ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Данная заявка заявляет приоритет Патентной заявки США, имеющей серийный номер 12/860446, поданной 20 августа 2010, которая заявляет приоритет Предварительной патентной заявки США, имеющей серийный номер 61/235652, поданной 20 августа 2009, обе из которых включены в данный документ ссылкой.
ПРЕДПОСЫЛКИ
Область изобретения
[0001] Варианты осуществления данного описания, в основном, относятся к связующим композициям. Более конкретно, варианты осуществления относятся к связующим композициям для создания продуктов из стекловолокна.
Описание уровня техники
[0002] Изоляция из стекловолокна обеспечивает тепло- и звукоизоляцию для структур крыш и стен в жилых и коммерческих строениях. Изоляция из стекловолокна часто используется в форме несжатого мата, или в форме защитного слоя, или в форме засыпной изоляции. Изоляция из стекловолокна также использовалась в сжатой форме в качестве изоляции для труб и других трубопроводов, а также разнообразные другие формы, полученные литьем.
[0003] Изоляционные продукты из стекловолокна типично связываются или скрепляются с помощью связующего, которое наносят во время производства изоляционных продуктов из стекловолокна. Типичные связующие композиции включают смолы, такие как фенолформальдегид (PF), и смолы, удлиненные с помощью мочевины, такие как фенолформальдегид-мочевинные (PFU) смолы. Эти смолы являются относительно недорогими и обеспечивают отвержденный изоляционный продукт из стекловолокна с превосходными физическими свойствами. Поставщики изоляции из стекловолокна, такие как Guardian и Owens-Coming, делают изоляционные продукты из стекловолокна, используя PF или PFU смолы. Один конкретный продукт продается Guardian как Supercube II®. Другой продукт продается Owens-Coming под названием Advanced ThermaCube Plus®.
[0004] Другая связующая система, разработанная для создания изоляции из стекловолокна, основывается на катализируемом поперечном сшивании относительно низкомолекулярного (т.е. менее чем 10000) поликарбоксиполимера, особенно полимера полиакриловой кислоты. Поликарбоксиполимер поперечно сшивают, используя многоатомный спирт, где триэтаноламин является предпочтительным многоатомным спиртом. Эта связующая система описана в патенте США №6331350.
[0005] Недавно Knauf Insulation ввел новую линию изоляционных продуктов, изготовленных с ECOSE®, который, как подразумевается, основан на смеси углевода и аминового реагента, способного принимать участие в реакции Майяра. Это связующее описано в публикациях патентных заявок №№2007/0027283; 2007/0123679; 2007/0123680 и 2007/0142596.
[0006] Несмотря на эти успехи все еще существует необходимость в улучшенных связующих композициях и способах их создания и использования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0007] Обеспечиваются связующие композиции для создания продуктов из стекловолокна и способы для их создания и применения. По меньшей мере в одном конкретном варианте осуществления связующая композиция включает фенолальдегидную смолу или смесь реагентов Майяра и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата; и один или несколько латексов.
[0008] По меньшей мере в одном специфическом варианте осуществления продукт из стекловолокна включает несколько волокон; и, по меньшей мере, частично отвержденную связующую композицию. По меньшей мере, частично отвержденная связующая композиция включает или фенолальдегидную смолу, или смесь реагентов Майяра и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата; и один или несколько латексов.
[0009] По меньшей мере в одном специфическом варианте осуществления способ получения продукта из стекловолокна включает контактирование нескольких волокон со связующей композицией. Связующая композиция включает или фенолальдегидную смолу, или смесь реагентов Майяра и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата; и один или несколько латексов. Проконтактировавшие волокна могут быть собраны для формирования нетканого мата. Нетканый мат может быть нагрет по меньшей мере, для частичного отверждения связующей композиции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0010] Фигура 1 изображает схему иллюстративной системы для создания продукта из стекловолокна согласно одному или нескольким описанным вариантам осуществления.
[0011] Фигура 2 показывает графическое изображение результатов испытания на растяжение сухого и нагретого/влажного образца, сравнивающих листы ручного отлива, изготовленные с контрольным связующим, содержащим фенолформальдегидную смолу, с листами ручного отлива, изготовленными с модифицированным связующим из фенолформальдегидной смолы, согласно одному или нескольким описанным вариантам осуществления.
[0012] Фигура 3 показывает графическое изображение результатов испытания на растяжение сухого образца, сравнивающих листы ручного отлива, изготовленные с контрольным связующим, содержащим фенолформальдегидную смолу, с листами ручного отлива, изготовленными с модифицированным связующим из фенолформальдегидной смолы, согласно одному или нескольким описанным вариантам осуществления.
[0013] Фигура 4 показывает графическое изображение результатов испытания на растяжение нагретого/влажного образца, сравнивающих листы ручного отлива, изготовленные с контрольным связующим, содержащим фенолформальдегидную смолу, с листами ручного отлива, изготовленными с модифицированным связующим из фенолформальдегидной смолы, согласно одному или нескольким описанным вариантам осуществления.
[0014] Фигура 5 показывает графическое изображение значений потери при прокаливании (%LOI) для листов ручного отлива, изображенных на Фигурах 3 и 4.
[0015] Фигура 6 показывает графическое изображение результатов испытания на растяжение сухого и нагретого/влажного образца, сравнивающих листы ручного отлива, изготовленные с контрольным связующим, содержащим смесь реагентов Майяра, с листами ручного отлива, изготовленными со связующим, содержащим модифицированную смесь реагентов Майяра, согласно одному или нескольким описанным вариантам осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0016] Модифицированные связующие композиции, обеспеченные в данном документе, можно наносить на нетканый мат из стекловолокна для получения продукта из стекловолокна, имеющего приемлемые характеристики прочности. Например, модифицированная связующая композиция может произвести продукты из стекловолокна, имеющие улучшенные свойства при растяжении, включая прочность при растяжении нагретого/влажного образца и/или усиленную прочность при растяжении сухого образца. Предполагается, что улучшение в прочности при растяжении продуктов из стекловолокна, обеспеченное с помощью модифицированной связующей композиции, является достаточным для того, чтобы обеспечить снижение количества или уровня связующей композиции, которую наносят на стекловолокно. Этот сниженный уровень связующего может отражаться в характерно более низком проценте потери при прокаливании (т.е. более низком %LOI) для продукта из стекловолокна. Например, %LOI для модифицированных связующих композиций, обеспеченных в данном документе, может быть снижен на около 2%, около 5%, около 7%, около 10%, около 13%, около 15%, около 17%, около 18%, около 20%, около 23%, около 25%, около 30%, около 33% или около 35% относительно контроля или немодифицированной связующей композиции, при этом все еще давая в результате продукты из стекловолокна, имеющие такие же или лучшие характеристики прочности. В другом примере %LOI для модифицированных связующих композиций может быть снижен на количество, находящееся в диапазоне от низкого около 3%, около 5%, или около 10% до высокого около 20%, около 25% или около 30% по сравнению с контролем или немодифицированной связующей композицией, при этом все еще давая в результате продукты из стекловолокна, имеющие такие же или лучшие характеристики прочности.
[0017] По меньшей мере в одном конкретном варианте осуществления модифицированная связующая композиция может включать один или несколько модификаторов и либо фенолальдегидную смолу, либо смесь реагентов Майяра. Модификатор может быть или включать сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты. В другом примере модификатор может быть или включать аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата. В другом примере модификатор может быть или включать один или несколько латексов. В другом примере модификатор может включать два или более из следующего: (1) сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; (2) аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата; и (3) один или несколько латексов.
[0018] Сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, может включать любое подходящее элементарное звено(звенья) на основе производных виниловых ароматических соединений. Иллюстративные элементарные звенья на основе производных виниловых ароматических соединений могут включать, но не ограничиваясь, стирол, альфа-метилстирол, винилтолуол и их комбинации. Предпочтительно, элементарные звенья на основе производных виниловых ароматических соединений получают из стирола и/или его производных. Более предпочтительно, элементарные звенья на основе производных виниловых ароматических соединений получают из стирола, и сополимер содержит сополимер стирола и малеинового ангидрида (кислоты) или "SMA". Подходящие SMA сополимеры включают смолы, которые содержат чередующиеся мономерные единицы стирола и малеинового ангидрида (кислоты), расположенные в случайной, чередующейся и/или блок-формах. Например, подходящие SMA сополимеры могут иметь следующую обобщенную формулу в ненейтрализованной форме:
[0019] где р и q представляют собой положительные числа в соотношении (p:q), которое может изменяться от около 0,5:1,0 до около 5:1.
[0020] Ненейтрализованные SMA сополимеры могут быть нерастворимыми в воде. Достаточная нейтрализация SMA сополимеров в водной среде может растворять SMA сополимеры. Например, SMA сополимеры можно нейтрализовать в водной среде, используя щелочное вещество, чтобы получить солюбилизированные SMA сополимеры. Иллюстративные щелочные вещества могут включать, но не ограничиваясь, гидроксиды, такие как гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония (например, водный аммиак), гидроксид лития и/или гидроксид цезия; карбонаты, такие как карбонат натрия, карбонат калия и/или карбонат аммония; аммиак и/или амин (например, алканоламин). Хотя, как правило, желательным является применение средства нейтрализации в количестве, достаточном, чтобы нейтрализовать 100 мольных % (мол.%) SMA сополимера, можно использовать количество, достаточное, чтобы получить растворимость в воде. Уровень добавления любого конкретного средства нейтрализации для получения приемлемой степени растворимости в воде является хорошо известным для специалиста в данной области техники и результатом исключительно рутинного экспериментирования. Например, около 50 мол.%, 60 мол.%, 70 мол.%, 80 мол.%, 90 мол.% или 95 мол.% SMA сополимера можно нейтрализовать. В одном или нескольких вариантах осуществления величина нейтрализации может находиться в диапазоне от низкого около 40 мол.%, около 45 мол.% или около 50 мол.% до высокого около 65 мол.%, около 75 мол.% или около 90 мол.% SMA сополимера. Как известно специалистам в данной области техники, солюбилизацию SMA сополимера можно облегчить при повышенной температуре и/или давлении.
