(57)【要約】      （修正有）【課題】フェノールホルムアルデヒド樹脂の性能利点を有し、より低い温度で硬化し、ホルムアルデヒドを放出しないガラス繊維結合剤組成物を得る。【解決手段】カルボキシ機能性コポリマー結合剤架橋剤、およびカルボキシ機能性コポリマー結合剤と水素結合複合体を形成することができる化合物でガラス繊維不織布を結合する。該結合剤組成物は、いったん圧縮が解放されると、圧縮ガラス繊維マットを容易に膨張させる、強く、しかも柔軟性の結合を提供する。ホルムアルデヒドを遊離することはない。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボキシルポリマーの30〜100重量%の量の1または複数のカルボン酸機能性モノマー単位を有するカルボキシルポリマーと、カルボキシルポリマーと水素結合複合体を形成することができる少なくとも1種の化合物とを含んでなる不織布結合剤組成物。
【請求項２】
ポリアルキレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンアミン、またはそれらの混合物をさらに含んでなる請求項1に記載の水素結合複合体形成化合物。
【請求項３】
それ自体および/または他の多糖と共に水素結合複合体を形成することができる1種または複数種の多糖をさらに含んでなる請求項1に記載の水素結合複合体形成化合物。
【請求項４】
前記1種または複数種の多糖が20〜90の水流動性 (「WF」) を有する少なくとも1種の澱粉である請求項3に記載の1種または複数の多糖。
【請求項５】
カルボキシルポリマーの重量に基づいて0〜25重量%の少なくとも1種の触媒をさらに含んでなる請求項1に記載の結合剤。
【請求項６】
0.1〜50重量%のエチレン性不飽和モノマーをさらに含んでなる請求項1に記載のカルボキシルポリマー。
【請求項７】
0.01〜10重量%の置換アミドモノマー、シラノールモノマー、及びアミンオキシドモノマーから成る群から選択されるモノマーをさらに含んでなる請求項1に記載のカルボキシルポリマー。
【請求項８】
請求項1に記載の不織布結合剤組成物を含んでなるガラス繊維サイジング組成物。
【請求項９】
それ自体と水素結合複合体を形成することができる少なくとも1種の多糖を含んでなる結合剤組成物。
【請求項１０】
多糖を架橋する架橋剤をさらに含んでなる請求項9に記載の結合剤組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結合剤組成物に関する。さらに詳しくは、本発明は、少なくとも1種のカルボキシ機能性コポリマー結合剤架橋剤、およびカルボキシ機能性コポリマー結合剤と水素結合複合体を形成することができる、少なくとも1種の化合物を有するガラス繊維不織布結合剤組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラス繊維絶縁生成物はガラス繊維をポリマー結合剤と一緒に結合することによって形成される。典型的には、ガラス繊維のマットが形成されると直ぐにそれらがまだ熱い間に、水性ポリマー結合剤をマット上に吹付ける。ポリマー結合剤は接合部に蓄積する傾向があり、ここで繊維は互いに交差し、これによりこれらの点において繊維を一緒に保持する。熱い繊維からの熱は、結合剤中の水の大部分を蒸発させる。最終のガラス繊維製品が包装および輸送のために圧縮され、後に設置されたとき、その完全な垂直寸法に回復できるように、ガラス繊維の結合剤は柔軟性なくてはならない。
【０００３】
フェノール−ホルムアルデヒド結合剤は、過去においてガラス繊維絶縁材の製作に使用された主要なポリマー結合剤であった。これらの結合剤は低コストであり、適用容易であり、硬化が簡単である。それらは弾性であると同時に強い結合およびすぐれた厚さの回復を提供するので、完全な絶縁値が得られる。なお、フェノール−ホルムアルデヒド結合剤は、製作の間に有意なレベルのホルムアルデヒドを環境中に放出し、したがって環境的および健康的危険を構成する。いったん硬化すると、樹脂は、特に酸性条件に対して暴露されたとき、使用においてホルムアルデヒドを放出し続ける。
【０００４】
