織布もしくは不織布の覆いで仕上げる時、従来のボードより明るい色のこれらのボードを覆うためには、より少ない重量の塗料または布を要する。
【０００８】
本発明のバインダー組成物は、通常のフェノール／尿素／ホルムアルデヒドのバインダー組成物に比べて、微粒子の放出が減少することは、本発明のさらなる利点である。
炭水化物ポリマーが、２〜２０のデキストロース当量（ＤＥ）数を有し得ることは、本発明の特徴である。
マルトデキストリンが、スプレーアプリケータを含めて、通常のバインダーアプリケータによって適用することができる水性混合物を形成できることは、本発明の特徴である。
バインダーが、酸性、中性、または塩基性であり得ることは、本発明のさらなる特徴である。
本発明の絶縁製品および不織マットが、添加されたホルムアルデヒドを有さないことは、本発明の別の特徴である。
本発明のバインダー組成物が、触れた時にソフトな感じを与える（これは、これらの繊維製品を取り付ける人または使用者にとって利点がある）繊維製品、特に、より低密度の製品を生成することは、本発明のさらなる利点である。
本発明のバインダー組成物が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、およびルーフィング用途に用いられる複合強化材（例えば、チョップドストランド）にとって有用であり得ることもまた、本発明の特徴である。さらに、本発明のバインダーは、シングルエンドとマルチエンドロービングの両方に使用され得る。
本発明の前記および他の目的、特徴および利点は、以下の詳細な説明の考察により、以下でより完全に明らかになるであろう。しかし、図は例示のためであり、本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではないことが明確に理解されるべきである。
本発明の利点は、特に添付図と関連して考慮する時、以下の本発明の詳細な開示を考察すれば、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な一実施形態による、本発明のバインダー組成物を用いる、表面材付き絶縁製品の成形の概略図である。
【図２】本発明の別の例示的な実施形態による、絶縁製品が表面材を含まない場合の、本発明のバインダー組成物を用いる、ガラス繊維絶縁製品を製造するための製造ラインの立面図である。
【図３】本発明の例示的なさらなる実施形態による、本発明のバインダー組成物を用いる、ショップトストランドマットを成形するための湿式加工ラインの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特に断らなければ、本明細書において用いられる全ての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されているものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものに類似の、または等価な如何なる方法および材料も、本発明の実施または検証に用いることができるが、好ましい方法および材料は、本明細書に記載されている。公開されたまたは対応する米国または国外の特許出願、発行された米国または国外の特許、および他の如何なる参考文献も含めて、本明細書において引用されている全ての参考文献は、それぞれ、引用されている参考文献に記載されている全てのデータ、表、図、および本文を含めて、それらの全体が、参照を通じて組み込まれる。
図において、線の太さ、層、および部分は、明確さのために誇張されていることがある。層、部分、基材、またはパネルのような構成要素が、別の構成要素の「上」に存在するとして言及される場合、それは、その別の構成要素の上に直に存在していてもよい、または、介在する構成要素もまた存在していてもよい。また、ある構成要素が、別の構成要素に「隣接して」存在するとして言及される場合、その構成要素は、その別の構成要素に直に隣接していてもよい、または、介在する構成要素が存在していてもよい。用語「最上部」、「最下部」、「側面」などは、本明細書において、説明のためにのみ用いられている。図の全体を通して見出される類似の数は、類似の構成要素を示す。語句「バインダー」、「バイオベースバインダー」、「バインダー組成物」、および「バインダー配合物」は、本明細書において交換可能に用いられ得ることに留意されたい。
【００１１】
バイオベースバインダー組成物
本発明は、少なくとも１種のバイオベース成分を含む、環境に優しい水性ポリエステルバインダー組成物に関する。例示的な一実施形態において、バイオベース成分は、炭水化物であり、バインダーは、炭水化物および架橋剤を含む。典型的には、炭水化物は、反応性ヒドロキシル基を有し、架橋剤は反応性カルボキシル基を有する。ある例示的な実施形態において、炭水化物ベースバインダー組成物はまた、カップリング剤、加工助剤、増量剤、ｐＨ調整剤、触媒、架橋密度向上剤、脱臭剤、酸化防止剤、粉塵抑制剤、殺生物剤、耐湿剤、またはこれらの組合せも含む。バインダーは、絶縁材およびチョップドストランド不織マットの成形に使用され得る。さらに、バインダーは、添加されたホルムアルデヒドを含まない。さらに、バインダー組成物は、通常のフェノール／尿素／ホルムアルデヒドのバインダー組成物に比べて、微粒子の放出を減少させる。本発明のバインダーはまた、パーティクルボード、合板および／またはハードボードの成形においても有用であり得る。
【００１２】
例示的な１つまたは複数の実施形態において、バインダーは、天然由来であり、再生可能資源から得られる少なくとも１種の炭水化物を含む。例えば、炭水化物は、植物資源、例えば、マメ、トウモロコシ、コーン、ワキシー（ｗａｘｙ）コーン、サトウキビ、ミロ、ホワイトミロ、ジャガイモ、サツマイモ、タピオカ、コメ、モチゴメ、エンドウ、サゴ、コムギ、オートムギ、オオムギ、ライムギ、アマランサス（ａｍａｒａｎｔｈ）および／またはキャッサバ、さらには、高デンプン含有量を有する他の植物から得られ得る。炭水化物ポリマーはまた、タンパク質、ポリペプチド、脂質、および低分子量炭水化物の残渣を含む、植物から得られるデンプン含有粗生成物から得られてもよい。炭水化物は、単糖（例えば、キシロース、グルコース、およびフルクトース）、二糖（例えば、スクロース、マルトース、およびラクトース）、オリゴ糖（例えば、グルコースシロップおよびフルクトースシロップ）、ならびに、多糖および水溶性多糖（例えば、ペクチン、デキストリン、マルトデキストリン、デンプン、変性デンプン、およびデンプン誘導体）から選択され得る。
【００１３】
炭水化物ポリマーは、約１、０００〜約８，０００の数平均分子量を有し得る。さらに、炭水化物ポリマーは、２〜２０、７〜１１、９〜１４のデキストロース当量（ＤＥ）数を有し得る。炭水化物は、有利には、低い粘度を有し、また、単独で、または添加剤と共に、適度な温度（例えば、８０〜２５０℃）で硬化する。低い粘度は、その炭水化物をバインダー組成物に利用することを可能にする。例示的な実施形態において、炭水化物の粘度は、５０％の濃度、および２０と３０℃の間で、５００ｃｐｓ未満であり得る。本発明のバインダー組成物における炭水化物の使用は、炭水化物がすぐに入手できる、または容易に入手でき、また、低コストであるという利点がある。
少なくとも１つの例示的な実施形態において、炭水化物は、デキストリンまたはマルトデキストリンのような水溶性多糖である。炭水化物ポリマーは、バインダー組成物における全固形分の約４０重量％〜約９５重量％、バインダー組成物における全固形分の約５０重量％〜約９５重量％、約６０重量％〜約９０重量％、または約７０重量％〜約８５重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。本明細書で用いられる場合、重量％は、バインダー組成物における全固形分に対する重量％を示す。
【００１４】
さらに、バインダー組成物は、架橋剤を含む。架橋剤は、炭水化物を架橋させるのに適する如何なる化合物であってもよい。例示的な実施形態において、架橋剤は、９０を超える、約９０〜約１０，０００、または約１９０〜約４，０００の数平均分子量を有する。ある例示的な実施形態において、架橋剤は、約１０００未満の数平均分子量を有する。適切な架橋剤の非限定的な例には、ポリカルボン酸（およびそれらの塩）、酸無水物、酸無水物を有するモノマー性およびポリマー性ポリカルボン酸（すなわち、混合酸無水物）、クエン酸（およびその塩、例えば、クエン酸アンモニウム）、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸、アジピン酸（およびその塩）、ポリアクリル酸（およびその塩）、ポリアクリル酸系樹脂、例えば、ＱＸＲＰ  １７３４およびＡｃｕｍｅｒ  ９９３２（どちらも、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている）が含まれる。例示的な実施形態において、架橋剤は、モノマー性またはポリマー性ポリカルボン酸、クエン酸、および対応するこれらの塩のいずれかであり得る。架橋剤は、バインダー組成物の約５０重量％までの量で、バインダー組成物中に存在し得る。例示的な実施形態において、架橋剤は、バインダー組成物における全固形分の約５．０重量％〜約４０重量％、または約１０重量％〜約３０重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００１５】