[0021] SMA сополимер может включать от около 7 мол.% до около 50 мол.% малеинового ангидрида (малеиновой кислоты) и наоборот от около 50 мол.% до около 93 мол.% элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений. В другом примере сополимер может включать от около 20 мол.% до около 40 мол.% малеинового ангидрида (малеиновой кислоты) и наоборот от около 60 мол.% до около 80 мол.% элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений. В другом примере малеиновый ангидрид (малеиновая кислота) может присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне от низкого около 7 мол.%, около 10 мол.%, около 12 мол.% или около 15 мол.% до высокого около 30 мол.%, около 35 мол.%, около 40 мол.% или около 45 мол.% на основе общего веса малеинового ангидрида (малеиновой кислоты) и одного или нескольких элементарных звеньев на основе виниловых производных. В еще одном примере элементарные звенья на основе производных виниловых ароматических соединений могут присутствовать в количестве, находящемся в диапазоне от низкого около 50 мол.%, около 55 мол.%, около 60 мол.% или около 65 мол.% до высокого около 75 мол.%, около 80 мол.%, около 85 мол.% или около 90 мол.% на основе общего веса малеинового ангидрида (малеиновой кислоты) и одного или нескольких элементарных звеньев на основе виниловых производных.
[0022] SMA сополимер может содержать незначительное количество (менее чем 50 мол.%, или менее чем около 40 мол.%, или менее чем около 30 мол.%, или менее чем около 20 мол.% на основе количества малеинового ангидрида (малеиновой кислоты)) другого мономера ненасыщенной карбоновой кислоты, такой как аконитовая кислота, итаконовая кислота, акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, изокротоновая кислота, цитраконовая кислота и фумаровая кислота и их смеси. SMA сополимер может также содержать незначительное количество (менее чем 50 мол.%, или менее чем около 40 мол.%, или менее чем около 30 мол.%, или менее чем около 20 мол.% на основе количества элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений) другого гидрофобного винилового мономера. Другой "гидрофобный виниловый мономер" представляет собой мономер, который типично производит, как гомополимер, полимер, который является нерастворимым в воде или способным абсорбировать менее чем 10% по весу воды. Подходящие гидрофобные виниловые мономеры представлены для примера следующим: (i) виниловые сложные эфиры алифатических кислот, такие как винилацетат, винилпропионат, винилбутират, винилкапроат, винил-2-этилгексаноат, виниллаурат и винилстеарат; (ii) диеновые мономеры, такие как бутадиен и изопропен; (iii) виниловые мономеры и галогенированные виниловые мономеры, такие как этилен, пропилен, циклогексен, винилхлорид и винилиденхлорид; (iv) акрилаты и алкилакрилаты, такие как метилакрилат, этилакрилат, н-пропилакрилат, изопропилакрилат, н-бутилакрилат, изобутилакрилат, трет-бутилакрилат, н-гексилакрилат, циклогексилакрилат, и 2-этилгексилакрилат; и (v) нитрильные мономеры, такие как акрилонитрил и метакрилонитрил и их смеси.
[0023] Молекулярный вес SMA сополимера может варьировать в широких пределах. SMA сополимер может иметь средний молекулярный вес ("Mw") от около 1000 до около 500000. Например, SMA сополимер может иметь Mw, находящийся в диапазоне от низкого около 1000, около 5000, около 10000, около 15000 или около 20000 до высокого около 100000, около 200000, около 300000, около 400000 или около 500000. В другом примере Mw SMA сополимера может находиться в диапазоне от низкого около 1000, около 5000 или около 10000 до приблизительно 400000, или около 350000, или около 300000, или около 250000, или около 200000, или около 175000, или около 150000, или около 120000, или около 100000, или около 90000, или около 80000, или около 70000, или около 60000, или около 50000, или около 40000, или около 30000, или около 20000.
[0024] В одном или нескольких вариантах осуществления SMA сополимеры могут быть частично эстерифицированы. Например, SMA сополимеры могут быть частично эстерифицированы и могут все еще содержать некоторые ангидридные группы. Частичные сложные эфиры SMA сополимеров могут быть получены традиционными способами из алканолов от около 3 до 20 атомов углерода, предпочтительно из гексанола или октанола. Степень частичной эстерификации SMA сополимеров может находиться в диапазоне от около 5 до 95%, от около 10% до около 80%, от около 20% до около 50%, или от около 15% до около 40%. Эстерификация может осуществляться простым нагреванием смеси соответствующих количеств SMA сополимеров со спиртом при повышенных температурах, например, от около 100°С до около 200°С. В одном или нескольких вариантах осуществления бензольное кольцо SMA сополимеров может быть замещено одной или несколькими группами. Например, бензольное кольцо SMA сополимеров может содержать одну или несколько сульфонатных групп.
[0025] Подходящие SMA сополимеры являются коммерчески доступными от различных компаний. Например, подходящие SMA сополимеры могут быть приобретены от, среди прочих, Polyscope Polymers BV, Sartomer USA, LLC, Hercules, Inc. и Georgia-Pacific Chemical LLC.
[0026] Как используется в данном документе, выражение "водный" включает воду и смеси, состоящие из воды и/или других смешивающихся с водой растворителей. Иллюстративные смешивающиеся с водой растворители могут включать, но не ограничиваясь, спирты, простые эфиры, амины, другие полярные апротонные растворители и т.п.
[0027] Модификатор может быть или включать один или несколько латексов. Иллюстративные латексы могут включать, но не ограничиваясь, сложноэфирный сополимер стирола и акриловой кислоты, стирол-бутадиеновый каучук, акрилонитрил бутадиеновый стирол, акриловые полимеры, поливинилацетат или любую их комбинацию. Синтетические латексы можно получить, используя любой подходящий способ. Например, сложноэфирный сополимер стирола и акриловой кислоты ("SAE") может быть продуктом реакции гидрофобного мономера на основе стирола и сложного эфира акриловой кислоты, сополимеризованным в эмульсии. Подходящий SAE сополимер можно получить, как обсуждается и описано в патенте США №6734232. Подходящий, коммерчески доступный SAE может включать NOVACOTE® PS, доступный от Georgia-Pacific Resins, Inc.
[0028] Модификатор может быть или включать аддукт или полимер стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата. Может использоваться любая подходящая акриловая кислота или акрилат, такие как метилметакрилат, бутилакрилат, метакрилат, или любая их комбинация. Предпочтительно, акрилат представляет собой метилметакрилат ("ММА"). Аддукт может быть предварительно образован и затем добавлен к фенолальдегидной смоле, смеси реагентов Майяра или комбинации фенолальдегидной смолы и смеси реагентов Майяра. В другом примере компоненты аддукта могут быть отдельно смешаны с фенолальдегидной смолой, смесью реагентов Майяра или комбинацией фенолальдегидной смолы и смеси реагентов Майяра.
[0029] Аддукт может быть получен путем растворения компонентов аддукта в подходящем растворе. Иллюстративные растворы могут включать, но не ограничиваясь, водные растворы гидроксида натрия, гидроксида аммония, гидроксида калия и их комбинации. Раствор можно нагреть до температуры от около 70°С до около 90°С. Раствор можно поддерживать при повышенной температуре, пока все компоненты находятся, по меньшей мере, частично в растворе. Раствор может затем добавить к фенолальдегидной смоле, смеси реагентов Майяра или комбинации фенолальдегидной смолы и смеси реагентов Майяра.
[0030] Аддукт можно получить путем комбинирования стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата для образования тройного полимера. Количество стирола в аддукте может находиться в диапазоне от низкого около 50 вес.%, около 55 вес.% или около 60 вес.% до высокого около 75 вес.%, около 80 вес.% или около 85 вес.% на основе общего веса аддукта. Количество малеинового ангидрида и/или малеиновой кислоты в аддукте может находиться в диапазоне от низкого около 15 вес.%, около 20 вес.% или около 25 вес.% до высокого от около 40 вес.%, около 45 вес.% или около 50 вес.% на основе общего веса аддукта. Количество акриловой кислоты и/или акрилата в аддукте может находиться в диапазоне от низкого около 1 вес.%, около 3 вес.% или около 5 вес.% до высокого от около 10 вес.%, около 15 вес.% или около 20 вес.% на основе общего веса аддукта.
[0031] В другом примере акриловая кислота или акрилат могут быть скомбинированы с сополимером одной или нескольких элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одним из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты для обеспечения модификатора. Например, комбинирование акриловой кислоты или акрилата с SMA может образовать тройной полимер стирола, малеинового ангидрида и метилметакрилата. В другом примере модификатор может также включать физическую смесь сополимера стирола и акриловой кислоты и/или стирола и акрилата и SMA сополимера. Аддукт или полимер стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата, и физическая смесь сополимера стирола и акриловой кислоты и/или стирола и акрилата и SMA сополимера могут быть получены согласно способам, обсуждаемым и описанным в патенте США №6642299.
[0032] В одном или нескольких вариантах осуществления связующая композиция может включать любых два или более модификаторов, обсуждаемых и описанных выше или в другом месте в данном документе. Два или более модификаторов можно скомбинировать в любом количестве по отношению друг к другу. Например, модификатор может включать смесь по меньшей мере одного из SMA и SAE. Количество SMA может находиться в диапазоне от низкого около 1 вес.% до высокого около 99 вес.% на основе общего веса SMA и SAE. Другие подходящие комбинации модификаторов могут включать, но не ограничиваясь, смесь SMA и SAE, аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата для образования тройного полимера, смешанного с ММА, SMA, смешанного с одним или несколькими латексами, и т.п.