ホルムアルデヒドの暴露は健康上の悪い作用をつくるので、ホルムアルデヒドの放出を減少させるガラス繊維結合剤が開発されてきている。これらの開発は、フェノールホルムアルデヒド結合剤とカルボン酸ポリマー結合剤との混合物を包含する。なお、ホルムアルデヒドの放出は問題を残している。
【０００５】
代替化学物質を使用して、他のホルムアルデヒドを含有しない結合剤系が開発されてきている。これらの代替化学物質は3つの部分が考慮された。第1部分は、他のエチレン性不飽和モノマー、例えば、ポリカルボン酸、多酸、ポリアクリル酸、または無水物と共重合することができるポリマーである。第2部分は、活性水素化合物、例えば、三価アルコール、トリエタノールアミン、β−ヒドロキシアルキルアミドまたはヒドロキシアルキル尿素を包含する架橋剤である。ホルムアルデヒドを含有しない結合剤系を提供するために考慮される最後の部分は、触媒または促進剤、例えば、リン含有化合物またはフルオロボレート化合物である。
【０００６】
これらの代替結合剤組成物は十分に働く；しかしながら、現在の架橋剤系の欠点は、それらがまず水を追い出すために比較的高い温度を必要とし、次いで化学的に原料を架橋されたゲルに変換することである。このエステル化反応を推進するために必要な温度は、約200℃〜約250℃の範囲であることがある。したがって、より低い温度において硬化するガラス繊維結合剤組成物が必要とされている。さらに、ホルムアルデヒドを含有しない系におけるフェノールホルムアルデヒド樹脂の性能の利点を提供する、代替ガラス繊維結合剤系が必要とされている。
【０００７】
澱粉のような多糖が結合剤系において使用されてきている。これらの多糖は、ポリアクリル酸ならびにそれ自体と水素結合複合体を形成する。さらに、これらの物質はこの分野において知られている化学により架橋することができる。しかしながら、これらの物質は高分子量を有する傾向があり、加工間にガラス繊維を凝集および粘着させることがある。繊維のこの凝集および粘着の結果として、商業的使用に不適合であることがある絶縁が生成する。したがって、前述の多糖の欠点をもたない水素結合複合体が必要とされている。
【０００８】
本発明の結合剤組成物は、いったん圧縮が解放されると、圧縮ガラス繊維マットを容易に膨張させる、強く、しかも柔軟性の結合を提供する。この結合剤組成物は、少なくとも1種のカルボキシ機能性コポリマー結合剤架橋剤、およびカルボキシ機能性コポリマー結合剤と水素結合複合体を形成することができる、少なくとも1種の化合物を有するガラス繊維不織布結合剤組成物であることができる。この方法において、結合剤組成物は、従来の架橋剤を使用するよりも低い硬化温度で硬化することができる。
【０００９】
結合剤組成物は、ポリマー結合剤と、前記結合剤と水素結合複合体を形成することができる少なくとも1種の化合物とを有する水溶液の形態であることができる。ポリマー結合剤は、約30〜約100重量%の1種または複数の酸機能性モノマー単位を含む。
【００１０】
さらに、結合剤組成物は、カルボキシ機能性コポリマー結合剤と水素結合複合体を形成することができる少なくとも1種の化合物を含む。1つの面において、これらの水素結合錯体形成化合物は多糖を包含する。多糖は低粘度の溶液を形成し、これにより上に詳述した問題を回避するように、多糖は低分子量を有することが望ましい。これらの多糖はそれ自体と水素結合複合体を形成することができることにおいて、追加の利点を有する。さらに、多糖はこの分野においてよく知られている技術を使用してそれ自体と架橋することができる。
【００１１】
1つの面において、多糖は20〜90の水流動性 (「WF」) を有する少なくとも1種の澱粉であり、これはガラス繊維結合剤の一部分として使用することができる。(水流動性は米国特許第4,499,116号に記載されている。) 他の面において、約50〜約90のWFを有する澱粉を使用することができる。第3の面において、約70〜約90のWFを有する澱粉を使用することができる。さらに、低分子量の澱粉誘導体、例えば、デキストリン、マルトデキストリン、トウモロコシシロップおよびそれらの組み合わせを使用することもできる。
【００１２】