任意選択で、バインダー組成物は、架橋を助けるための触媒を含んでいてもよい。触媒には、無機塩、ルイス酸（すなわち、塩化アルミニウムもしくは三フッ化ホウ素）、ブレーンステッド酸（すなわち、硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸およびホウ酸）、有機金属複合体（すなわち、カルボン酸リチウム塩、カルボン酸ナトリウム塩）、ならびに／またはルイス塩基（すなわち、ポリエチレンイミン、ジエチルアミン、もしくはトリエチルアミン）が含まれ得る。さらに、触媒には、リン含有有機酸のアルカリ金属塩；特に、リン酸、次亜リン酸（ｈｙｐｏｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  ａｃｉｄ）、またはポリリン酸のアルカリ金属塩が含まれ得る。このようなリン触媒の例には、これらに限らないが、次亜リン酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、ピロリン酸二ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｈｅｘａｍｅｔｈａｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、リン酸カリウム、トリポリリン酸カリウム、トリメタリン酸ナトリウム、テトラメタリン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｔｅｔｒａｍｅｔｈａｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、およびこれらの混合物が含まれる。さらに、触媒または硬化促進剤は、フルオロボレート化合物、例えば、フルオロホウ酸、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸カルシウム、テトラフルオロホウ酸マグネシウム、テトラフルオロホウ酸亜鉛、テトラフルオロホウ酸アンモニウム、およびこれらの混合物であってもよい。さらに、触媒は、リン化合物とフルオロボレート化合物の混合物であってもよい。他のナトリウム塩、例えば、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウムもまた、または代わりに、触媒／促進剤として使用され得る。触媒または硬化促進剤は、バインダー組成物における全固形分の約０重量％〜約１０重量％、または約１．０重量％〜約５．０重量％、または約３．０重量％〜約５．０重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００１６】
バインダー組成物は、任意選択で、少なくとも１種のカップリング剤を含んでいてもよい。少なくとも１つの例示的な実施形態において、カップリング剤は、シランカップリング剤である。カップリング剤は、バインダー組成物における全固形分の約０．０１重量％〜約５．０重量％、約０．０１重量％〜約２．５重量％、または約０．１重量％〜約０．５重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００１７】
バインダー組成物に使用され得るシランカップリング剤の非限定的例は、官能基のアルキル、アリール、アミノ、エポキシ、ビニル、メタクリロキシ、ウレイド、イソシアネート、およびメルカプトによって特徴付けられ得る。例示的な実施形態において、シランカップリング剤には、１つまたは複数の官能基、例えば、アミン（第１級、第２級、第３級、および第４級）、アミノ、イミノ、アミド、イミド、ウレイド、またはイソシアネートを有する１個または複数の窒素原子を含むシランが含まれる。適切なシランカップリング剤の非限定的な具体例には、これらに限らないが、アミノシラン（例えば、３−アミノプロピル−トリエトキシシランおよび３−アミノプロピル−トリヒドロキシシラン）、エポキシトリアルコキシシラン（例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランおよび３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン）、メタクリル（ｍｅｔｈｙａｃｒｙｌ）トリアルコキシシラン（例えば、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランおよび３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン）、炭化水素トリアルコキシシラン、アミノトリヒドロキシシラン、エポキシトリヒドロキシシラン、メタクリルトリヒドロキシシラン、ならびに／または炭化水素トリヒドロキシシランが含まれる。１つまたは複数の例示的な実施形態において、シランは、アミノシラン、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシランである。
【００１８】
バインダー組成物に用いられるのに適する例示的なさらなるカップリング剤（シランカップリング剤を含めて）が、下に記載される。
・アクリル：３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン；３−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン；３−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン；３−アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン；３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン
・アミノ：アミノプロピルメチルジメトキシシラン；アミノプロピルトリエトキシシラン；アミノプロピルトリメトキシシラン／ＥｔＯＨ；アミノプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン；（２−アミノエチル）−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン；Ｎ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン
・エポキシ：３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン；３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン；３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルメチルジメトキシシラン；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルメチルジエトキシシラン；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン
・メルカプト：３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン；３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン；３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン；３−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン
・スルフィド：ビス［３−（トリエトキシシリル）プロピル］−テトラスルフィド；ビス［３−（トリエトキシシリル）プロピル］−ジスルフィド
【００１９】
・ビニル：ビニルトリメトキシシラン；ビニルトリエトキシシラン；ビニルトリス（２−メトキシエトキシ）シラン；ビニルトリクロロシラン；トリメチルビニルシラン
・アルキル：メチルトリメトキシシラン；メチルトリエトキシシラン；ジメチルジメトキシシラン；ジメチルジエトキシシラン；テトラメトキシシラン；テトラエトキシシラン；エチルトリエトキシシラン；ｎ−プロピルトリメトキシシラン；ｎ−プロピルトリエトキシシラン；イソブチルトリメトキシシラン；ヘキシルトリメトキシシラン；ヘキシルトリエトキシシラン；オクチルトリメトキシシラン；デシルトリメトキシシラン；デシルトリエトキシシラン；オクチルトリエトキシシラン；ｔｅｒｔ−ブチルジメチルクロロシラン；シクロヘキシルメチルジメトキシシラン；ジシルオヘキシルジメトキシシラン；シクロヘキシルエチルジメトキシシラン；ｔ−ブチルメチルジメトキシシラン
・クロロアルキル：３−クロロプロピルトリエトキシシラン；３−クロロプロピルトリメトキシシラン；３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン
・ペルフルオロ：デカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリメトキシシラン；（（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリメトキシシラン
・フェニル：フェニルトリメトキシシラン；フェニルトリエトキシシラン；ジフェニルジエトキシシラン；ジフェニルジメトキシシラン；ジフェニルジクロロシラン
・上に列挙したシランの加水分解物
・ジルコネート：ジルコニウムアセチルアセトネート；ジルコニウムメタクリレート
・チタネート：テトラ−メチルチタネート；テトラ−エチルチタネート；テトラ−ｎ−プロピルチタネート；テトラ−イソプロピルチタネート；テトラ−イソブチルチタネート；テトラ−ｓｅｃ−ブチルチタネート；テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルチタネート；モノｎ−ブチル、トリメチルチタネート；モノエチルトリシクロヘキシルチタネート；テトラ−ｎ−アミルチタネート；テトラ−ｎ−ヘキシルチタネート；テトラ−シクロペンチルチタネート；テトラ−シクロヘキシルチタネート；テトラ−ｎ−デシルチタネート；テトラｎ−ドデシルチタネート；テトラ（２−エチルヘキシル）チタネート；テトラオクチレングリコールチタネートエステル；テトラプロピレングリコールチタネートエステル；テトラベンジルチタネート；テトラ−ｐ−クロロベンジルチタネート；テトラ２−クロロエチルチタネート；テトラ２−ブロモエチルチタネート；テトラ２−メトキシエチルチタネート；テトラ２−エトキシエチルチタネート。
【００２０】
本発明での特に適切なチタネートエステル安定剤は、ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ＆  Ｃｏ．，  Ｉｎｃ．によって、Ｔｙｚｏｒ（登録商標）の商品名で製造される独占的なチタネートエステル組成物である。非限定的例には、（例えば、低級脂肪族アルコールの）溶液としてではなく１００％の状態で販売されているＴｙｚｏｒ（登録商標）チタネートエステル、例えば、Ｔｙｚｏｒ（登録商標）ＴＢＴ（テトラブチルチタネート）、Ｔｙｚｏｒ（登録商標）ＴＰＴ（テトライソプロピルチタネート）、およびＴｙｚｏｒ（登録商標）ＯＧ（テトラオクチレングリコールチタネートエステル）が含まれる。