[0033] Фенольный компонент фенолальдегидной смолы может включать разнообразие замещенных фенольных соединений, незамещенных фенольных соединений или любую комбинацию замещенных и/или незамещенных фенольных соединений. Например, фенольный компонент фенолальдегидной смолы может быть самим фенолом (т.е. моногидроксибензолом). Примеры замещенных фенолов могут включать, но не ограничиваясь, алкил-замещенные фенолы, такие как крезолы и ксиленолы; циклоалкил-замещенные фенолы, такие как циклогексилфенол; алкенил-замещенные фенолы; арил-замещенные фенолы, такие как п-фенилфенол; алкокси-замещенные фенолы, такие как 3,5-диметоксифенол; арилокси-фенолы, такие как п-феноксифенол; и галоген-замещенные фенолы, такие как п-хлорфенол. Двухосновные фенолы, такие как катехол, резорцин, гидрохинон, бисфенол А и бисфенол F, также могут быть использованы. В частности, фенольный компонент может быть выбран из группы, включающей фенол; алкил-замещенные фенолы, такие как крезолы и ксиленолы; циклоалкил-замещенные фенолы, такие как циклогексил фенол; алкенил-замещенные фенолы; арил-замещенные фенолы, такие как п-фенилфенол; алкокси-замещенные фенолы, такие как 3,5-диметоксифенол; арилокси-фенолы, такие как п-фенокси фенол; галоген-замещенные фенолы, такие как п-хлорфенол; катехол, гидрохинон, бисфенол А и бисфенол F. Предпочтительно, около 95 вес.% или более фенольного компонента содержат фенол (моногидроксибензол).
[0034] Альдегидный компонент фенолальдегидной смолы может также включать разнообразие замещенных и незамещенных альдегидных соединений. Иллюстративные альдегидные соединения могут включать, но не ограничиваясь, так называемые защищенные альдегиды или альдегидные эквиваленты, такие как ацетали или гемиацетали. Конкретные примеры подходящих альдегидных соединений могут включать, но не ограничиваясь, формальдегид, ацетальдегид, пропиональдегид, бутиральдегид, фурфуральдегид, бензальдегид или любую их комбинацию. По меньшей мере в одном конкретном варианте осуществления альдегидный компонент может быть формальдегидом. Формальдегид для создания подходящих фенолформальдегидных смол доступен во многих формах. Параформ (твердый, полимеризованный формальдегид) и формалиновые растворы (водные растворы формальдегида, иногда с метанолом, в концентрациях 37 процентов, 44 процентов или 50 процентов формальдегида) являются широко используемыми формами. Также доступен газ формальдегид. Любая из этих форм является подходящей для применения в получении фенолформальдегидной смолы.
[0035] Фенолформальдегидные смолы могут быть получены в щелочных условиях реакции, используя молярный избыток формальдегида (вместе с любым другим реакционным альдегидным компонентом(ами)) относительно фенольного компонента, например фенола. Молярное соотношение формальдегида к фенолу (F:P) в фенолформальдегидной смоле находится в диапазоне от около 1,1:1 до около 6:1, от около 1,3 до около 5:1 или от около 1,5:1 до около 4:1. Будучи синтезированными, такие смолы типично содержат низкий уровень остаточного "свободного" фенольного компонента и намного большее количество остаточного "свободного", т.е. непрореагировавшего формальдегида. До любого удаления формальдегида фенолформальдегидная смола может охарактеризоваться содержанием свободного формальдегида, находящимся в диапазоне от 0,2 вес.% до около 18 вес.% водной фенолформальдегидной смолы.
[0036] Подходящие фенолформальдегидные смолы могут быть такими, как обсуждается и описано в публикациях патентных заявок США №№2008/0064799 и 2008/0064284. В этих опубликованных патентных заявках образование тетрадимера подавляется добавлением источника сульфита и/или сульфата во время получения фенолформальдегидной смолы. Другие фенолформальдегидные смолы могут быть получены в кислотных условиях реакции, таких как новолачные смолы и инвертированные новолачные смолы. Подходящие новолачные смолы и инвертированные новолачные смолы могут быть такими, как обсуждается и описано в патентах США №№5670571 и 6906130 и публикации патентной заявки №2008/0280787.
[0037] Фенолальдегидная смола может быть удлиненной посредством добавления мочевины. Фенолальдегидная смола может быть удлиненной посредством добавления любого необходимого количества мочевины. Например, фенолальдегидная смола, удлиненная с помощью мочевины, может иметь концентрацию мочевины, находящуюся в диапазоне от около 1 вес.% до около 50 вес.% на основе объединенного веса мочевины и фенолальдегидной смолы. В другом примере фенолальдегидная смола, удлиненная с помощью мочевины, может иметь концентрацию мочевины, находящуюся в диапазоне от низкой около 5 вес.%, около 15 вес.% или около 25 вес.% до высокой около 35 вес.%, около 40 вес.% или около 45 вес.% на основе объединенного веса мочевины и фенолальдегидной смолы.
[0038] Необязательная мочевина может быть добавлена к фенолальдегидной смоле путем перемешивания, смешивания или любого другого способа для производства "премикса". Премикс можно размешать до гомогенности. После образования премикса премикс можно подвергнуть реакции или предварительной реакции в течение периода времени. Например, премикс можно подвергнуть реакции в течение около 5 часов или более, около 10 часов или более, около 15 часов или более, около 20 часов или более, или около 25 часов или более, по прошествии этого времени его можно хранить при 65°F и использовать для получения связующей композиции в течение до приблизительно четырех дней. Образование премикса мочевины с фенолальдегидной смолой может снизить уровень свободного формальдегида в фенолформальдегидной смоле до уровня, который не увеличивает потребность в аммиаке связующих растворов, полученных с помощью премикса.
[0039] Одну или несколько дополнительных добавок можно добавить к связующей композиции. Например, один или несколько катализаторов для ускорения отверждения фенолальдегидной смолы, такие как сульфат натрия или аммония, меламин, аддукты меламина и формальдегида, аппретирующие или улучшающие совместимость средства на основе силикона, ингибиторы коррозии, диспергирующие средства, биоциды, модификаторы вязкости, регуляторы рН, поверхностно-активные вещества, скользящие вещества, противовспениватели и любая их комбинация могут быть добавлены к связующей композиции.
[0040] Смесь реагентов Майяра может включать, но не ограничиваясь, источник углевода (углеводный реагент) и аминный реагент, способные принимать участие в реакции Майяра с углеводным реагентом. В другом примере смесь реагентов Майяра может включать частично предварительно прореагировавшую смесь углеводного реагента и аминного реагента. Степень любой предварительной реакции может сохранять способность смеси реагентов Майяра смешиваться с модификатором, например, сополимером стирола и по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты (SMA), и с любыми другими компонентами, которые необходимо добавить в связующую композицию.
[0041] Источник углевода может включать один или несколько реагентов, имеющих один или несколько восстанавливающих сахаров, один или несколько реагентов, которые дают в результате один или несколько восстанавливающих сахаров при условиях термического отверждения, или их комбинацию. Восстанавливающий сахар может быть сахаром, который содержит альдегидные группы, или может изомеризоваться, т.е. таутомеризоваться, чтобы содержать альдегидные группы. Такие альдегидные группы являются реакционноспособными с аминогруппой (аминный реагент) при условиях реакции Майяра. Обычно такие альдегидные группы могут также быть окисленными с помощью, например, Cu+2 для получения карбоновых кислот. Углеводный реагент может необязательно быть замещен другими функциональными группами, такими как гидрокси, гало, алкил, алкокси и т.п. Источник углевода может также иметь один или несколько хиральных центров. Источник углевода может также включать каждый возможный оптический изомер на каждом хиральном центре. Можно использовать различные смеси, включая рацемические смеси или другие диастереометрические смеси различных оптических изомеров любого такого источника углевода, а также различные их геометрические изомеры.
[0042] Источник углевода может быть нелетучим. Нелетучие источники углевода могут повышать или максимизировать способность углеводного реагента оставаться доступным для реакции с аминным реагентом при условиях реакции Майяра, включая условия отверждения связующей композиции. Частичное предварительное реагирование смеси источника углевода и аминного реагента может расширить список подходящих источников углевода. Источник углевода может быть моносахаридом в его альдозной или кетозной форме, включая триозу, тетрозу, пентозу, гексозу или гептозу; или полисахаридом, или любой их комбинацией.
[0043] Если триоза служит в качестве источника углевода или используется в комбинации с другими восстанавливающими сахарами и/или полисахаридом, то может быть использован альдотриозный сахар или кетотриозный сахар, такой как глицеральдегид и дигидроксиацетон, соответственно. Если тетроза служит в качестве источника углевода или используется в комбинации с другими восстанавливающими сахарами и/или полисахаридом, то могут быть использованы альдотетрозные сахара, такие как эритроза и треоза; и кетотетрозные сахара, такие как эритрулоза. Если пентоза служит в качестве источника углевода или используется в комбинации с другими восстанавливающими сахарами и/или полисахаридом, то могут быть использованы альдопентозные сахара, такие как рибоза, арабиноза, ксилоза и ликсоза; и кетопентозные сахара, такие как рибулоза, арабулоза, ксилулоза и ликсулоза. Если гексоза служит в качестве источника углевода или используется в комбинации с другими восстанавливающими сахарами и/или полисахаридом, то могут быть использованы альдогексозные сахара, такие как глюкоза (т.е. декстроза), манноза, галактоза, аллоза, альтроза, талоза, гулоза и идоза; и кетогексозные сахара, такие как фруктоза, псикоза, сорбоза и тагатоза. Если гептоза служит в качестве источника углевода или используется в комбинации с другими восстанавливающими сахарами и/или полисахаридом, то может быть использован кетогептозный сахар, такой как седогептулоза. Другие стереоизомеры таких источников углевода, не известные как встречающиеся в природе, также рассматриваются как пригодные в получении связующих композиций. Если полисахарид служит в качестве источника углевода или используется в комбинации с моносахаридами, то могут быть использованы сахароза, лактоза, мальтоза, крахмал и целлюлоза.