本発明によれば、カルボキシ機能性コポリマー結合剤と水素結合複合体を形成することができる化合物を含有する架橋剤を使用することによって、より低い温度の硬化を達成することができる。この水素結合複合体は化学反応なしに架橋を形成し、したがってより低い温度、例えば、約150℃において硬化することができる。これにより、製造プロセス間においてエネルギーおよび時間の両方を節約することができる。
【００１３】
トリエチルアミン化合物を使用する従来のガラス繊維結合剤系は吸湿性であり、最終用途において湿気を吸収する傾向がある。対照的に、本発明による水素結合複合体を使用することによって、新規な結合剤組成物はこの主要な問題を克服する。
本発明は、また、酸機能性ポリマー結合剤と、前記ポリマーと水素結合錯体を形成することができる化合物とを含有するポリマー結合剤組成物で結合された結合ガラス繊維マットに関する。
【００１４】
本発明は、カルボキシ機能性ポリマー結合剤と、そのポリマーと水素結合複合体を形成することができる化合物とを有するポリマー結合剤組成物を提供する。カルボキシ機能性ポリマーは1種または複数のカルボン酸モノマーから合成することができる。1つの態様において、酸モノマーはカルボキシルポリマーの約30〜約100モル％を構成する。他の態様において、酸モノマーはカルボキシルポリマーの約50〜約95モル％を構成する。追加の態様において、酸モノマーはカルボキシルポリマーの約60〜約90モル％を構成する。
【００１５】
本発明のポリマーの形成において有用なカルボン酸モノマーの例は下記のものを包含するが、これらに限定されない：アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、フマル酸、マレイン酸、桂皮酸、2−メチルマレイン酸、イタコン酸、2−メチルイタコン酸、ソルビン酸、α,β−メチレングルタル酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸。1つの面において、ポリマーの合成において使用する酸モノマーはマレイン酸、メタクリル酸またはそれらの混合物である。また、カルボキシル基、例えば、イソプロピル基が残るとき、エステルの加水分解により酸を形成するアクルレートおよびメトアクリレートのイソプロピルエステルをその場で形成することができる。
【００１６】
また、カルボン酸モノマーはカルボキシル基をその場で形成する無水物を包含する。
他のエチレン性不飽和モノマーを、カルボキシルポリマーの形成において、全モノマーに基づいて約70重量％までのレベルで使用することもできる。他の面において、これらのエチレン性不飽和モノマーは約0.1〜約50重量％のレベルで使用することができる。これらのモノマーをこの分野において知られている方法で使用して、コポリマーの所望の性質を得ることができる。例えば、疎水性モノマーを使用して、不織布の耐水性を増加させることができる。
【００１７】
また、モノマーを使用して、最終用途の必要条件を満足するように、カルボキシルポリマーのガラス転移温度 (「Tg」) を調節することができる。有用なモノマーは下記のものを包含するが、これらに限定されない： (メト) アクルレート、マレエート、 (メト) アクリルアミド、ビニルエステル、イタコネート、スチレン、アクリロニトリル、窒素機能的モノマー、ビニルエステル、アルコール機能的モノマー、および不飽和炭化水素。
【００１８】
カルボキシルポリマーの形成において、数％まで (例えば、全モノマーに基づいて約2重量％まで) の低レベルの架橋性モノマーを使用することもできる。この余分の架橋は結合強度を改良する。しかしながら、より高いレベルにおいて、これは生ずる材料の柔軟性にマイナスの影響を与えることがある。架橋性部分は潜在的架橋剤であることができる。「潜在的架橋剤」とは、架橋反応は重合間に起こらず、結合剤の硬化間に起こることを意味する。
また、この分野において知られている連鎖移動剤を使用して、鎖長および分子量を調節することができる。星形ポリマーを製造できるように、連鎖移動剤は多官能価であることができる。
【００１９】