【００２１】
さらに、バインダー組成物は、前記の炭水化物以外に、加工助剤（例えば、ポリオール）を含んでいてもよい。加工助剤が繊維の組み立ておよび配向の工程を容易にするように機能する限り、加工助剤は特に限定されない。加工助剤は、バインダーの付着の分布の均一性を向上させるために、バインダーの粘度を下げるために、成形後のランプ高さ（ｒａｍｐ  ｈｅｉｇｈｔ）を増すために、縦方向の重量分布の均一性を向上させるために、および／または、成形およびオーブン硬化工程の両方におけるバインダーの脱水を加速させるために、用いることができる。加工助剤は、約０重量％〜約２５．０重量％、約１．０重量％〜約２０．０重量％、または約５．０重量％〜約１５．０重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００２２】
加工助剤の例には、粘度調整剤（例えば、グリセロール、１，２，４−ブタントリオール、１，４−ブタンジオール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、ポリ（エチレングリコール））、ならびに消泡剤（例えば、鉱物、パラフィン、または植物油のエマルジョンおよび／または分散体、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）流体の分散体、およびポリジメチルシロキサンまたは他の材料により疎水性化されたシリカの分散体、ならびにエチレンビス−ステアラミド（ＥＢＳ）のようなアミドワックスまたは疎水性化シリカからなる粒子）が含まれる。バインダー組成物に用いられ得るさらなる加工助剤は、界面活性剤である。１種または複数の界面活性剤が、バインダーの霧化（ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）、濡れ、および界面接着の助けとなるように、バインダー組成物に含められ得る。
【００２３】
界面活性剤は特に限定されず、これらに限らないが、イオン性界面活性剤（例えば、サルフェート、スルホネート、ホスフェート、およびカルボキシレート）；サルフェート（例えば、アルキルサルフェート、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、アルキルエーテルサルフェート、ラウレス硫酸ナトリウム、およびミレス（ｍｙｒｅｔｈ）硫酸ナトリム）；両性界面活性剤（例えば、アルキルベタイン、例えば、ラウリル−ベタイン）；スルホネート（例えば、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、パーフルオロオクタンスルホネート、パーフルオロブタンスルホネート、およびアルキルベンゼンスルホネート）；ホスフェート（例えば、アルキルアリールエーテルホスフェートおよびアルキルエーテルホスフェート）；カルボキシレート（例えば、アルキルカルボキシレート、脂肪酸塩（石鹸）ステアリン酸ナトリウム、ラウリルサルコシンナトリウム、カルボキシレートフッ素系界面活性剤、パーフルオロノナノエート（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｎａｎｏａｔｅ）、およびパーフルオロオクタノエート）；陽イオン（アルキルアミン塩、例えば、ラウリルアミン酢酸塩）；ｐＨ依存性界面活性剤（第１級、第２級または第３級アミン）；永続的に荷電した第４級アンモニウム陽イオン（例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、セチルピリジニウムクロリド、およびベンゼトニウムクロリド）；ならびに、双性イオン性界面活性剤、第４級アンモニウム塩（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロリドおよびアルキルベンジルジメチルアンモニウムクロリド）、ならびに、ポリオキシエチレンアルキルアミンのような界面活性剤が含まれる。
【００２４】
本発明に関連して使用され得る適切な非イオン性界面活性剤には、ポリエーテル（例えば、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの縮合物、これらには、直鎖および分岐鎖のアルキルおよびアルカリールポリエチレングリコールエーテルおよびポリプロピレングリコールエーテルおよびチオエーテルが含まれる）；約７〜約１８個の炭素原子を含むアルキル基を有し、また約４〜２４０個のエチレンオキシ単位を有するアルキルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール（例えば、へプチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール、およびノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール）；ソルビタン、ソルビド、マンニタン、およびマンニドが含めて、ヘキシトールのポリオキシアルキレン誘導体；部分長鎖脂肪酸エステル（例えば、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、およびソルビタントリオレエートのポリオキシアルキレン誘導体）；エチレンオキシドと疎水性塩基との縮合物（この塩基は、プロピレンオキシドとプロピレングリコールを縮合させることによって形成される）；硫黄含有縮合物（例えば、エチレンオキシドと、高級アルキルメルカプタン、例えば、ノニル、ドデシル、もしくはテトラデシルメルカプタンとの、またはアルキルチオフェノール（このアルキル基は、約６〜約１５個の炭素原子を含む）との縮合によって調製される縮合物）；長鎖カルボン酸（例えば、ラウリン、ミリスチン、パルミチン、およびオレイン酸、例えば、トール油脂肪酸）のエチレンオキシド誘導体；長鎖アルコール（例えば、オクチル、デシル、ラウリル、もしくはセチルアルコール）のエチレンオキシド誘導体；ならびにエチレンオキシド／プロピレンオキシドのコポリマーが含まれる。
【００２５】
少なくとも１つの例示的な実施形態において、界面活性剤は、ＳＵＲＦＯＮＹＬ（登録商標）４２０、ＳＵＲＦＯＮＹＬ（登録商標）４４０、およびＳＵＲＦＯＮＹＬ（登録商標）４６５、これらは、エトキシ化２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール界面活性剤（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，  Ｉｎｃ．（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、ペンシルベニア州）から市販されている）であり、Ｓｔａｎｆａｘ（ラウリル硫酸ナトリウム）、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ  ４６５（エトキシ化２，４，７，９−テトラメチル  ５  デシン−４，７−ジオール）、Ｔｒｉｔｏｎ（商標）ＧＲ−ＰＧ７０（１，４−ビス（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸ナトリウム）、およびＴｒｉｔｏｎ（商標）ＣＦ−１０（ポリ（オキシ−１，２−エタンジオール），α−（フェニルメチル）−ω−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）フェノキシ）である。界面活性剤は、バインダー組成物における全固形分の約０．０重量％〜約１０重量％、約０．０１重量％〜約１０重量％、または約０．２重量％〜約５．０重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００２６】
バインダー組成物は、加工設備へのあり得る腐食を減らす、または排除するために、腐食防止剤を任意選択で含んでいてもよい。腐食防止剤は、様々な作用剤、例えば、ヘキサミン、ベンゾトリアゾール、フェニレンジアミン、ジメチルエタノールアミン、ポリアニリン、亜硝酸ナトリウム、ベンゾトリアゾール、ジメチルエタノールアミン、ポリアニリン、亜硝酸ナトリム、シンナムアルデヒド、アルデヒドとアミンの縮合生成物（イミン）、クロメート、ニトライト、ホスフェート、ヒドラジン、アスコルビン酸、シュウ酸スズ、塩化スズ、硫酸スズ、チオウレア、酸化亜鉛、およびニトリルから選択できる。代わりに、腐食は、工程制御による抑制、例えば、工程用水の中和、腐食成分の除去、および腐食性を最小限度に抑えるための工程用水処理によって、減らす、または排除することができる。腐食防止剤は、約０重量％〜約１５．０重量％、約１．０重量％〜約５．０重量％、または約０．２重量％〜約１．０重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
さらに、バインダー組成物はまた、ガラス繊維製品でのカビおよび真菌の成長を弱める、または排除するために、１種または複数の殺生物剤、例えば、３−ヨード−２  プロピル−ｎ−ブチルカルバメート、カルバミン酸，ブチル−，３−ヨード−２−プロピニルエステル（ＩＰＢＣ）、２−ブロモ−２−ニトロプロパン−１，３−ジオール、硝酸マグネシウム、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、塩化マグネシウム、スルファミン酸，Ｎ−ブロモ，ナトリウム塩、ジヨードメチル−ｐ−トリスルホン、ジブロモアセトニトリル、および２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミドを含み得る。殺生物剤は、約０重量％〜約１０．０重量％、約０．０５重量％〜約１．０重量％、または約０．１重量％〜約０．５重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００２７】
