[发明专利]用于矿物棉产品的水性粘结剂组合物

说明书

提供了一种制造隔绝产品的方法，其包括在基材上收集包含至少25重量％的二价和三价金属氧化物的多根无机纤维，将包含氮基保护剂的无甲醛的水性粘结剂组合物涂覆到无机纤维的集合体上，通过加热粘结剂涂覆的无机纤维除去氮基保护剂；和通过酯化反应来固化含水粘结剂组合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年9月1日提交的申请号为63/073，013的美国临时申请的优先权和任何权益，其内容通过引用整体并入本申请。

背景技术

水性粘结剂组合物通常用于形成织造和非织造纤维产品，例如隔绝产品、复合产品、木纤维板等。隔绝产品，例如由无机纤维形成的隔绝产品，通常通过使熔融的玻璃或矿物基组合物纤维化以及从纤维化装置(例如旋转纺丝器)纺丝纤维来制造。为形成隔绝产品，通过鼓风机将由旋转纺丝器生产的纤维从纺丝器向下拉向输送机。当纤维向下移动时，粘结剂材料被喷射到纤维上并且纤维被收集到输送机上的高蓬松度的连续毯中。粘结剂材料赋予隔绝产品在包装后恢复的回弹性并提供刚度和可操作性，使得隔绝产品可以根据需要在建筑物的隔绝腔中处理和应用。粘结剂组合物还保护纤维免受丝间磨损，并促进单根纤维之间的相容性。然后将含有粘结剂涂覆纤维的毯子通过固化烘箱，并将粘结剂固化以将毯子设定为所需厚度。

在粘结剂固化之后，可以将纤维隔绝体切割成一定长度以形成单独的隔绝产品，并且可以将隔绝产品包装以运输到客户位置。以这种方式制备的隔绝产品可以以各种形式提供，包括用于不同应用的絮状物、毯子和板(经加热和压缩的絮状物)。

矿物纤维产品通常包括人造玻璃质纤维(MMVF)，例如玻璃纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、矿渣棉、矿物棉和石棉，它们通过聚合物粘结剂组合物粘合在一起。用于矿物纤维隔绝，特别是矿物棉隔绝的传统粘结剂组合物基于苯酚-甲醛(PF)树脂，以及用脲增量的PF树脂(PUF树脂)。然而，虽然这样的粘结剂组合物为隔绝产品提供了合适的性质，但是甲醛粘结剂在制造过程中释放出不期望的排放物，并且希望不再使用甲醛基粘结剂。

作为基于甲醛的粘结剂的替代物，已经开发了某些无甲醛的配制品用作隔绝产品中的粘结剂。这样的无甲醛配制品可以包括旨在经由酯化反应交联的多羧酸与多羟基组分。这种基于多羧酸的粘结剂组合物通常是酸性的，pH小于5。然而，矿物棉纤维是高度碱性的，在纤维中具有比其他无机纤维(诸如玻璃纤维)更高浓度的二价和三价金属氧化物。因此，传统粘结剂组合物中的多羧酸基团在施加时与矿物棉纤维的金属氧化物不可逆地反应，这阻碍了酸基团用于与多羟基交联剂的酯化反应。因此，当与矿物棉一起使用时酸性粘结剂倾向于缺乏PF粘结剂的强度，并且由其形成的产品表现出性能不足。

因此，需要一种用于生产高碱度纤维(如矿物棉)的隔绝产品的无甲醛粘结剂组合物。

发明内容

本发明构思的各种示例性方面涉及一种制造隔绝产品的方法，该方法包括在基材上收集多根无机纤维，该无机纤维由包含至少25wt％的二价和三价金属氧化物的组合物制备；将水性粘结剂组合物施加到无机纤维的集合体上；以及形成粘结剂涂覆的无机纤维。所述水性粘结剂组合物包含至少50wt％固体的包含至少两个羧酸基团的交联剂；10.0至40.0wt％固体的具有至少两个羟基的多元醇组分；和1.25-50.0wt％固体的氮基保护剂。氮基保护剂暂时封闭交联剂的至少40％的羧酸基团。该方法还包括通过将粘结剂涂覆的无机纤维加热到至少150℃的温度来除去氮基保护剂；和通过交联剂和多元醇组分之间的酯化反应固化水性粘结剂组合物，形成无机纤维隔绝产品，其中所述水性粘结剂组合物不含添加的甲醛。

在任何一个示例性实施方案中，交联剂在粘结剂组合物中的存在量为55wt％至85wt％固体，基于水性粘结剂组合物的总固体含量。

在任何示例性实施方案中，多元醇组分包括糖醇、烷醇胺、季戊四醇或其混合物。

氮基保护剂可包括乙二胺、氢氧化铵、乙二胺四乙酸或其混合物。