[0044] Углеводный реагент может также использоваться в комбинации с неуглеводным полигидроксидным реагентом. Примеры неуглеводных полигидроксидных реагентов могут включать, но не ограничиваясь, триметилолпропан, глицерин, пентаэритритол, поливиниловый спирт, частично гидролизованный поливинилацетат, полностью гидролизованный поливинилацетат и их смеси. Неуглеводный полигидроксидный реагент может быть достаточно нелетучим, чтобы максимизировать его способность оставаться доступным для реакции с другими связующими компонентами во время отверждения. Частичное предварительное реагирование смеси источника углевода (углеводного реагента) и аминного реагента может расширить список подходящих неуглеводных полигидроксидных реагентов. Гидрофобность неуглеводного полигидроксидного реагента может быть фактором в определении физических свойств связующей композиции.
[0045] Аминный реагент, способный принимать участие в реакции Майяра с источником углевода, может быть соединением, обладающим аминогруппой. Соединение может присутствовать в форме аминокислоты. Свободная аминогруппа может также происходить из белка, где свободные аминогруппы доступны в форме, например, ε-аминогруппы лизиновых остатков и/или α-аминогруппы терминальной аминокислоты. Аминный реагент может также быть образован отдельно или in situ путем использования реагента соли аммония поликарбоновой кислоты. Аммонийные соли поликарбоновых кислот могут быть образованы путем нейтрализации кислотных групп поликарбоновой кислоты с помощью аминного основания, таким образом, давая в результате группы аммониевой соли поликарбоновой кислоты. Полная нейтрализация, т.е. около 100%, рассчитанных на основе эквивалентов, может устранить любую необходимость титрования или частично нейтрализовать кислотные группы в поликарбоновой кислоте(ах) перед образованием связующего. Однако предполагается, что нейтрализация в степени, меньшей чем полная, также не будет ингибировать образование связующего. Повторимся, что нейтрализация кислотных групп поликарбоновой кислоты(кислот) может быть проведена либо до, либо после того как поликарбоновая кислота(ы) смешивается с углеводом(ами).
[0046] Подходящие поликарбоновые кислоты могут включать дикарбоновые кислоты, трикарбоновые кислоты, тетракарбоновые кислоты, пентакарбоновые кислоты и т.п., мономерные поликарбоновые кислоты, ангидриды и любую их комбинацию, а также полимерные поликарбоновые кислоты, ангидриды и любую их комбинацию. Предпочтительно, реагент аммонийная соль поликарбоновой кислоты является достаточно нелетучим, чтобы максимизировать его способность оставаться доступным для реакции с углеводным реагентом реакции Майяра. Снова, частичное предварительное реагирование смеси источника углевода и аминного реагента может расширить список подходящих аминных реагентов, включая реагенты аммонийные соли поликарбоновых кислот. В другом примере реагенты аммонийные соли поликарбоновых кислот могут быть замещенными другими химическими функциональными группами.
[0047] Иллюстративные мономерные поликарбоновые кислоты могут включать, но не ограничиваясь, ненасыщенные алифатические дикарбоновые кислоты, насыщенные алифатические дикарбоновые кислоты, ароматические дикарбоновые кислоты, ненасыщенные циклические дикарбоновые кислоты, насыщенные циклические дикарбоновые кислоты, их гидрокси-замещенные производные и т.п. Другие подходящие поликарбоновые кислоты могут включать ненасыщенные алифатические трикарбоновые кислоты, насыщенные алифатические трикарбоновые кислоты, такие как лимонная кислота, ароматические трикарбоновые кислоты, ненасыщенные циклические трикарбоновые кислоты, насыщенные циклические трикарбоновые кислоты, их гидрокси-замещенные производные и т.п. Понятно, что любые такие поликарбоновые кислоты могут быть необязательно замещенными, например, с помощью гидрокси, гало, алкила, алкокси и т.п. Другие подходящие поликарбоновые кислоты могут включать, но не ограничиваясь, аконитовую кислоту, адипиновую кислоту, азелаиновую кислоту, дигидрид бутан-тетракарбоновой кислоты, бутан-трикарбоновую кислоту, хлорэндиковую кислоту, цитраконовую кислоту, аддукты дициклопентадиена и малеиновой кислоты, диэтилентриамин пентауксусную кислоту, аддукты дипентена и малеиновой кислоты, этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA), полностью малеинированную канифоль, малеинированные жирные кислоты таллового масла, фумаровую кислоту, глютаровую кислоту, изофталевую кислоту, итаконовую кислоту, малеинированную канифоль, окисленную пероксидом калия до спирта, затем карбоновой кислоты, малеиновую кислоту, яблочную кислоту, мезаконовую кислоту, бисфенол А или бисфенол F, прореагировавший посредством реакции KOLBE-Schmidt с диоксидом углерода для введения 3-4 карбоксильных групп, щавелевую кислоту, фталевую кислоту, себацитовую кислоту, янтарную кислоту, винную кислоту, терефталевую кислоту, тетрабромфталевую кислоту, тетрахлорфталевую кислоту, тетрагидрофталевую кислоту, тримеллитовую кислоту, тримезиновую кислоту и т.п., и ангидриды и любую их комбинацию.
[0048] Подходящие полимерные поликарбоновые кислоты могут включать органические полимеры или олигомеры, содержащие более чем одну боковую карбоксигруппу. Полимерная поликарбоновая кислота может быть гомополимером или сополимером, полученным из ненасыщенных карбоновых кислот, которые могут включать, но не ограничиваясь, акриловую кислоту, метакриловую кислоту, кротоновую кислоту, изокротоновую кислоту, малеиновую кислоту, коричную кислоту, 2-метилмалеиновую кислоту, итаконовую кислоту, 2-метилитаконовую кислоту, а,р-метиленглютаровую кислоту и т.п. Полимерную поликарбоновую кислоту можно также получить из ненасыщенных ангидридов. Ненасыщенные ангидриды могут включать, но не ограничиваясь, малеиновый ангидрид, итаконовый ангидрид, акриловый ангидрид, метакриловый ангидрид и т.п., а также их смеси. Способы полимеризации этих кислот и ангидридов хорошо известны в химической области техники.
[0049] Предпочтительные полимерные поликарбоновые кислоты могут включать полиакриловую кислоту, полиметакриловую кислоту, полималеиновую кислоту и т.п. Примеры коммерчески доступных полиакриловых кислот включают AQUASET-529 (Rohm & Haas, Филадельфия, Пенсильвания, США), CRITERION 2000 (Kemira, Хельсинки, Финляндия, Европа), NF1 (Н.В.Fuller, Сент-Пол, Миннесота, США) и SOKALAN (BASF, Людвигсхафен, Германия, Европа). В отношении SOKALAN, считается, что это водорастворимый полиакриловый сополимер акриловой кислоты и малеиновой кислоты, имеющий молекулярный вес приблизительно 4000. AQUASET-529 считается композицией, содержащей полиакриловую кислоту, поперечно сшитую с глицерином, также содержащей гипофосфит натрия как катализатор. CRITERION 2000, как считают, является кислым раствором частичной соли полиакриловой кислоты, имеющим молекулярный вес приблизительно 2000. NF1 считается сополимером, содержащим функциональную группу карбоновой кислоты и гидрокси-функциональную группу, а также элементарные звенья без функциональных групп; также считается, что NF1 содержит средства переноса цепи, такие как гипофосфит натрия или органофосфатные катализаторы.
[0050] Аминное основание для реакции с поликарбоновой кислотой может включать, но не ограничивается, аммиак, первичный амин, т.е. NH2R1, и вторичный амин, т.е. NHR1R2, где R1 и R2 каждый независимо выбран из группы, включающей группу алкила, циклоалкила, алкенила, циклоалкенила, гетероциклила, арила и гетероарила. Аминное основание может быть летучим или по существу нелетучим при условиях, достаточных, чтобы запустить реакцию между смесью реагентов Майяра во время любой частичной предварительной реакции или во время термического отверждения связующей композиции. Подходящие аминные основания могут включать, но не ограничиваясь, по существу, летучее основание, по существу, нелетучее основание или их комбинацию. Иллюстративные, по существу, летучие основания могут включать, но не ограничиваясь, аммиак, этиламин, диэтиламин, диметиламин, этилпропиламин или любую их комбинацию. Иллюстративные, по существу, нелетучие основания могут включать, но не ограничиваясь, анилин, 1-нафтиламин, 2-нафтиламин, пара-аминофенол или любую их комбинацию.
[0051] Один конкретный пример смеси реагентов Майяра включает смесь водного аммиака, лимонной кислоты и декстрозы (глюкозы). Считается, что смесь водного аммиака, лимонной кислоты и декстрозы является примером ECOSE® Technology от Knauf Insulation. В этой смеси соотношение числа молярных эквивалентов групп кислой соли, присутствующих на поликарбоновом лимонно-кислотном реагенте (полученном при нейтрализации -СООН групп лимонной кислоты с помощью аммиака), к числу молярных эквивалентов гидроксильных групп, присутствующих на углеводном реагенте(ах), может находиться в диапазоне от около 0,04:1 до около 0,15:1. После отверждения этот состав дает в результате устойчивое к воде отвержденное термореактивное связующее. Таким образом, в одном варианте осуществления, число молярных эквивалентов гидроксильных групп, присутствующих на декстрозе, углеводном реагенте, может быть приблизительно в двадцать пять раз больше, чем число молярных эквивалентов групп кислой соли, присутствующих на реагенте, поликарбоновой лимонной кислоте. В другом варианте осуществления, число молярных эквивалентов гидроксильных групп, присутствующих на декстрозе, углеводном реагенте, приблизительно в десять раз больше, чем число молярных эквивалентов групп кислой соли, присутствующих на реагенте, поликарбоновой лимонной кислоте. В еще одном варианте осуществления число молярных эквивалентов гидроксильных групп, присутствующих на декстрозе, углеводном реагенте, приблизительно в шесть раз больше, чем число молярных эквивалентов групп кислой соли, присутствующих на реагенте, поликарбоновой лимонной кислоте.