また、カルボキシルポリマーは1種または複数の置換アミド、シラノール、またはアミンオキシド機能性モノマーと共合成させて、ガラスの接着を改良することができる。これらの機能性モノマーは全モノマーに基づいて約0〜約10重量％のレベルで使用される。他の面において、機能性モノマーは約0.01〜約10重量％のレベルで使用される。1つの面において、機能的モノマーは約0.1〜約5重量％のレベルで使用される。
【００２０】
置換アミドモノマーの例は下記のものを包含するが、これらに限定されない：N−メチロールアクリルアミド、N−エタノールアクリルアミド、N−プロパノールアクリルアミド、N−メチロールメタアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−ヒドロキシプロピルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド、N−ラウリルアクリルアミドおよびジメチルアミノプロピル (メト) アクリルアミド。1つの面において、置換アミドは2置換、例えば、ジメチルアクリルアミドおよびN,N−ジエチルアクリルアミドである。
【００２１】
シラノールモノマーの例は、ビニルトリスイソプロポキシシラン、ビニルトリスエトキシシラン、ビニルトリスメトキシシラン、ビニルトリス (2‐メトキシエトキシ) シラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランおよびビニルトリアセトキシシランを包含する。これらのモノマーを典型的には水中でアクリル酸と共重合させる。それらはその場で加水分解してシラノール結合を形成し、対応するアルコールを遊離し、次いでこれを蒸留することができる。
【００２２】
典型的には、アミン含有モノマー、例えば、2‐ビニルピリジン、4‐ビニルピリジン、ジメチルアミノエチルメタクリレートを共重合させ、次いでアミン官能価をアミンオキシドに酸化することによって、アミンオキシドモノマーは組込まれる。また、重合前にアミンをアミンオキシドに酸化することができる。
【００２３】
同様に、置換アミドおよびシラノール官能基を他の手段によりカルボキシルポリマーの中に導入することができる。例えば、シラノール官能基は、連鎖移動剤、例えば、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシランを使用することによって、組込むことができる。また、アクリルアミド基を含有するポリマーを、例えば、ジメチルアミンで機能化して、置換アミド誘導体を生成することができる。アミノ酸のコポリマー、例えば、米国特許第5,981,691号に開示されているアスパラギン酸およびアスパラギン酸ナトリウムのコポリマーは有用である。これらのポリマーは主鎖中にアミド官能価を含有する (例えば、Reactin AS、Folia, Inc.、アルバマ州バーギンガムからのReactin AS) 。さらに、これらのコポリマーはイミド官能価を有する。このイミド官能価をアミン試薬、ジ‐エタノールアミンと反応させて、アミド側鎖を有するポリマーを形成することができる。
【００２４】
さらに、カルボキシルポリマーは米国特許公開番号2004/0082240に記載されているように、アミンモノマーのヒドロキシル基から形成することができる。これらのアミンモノマーは内部の架橋剤を提供し、追加の架橋剤の必要性を部分的または完全に排除する。結合剤組成物は、また、典型的にはガラス繊維結合剤組成物において使用される1種または2種以上の架橋剤、例えば、ヒドロキシル、ポリオール、またはアミン成分を使用して配合することができる。
【００２５】
有用なヒドロキシル化合物は下記のものを包含するが、これらに限定されない：三価アルコール；β−ヒドロキシアルキルアミド；ポリオール、特に10,000より小さい分子量を有するポリオール；エタノールアミン、例えば、トリエタノールアミン；ヒドロキシアルキル尿素；およびオキサゾリドン。有用なアミンはトリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、およびポリエチレンイミンを包含する。追加の架橋を提供することに加えて、ポリオールまたはアミンはまたポリマーフィルムの可塑化において働く。