さらに、バインダー組成物は、炭水化物ベースポリエステルバインダーの架橋度を向上させるために、少なくとも１種の架橋密度向上剤を任意選択で含んでいてもよい。架橋密度の向上は、ヒドロキシル基とカルボン酸基との間のエステル化を増加させること、および／または、熱硬化樹脂の強度を向上させるためにフリーラジカルによる結合を導入すること、によって実現できる。エステル化による架橋密度は、ヒドロキシルとカルボン酸との間の比を変えること、および／または、さらなるエステル化官能基（例えば、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、１−アミノ−２−プロパノール、１，１’−アミノビス，−２−プロパノール、１，１，’１’’ニトリロトリ−２−プロパノール、２−メチルアミノエタノール、２−ジメチルアミノエタノール、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、２｛（２アミノエチル）アミノ｝エタノール、２−ジエチルアミノエタノール、２−ブチルアミノエタノール、２−ジブチルアミノエタノール、２シクロヘキシルアミンセタノール、２，２’−（メチルアミノ）ビス−エタノール、２，２’−（ブチルアミノ）ビス−エタノール、１−メチルアミノ−２プロパノール、１−ジメチルアミノ−２−プロパノール、１−（２−アミノエチルアミノ）−２−プロパノール、１，１’−（メチルイミノ）ビス−２−プロパノール、３−アミノ−１−プロパノール、３−ジメチルアミノ−１−プロパノール、２−アミノ−１−ブタノール、１−エチルアミノ−２−ブタノール、４−ジエチルアミノ−１−ブタノール、１−ジエチルアミノ−２−ブタノール、３−アミノ−２，２−ジメチル−１−プロパノール、２，２−ジメチル−３−ジメチルアミノ−１−プロパノール、４−ジエチルアミノ−２−ブチン−１−オール、５−ジエチルアミノ−３−ペンチン−２−オール、ビス（２−ヒドロキシプロピル）アミン、さらには、他のアルカノールアミン、これらの混合物、およびこれらのポリマー）を添加することによって調節できる。架橋密度の向上を実現する別の方法は、架橋反応に、エステル化とフリーラジカル反応の両方を用いることである。両方の反応に用いることができる化学品には、無水マレイン酸、マレイン酸、およびイタコン酸が含まれる。架橋密度向上剤は、約０重量％〜約２５．０重量％、約１．０．０重量％〜約２０．０重量％、または約５．０重量％〜約１５重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００２８】
バインダーはまた、ｐＨを望みのレベルに調節するのに十分な量で、有機および／または無機の酸および塩基を含み得る。ｐＨは、意図される用途に応じて、または、バインダー組成物の成分の適合性を容易にするために、調節され得る。例示的な実施形態において、ｐＨ調整剤は、バインダー組成物のｐＨを酸性ｐＨに調節するために用いられる。適切な酸性ｐＨ調整剤の例には、無機酸、例えば、これらに限らないが、硫酸、リン酸およびホウ酸、さらには、ｐ−トルエンスルホン酸、モノ−またはポリカルボン酸（例えば、これらに限らないが、クエン酸、酢酸およびこれらの無水物、アジピン酸、シュウ酸）のような有機酸、ならびに対応するこれらの塩が含まれる。さらに、酸前駆体であり得る無機塩。酸は、ｐＨを調節し、ある場合には、上で論じられたように、架橋剤として作用する。任意選択で、有機および／または無機の塩基、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、およびジエチルアミン、ならびに任意の種類の第１級、第２級、または第３級アミン（アルカノールアミンが含まれる）は、ｐＨ調節に用いることができる。バインダー組成物のｐＨは、酸性の状態にある場合、中間の全ての値および範囲を含めて、約１〜約６、ある例示的な実施形態では、約２〜約５の範囲にあり得る。少なくとも１つの例示的な実施形態において、バインダー組成物のｐＨは、約２．５である。酸性バインダー組成物におけるｐＨ調整剤は、望みのｐＨを得るのに十分な量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００２９】
バインダー組成物はまた、耐湿剤、例えば、ミョウバン、硫酸アルミニウム、ラテックス、シリコーンエマルジョン、ポリ（オルガノシロキサン）、疎水性ポリマーエマルジョン（例えば、ポリエチレンエマルジョンまたはポリエステルエマルジョン）、およびこれらの混合物を含み得る。明確さのために言えば、ポリ（オルガノシロキサン）は、式−（−Ｒ1ＳｉＲ2−）n−のポリマーであり、式中、Ｒ1およびＲ2の少なくとも一方は、例えば、アルキルまたはアルケニル、フェニルなどを含めた有機基である。少なくとも１つの例示的な実施形態において、ラテックス系は、水性ラテックスエマルジョンである。ラテックスエマルジョンは、典型的には乳化重合によって製造される、ラテックス粒子を含む。ラテックス粒子以外に、ラテックスエマルジョンは、水、アンモニアのような安定剤、および界面活性剤を含み得る。耐湿剤は、バインダー組成物における全固形分の０重量％〜約２０重量％、約５．０重量％〜約１０重量％、または約５．０重量％〜約７．０重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００３０】
さらに、バインダーは、絶縁材の後の製造および取付けに悪影響を及ぼし得る、無機および／または有機の粒子の存在を減らす、または排除するために、粉塵抑制剤を含み得る。粉塵抑制剤は、通常の鉱油、鉱油エマルジョン、天然または合成オイル、バイオベースオイル、または潤滑油、例えば、これらに限らないが、シリコーンおよびシリコーンエマルジョン、ポリエチレングリコール、さらには、オーブン内でのオイルの蒸発を最小限度に抑えるように高い引火点を有する任意の石油または非石油系オイルであり得る。
さらに、バインダーは、バインダーの外観を向上させる、および／または、全製造コストを下げるために、少なくとも１種の増量剤を任意選択で含んでいてもよい。増量剤は、無機フィラー、例えば、酸化スズもしくは炭酸カルシウム、または有機材料、例えば、リグニン、リグニンスルホネート、もしくはタンパク質ベースのバイオマスであり得る。例示的な実施形態において、増量剤は、タンパク質含有バイオマスである。炭水化物と同様に、タンパク質含有バイオマスは、天然由来であり、再生可能資源から得られる。例えば、そのタンパク質は、ダイズ（例えば、ダイズ粉）、ラッカセイ、ヒマワリ、インゲンマメ、クルミのような植物原料に、または高いタンパク含有量を有する他の植物に由来し得る。代わりに、タンパク質は、動物原料、例えば、これらに限らないが、卵、血液、および動物組織（例えば、牛肉、豚肉、または鶏肉、さらには魚）に由来し得る。タンパク質含有バイオマスは、約９５％までのタンパク質を、例示的な実施形態においては、９０％、７５％、または５０％までのタンパク質を含み得る。本明細書で用いられる場合、用語「タンパク質」は、１種または複数のポリペプチドからなる高分子と定義され得るが、そのアミノ酸配列に関係なく、ポリペプチドの任意の組合せを含む。さらに、用語「タンパク質」は、それらの構造でタンパク質を天然に得ることができる全ての可能な構造、またはその反応性を向上させるために修飾されたタンパク質を含むものとする。天然タンパク質および合成タンパク質の誘導体もまた、用語「タンパク質」の範囲内に含められることが理解されるべきである。１つまたは複数の例示的実施形態において、タンパク質含有バイオマスは、ダイズ粉である。増量剤は、バインダー組成物における全固形分の約０重量％〜約７０．０重量％、約５．０重量％〜約５０．０重量％、または約１０．０重量％〜約４０．０重量％の量で、バインダー組成物中に存在し得る。
【００３１】
バインダーは、通常の添加剤、例えば、これらに限らないが、染料、顔料、フィラー、着色剤、ＵＶ安定剤、熱安定剤、消泡剤、酸化防止剤、乳化剤、保存剤（例えば、安息香酸ナトリウム）、腐食防止剤、およびこれらの混合物を、任意選択で含んでいてもよい。他の添加剤が、工程および製品の性能の向上のために、バインダー組成物に添加されてもよい。このような添加剤には、潤滑油、湿潤剤、界面活性剤、帯電防止剤および／または撥水剤が含まれる。添加剤は、痕跡量（例えば、バインダー組成物の約０．１重量％未満）から、バインダー組成物における全固形分の約１０．０重量％まで、バインダー組成物中に存在し得る。ある例示的な実施形態において、添加剤は、バインダー組成物における全固形分の約０．１重量％〜約５．０重量％、約１．０重量％〜約４．０重量％、または約１．５重量％〜約３．０重量％の量で存在する。
バインダーは、さらに、強化繊維に適用するために、活性固形分を溶解または分散させるための水を含む。水は、水性バインダー組成物を、強化繊維にそれを適用するのに適する粘度まで希釈するのに、および繊維での望ましい固形分含有量を達成するのに十分な量で添加され得る。特に、バインダー組成物は、バインダー組成物における全固形分の約５０重量％〜約９８．０重量％の量で、水を含み得る。
【００３２】
バインダー組成物は、架橋剤を水に溶解または分散させて、混合物とすることによって製造され得る。次に、炭水化物が混合物中で架橋剤と混合されて、バインダー組成物となり得る。望まれる場合、硬化促進剤（すなわち、触媒）が、バインダー組成物に添加され得る。バインダー組成物は、望ましい固形分量を得るために、水でさらに希釈されてもよい。必要であれば、混合物のｐＨが、有機および無機の酸および塩基により、望ましいｐＨレベルに調節されてもよい。
【００３３】
本発明の最も広い態様において、炭水化物ベースバインダー組成物は、炭水化物（例えば、マルトデキストリン）および架橋剤（例えば、ポリアクリル酸またはクエン酸）から形成される。本発明の実施形態による本発明のバインダー組成物に用いられる成分の範囲が、表１に記載されている。
0006663834.tif 000002
加工助剤（例えば、グリセロール）または低分子量の炭水化物を含む、本発明の別の例示的実施形態による水性バインダー組成物が、表２に記載されている。
0006663834.tif 000003
【００３４】