[0052] Как отмечено выше, смесь реагентов Майяра может включать источник углевода и аминный реагент, способный принимать участие с ним в реакции Майяра. Также, как отмечено выше, смесь реагентов Майяра может включать частично прореагировавшую смесь источника углевода и аминного реагента. Например, источник углевода может быть смешан с аминным реагентом, способным принимать участие в реакции Майяра с источником углевода, и смесь можно нагревать до около 90°С в течение времени, достаточного для инициации реакции(й) Майяра, но не позволяющего реакции(ям) пройти до завершения, до полного составления связующей композиции.
[0053] Как и в случае с фенолформальдегидной смолой, связующая композиция, которая включает смесь реагентов Майяра, может также включать другие ингредиенты, широко используемые в таких композициях, такие как мочевина, один или несколько катализаторов для ускорения отверждения смолы, такие как сульфат натрия или аммония, меламин, аддукты меламина и формальдегида, аппретирующие или улучшающие совместимость средства на основе силикона, ингибиторы коррозии, диспергирующие средства, биоциды, модификаторы вязкости, регуляторы рН, поверхностно-активные вещества, скользящие вещества, противовспениватели и подобное и любую их комбинацию.
[0054] Для получения связующей композиции фенолальдегидную смолу, смесь реагентов Майяра или их комбинацию и один или более модификаторов, например сополимер, который включает стирол и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, можно смешать в необходимой пропорции при условиях окружающей среды. Для того чтобы обеспечить подходящую устойчивость при хранении связующей композиции и надлежащие эксплуатационные характеристики во время использования связующей композиции, может быть полезным довести рН связующей композиции до диапазона от около 5 до около 12, от около 6 до около 10 или от около 7 до около 9. Слишком низкий рН может вызвать преждевременное отверждение связующей композиции и возможную несовместимость составляющих связующего; тогда как слишком высокий рН может задерживать отверждение связующей композиции при нагревании во время применения, если только не добавлен дополнительный катализатор отверждения.
[0055] На основании веса твердых веществ весовое соотношение фенолальдегидной смолы, смеси реагентов Майяра или их комбинации к модификатору или комбинации модификаторов в связующей композиции может быть от около 99,9:0,1 до около 70:30, или от около 99,8:0,2 до около 90:10, или от 99,8:0,2 до около 95:5. Другие подходящие весовые соотношения фенолальдегидной смолы, смеси реагентов Майяра или их комбинации к модификатору или комбинации модификаторов в связующей композиции могут быть около 75:25; около 80:20; около 85:15 и около 90:10. В другом примере количество фенолальдегидной смолы, смеси реагентов Майяра или их комбинации в связующей композиции может находиться в диапазоне от низкого около 80 вес.%, около 85 вес.% или около 90 вес.% до высокого около 95 вес.%, около 96 вес.%, около 97 вес.%, около 98 вес.%, около 99 вес.%, около 99,5 вес.% или около 99,9 вес.% на основе объединенного веса фенолальдегидной смолы, смеси реагентов Майяра или их комбинации и модификатора или комбинации модификаторов в связующей композиции. В другом примере количество фенолальдегидной смолы, смеси реагентов Майяра или их комбинации в связующей композиции может находиться в диапазоне от низкого около 83 вес.%, около 88 вес.% или около 92 вес.% до высокого около 95,5 вес.%, около 96,5 вес.%, около 97,5 вес.%, около 98,5 вес.%, около 99,5 вес.% или около 99,8 вес.% на основе объединенного веса фенолальдегидной смолы, смеси реагентов Майяра или их комбинации и модификатора или комбинации модификаторов в связующей композиции.
[0056] Для связующей композиции, которая включает два или более модификаторов, два или более модификаторов могут присутствовать в любой необходимой пропорции или количестве по отношению друг к другу. Например, связующая композиция, которая включает в качестве модификатора сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений, и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и латекс, сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, может присутствовать в количестве в диапазоне от около 1 вес.% до около 99 вес.% на основе объединенного веса сополимера, содержащего одну или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений, и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и латекс. Сходным образом, если связующая композиция включает три или более модификаторов, то три или более модификаторов могут присутствовать в любой необходимой пропорции или количестве по отношению друг к другу.
[0057] Общая концентрация нелетучих компонентов в водной связующей композиции может также варьировать, но она будет обычно обнаруживаться подходящей и удовлетворительной для получения этой композиции при общей концентрации твердых веществ в диапазоне от около 1 вес.% до около 40 вес.% от общего веса водной связующей композиции. В другом примере общая концентрация твердых веществ связующей композиции может находиться в диапазоне от низкого около 3 вес.%, около 5 вес.%, около 10 вес.% или около 15 вес.% до высокого около 20 вес.%, около 25 вес.%, около 30 вес.% или около 40 вес.%. Как используется в данном документе, содержание твердых веществ связующей композиции измеряется с помощью потери веса при нагревании небольшого, например 1-5-граммового, образца композиции при около 105°С в течение времени, достаточного для удаления любой воды. Как объясняется выше, связующая композиция может также содержать разнообразие других известных добавок, таких как мочевина, силиконовые аппретирующие средства, катализаторы, ингибиторы коррозии, противовспениватели, биоциды, пигменты и т.п., обычно в малых пропорциях относительно фенолальдегидной смолы, смеси реагентов Майяра или их комбинации и модификатора или комбинации модификаторов в связующей композиции.
[0058] Количество связующей композиции, наносимое на стекловолокно, может варьировать. Например, количество связующей композиции может находиться в диапазоне от около 3 вес.% до около 45 вес.%, от около 10 вес.% до около 40 вес.% или от около 15 вес.% до около 30 вес.% связующей композиции на основе сухого веса продукта из стекловолокна. В другом примере количество связующей композиции может находиться в диапазоне от низкого около 3 вес.%, около 5 вес.% или около 8 вес.% до высокого около 15 вес.%, около 25 вес.% или около 35 вес.% на основе сухого веса продукта из стекловолокна. Количество связующей композиции или связующего наполнителя обычно можно подтвердить измерением процента потери при прокаливании ("LOI") продукта из стекловолокна. Важное преимущество связующей композиции состоит в том, что приемлемые свойства при растяжении продукта из стекловолокна могут быть получены при более низких LOI (т.е. при низком уровне связующего), чем они могут быть получены, используя сравнительное связующее, не имеющее добавленный SMA сополимер.
[0059] Связующую композицию можно наносить на стекловолокно, например стеклянные волокна, так как ее получают и формируют в виде мата, воду можно испарять из связующей композиции, и покрытый связующим мат из стекловолокна можно нагревать для отверждения связующей композиции или связующего, таким образом производя готовый теплоизоляционный лист из стекловолокна (стекловаты), который может использоваться, например, как термический или акустический изоляционный продукт, арматура для производимого далее композита и т.д. Связующая композиция может затвердевать или отверждаться при повышенных температурах. Затвердевание или отверждение связующей композиции может происходить при температурах от около 150°С до около 300°С. Связующую композицию можно, как правило, отверждать при временном диапазоне от около 2 секунд до около 60 секунд. Хотя связующая композиция, возможно, может отверждаться более быстро при более высоких температурах, слишком высокие температуры могут вызывать ухудшение связующей композиции, что, в свою очередь, может вызвать ухудшение физических и/или функциональных свойств продукта из стекловолокна.
[0060] Фигура 1 изображает схему иллюстративной системы 100 для создания продукта из стекловолокна 118, согласно одному или нескольким вариантам осуществления. Как изображено на Фигуре 1, производство продукта из стекловолокна 118 может быть осуществлено, используя способы, где расплавленное стекло вытекает из плавильной печи или ванной стекловаренной печи 110, разделяется на множество потоков 111 в устройстве формирования волокна, где оно вытягивается в волокна 112. Вытягивание волокон 112 может быть проведено с помощью центрифугирования расплавленного стекла через втулки или прядильные механизмы 113 или с помощью струй жидкости (не показано) для формирования непрерывный стекловолокон 112 относительно небольших размеров. Стекловолокна могут иметь диаметр, находящийся в диапазоне от низкого около 1 мкм, около 3 мкм или около 5 мкм до высокого около 9 мкм, около 15 мкм или около 20 мкм. Стекловолокна могут иметь длину, находящуюся в диапазоне от низкой около 1 мм, около 5 мм или около 10 мм до высокой около 5 см, около 8 см или около 15 см. Например, стекловолокна могут иметь диаметр, находящийся в диапазоне от около 3 мкм до около 6 мкм, и длину от около 1,3 см до около 3,8 см.
[0061] Связующая композиция может быть водной связующей композицией и может быть нанесена обычно с помощью напыления 114 или аэрозольного орошения (не показано) на горячие стекловолокна, выходящие из механизма вытягивания волокна так, чтобы давать в результате распределение связующего повсеместно по образованному в дальнейшем мату из стекловолокна. Обработанные связующим волокна могут затем быть собраны как волокна, случайно помещенные на подвижный коллектор, например конвейерную ленту, 115. Динамика нанесения связующего является такой, чтобы наибольшее количество воды в связующей композиции испарялось, так как горячие волокна охлаждаются с помощью контакта с водной связующей композицией. Отверждаемое связующее затем становится тягучим, удерживая массу волокон вместе, так как связующее начинает затвердевать (например, отверждаться). Волокна могут быть собраны на подвижном коллекторе 115, как правило, случайным образом для формирования, например, нетканого мата 116. Глубина (толщина) волокон, формирующих мат, может быть определена с помощью скорости образования волокон, скорости подвижного коллектора 115, или обоих параметров.