【００２６】
カルボキシルポリマーは既知の重合法、例えば、溶液、乳化、懸濁および逆乳化重合法により合成することができる。1つの態様において、ポリマーを水性媒質中の溶液重合により形成する。水性媒質は水または混合水/水混和性溶媒系、例えば、水/アルコール溶液であることができる。重合はバッチ式、半バッチ式、または連続的であることができる。ポリマーは典型的にはラジカル重合により製造される；しかしながら、また、縮合重合を使用して、所望の部分を含有するポリマー製造することができる。モノマーを初期供給物に添加し、遅延した基準で、または組み合わせで添加することができる。
【００２７】
1つの態様において、カルボキシルポリマーは約15〜約60％の範囲の固体レベルで形成される。他の態様において、ポリマーは約25〜約50％の範囲の固体レベルで形成される。
1つの態様において、カルボキシルポリマーは約1〜約5の範囲のpHを有することができる。他の態様において、カルボキシルポリマーは約2〜約4の範囲のpHを有することができる。好ましくは、pHは提供されるであろう危険分類のために2より大きい。
【００２８】
カルボキシルポリマーは部分的に中和され、これは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、または水酸化アンモニウムを使用して実施される。しかしながら、カルボキシルポリマーを中和することは不必要である。塩基および形成される部分的塩の選択は、コポリマーのガラス転移温度 (「Tg」) に影響を与える。中和のためにカルシウムまたはマグネシウムを使用すると、独特の溶解度特性を有し、最終用途に依存して非常に有用である部分的塩が生成する。
【００２９】
カルボキシルポリマーはランダム、ブロック、星形、または他の既知のポリマー構造であることができる。ランダムポリマーは経済的利点のために好ましい；しかしながら、他の構造はある種の最終用途において有用であることがあるであろう。ガラス繊維結合剤として有用なコポリマーは、約1,000〜約300,000の範囲の重量平均分子量を有する。1つの面において、コポリマーの重量平均分子量は約2,000〜約15,000の範囲である。他の面において、コポリマーの重量平均分子量は約2,500〜約10,000の範囲である。1つの面において、コポリマーの重量平均分子量は約3,000〜約6,000の範囲である。
【００３０】
本発明の結合剤組成物は、また、カルボキシルポリマーと水素結合複合体を形成することができる化合物を含有する。これにより、より低い温度における架橋が可能となる。これらの架橋性化合物は本発明の機能性コポリマーと組み合わせて使用できるが、また現在ガラス繊維結合剤として使用されているポリマーおよびコポリマーとともに使用することができる。また、それらは前に列挙した普通の架橋性化合物と組み合わせて使用できる。水素結合複合化剤の例は下記のものを包含するが、これらに限定されない：ポリアルキレングリコール、ポリビニルピロリドン、多糖、ポリエチレンアミン、またはそれらの混合物。1つの態様において、ポリアルキレングリコールはポリエチレングリコールである。
【００３１】
本発明において有用な多糖は、植物、動物および微生物源に由来することができる。このような多糖の例は次の通りである：澱粉、ゴム (例えば、アラビアゴム、グアールおよびキサンタン) 、アルギネート、ペクチンおよびゲラン (gellan) 。澱粉の例はトウモロコシおよびトウモロコシの普通の雑種、例えば、蝋トウモロコシおよび高アミロース (40％より多いアミロース) トウモロコシ、ジャガイモ、タピオカ、コムギ、イネ、エンドウマメ、サゴヤシ、カラスムギ、オオムギ、ライムギ、アマランスであり、普通の雑種または遺伝子操作された物質を包含する。
【００３２】
また、ヘミセルロースまたは植物細胞壁多糖、例えば、D−キシランが包含される。植物細胞壁多糖の例は、アラビノ‐キシラン、例えば、トウモロコシ繊維ゴム、トウモロコシ繊維の成分である。これらの多糖の重要な特徴はヒドロキシル基が豊富に存在することである。これらのヒドロキシル基は架橋部位を提供する。また、いくつかの多糖は他の官能価、例えば、カルボキシル基を含有し、カルボキシル基はその上イオン的に架橋することができる。アミロースを含有する澱粉は水素結合を通して会合するか、あるいはポリマーを包含する広範な種類の物質と複合化することができる。