加工助剤および触媒／硬化促進剤を含む、本発明のさらなる例示的実施形態による水性バインダー組成物が、表３に記載されている。
0006663834.tif 000004
【００３５】
バイオベースバインダーによる繊維製品
例示的な一実施形態において、バインダー組成物は、繊維製品、典型的には絶縁製品を成形するために用いられる。繊維製品は、一般に、硬化した熱硬化性ポリマー材料によって互いに接合され、マット化された無機繊維から成形される。適切な無機繊維の例には、ガラス繊維、ガラス繊維ウール、およびセラミック繊維が含まれる。任意選択で、天然繊維および／または合成繊維、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアミド、アラミドおよび／またはポリアラミド繊維のような他の強化繊維が、ガラス繊維以外に、絶縁製品中に存在していてもよい。本明細書との関連で用いられる場合、用語「天然繊維」は、これらに限らないが、茎、種子、葉、根、または師部を含めて、植物のいずれかの部分から取り出される植物繊維を表す。強化用繊維材料として用いられるのに適する天然繊維の例には、玄武岩、綿、ジュート、竹、カラムシ、バガス、麻、コイア、リネン、ケナフ、サイザル、亜麻、ヘナケ麻、およびこれらの組合せが含まれる。絶縁製品は、専ら１種の繊維から成形されてもよく、または、絶縁製品は、複数のタイプの繊維の組合せから成形されてもよい。例えば、絶縁製品は、絶縁材に望まれる用途に応じて、様々なタイプのガラス繊維の組合せ、または異なる無機繊維および／または天然繊維の様々な組合せから成形されてもよい。本明細書に記載の実施形態では、主にガラス繊維で成形される絶縁製品が参照される。
【００３６】
用語「繊維製品」は、全般的であり、様々な組成物、製造物品、および製造方法を包括的に含む。「繊維製品」は、多くの異なる特性によって特徴付けられ、分類され得る；例えば、密度は、製品に応じて、約０．２ポンド／立方フィート（「ｐｃｆ」）から、約１０ｐｃｆのように大きな密度まで、広い範囲にわたり得る。低密度軟質絶縁バットおよびブランケットは、典型的には、約０．２ｐｃｆと約５ｐｃｆの間、より一般的には、約０．３〜約４ｐｃｆの密度を有する。繊維製品にはまた、約１〜約１０ｐｃｆ、より典型的には、約２または３ｐｃｆ〜約８ｐｃｆの密度を有する、より高密度の製品、例えば、ボードおよびパネルまたは成形製品も含まれる。より高密度の絶縁製品は、これらに限らないが、金属建築物の絶縁、パイプまたはタンクの絶縁、絶縁性の天井および壁パネル、ダクトボードならびにＨＶＡＣ絶縁、電気器具および自動車の絶縁などを含めて、産業および／または商業の用途に使用され得る。
分類に役立つ別の特性は、製品の硬さ（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）である。住宅用絶縁バットは、典型的にはかなり軟質であり、それらは、ロールまたはバットに圧縮できると同時に、圧縮を解除すると、それらの「嵩高性」を回復する。対照的に、他の繊維製品、例えば、少数の例を挙げると、天井タイル、壁パネル、基礎ボード、および特定のパイプ絶縁材は、設計によって、かなり硬質であり、軟質でない。これらの製品は、僅かしか曲がらず、特別なスペースにうまく合わせられる、または一致させられる見込みはない。
【００３７】
形状は、別の重要な特性である。言及されたように、軟質であり、強制的に一致する形状を取らせることができる繊維製品もあり、一方、特定の目的のために成形および造形されているものもある。ある実施形態では、形状は、ダクトボード、天井タイルおよびある壁絶縁体におけるように、実質的に平坦である。別の実施形態において、繊維絶縁製品は、特定の大きさの導管、パイプまたはタンクに適する特別の形状（例えば、円筒状）に製造される。他の場合には、特別な形状のものおよび切断片（多くの場合、打抜き片）が、特定の電気器具絶縁製品、自動車絶縁製品などに含まれる。最後に、他の形状が、不織テキスタイル絶縁製品により作り出される。
【００３８】
繊維絶縁製品の別の分類は、製造方法を含み得る。ガラス繊維絶縁材の製造は、溶融ガラスの回転式繊維化、直ちに移動コンベヤ上に繊維ガラスパックを成形すること、および繊維ガラス絶縁バット上のバインダーを硬化させて、図１に示される絶縁ブランケットを成形することによって、連続工程で実施され得る。ガラスは、タンク（示されていない）内で溶融され、繊維化スピナー１５のような繊維成形装置に供給される。スピナー１５は高速で回転する。遠心力により、溶融ガラスが、繊維化スピナー１５の外周側壁の穴を通過して、ガラス繊維が成形される。ランダムな長さのガラス繊維３０が、繊維化スピナー１５により細くなり、通常は下向きに、すなわち、スピナー１５の面にほぼ直角を成すように、成形チャンバ２５内に位置するブロア２０によって風を吹き付けられる。ガラス繊維３０は、同じタイプのガラスであってもよく、または、それらは異なるタイプのガラスから成形されていてもよいことが理解されるべきである。繊維化スピナー１５により成形される繊維３０の少なくとも１つが、デュアルガラス繊維であることもまた本発明の範囲内にあり、この場合、個々の繊維の各々は、２つの異なるガラス組成物から成形される。
ブロア２０は、繊維３０を下方に向かわせて、繊維バット４０を成形させる。ガラス繊維３０は、約２〜約９μｍ、または約３〜約６μｍの直径を有し得る。ガラス繊維３０の小さな直径は、最終の絶縁製品に、ソフトな感じおよび柔軟性をもたせる助けとなる。
ガラス繊維は、成形チャンバ２５を通過している間で、延伸動作のためにまだ高温である間に、繊維ガラスで成形される絶縁パック４０の全体にわたってバインダー組成物が分布するように、環状のスプレーリング３５によって、本発明の水性バインダー組成物をスプレーされる。水もまた、水性バインダー組成物を適用する前に、少なくともある程度ガラス繊維３０を冷却するために、成形チャンバ２５において、例えばスプレーによって、ガラス繊維３０に適用されてもよい。バインダーは、繊維製品全体の約１重量％〜３０重量％、より普通には、約２重量％〜約２０重量％、または約３重量％〜約１４重量％の量で存在し得る。繊維製品のバインダー含有量は、典型的には、硬化後の製品の強熱減量または「ＬＯＩ」によって求められる。
未硬化樹脂バインダーが付着したガラス繊維３０は、成形チャンバ２５内の成形用エンドレスコンベヤ４５の上で、集積され、成形用コンベヤ４５の下からの、繊維パック４０を通しての真空引き（示されていない）に助けられながら、未硬化絶縁材パック４０に成形される。成形動作の間の、ガラス繊維３０および繊維パック４０を通る空気の流れによる残存する熱は、通常、ガラス繊維３０が成形チャンバ２５を出ていく前に、バインダーの水の大部分を蒸発させるのに十分であるので、残っているバインダー成分が、粘性のある、または幾分粘性のある高固形分液体として繊維３０上に残される。
【００３９】
コーティングされた繊維パック４０（これは、成形チャンバ２５内でのパック４０を通る空気の流れのせいで、圧縮された状態にある）は、次いで、成形チャンバ２５から、出口ロール５０の下を通り、移動ゾーン５５へと移動し、そこで、パック４０は、ガラス繊維の弾性のせいで、垂直に膨張する。膨張した絶縁パック４０は、次いで、例えば、硬化オーブン６０を通してパック４０を送ることによって、加熱され、硬化オーブンでは、加熱空気が絶縁パック４０を通して送られて、バインダーに残っている水を蒸発させ、バインダーを硬化させ、繊維を互いに強固に結び付ける。加熱空気は、ファン７５により、下側オーブンコンベヤ７０、絶縁パック４０、上側オーブンコンベヤ６５を通り、硬化オーブン６０から排出装置８０を通って出ていくように強制的に送られる。硬化したバインダーは、絶縁ブランケット１０に、強度と弾性を付与する。バインダーの乾燥と硬化は、１つまたは２つの別のステップのいずれかで実施され得ることが理解されるべきである。２段階（２ステップ）法は、一般に、Ｂ−ステージング（Ｂ−ｓｔａｇｉｎｇ）として知られている。
【００４０】
また、硬化オーブン６０において、絶縁パック４０は、繊維絶縁ブランケット１０を成形するために、上側および下側の有孔（ｆｏｒａｍｉｎｏｕｓ）オーブンコンベヤ６５、７０によって圧縮されてもよい。絶縁ブランケット１０は、上側表面および下側表面を有することが理解されるべきである。特に、絶縁ブランケット１０は、２つの主要な表面（典型的には、上面および底面）、ならびに２つの小さなまたは横側の表面を有し、繊維ブランケット１０は、主要な両表面が実質的に水平の状態を有するようになっている。上側および下側のオーブンコンベヤ６５、７０は、絶縁パック４０を圧縮して、絶縁ブランケット１０に、予め決められた厚さをもたせるために使用され得る。図１は、コンベヤ６５、７０を、実質的に平行に配置されているように描いているが、代わりに、それらは、相互に、ある角度を有するように配置されていてもよいことが理解されるべきである（図示されていない）。
【００４１】
硬化オーブン６０は、約１００℃〜約３２５℃、または約２５０℃〜約３００℃の温度で運転され得る。絶縁パック４０は、バインダーを架橋（硬化）させ、絶縁ブランケット１０を成形させるのに十分な時間、オーブン内に留まり得る。本発明のバインダー組成物は、通常のホルムアルデヒドバインダーの硬化温度より低い温度で硬化する。このより低い硬化温度は、絶縁パック、および下で詳細に記載されるチョップドストランド不織マットを加熱するために、より少ないエネルギーを必要とし、このことは、結果として製造コストをより小さくする。
【００４２】
次いで、表面材９３が、表面層９５をなすように、絶縁ブランケット１０の上に置かれ得る。適切な表面材９３の非限定的例には、クラフト紙、箔−スクリム−クラフト紙ラミネート、リサイクル紙、および光沢紙が含まれる。表面材９３は、絶縁ブランケット１０の表面に接合剤（示されていない）によって固着されて、表面材付き絶縁製品９７を成形し得る。適切な接合剤には、表面材９３にコーティングされる、または別の方法で適用することができる、接着剤、ポリマー樹脂、アスファルト、およびビチューメン材料が含まれる。表面材付き繊維絶縁材９７は、次に、保管および／または出荷のために巻かれ、または切断装置（図示されていない）によって予め決められた長さに切断され得る。このような表面材付き絶縁製品は、例えば、地下室仕上げシステムにおけるパネルとして、ダクトラップ、ダクトボードとして、表面材付き住宅用絶縁材として、またパイプ絶縁材として使用され得る。ある例示的な実施形態において、オーブン６０から出てくる絶縁ブランケット１０は、引取りロールに巻かれ、または望みの長さを有する切断片に切断され、表面材９４により上張りされないことが理解されるべきである。任意選択で、絶縁ブランケット１０は、スリット装置によって複数の層にスリットされ、次いで、望みの長さに切断されてもよい（図示されていない）。