[0062] Нетканый мат 116 может иметь любую необходимую толщину. Например, может быть образован относительно тонкий нетканый мат 116, например, толщиной около 0,1 мм до около 6 мм. В другом примере может быть образован относительно толстый нетканый мат 116, например, от около 10 см до около 50 см толщины, или около 15 см до около 30 см, или около 20 см до около 30 см. В зависимости от условий образования плотность продукта также может варьировать от относительно рыхлой, низкой плотности продукта до более высокой плотности продукта от около 0,1 г/см3 (6 фунтов/фут3) до около 0,15 г/см3 (10 фунтов/фут3) или более.
[0063] Нетканый мат может затем проходить через устройство для отверждения, например печь, 117, в котором связующая композиция отверждается, т.е. затвердевает. Нагретый воздух можно пропускать через мат для отверждения связующего. Винты выше и ниже мата слегка сдавливают мат для получения готового продукта заданной толщины и шероховатости. Как правило, устройство для отверждения работает при температуре в диапазоне от около 175°С до около 315°С. Нетканый мат можно нагревать в устройстве для отверждения 117 в течение от около 30 секунд до около 3 минут. Для производства обычных термических или акустических изоляционных продуктов из стекловолокна время может находиться в диапазоне от около 45 секунд до около 90 секунд. Мат из стекловолокна, имеющий отвержденную матрицу связующего, затем выходит из устройства для отверждения 117 в форме теплоизоляционного листа 118, который можно спрессовать для упаковки и транспортировки и который будет после этого, по существу, восстанавливать свой первоначальный вертикальный размер (толщину) при отсутствии ограничений. В некоторых случаях мат из стекловолокна, толщина которого от около 3,2 см (1,25 дюймов) до около 18 см (7 дюймов), когда он выходит из подвижного коллектора 115, может расширяться до вертикальной толщины не меньше чем от около 12 см (5 дюймов) до около 23 см (9 дюймов) и может быть слегка сдавлен до вертикальной толщины от около 7,5 см (3 дюймов) до около 15 см (6 дюймов) в устройстве для отверждения 117.
[0064] В одном или нескольких вариантах осуществления сушку и отверждение связующей композиции можно проводить на двух или более отдельных этапах. Например, композицию можно вначале нагреть при температуре и в течение времени, достаточного, по существу, чтобы высушить, но, по существу, не отверждать связующую композицию, и затем нагреть в течение второго промежутка времени при более высокой температуре и/или в течение более длительного периода времени, чтобы произвести отверждение (поперечное сшивание термореактивной структуры). Такая подготовительная процедура, называемая "В-подготовка", может быть использована для обеспечения обработанного связующим продукта, например, в форме рулона, который может на более поздней стадии быть полностью отвержденным, с или без формования или литья в конкретную конфигурацию, наряду с процессом отверждения. Это делает возможным, например, применение продуктов из стекловолокна, которые могут быть отлиты и отверждены где-либо в другом месте.
[0065] В одном или нескольких вариантах осуществления способ для связывания слабо связанного нетканого мата или защитного слоя из волокна может включать, но не ограничивается, (1) контактирование волокон со связующей композицией и (2) нагревание связующей композиции до повышенной температуры, где температура является достаточной для, по меньшей мере, частичного отверждения связующей композиции. Предпочтительно, связующая композиция отверждается при температуре в диапазоне от около 75°С до около 300°С, обычно при температуре от около 100°С и до температуры около 250°С. Связующую композицию можно отверждать при повышенной температуре в течение времени в диапазоне от около 1 секунды до около 15 минут. Конкретное время отверждения может зависеть от, по меньшей мере, частично, типа печи или конструкции другого нагревательного устройства и/или скорости производства или производительности технологической линии.
[0066] Как используется в данном документе, выражения "отверждение", "отвержденная" и подобные выражения, как подразумевается, включают структурное и/или морфологическое изменение, которое происходит в водной связующей композиции, например, с помощью ковалентной химической реакции (поперечное сшивание), ионное взаимодействие или кластеризация, улучшая адгезию к субстрату, фазовую трансформацию или инверсию, и/или связывание водородными связями, когда связующую композицию сушат и нагревают, чтобы вызвать изменение свойств упругой пористой подложки, такой как мат или защитный слой из волокон, особенно стекловолокон, на которое эффективное количество связующей композиции было нанесено.
[0067] Альтернативно или в дополнение к нагреванию продукта из стекловолокна каталитическое отверждение может использоваться для отверждения продукта из стекловолокна. Каталитическое отверждение продукта из стекловолокна может включать добавление кислотного катализатора. Иллюстративные кислотные катализаторы могут включать, но не ограничиваясь, хлорид аммония или п-толуолсульфоновую кислоту.
[0068] Как используется в данном документе, выражение "отвержденное связующее" относится к отвержденному продукту связующей композиции, которая включает фенолальдегидную смолу, смесь реагентов Майяра или их комбинацию, и модификатор или комбинацию модификаторов, и любые другие добавки так, чтобы отвержденный продукт связывал волокна волокнистого продукта вместе. Как правило, связывание происходит при пересечении накладывающихся волокон.
[0069] Как используется в данном документе, выражения "волокно", "волокнистый", "стекловолокно", "стеклянное волокно", "стекловолокна" и т.п. относятся к материалам, которые имеют удлиненную морфологию, проявляющую соотношение сторон (длина к толщине) больше чем 100, как правило, больше чем 500, и часто больше чем 1000. Конечно, соотношение сторон более 10000 возможно. Подходящие волокна могут быть стекловолокнами, натуральными волокнами, синтетическими волокнами, минеральными волокнами, керамическими волокнами, металлическими волокнами, углеродными волокнами или любой их комбинацией. Иллюстративные стекловолокна могут включать, но не ограничиваясь, стекловолокна А-типа, стекловолокна С-типа, стекловолокна Е-типа, стекловолокна S-типа, стекловолокна ECR-типа, шерстяные стекловолокна и любую их комбинацию. Выражение "натуральные волокна", как используется в данном документе, относится к растительным волокнам, экстрагируемым из любой части растения, включая, без ограничения, стебель, семена, листья, корни или флоэму. Иллюстративные натуральные волокна могут включать, но не ограничиваясь, волокна из хлопка, джута, бамбука, рами, багасса, конопли, кокосового волокна, льна, кенафа, сизаля, кудели, генекена и любой их комбинацией. Иллюстративные синтетические волокна могут включать, но не ограничиваясь, синтетические полимеры, такие как сложный полиэфир, полиамид, арамид и любую их комбинацию. По меньшей мере в одном конкретном варианте осуществления волокна могут быть стекловолокнами, которые представляют собой влажные стекловолокна из рубленных комплексных нитей ("WUCS"). Влажные стекловолокна из рубленных комплексных нитей могут быть образованы общепринятыми способами, известными в данном уровне техники. WUCS могут иметь влагосодержание, находящееся в диапазоне от низкого около 5%, около 8% или около 10% до высокого около 20%, около 25% или около 30%.
[0070] Перед использованием волокон для создания продукта из стекловолокна волокна можно подвергнуть старению в течение периода времени. Например, волокна можно подвергнуть старению в течение периода нескольких часов до нескольких недель перед их использованием для создания продукта из стекловолокна. Для продуктов в виде мата из стекловолокна волокна можно типично подвергать старению в течение от около 3 до около 30 дней. Старение волокон включает простое хранение волокон при комнатной температуре в течение необходимого количества времени перед использованием в создании продукта из стекловолокна.
[0071] Связующие композиции, обсуждаемые и описанные выше или где-либо в другом месте в данном документе, могут использоваться для получения разнообразия продуктов из стекловолокна. Продукты из стекловолокна могут использоваться сами по себе или могут включаться в другие разнообразные продукты. Например, продукты из стекловолокна могут использоваться как есть или включаться в теплоизоляционные листы или рулоны, композитный настил полов, битумные кровельные плитки, сайдинг, гипсовую стеновую плиту, ровницу, субстрат на основе микростекла для печатных плат, аккумуляторные сепараторы, фильтровальную массу, ленту, основу коврового покрытия, и как армирующая сетка в цементирующих и не цементирующих покрытиях для каменной кладки.
[0072] В одном или нескольких вариантах осуществления маты из стекловолокна, содержащие одну или несколько связующих композиций, раскрытых здесь, могут иметь среднюю прочность при растяжении сухого образца по меньшей мере 50 фунтов/3 дюйма; по меньшей мере 60 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 70 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 80 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 90 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 100 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 110 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 120 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 130 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 140 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 150 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 160 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 170 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 180 фунтов/3 дюйма, по меньшей мере 190 фунтов/3 дюйма или по меньшей мере 200 фунтов/3 дюйма. Например, маты из стекловолокна, содержащие одну или несколько связующих композиций, раскрытых здесь, могут иметь среднюю прочность при растяжении сухого образца от около 60 фунтов/3 дюйма до около 120 фунтов/3 дюйма, или от около 90 фунтов/3 дюйма до около 145 фунтов/3 дюйма, или от около 100 фунтов/3 дюйма до около 150 фунтов/3 дюйма.