【００３３】
多糖は、エーテル化 (例えば、プロピレンオキシド、エチレンオキシド、2,3‐エポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライドで処理する) 、エステル化 (例えば、無水酢酸、オクテニルコハク酸無水物 (「OSA」) で処理する) 、酸加水分解、デキストリン化、酸化または酵素処理 (例えば、α−アミラーゼ、β−アミラーゼ、プルラナーゼ、イソアミラーゼまたはグルコアミラーゼで変性された澱粉) 、またはこれらの処理の種々の組み合わせにより変性または誘導化することができる。
【００３４】
他の多糖の有用な水素結合物質は、主としてα−1,4結合により結合されたD−グルコースを有するポリマーであり、かつ約20より小さいデキシトロース当量 (「DE」) を有するマルトデキストリンを包含する。マルトデキストリンは白色粉末または濃厚溶液として入手可能であり、そして澱粉を酸および/または酵素で部分的に加水分解することによって製造される。
【００３５】
多糖はそれ自体と1種または複数の水素結合複合体を形成するという追加の利点を有する。したがって、結合剤組成物はカルボキシルポリマーなしに1種または2種以上の多糖を含むことができる。この多糖はこの分野において知られている架橋剤でさらに架橋することができる。このような架橋剤はオキシ塩化リン、エピクロロヒドリン、三メタリン酸ナトリウム、または無水アジピン酸酢酸を包含するが、これらに限定されない。
水素結合複合体/ポリマー結合剤の重量比は約1：99〜約99：1である。1つの面において、水素結合複合体/ポリマー結合剤の重量比は約1：20〜約20：1である。他の面において、水素結合複合体/ポリマー結合剤の重量比は約5：1〜約1：5である。
【００３６】
結合剤組成物は、触媒または促進剤を必要としないで、強い結合を形成することができる。結合剤組成物において触媒を使用しないという1つ利点は、触媒が変色しおよび/またはリン含有蒸気を放出する薄層を形成する傾向があることである。促進剤または触媒をコポリマー結合剤と組み合わせて、硬化時間を短縮し、架橋密度を増加させ、および/または硬化した結合剤の水感受性を減少させることができる。
【００３７】
結合剤とともに有用な触媒はこの分野において知られており、それらの例は次の通りである：リン含有有機酸のアルカリ金属塩、例えば、次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、亜リン酸カリウム、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、六メタリン酸ナトリウム、ポリリン酸カリウム、トリポリリン酸カリウム、三メタリン酸ナトリウム、四メタリン酸ナトリウム；フルオロボレート、およびそれらの混合物。触媒は、また、ルイス酸、例えば、クエン酸マグネシウムまたは塩化マグネシウム；ルイス塩基；または遊離基発生剤、例えば、ペルオキシドであることができる。触媒はコポリマー結合剤に基づいて0〜25重量％、より好ましくは1〜10重量％の量で結合剤配合物中に存在する。
【００３８】
カルボキシルポリマー、水素結合複合体を形成することができる化合物、および任意の触媒を一緒に配合して、ガラス繊維結合剤組成物を形成することができる。
結合剤組成物は必要に応じて1種または複数のアジュバント、例えば、カップリング剤、色素、顔料、油、充填剤、熱安定剤、乳化剤、硬化剤、湿潤剤、殺生物剤、可塑剤、泡消剤、蝋、酵素、界面活性剤、剥離剤、腐蝕抑制剤、ガラスの浸出を最小とする添加剤、難燃剤、および滑剤と配合することができる。一般に、アジュバントはコポリマー結合剤の重量に基づいて20％より少ないレベルで添加される。
【００３９】