建築物の絶縁キャビティに置かれる絶縁材の大部分は、上に記載されたような絶縁製品を平らにした絶縁ブランケットの形態である。表面材付き絶縁製品は、典型的には絶縁キャビティの屋内側に、表面材を絶縁キャビティの端部と凹凸のないように置いて、設置される。表面材が防湿層（ｖａｐｏｒ  ｒｅｔａｒｄｅｒ）である絶縁製品は、暖かい屋内空間を、低温の外部空間から隔てる壁、床、または天井のキャビティを絶縁するために一般的に使用される。防湿層は、絶縁製品を通しての水蒸気の移動を遅らせる、または妨げるために、絶縁製品の片側に配置される。
【００４３】
絶縁製品１０における、水、粉塵および／または他の微生物の栄養物の存在は、微生物の成長および増殖を支え得る。絶縁製品における細菌および／またはカビの成長は、絶縁製品１０に、臭気、変色、および劣化、例えば、クラフト紙表面材の防湿（ｖａｐｏｒ  ｂａｒｒｉｅｒ）特性の劣化を生じ得る。絶縁製品１０における、細菌、真菌および／またはカビのような、望まれていない微生物の成長を抑制するために、絶縁パック４０は、１種または複数の抗微生物剤、殺真菌剤および／または殺生物剤により処理され得る。坑微生物剤、殺真菌剤および／または殺生物剤は、絶縁製品１０の製造中に、または製造後の工程において添加され得る。本発明のバインダー組成物を用いる絶縁製品は、図示されているガラス繊維バット、あるいはルースフィル絶縁材、ダクトボード、ダクトライナー、またはパイプ被覆材（図に示されていない）であり得る。
成形または造形された製品は、製品をその最終の形状に成型または造形するさらなるステップ（硬化の間でもよい）を含み得る。硬質ボードは、造形製品の１つのタイプであり、その形状は平坦である。他の造形製品は、ダイまたはモールドまたは他の成形装置によって成形され得る。硬さは、高密度の繊維の使用によって、また／または、高レベルのバインダー付着によって付与され得る。回転繊維化に代わるものとして、ある繊維絶縁製品は、特に高密度不織絶縁製品は、ランダムな配向に撒き散らされ、バインダーに接触させられて、製品を成形する、予め製造されたガラス、他の鉱物またはポリマーの繊維を用い、エアレイドまたは湿式法によって製造され得る。
【００４４】
製造の別の実施形態において、バインダー組成物は、チョップドストランド不織マットを成形するために、予め製造された繊維と組み合わせて使用され得る。特に、バインダーは、湿式またはエアレイドのマット製造ラインにおいて、チョップドストランドマットの成形の間に添加され、この場合、繊維は、水（または空気）流体によって分散されている。チョップドストランドマットにカップリング剤を別に加える１つの例示的な工程が図３に示されている。ここでは、ガラス繊維が挙げられているが、チョップドストランドマットは、非ガラス繊維から成形される、またはそれを含み得ることが理解されるべきである。チョップドガラス繊維１００は、貯蔵容器１１４によって、コンベヤ１１２のような移送装置に供給され、様々な界面活性剤、粘度調整剤、消泡剤および／または他の化学試剤を含む混合タンク１１６に移送され、繊維を分散させ、チョップドガラス繊維スラリー（示されていない）を形成するために撹拌され得る。ガラス繊維スラリーは、ヘッドボックス１１８に移動し得るが、そこで、スラリーは、移動スクリーンまたは有孔コンベヤ１２０のような移送装置上に落とされ、スラリーの水の大部分は除去されて、絡み合った繊維のウェブ（マット）１２２を成形する。水は、ウェブ１２２から、通常の真空または空気吸引システム（示されていない）によって除去され得る。
【００４５】
本発明のバインダー１２４は、ウェブ１２２に、適切なバインダーアプリケータ、例えばスプレーアプリケータ１２６またはカーテンコーター（図示されていない）によって、適用される。バインダー１２４がマット１２２に適用されると、バインダーがコーティングされたマット１２８は、少なくとも１つの乾燥オーブン１３０を通過して、残っている水が除去され、バインダー組成物１２４が硬化される。オーブン１３０から出てくる、成形されたチョップドストランド不織マット１３２は、ランダムに配向し、分散した個々のガラス繊維の集合体である。チョップドストランドマット１３２は、図示されているように、後の使用のための保管のために、引取りロール１３４で巻かれ得る。この不織マットは、屋根ふき、床張り、天井、壁の用途に、フィルターとして、地上輸送手段および航空機に使用できる。
ある場合には、連続繊維、例えば、Ｅ−ガラスのスクラップを用い、流体に分散させる製造方法に適する長さに、それらを切断することさえ可能である。テキスタイルパイプ絶縁材の一実施形態において、スクラップＥ−ガラスの長さは、約０．５〜約６インチの範囲に、通常は、約２インチの長さに切断される。これらは、流体（水または空気）によって分散され、流体は除去され、繊維はバイオベースバインダー（これは、前と同様に硬化される）をスプレーされる。
本発明によるバイオベースバインダーを用い、製造され得るいくつか例示的繊維製品には、下の表Ａに例示されるものが含まれる。
【００４６】
0006663834.tif 000005
【００４７】
例４、５、７、および１２は、低密度住宅用軟質絶縁材に関するのに対して、例８、９および１０は、典型的な住宅用軟質絶縁材以外の市販の繊維製品をさらに例示する。本発明によるバイオベースバインダー組成物を用いて製造できる非住宅用絶縁繊維製品の一層完全なリストが、下の表Ｂに記載されている。
【００４８】
0006663834.tif 000006
本発明のバインダー配合物によってもたらされる多数の利点がある。例えば、通常の尿素−ホルムアルデヒドバインダーと異なり、本発明のバインダーは、硬化後に明るい色を有する（低密度製品において）。さらに、炭水化物は天然由来であり、再生可能資源から得られる。ホルムアルデヒドの放出を少なくする、または排除することによって、作業場において放出される全揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は削減される。さらに、炭水化物は比較的安価であるので、絶縁製品またはチョップド繊維マットは、より低コストで製造できる。さらに、本発明のバインダーは臭気が少ない、または無臭であるため、それを用いて作業することを、より望ましくしている。
本発明を一般的に説明したので、下に例示される特定の具体例（これらは、例示のためにのみ提供されており、特に断らなければ、全てを包含する、または限定であるとは意図されていない）を参照することによってさらなる理解を得ることができる。
【実施例】
【００４９】
（例１）
表４に記載のバインダー組成物を、下に詳細に記載される様にして、手すき紙を成形するために用いた。不織ガラス繊維手すき紙は、乾燥し、４００°Ｆで３分間、硬化させた。各試料の引張強さ、強熱減量（ＬＯＩ）、およびＬＯＩで除した引張強さ（引張強さ／ＬＯＩ）を、雰囲気条件および水蒸気条件下に求めた。引張強さは、Ｉｎｓｔｒｏｎを用い、測定した。強化繊維の強熱減量（ＬＯＩ）は、繊維から有機サイズ剤を燃焼または熱分解させて除くのに十分な温度で繊維を加熱した後、繊維に見られる重量の減少である。加熱減量は、ＴＡＰＰＩ  Ｔ−１０１３  ＯＭ０６、ガラス繊維マットの加熱減量（２００６）に記載の手順に従って測定した。水蒸気環境に手すき紙を置くために、手すき紙を、４００と５００ｐｓｉの間の圧力で、２４０°Ｆのオートクレーブに３０分間入れた。
【００５０】
手すき紙は、次の手順に従って製造した。最初に、水をバケツに入れた（約５リットル）。この水に、８滴のＮＡＬＣＯ分散剤０１ＮＭ  １５９を加えた。空気力撹拌機を、バケツに下ろし、撹拌するが泡は生成しないように低速にセットした。この撹拌混合物に、湿潤チョップガラス繊維（８グラム）を加え、５分間撹拌した。スクリーンキャッチャーを、１２×１２×１２インチの４０リットルＷｉｌｌｉａｍｓ標準パルプ試験装置（別称は、デッケル箱）に入れ、箱を閉じた。次いで、デッケル箱を、「３」の目印まで水で満たし、平板撹拌子をデッケル箱に設置した。デッケル箱の水に、ポリアクリルアミド（ＮＡＬＣＯ  ７７６８）の０．５重量％溶液（８０グラム）を加え、平板撹拌子を用い、均一な溶液になるまで混合した。ガラス繊維水を５分間撹拌した後、ＮＡＬＣＯ  ７７６８の０．５重量％溶液（８０グラム）を加え、低速で１分間撹拌し、その後、撹拌速度を最大の設定値に設定し、さらに２分間撹拌した。次に、ガラス繊維溶液を直ちにデッケル箱に一挙に投入し、平板撹拌子により、１０回の高速往復運動で撹拌した。この時点で、デッケル箱のバルブを、デッケル箱が空になるまで押し下げた。デッケル箱を排水した後、箱を開いて、スクリーンの対向する隅を持つことによって、手すき紙の付いたスクリーンを台から取り出した。次いで、スクリーンを木製の枠に置き、バイオベースバインダーを、ロールコーターを用い、手すき紙に適用した。次いで、余分なバインダーを、真空引きして除いた。バインダーをコーティングした手すき紙を、硬化のために、オーブンに入れ、１インチのストリップに切断した。これらのストリップを、デシケータ内に一夜、置いた。
【００５１】
この実験の結果は、表５に記載されている。表４における重量は、グラム（ｇ）で表されていることに注意すべきである。
0006663834.tif 000007
【００５２】
0006663834.tif 000008
【００５３】
表４および５に記載のデータから、バインダー配合物は、現行の市販製品の引張強さに比べて、同等または良好な引張強さを示すと結論付けた。
【００５４】
（例２）