[0073] В одном или нескольких вариантах осуществления маты из стекловолокна, содержащие одну или несколько связующих композиций, раскрытых здесь, могут иметь среднюю прочность на разрыв около 250 грамм-силы ("гс"), около 275 гс, около 300 гс, около 325 гс, около 350 гс, около 375 гс, около 400 гс, около 425 гс, 450 гс, около 475 гс, около 500 гс, около 525 гс, около 550 гс, около 575 гс, около 600 гс, около 625 гс, около 650 гс, около 675 гс, около 700 гс, около 725 гс, около 750 гс, около 775 гс или около 800 гс. В одном или нескольких вариантах осуществления маты из стекловолокна, содержащие одну или несколько связующих композиций, раскрытых здесь, могут иметь среднюю прочность на разрыв по меньшей мере 325 гс, по меньшей мере 350 гс, по меньшей мере 375 гс, по меньшей мере 400 гс, по меньшей мере 425 гс, по меньшей мере 450 гс или по меньшей мере 475 гс. В одном или нескольких вариантах осуществления маты из стекловолокна, содержащие одну или несколько связующих композиций, раскрытых здесь, могут иметь среднюю прочность на разрыв по меньшей мере 485 гс, по меньшей мере 490 гс, по меньшей мере 495 гс, по меньшей мере 500 гс, по меньшей мере 505 гс, по меньшей мере 510 гс, по меньшей мере 515 гс, по меньшей мере 520 гс, по меньшей мере 525 гс, по меньшей мере 530 гс, по меньшей мере 535 гс, по меньшей мере 540 гс, по меньшей мере 545 гс, по меньшей мере 550 гс, по меньшей мере 555 гс, по меньшей мере 560 гс, по меньшей мере 565 гс, по меньшей мере 570 гс или по меньшей мере 575 гс. В одном или нескольких вариантах осуществления маты из стекловолокна, содержащие одну или несколько связующих композиций, раскрытых здесь, могут иметь среднюю прочность на разрыв, находящуюся в диапазоне от низкой около 500 гс, около 525 гс, около 550 гс или около 575 гс до высокой около 590 гс, около 620 гс, около 650 гс, около 700 гс, около 750 гс, около 800 гс, около 850 гс или около 900 гс.
[0074] В одном или нескольких вариантах осуществления маты из стекловолокна, содержащие одну или несколько связующих композиций, раскрытых здесь, могут иметь основную массу ("BW"), находящуюся в диапазоне от низкой около 0,5 фунтов/100 фут2, около 0,7 фунтов/100 фут2, около 0,9 фунтов/100 фут2, около 1 фунтов/100 фут2, около 1,2 фунтов/100 фут2, около 1,4 фунтов/100 фут2, около 1,5 фунтов/100 фут2, около 1,6 фунтов/100 фут2, около 1,7 фунтов/100 фут2, или около 1,8 фунтов/100 фут2 до высокой около 2 фунтов/100 фут2, около 2,1 фунтов/100 фут2, около 2,2 фунтов/100 фут2, около 2,3 фунтов/100 фут2, около 2,4 фунтов/100 фут2, около 2,5 фунтов/100 фут2, около 2,7 фунтов/100 фут2, около 2,9 фунтов/100 фут2, или около 3 фунтов/100 фут2. Например, маты из стекловолокна могут иметь основную массу, равную около 1,65 фунтов/100 фут, около 1,75 фунтов/100 фут2, около 1,85 фунтов/100 фут2, около 1,95 фунтов/100 фут2, или около 2,1 фунтов/100 фут2.
[0075] В одном или нескольких вариантах осуществления маты из стекловолокна, содержащие одну или несколько связующих композиций, раскрытых здесь, могут иметь процент удержания тепла-влаги ("% HW"), равный более чем около 50%, около 55%, около 60%, около 65%, около 70%, около 75%, около 80% или около 85%. Например, % HW может находиться в диапазоне от около 50% до около 80%, около 55% до около 85% или около 60% до около 80%.
ПРИМЕРЫ
[0076] Чтобы обеспечить лучшее понимание вышеизложенного обсуждения, предложены следующие неограничивающие примеры. Хотя примеры могут быть направлены на конкретные варианты осуществления, они не рассматриваются как ограничивающие данное изобретение в любом конкретном отношении. Все части, пропорции и процентные отношения представлены по весу, если не указано иное.
Пример I
[0077] В Примере I оценивали эффект водорастворимого SMA сополимера (2 вес.%, на основе веса фенолформальдегидной смолы), оказываемый на свойства при растяжении листов ручного отлива из стекловолокна. Фенолформальдегидная смола была типа, обсуждаемого и описанного в публикации патентной заявки США №2008/0064799. SMA сополимер имел молекулярный вес 25000. SMA сополимер приобретали у Polyscope, и он имел серийный номер продукта SZ 33020.
[0078] Премиксы были получены путем смешивания 324 массовых долей ("pbw") фенолформальдегидной смолы с 180 pbw 40 вес.% водного раствора мочевины. Премикс имел содержание твердых веществ около 45 вес.%. Премикс подвергали предварительной реакции в течение ночи при комнатной температуре.
[0079] Связующие композиции, имеющие около 10 вес.% твердых веществ были получены путем тщательного смешивания различных ингредиентов связующего в сосуде объемом 0,5 галлона. Были приготовлены пример по изобретению (Пример 1) и сравнительный пример (СЕ 1).
[0080] Для сравнительного примера СЕ 1 базовое связующее имело около 221,5 pbw премикса (было эквивалентным 100 pbw твердых веществ премикса), 8 pbw твердых веществ аммония сульфата (поставляемый в виде 40 pbw 20% по весу водного раствора), 2 pbw аммиака и оставшуюся часть воды. Для примера 1 связующая композиция была приготовлена путем дополнительного добавления около 2 pbw предварительно солюбилизированного SMA сополимера Polyscope (поставляемый в виде 15,4 pbw 13вес.% водного раствора) к базовому связующему. Дополнительный аммиак использовали, чтобы солюбилизировать SMA перед тем, как раствор SMA добавили к связующему.
[0081] Листы ручного отлива были получены с помощью этих связующих композиций путем изготовления листа из стекловолокна с использованием влажных рубленных прядей PPG (Продукт 8007, номинальные 12,7 мм волокна), пропитки листа в соответствующей связующей композиции, удаления с помощью вакуума излишка связующего из листа и отверждения пропитанного связующим листа в печи при 205°С в течение 90 секунд. Каждый лист ручного отлива затем разрезали на кусочки 3×5 дюймов. Пределы прочности при растяжении матов в сухом состоянии измеряли, подвергая каждый лист ручного отлива разрыву в тестере для испытания на растяжение (QC-1000 Materials Tester от Thwing Albert Instrument Co.). Прочности при растяжении нагретых/влажных образцов листов ручного отлива были измерены путем начальной пропитывания листов ручного отлива в 85°С воде в течение 10 минут с последующим разрывом их в тестере для испытания на растяжение (QC-1000 Materials Tester от Thwing Albert Instrument Co.) в то время, когда образцы были все еще теплыми и влажными.
[0082] Результаты изображены на Фигуре 2 и показывают среднюю прочность при растяжении и 95% доверительный интервал. Как показано, и прочность при растяжении сухого образца, и прочность при растяжении нагретого/влажного образца для Примера 1 существенно повышались, когда солюбилизированный SMA был добавлен к связующему на основе фенолформальдегида, по сравнению со сравнительным примером (СЕ 1).
Пример II
[0083] В Примере II оценивали эффект водорастворимого SMA сополимера (2 вес.%, на основе веса фенолформальдегидной смолы), оказываемый на свойства при растяжении стекловолокна листов ручного отлива. В Примере II использовали такую же фенолформальдегидную смолу, как использовали в Примере I. SMA сополимер имел молекулярный вес около 120000. SMA сополимер также приобретали у Polyscope, но он имел серийный номер продукта SZ 26120.
[0084] Премикс был получен путем смешивания 787,5 pbw фенолформальдегидной смолы с 367,5 pbw 40 вес.% водного раствора мочевины. Премикс имел содержание твердых веществ около 45 вес.%. Премикс подвергали предварительной реакции в течение ночи при комнатной температуре.
[0085] Были получены два примера по изобретению (Ex. 2 и Ex. 3) и два сравнительных примера (СЕ 2 и СЕ 3). Композиции связующего, имеющие около 8 вес.% твердых веществ (Ex. 2 и СЕ 2) и около 10 вес.% твердых веществ (Ex. 3 и СЕ 3), были получены путем тщательного перемешивания различных ингредиентов связующего в сосуде объемом 0,5 галлона. Базовое связующее (сравнительное) имело около 286,5 pbw премикса (было эквивалентным около 130 pbw твердых веществ премикса), 10,4 pbw твердых веществ сульфата аммония (поставляемый в виде 52,65 pbw 20% по весу водного раствора), 2,6 pbw аммиака, 0,26 pbw A1102 Silane, и оставшейся частью была вода. Для 10% связующего использовали 958,1 pbw воды; для 8% связующего использовали 1283,1 pbw воды. Примеры по изобретению (Ex. 2 и Ex. 3) были получены путем дополнительного добавления 2,6 pbw предварительно солюбилизированного SMA Polyscope (поставляемый в виде 20 pbw 13% по весу водного раствора) к базовым (сравнительным) связующим композициям. Дополнительный аммиак и гидроксид натрия были использованы для приготовления раствора SMA отдельно от его добавления к связующему.
[0086] Листы ручного отлива были получены согласно такой же процедуре, как используемая в Примере I. Процент потери при прокаливании (%LOI) измеряли путем взвешивания листов, сжигания их при 650°С и затем повторного взвешивания остатка. [0087] Результаты испытаний на растяжение графически представлены на Фигурах 3, 4 и 5. Фигура 3 представляет собой графическое изображение результатов испытания на растяжение сухого образца и Фигура 4 представляет собой графическое изображение результатов испытания на растяжение нагретого/влажного образца. Фигура 5 представляет собой графическое изображение значения процента потери при прокаливании (%LOI) листов ручного отлива. Результаты показывают средние значения и 95% доверительный интервал. Как показано, фактические измеренные %LOI для Ex. 2 и 3 и СЕ 2 и 3 были очень близкими к заданным значениям 8 вес.% и 10 вес.%. Также, как показано, как прочности при растяжении сухого образца, так и прочности при растяжении нагретого/влажного образца повышались существенно для Ex. 2 и Ex. 3, по сравнению со сравнительными примерами СЕ 2 и СЕ 3. Безусловно, прочности при растяжении сухого образца и прочности при растяжении нагретого/влажного образца SMA-модифицированного связующего при более низкой LOI были выше, чем соответствующие прочности при растяжении контрольного связующего при более высокой LOI.