ポリマー結合剤組成物は、繊維支持体を結合して、ホルムアルデヒドを含有しない不織材料を形成するために有用である。本発明のコポリマー結合剤は、耐熱性不織材料、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維、ポリレーヨン繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、ポリイミド繊維、およびミネラル繊維、例えば、ガラス繊維の結合剤として特に有効である。
【００４０】
一般に、コポリマー結合剤組成物は、それが適当なスプレーアプリケーターにより形成されているとき、ガラス繊維マットに適用される。スプレーアプリケーターは、形成されたガラス繊維マット全体を通して結合剤溶液を均一に分布させることを促進する。典型的には、固体は水溶液中に全溶液の約5〜25重量％の量で存在する。また、結合剤はこの分野において知られている他の手段により適用することができ、このような手段は下記のものを包含するが、これらに限定されない：エアーレススプレー、エアースプレー、パジング、含浸、およびロール塗布。
【００４１】
繊維からの残留熱は結合剤から水を揮発させる。生ずる高い固体含有率の結合剤で被覆されたガラス繊維マットは、ガラス繊維の弾性により、垂直に膨張することができる。次いでガラス繊維マットを加熱して結合剤を硬化させる。典型的には、硬化炉を130℃〜325℃の温度において作動させる。しかしながら、本発明の結合剤組成物は110℃〜150℃の温度において硬化可能である。1つの面において、結合剤組成物は約120℃において硬化可能である。
【００４２】
典型的には、ガラス繊維マットは約5秒〜約15分で硬化する。1つの面において、ガラス繊維マットは約30秒〜約3分で硬化する。硬化温度および硬化時間は、また、温度および使用する触媒のレベルの両方に依存する。次いで、輸送のために、ガラス繊維マットを圧縮しまたはロールにする。ガラス繊維マットの重要な性質は、いったん圧縮が除去されると、ガラス繊維マットが実質的にその完全な垂直高さに戻ることである。コポリマー結合剤は、ロールの包装を解き、壁および/または天井の中に配置するとき、ガラス繊維絶縁材をはね返らせる柔軟性フィルムを生成する。
【００４３】
コポリマー結合剤組成物で処理されたガラス繊維または他の不織物は、ロールまたはバットの形態の熱または音の絶縁材として；屋根材料およびフローリング製品、天井タイル、フローリングタイルの強化用マットとして；印刷回路板および電池セパレーター用マイクロガラスに基づく支持体として；フィルター素材およびテープ素材のために；および非セメントおよびセメントの両方の組積造コーティングにおける強化のために有用である。
【実施例】
【００４４】
下記の実施例を参照して本発明をいっそう詳細に例示、説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものと解釈すべきでない。
実施例１．
下記の配合物を一緒に混合して、絶縁サイジング樹脂を形成した。50 gのポリアクリル酸の50％固形分の溶液を26 gの列挙した架橋剤の50％溶液と配合して、76 gの50％固形分の不織布結合剤組成物を生成した。生ずるフィルムの強度を定量的に測定することによって、硬化を測定した。
試験プロトコルは次の通りであった。20 gの各溶液をPMP Petri皿の中に注ぎ、60℃に設定した強制通風炉の中に一夜配置した。次いで、フィルムを150℃に設定した強制通風炉の中に10分間配置することによって硬化した。冷却後、生ずるフィルムの硬化を物理的外観、柔軟性、および引張り強さにより評価した。
【００４５】
【表１】
2005048349.tif 000002
【００４６】
いかなる理論によっても拘束されないが、1b〜1eにおける樹脂は水素結合複合体を形成すると考えられる。それゆえ、それらは1aにおける従来の樹脂よりも非常に低い温度において硬化する。これは、系中のすべての水が追い出された後、従来の樹脂がポリアクリル酸とTEAとの間のエステル化反応を行はなくてはならないためである。対照的に、1b〜1eにおける水が追い出された後、水素結合複合体が形成し、これらの複合体はエネルギーコストを低下させ、加工時間を節約する。
【００４７】
実施例２．
ガラス接着促進コモノマーを含有するコポリマー結合剤を次のようにして合成した：