表６に記載のバインダー配合物を、例１に記載の手順に従って、手すき紙を成形するために用いた。不織ガラス繊維手すき紙は、乾燥し、４００°Ｆで３分間、硬化させた。各試料の引張強さ、強熱減量（ＬＯＩ）、およびＬＯＩで除した引張強さ（引張強さ／ＬＯＩ）を、雰囲気条件および水蒸気条件下に求めた。水蒸気条件は、例１に記載のものと同じであった。さらに、各試料の強熱減量および引張強さを、例１において記載の手順に従って測定した。結果は、表７に記載されている。表６における重量は、グラム（ｇ）で表されていることに注意すべきである。
【００５５】
0006663834.tif 000009
【００５６】
0006663834.tif 000010
表６および７に記載のデータから、様々なデキストロース当量（ＤＥ）を有するマルトデキストリンを含むバインダー配合物は、市販製品より良好なまたは匹敵する引張強さ、ＬＯＩ、および水蒸気エージング後のＬＯＩを実現したと結論付けた。
【００５７】
（例３）
表８に記載のバインダー配合物を、例１に記載の手順に従って、手すき紙を成形するために用いた。不織ガラス繊維手すき紙は、乾燥し、４００°Ｆで３分間、硬化させた。各試料の引張強さ、ＬＯＩ、および引張強さ／ＬＯＩを、雰囲気条件および水蒸気条件下に求めた。水蒸気条件は、例１に記載のものと同じであった。さらに、各試料の強熱減量および引張強さを、例１において記載の手順に従って測定した。結果は、表９に記載されている。表８における重量は、グラム（ｇ）で表されていることに注意すべきである。
【００５８】
0006663834.tif 000011
【００５９】
0006663834.tif 000012
【００６０】
表８および９に記載のデータから、様々な触媒を含むバイオベースバインダー配合物は、現行の市販製品のそれに匹敵する引張強さを実現すると結論付けた。
【００６１】
（例４）
表１０に記載のバインダー配合物を、当業者に知られている方法で、Ｒ−１９ガラス繊維絶縁バットを成形するために用いた。Ｒ−１９ガラス繊維絶縁バットは、６％のＬＯＩ目標値を有し、５１０°Ｆで硬化させた。ラインの末端でのバットの機械的特性を、周囲条件下に測定した。結果を表１１に記載する。
【００６２】
0006663834.tif 000013
【００６３】
0006663834.tif 000014
表１０および１１に記載のデータから、マルトデキストリンとポリアクリル酸を、または様々な比率のマルトデキストリンとクエン酸を含むバインダー配合物は、典型的な製造条件下に硬化でき、現行の市販製品のそれに匹敵する製品性能を実現すると結論付けた。
【００６４】
（例５）
表１２に記載のバインダー配合物を、当業者に知られている方法で、Ｒ−１９ガラス繊維絶縁バットを成形するために用いた。Ｒ−１９ガラス繊維絶縁バットは、６％の強熱減量（ＬＯＩ）目標値を有していた。バットの機械的特性を、周囲条件下に測定した。結果を表１３に記載する。
【００６５】
0006663834.tif 000015
【００６６】
0006663834.tif 000016
表１２および１３に記載のデータから、加工助剤（例えば、グリセリン）を様々なレベルで含むバインダー配合物は、現行の市販製品のそれに匹敵する製品性能を実現すると結論付けた。オーブンに入る前の未硬化ブランケットのランプ高さが、バインダー組成物中に存在するグリセリンのパーセントに比例して向上することもまた観察された。例えば、組成物中に存在するグリセリンのパーセントを５％から１５％に増やすと、ランプ高さは、１５％から５０％に増加した。
【００６７】
（例６）
表１４および１６に記載のバインダー配合物を、例１に記載の手順に従って手すき紙を成形するため用いた。不織ガラス繊維手すき紙は、乾燥し、４００°Ｆで３分間、硬化させた。各試料の引張強さ、ＬＯＩ、および引張強さ／ＬＯＩを、雰囲気条件および水蒸気条件下に求めた。水蒸気条件は、例１に記載のものと同じであった。さらに、各試料の強熱減量および引張強さを、例１に記載の手順に従って測定した。結果を表１５および１７に記載する。表１５および１７における重量はグラム（ｇ）で表されていることに注意すべきである。
【００６８】
0006663834.tif 000017
【００６９】
0006663834.tif 000018
【００７０】
0006663834.tif 000019
【００７１】
0006663834.tif 000020
表１４〜１７に記載のデータから、架橋促進剤として添加されたアルカノールアミンを含むバインダー配合物が、現行の市販製品のそれに匹敵するまたはより良好な引張強さおよびＬＯＩを実現すると結論付けた。
【００７２】
（例７）
表１８および表２０に記載のバインダー配合物を、当業者に知られている通常の方法で、Ｒ−２１ガラス繊維絶縁バットを成形するために用いた。Ｒ−２１ガラス繊維絶縁バットは、５．５％の強熱減量（ＬＯＩ）目標値を有していた。ラインの末端でのバットの機械的特性を、周囲条件下に測定した。結果を表１９および２０に記載する。
【００７３】
0006663834.tif 000021
【００７４】
0006663834.tif 000022
【００７５】
0006663834.tif 000023
【００７６】
0006663834.tif 000024
【００７７】
表１８〜２１に示されているように、バイオベースバインダーへの、グリセロール、ジエタノールアミンおよび／またはトリエタノールアミンの添加は、良好な性能特性、例えば、許容される剛性／たるみを有するガラス繊維絶縁製品をもたらした。さらに、触媒の存在なしに、マルトデキストリンおよびクエン酸のブレンドを含むバインダー配合物は、典型的な製造条件下に硬化し、許容される剛性／たるみ特性を生じた。
【００７８】
（例８）
表２２に記載のバインダー配合物を、当業者に知られている通常の方法で、５ｐｃｆで、厚さ１インチのガラス繊維天井ボードを成形するために用いた。この天井ボードは、１３％の加熱減量（ＬＯＩ）目標値を有していた。天井ボードの機械的特性を、周囲条件下に求めた。結果を表２３に記載する。比較のための試料１〜３は、表２２に示され、試料４（この実験における対照）は、表２２には詳細に特定されていないが、５ポンド／立法フィート（ｐｃｆ）で厚さ１インチのＯｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇの天井ボード（市販製品）である。
【００７９】
0006663834.tif 000025
【００８０】
0006663834.tif 000026
表２２および２３に示されているように、バイオベースバインダーは、良好な性能特性、例えば、向上した（または同等の）曲げ弾性率、および向上した圧縮荷重変形を有する天井ボードを生成した。
【００８１】
（例９）
表２４に記載のバインダー配合物を、当業者に知られている通常の方法で、Ｒ−６ガラス繊維軟質ダクトメディア（ＦＤＭ）を成形するために用いた。この軟質ダクトメディアは、６％のＬＯＩ目標値を有していた。軟質ダクトメディアの機械的特性を、周囲条件下で求めた。結果を表２５に記載する。
【００８２】
0006663834.tif 000027
【００８３】
0006663834.tif 000028
表２４および２５に示されるように、バイオベースは、既存のＲ−６軟質ダクトメディア絶縁材市販製品のそれに匹敵する引張強さを有するＲ−６軟質ダクトメディア絶縁材を生成した。
【００８４】
（例１０）
表２６に記載のバインダー配合物を、当業者に知られている通常の方法で、Ｒ−１３ガラス繊維金属建築物絶縁材（ＭＢＩ）を成形するために用いた。この天井ボードは、６．５％のＬＯＩ目標値を有していた。金属建築物絶縁材の機械的特性を、周囲条件下に求めた。結果を表２７に記載する。
【００８５】
0006663834.tif 000029
【００８６】
0006663834.tif 000030
【００８７】
表２６および２７に示されるように、バイオベースバインダーは、市販のＲ−１３金属建築物絶縁材製品のそれに匹敵する厚さを有する、Ｒ−１３金属建築物絶縁材を生成した。
【００８８】
（例１１）
バインダーの表面張力を下げるために、バインダーのスプレーによる霧化を向上させるために、バインダーの分布の均一性を向上させるために、およびバインダーの濡れと繊維−繊維の接合部へのバインダーの移動とを向上させるために、界面活性剤を含むバイオベースバインダーの表面張力を、フェノール／尿素／ホルムアルデヒドのバインダー標準と比較した。本発明のバイオベースバインダー組成物の表面張力は、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｎｓｉｏｎｍｅｔｅｒ  ６０００（Ｃｈｅｍ−Ｄｙｎｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＧｒｏｕｐのＳｅｎｓａＤｙｎｅ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ製）を用い、測定した。この装置は、脱イオン水により較正した。データは、５秒ごとに記録した。システムが安定し、試験が始まった後、１分間の試験時間にわたる平均値を、各試料について得た。結果を表２８に記載する。
【００８９】
0006663834.tif 000031
【００９０】
表２８に記載の結果を見ることにより、バイオベースバインダーの表面張力が、界面活性剤の添加によって低下すると結論付けた。
【００９１】
0006663834.tif 000032
【００９２】
0006663834.tif 000033
表２９および３０に記載のデータから、様々なカップリング剤を含むバイオベース配合物が、現行の市販製品のそれに匹敵する引張強さを実現すると結論付けた。
【００９３】
（例１２）
バイオベースバインダーは、製品および硬化条件に依り、においを発し得る。望ましくないにおいの放出をできるだけ少なくするために、様々なアルカノールアミンをバインダー組成物に添加し、Ｒ−２０製品を、典型的な（通常の）製造条件下に製造した。製造した材料は、８×８（インチ2）に切断し、ジップバッグに入れ、シールした。１０人の回答者に、新しい試料バッグを与え、回答者は個々に、それぞれの試料を、最も強いにおい（最も大きな数）から最も弱いにおい（最も小さい数）までランク付けを行った。結果を表３１に記載する。
【００９４】
0006663834.tif 000034
表３１に記載のデータに基づいて、硬化した絶縁製品により発生するにおいは、アルカノールアミンを含む本発明のバイオベースバインダーを用いて低減されると結論付けた。
【００９５】
（例１３）
表１８に記載の試料１および試料２のバインダー配合物を、表３２に列挙した耐湿添加剤と組み合わせて、当業者に知られている通常の方法で、Ｒ−１３ガラス繊維絶縁製品を成形するために用いた。Ｒ−１３製品は、６．５％のＬＯＩ目標値を有していた。耐湿添加剤を加えたバイオバインダーの機械的特性を、周囲条件下に測定した。結果を表３２に記載する。
【００９６】
0006663834.tif 000035
【００９７】
表３２に記載のデータに基づいて、様々な耐湿添加剤を含むバイオベースバインダー配合物により、市販のガラス繊維絶縁製品のそれに匹敵する性能能力を有するガラス繊維絶縁製品が得られると結論付けた。
【００９８】
（例１４）
環境放出試験は、表１８に試料１として記載の基本配合物を、それだけでか、または既存の粉塵防止乳化鉱油と一緒にかのいずれかで用いた。試験は、対照を含めて、各配合物について、Ｒ−１９絶縁製品を製造する通常の製造ラインを用い、少なくとも５時間にわたって、実施した。通常の放出試料採取分析手法に従い、フィルター捕集した微粒子放出、およびホルムアルデヒド放出を表３３に列挙した。
【００９９】
0006663834.tif 000036
表３３に記載のデータから、バイオベースバインダーは、通常のガラス繊維絶縁材製造工程に適用された場合、絶縁材の成形の間に、生成する微粒子放出物を１８％以上減少させ、ホルムアルデヒドの放出を、ほとんど無くすると結論付けた。検出された少量のホルムアルデヒドは、ホルムアルデヒドバインダー残留物または何らかの他の汚染に由来した可能性があることが指摘される。
【０１００】
本出願の発明が、上で、一般的にも、具体的実施形態に関連させても、説明された。本発明が、好ましい実施形態であると考えられるものにおいて記載されたが、当業者に知られている多様な代替が、包括的開示の範囲内で選択され得る。本発明は、下に記載される特許請求の範囲の記述以外には、他の如何なる方法でも限定されない。
【０１０１】
本発明は、更に以下の態様であり得る。
〔１〕
複数のランダム配向繊維；および
前記繊維の少なくとも一部に適用されたバインダー組成物
を含み、前記バインダー組成物が、
２〜２０のデキストロース当量数を有する少なくとも１種の炭水化物；および
少なくとも１種の架橋剤
の反応生成物を含む、繊維絶縁製品。
〔２〕
硬化した状態の前記バインダー組成物が、少なくとも１種のポリエステルを含む、〔１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔３〕
前記少なくとも１種の炭水化物が、ペクチン、デキストリン、マルトデキストリン、デンプン、変性デンプン、デンプン誘導体およびこれらの組合せからなる群から選択される水溶性多糖である、〔１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔４〕
前記架橋剤が、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩、酸無水物、酸無水物を有するモノマー性カルボン酸、酸無水物を有するポリカルボン酸、クエン酸、クエン酸の塩、アジピン酸、アジピン酸の塩、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸の塩、ポリアクリル酸系樹脂およびこれらの組合せからなる群から選択される、〔３〕に記載の繊維絶縁製品。
〔５〕
添加されたホルムアルデヒドを含まない、〔１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔６〕
第１の主表面および第２の主表面を有するマットの形態の、複数のランダム配向ガラス繊維；および
前記マットの前記第１の主表面を少なくとも部分的にコーティングするバインダー組成物
を含み、前記バインダー組成物が、
２〜２０のデキストロース当量数を有する少なくとも１種の炭水化物；および
少なくとも１種の架橋剤
の反応生成物を含む、不織繊維製品。
〔７〕
硬化した状態の前記バインダー組成物が、少なくとも１種のポリエステルを含む、〔６〕に記載の不織マット。
〔８〕
前記少なくとも１種の炭水化物が、ペクチン、デキストリン、マルトデキストリン、デンプン、変性デンプン、デンプン誘導体およびこれらの組合せからなる群から選択される水溶性多糖である、〔６〕に記載の不織マット。
〔９〕
前記架橋剤が、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸の塩、酸無水物、酸無水物を有するモノマー性カルボン酸、酸無水物を有するポリカルボン酸、クエン酸、クエン酸の塩、アジピン酸、アジピン酸の塩、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸の塩、ポリアクリル酸系樹脂およびこれらの組合せからなる群から選択される、〔６〕に記載の不織マット。
〔１０〕
前記バインダー組成物が、カップリング剤、加工助剤、増量剤、ｐＨ調整剤、触媒、架橋密度向上剤、脱臭剤、酸化防止剤、粉塵抑制剤、殺生物剤および耐湿剤からなる群から選択される少なくとも１種の構成要素をさらに含む、〔６〕に記載の不織マット。
〔１１〕
添加されたホルムアルデヒドを含まない、〔６〕に記載の不織マット。
〔１２〕
複数のランダム配向ガラス繊維；および
前記繊維の少なくとも一部に適用された、ホルムアルデヒドを含まない熱硬化性のバイオベースバインダー組成物
を含み、前記バインダー組成物が、
反応性ヒドロキシル基を有する少なくとも１種の炭水化物；および
反応性カルボン酸基を有する少なくとも１種の架橋剤
を含む、繊維製品。
〔１３〕
回転繊維化法によって製造される、約０．３〜約４ｐｃｆの密度を有する軟質低密度製品である、〔１２〕に記載の繊維製品。
〔１４〕
約１．５〜約１０ｐｃｆの密度を有する硬質製品である、〔１２〕に記載の繊維製品。
〔１５〕
約３〜約８ｐｃｆの密度を有する、〔１４〕に記載の繊維製品。
〔１６〕
約１．５〜約１０ｐｃｆの密度を有する硬質製品であり、パイプの断片に合う円筒状に造形されている、〔１２〕に記載の繊維製品。
〔１７〕
エアレイド法によって製造される不織製品であり、約０．８〜約４ｐｃｆの密度を有する、〔１２〕に記載の繊維製品。
【０１０２】
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔２１〕複数のランダム配向ガラス繊維；および
前記繊維の少なくとも一部に適用された、ホルムアルデヒドを含まない熱硬化性のバイオベースバインダー組成物
を含み、前記バインダー組成物が、
１０００〜８０００の分子量を有し、９〜１４のデキストロース当量数を有するマルトデキストリン；および
反応性カルボン酸基を有する少なくとも１種のモノマー性の架橋剤
の反応生成物を含み、前記バインダー組成物が硬化した後に白または黄褐色を維持する、繊維絶縁製品。
〔２２〕０．３〜４ｐｃｆの密度を有する軟質低密度製品である、前記〔２１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔２３〕前記バインダー組成物が、前記繊維絶縁製品の重量に対し、２％〜１３％の量で存在する、前記〔２２〕に記載の繊維絶縁製品。
〔２４〕１．５〜１０ｐｃｆの密度を有する硬質製品である、前記〔２１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔２５〕前記バインダー組成物が、前記繊維絶縁製品の重量に対し、２％〜２０％の量で存在する、前記〔２４〕に記載の繊維絶縁製品。
〔２６〕３〜８ｐｃｆの密度を有する、前記〔２１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔２７〕前記バインダー組成物が、前記繊維絶縁製品の重量に対し、３％〜１５％の量で存在する、前記〔２６〕に記載の繊維絶縁製品。
〔２８〕１．５〜１０ｐｃｆの密度を有する硬質製品であり、パイプの断片に合う円筒状に造形されている、前記〔２１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔２９〕エアレイド法によって製造される不織製品であり、０．８〜４ｐｃｆの密度を有する、前記〔２１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔３０〕前記バインダー組成物が、前記繊維絶縁製品の重量に対し、５％〜２０％の量で存在する、前記〔２９〕に記載の繊維絶縁製品。
〔３１〕前記架橋剤が、モノマー性ポリカルボン酸、モノマー性ポリカルボン酸の塩、酸無水物、酸無水物を有するモノマー性ポリカルボン酸、クエン酸、クエン酸の塩、アジピン酸、アジピン酸の塩およびこれらの組合せからなる群から選択される、前記〔２１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔３２〕前記繊維絶縁製品が、第１の主表面および第２の主表面を有し；および
前記第１の主表面を少なくとも部分的にコーティングするバインダー組成物を有する不織繊維マット製品である、前記〔２１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔３３〕硬化した状態の前記バインダー組成物が、少なくとも１種のポリエステルを含む、前記〔２１〕又は〔３２〕に記載の繊維絶縁製品。
〔３４〕前記少なくとも１種のモノマー性の架橋剤が、クエン酸、その塩、又はこれらの組合せを含む、前記〔２１〕に記載の繊維絶縁製品。
〔３５〕前記バインダー組成物が、前記繊維絶縁製品の重量に対し、１％〜３０％の量で存在する、前記〔３４〕に記載の繊維絶縁製品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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