実施例２Ａ．
200 gの水および244 gのイソプロパノールを含有する反応器を85℃に加熱した。295 gのアクリル酸および4.1 gのN,N−ジメチルアクリルアミドを含有するモノマー溶液を、3.0時間かけて反応器に添加した。100 gの蒸留水中に15 gの過硫酸ナトリウムを含有する開始剤溶液を、3.5時間かけて反応器に同時に添加した。反応生成物をさらに1時間85℃に保持した。次いでイソプロパノールをディーン−スタークトラップにより蒸留した。
【００４８】
実施例２Ｂ．
200 gの水および244 gのイソプロパノールを含有する反応器を85℃に加熱した。295 gのアクリル酸および5 gのビニルトリイソプロポキシシラン (GE Silicones、コネチカット州ウィルトンからCoatOSil（商標）として入手可能である) を含有するモノマー溶液を、3.0時間かけて反応器に添加した。100 gの蒸留水中に15 gの過硫酸ナトリウムを含有する開始剤溶液を、3.5時間かけて反応器に同時に添加した。
【００４９】
反応生成物をさらに1時間85℃に保持した。次いでイソプロパノールをディーン−スタークトラップにより蒸留した。イソプロポキシシランはビニル結合を介しコポリマーに取り付けられる。しかしながら、それは反応間に加水分解して、シラノール基およびイソプロパノールを形成する。生成したイソプロパノールを、最初の供給物に添加したイソプロパノールの残部とともに蒸留する。追加の水を反応に添加して、それを50％の固形分に希釈する。
【００５０】
実施例２Ｃ．
200 gの水および244 gのイソプロパノールを含有する反応器を85℃に加熱した。295 gのアクリル酸および5 gのビニルトリエトキシシラン (GE Silicones、コネチカット州ウィルトンからSilquest（商標） A‐151として入手可能である) を含有するモノマー溶液を、3.0時間かけて反応器に添加した。100 gの蒸留水中に15 gの過硫酸ナトリウムを含有する開始剤溶液を、3.5時間かけて反応器に同時に添加した。
【００５１】
反応生成物をさらに1時間85℃に保持した。次いでイソプロパノールをディーン−スタークトラップにより蒸留した。イソプロポキシシランはビニル結合を介しコポリマーに取り付けられる。しかしながら、それは反応間に加水分解して、シラノール基およびエタノールを形成する。生成したエタノールを、最初の供給物に添加したイソプロパノールの残部とともに蒸留する。追加の水を反応に添加して、それを50％の固形分に希釈する。
【００５２】
実施例２Ｄ．
200 gの水および244 gのイソプロパノールを含有する反応器を85℃に加熱した。295 gのアクリル酸および5 gの4‐ビニルピリジンを含有するモノマー溶液を、3.0時間かけて反応器に添加した。100 gの蒸留水中に15 gの過硫酸ナトリウムを含有する開始剤溶液を、3.5時間かけて反応器に同時に添加した。反応生成物をさらに1時間85℃に保持した。次いでイソプロパノールをディーン−スタークトラップにより蒸留した。次いで、モリブデン酸ナトリウムの存在下にポリマーを過酸化水素で処理することによって、ビニルピリジン部分をアミンオキシドに酸化した。
【００５３】
実施例３．
25 gのポリアクリル酸 (Alco Chemical、テネシー州チャッタヌーガからAlcosperse（商標） 602A) 、および下記表2に詳述されている量の低粘度澱粉溶液を溶解することによって、溶液を調製した。溶液を10％に希釈し、そしてこれらの10％の澱粉を含有する溶液の粘度を測定した。比較として、トリエタノールアミンを含有する同様な溶液 (この分野において知られている普通の架橋剤) の粘度をまた測定した。
【００５４】
【表２】
2005048349.tif 000003
【００５５】
データが示すように、40〜85の水流動性 (「WF」) を有する澱粉/ポリアクリル酸溶液の粘度は従来のポリアクリル酸‐トリエタノールアミン系の粘度の範囲である。しかしながら、伝統的非変性澱粉は非常に高い粘度を有し、この系において使用することができない。
【外国語明細書】
2005048349000001.pdf