Пример III
[0088] В Примере III оценивали эффект водорастворимого SMA сополимера (2 вес.%, от общего веса твердых веществ изоляционного связующего), оказываемый на свойства при растяжении листов ручного отлива из стекловолокна. Базовая связующая композиция включала смесь реагентов Майяра, а именно аммиак, лимонную кислоту и декстрозу. SMA сополимер был таким же SMA сополимером, как использовали в Примере II.
[0089] Были получены один пример по изобретению (Ex. 4) и один сравнительный пример (СЕ 4). Связующие композиции для Ex. 4 и СЕ 4 обе имели около 20 вес.% твердых веществ, путем тщательного перемешивания различных ингредиентов связующего в сосуде объемом 0,5 галлона. Базовое связующее (сравнительное) имело около 26,66 pbw 28 вес.% раствора аммиака, 24,78 pbw лимонной кислоты, 148,58 pbw декстрозы (глюкозы) и 704,10 pbw воды. Пример по изобретению (Ex. 4) был получен путем дополнительного добавления приблизительно 30,77 pbw 13 вес.% предварительно солюбилизированного SMA сополимера Polyscope и приблизительно 693,33 pbw воды для получения. Соответственно, связующая композиция для Ex. 4 включала около 2 вес.% SMA сополимера. Дополнительный аммиак и гидроксид натрия были использованы для солюбилизации SMA отдельно от приготовления связующего. Листы ручного отлива были получены согласно той же процедуры, что использовалась в Примере I.
[0090] Фигура 6 представляет собой графическое изображение результатов испытания на растяжение сухого и нагретого/влажного образцов, сравнивающее Ex. 4 и СЕ 4. Результаты представляют средние значения и 95% доверительный интервал. Как показано, как прочности при растяжении сухого образца, так и прочности при растяжении нагретого/влажного образца повышались существенно для Ex. 4 по сравнению со сравнительными примерами СЕ 4.
[0091] Варианты осуществления данного изобретения дополнительно относятся к любому одному или нескольким из следующих параграфов:
[0092] 1. Связующая композиция, содержащая фенолальдегидную смолу или смесь реагентов Майяра; и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, состоящей из сополимера, содержащего одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата; и один или несколько латексов.
[0093] 2. Связующая композиция по параграфу 1, где элементарные звенья на основе производных виниловых ароматических соединений содержат стирол.
[0094] 3. Связующая композиция по параграфу 1 или 2, где смесь реагентов Майяра содержит по меньшей мере одну поликарбоновую кислоту, по меньшей мере одно из аммиака и амина и по меньшей мере один источник углевода.
[0095] 4. Связующая композиция согласно любому из параграфов 1-3, где смесь реагентов Майяра содержит аммиак, лимонную кислоту и декстрозу.
[0096] 5. Связующая композиция согласно любому из параграфов 1-4, где связующая композиция содержит водную смесь.
[0097] 6. Связующая композиция согласно любому из параграфов 1-5, где фенолальдегидная смола содержит фенолформальдегидную смолу.
[0098] 7. Связующая композиция согласно любому из параграфов 1-6, где фенолальдегидная смола содержит фенолформальдегидную смолу, предварительно прореагировавшую с мочевиной.
[0099] 8. Связующая композиция согласно любому из параграфов 1-7, где сополимер имеет молекулярный вес от около 1000 до около 500000.
[00100] 9. Связующая композиция согласно любому из параграфов 1-8, где фенолальдегидная смола или смесь реагентов Майяра присутствует в количестве от около 80 вес.% до около 99 вес.% на основе объединенного веса фенолальдегидной смолы или смеси реагентов Майяра и одного или нескольких модификаторов.
[00101] 10. Продукт из стекловолокна, содержащий несколько волокон; и по меньшей мере частично отвержденную связующую композицию, содержащую или фенолальдегидную смолу или смесь реагентов Майяра; и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата; и один или несколько латексов.
[00102] 11. Связующая композиция по п.10, где элементарные звенья, производные от виниловых ароматических соединений, содержат стирол.
[00103] 12. Связующая композиция по параграфу 10, где смесь реагентов Майяра содержит по меньшей мере одну поликарбоновую кислоту, по меньшей мере один из аммиака и амина и по меньшей мере один источник углевода.
[00104] 13. Связующая композиция по параграфу 10 или 11, где смесь реагентов Майяра содержит аммиак, лимонную кислоту и декстрозу.
[00105] 14. Связующая композиция согласно любому из параграфов 10-13, где фенолальдегидная смола содержит фенолформальдегидную смолу.
[00106] 15. Связующая композиция согласно любому из параграфов 10-14, где фенолальдегидная смола содержит фенолформальдегидную смолу, предварительно прореагировавшую с мочевиной.
[00107] 16. Связующее согласно любому из параграфов 10-15, где сополимер имеет молекулярный вес от около 1000 до около 500000.
[00108] 17. Связующая композиция согласно любому из параграфов 10-16, где фенолальдегидная смола или смесь реагентов Майяра присутствует в количестве от около 80 вес.% до около 99 вес.% на основе объединенного веса фенолальдегидной смолы или смеси реагентов Майяра и одного или нескольких модификаторов.
[00109] 18. Способ получения продукт из стекловолокна, включающий контактирование нескольких волокон со связующей композицией, где связующая композиция содержит или фенолальдегидную смолу, или смесь реагентов Майяра и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере один из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты; аддукт стирола, по меньшей мере одного из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и по меньшей мере одного из акриловой кислоты и акрилата; и один или несколько латексов; собирание проконтактировавших волокон для формирования нетканого мата; и нагревание нетканого мата для по меньшей мере частичного отверждения связующей композиции.
[00110] 19. Связующая композиция по параграфу 18, где элементарные звенья, производные от виниловых ароматических соединений, содержат стирол.
[00111] 20. Связующая композиция по параграфу 18 или 19, где смесь реагентов Майяра содержит по меньшей мере одну поликарбоновую кислоту, по меньшей мере одно из аммиака и амина и по меньшей мере один источник углевода.
[00112] 21. Связующая композиция согласно любому из параграфов 18-20, где смесь реагентов Майяра содержит аммиак, лимонную кислоту и декстрозу.
[00113] 22. Связующая композиция согласно любому из параграфов 18-21, где связующая композиция содержит водную смесь, когда контактирует с множеством волокон.
[00114] 23. Связующая композиция согласно любому из параграфов 18-22, где фенолальдегидная смола содержит фенолформальдегидную смолу.
[00115] 24. Связующая композиция согласно любому из параграфов 18-23, где фенолальдегидная смола содержит фенолформальдегидную смолу, предварительно прореагировавшую с мочевиной.
[00116] 25. Связующая композиция согласно любому из параграфов 18-24, где сополимер имеет молекулярный вес от около 1000 до около 500000.
[00117] 26. Связующая композиция согласно любому из параграфов 18-25, где фенолальдегидная смола или смесь реагентов Майяра присутствует в количестве от около 80 вес.% до около 99 вес.%, на основе объединенного веса фенолальдегидной смолы или смеси реагентов Майяра и одного или нескольких модификаторов.
[00118] Определенные варианты осуществления и признаки были описаны, используя серию численных верхних пределов и серию численных нижних пределов. Следует понимать, что подразумеваются диапазоны от любого нижнего предела до любого верхнего предела, если не указано обратное. Определенные нижние пределы, верхние пределы и диапазоны представлены в одном или нескольких пунктах формулы изобретения ниже. Все численные значения представляют собой "около" или "приблизительно" определенного значения и принимают во внимание погрешность эксперимента и вариации, которые будут предусмотрены специалистом в данной области техники.
[00119] Различные выражения были определены выше. В тех случаях, когда выражение, используемое в формуле изобретения, не было определено выше, ему следует дать самое широкое определение, которое дали этому выражению специалисты в данной области техники, что отражается по меньшей мере в одной печатной публикации или выданном патенте. Кроме того, все патенты, процедуры испытаний и другие документы, процитированные в этой заявке, полностью включены с помощью ссылки при условии, что такое раскрытие не является не согласующимся с этой заявкой и для всех юрисдикций, в которых такое включение разрешено.
[00120] В то время как изложенное выше направлено на варианты осуществления данного изобретения, другие и дополнительные варианты осуществления данного изобретения могут быть разработаны, не отклоняясь от основного его объема, и его объем определяется формулой изобретения, как изложено ниже.
Изобретение относится к продукту из стекловолокна, который может быть использован для тепло- и звукоизоляции крыш и стен в жилых и коммерческих строениях. Продукт из стекловолокна содержит связующую композицию, где связующая композиция до отверждения содержит фенолформальдегидную смолу и один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты или аддукт стирола, по меньшей мере одного вещества из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного вещества из акриловой кислоты и акрилата, или любую их комбинацию. При этом продукт из стекловолокна содержит от 3 до 45 вес.% связующей композиции в расчете на сухую массу продукта из стекловолокна, или связующая композиция содержит фенолформальдегидную смолу в количестве от 92 до 99,8% в расчете на массу фенолоформальдегидной смолы и одного или нескольких модификаторов. Описан также способ получения продукта из стекловолокна. Технический результат - улучшенные свойства при растяжении, включая прочность при растяжении нагретого/влажного образца и/или усиленную прочность при растяжении сухого образца, а также снижение количества или уровня композиции, которую наносят на стекловолокно, что отражается в характерно более низком проценте при прокаливании продукта из стекловолокна. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 пр.
1. Продукт из стекловолокна, содержащий
множество волокон; и
связующую композицию, где связующая композиция до отверждения содержит:
фенолформальдегидную смолу и
один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей:
сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты;
аддукт стирола, по меньшей мере одного вещества из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного вещества из акриловой кислоты и акрилата; и
любую их комбинацию,
где продукт из стекловолокна представляет собой изоляционный продукт, и
где продукт из стекловолокна содержит от около 3 до около 45 вес. % связующей композиции в расчете на сухую массу продукта из стекловолокна.
2. Продукт из стекловолокна по п. 1, где один или несколько модификаторов содержат сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и где данный сополимер содержит стирол и малеиновый ангидрид.
3. Продукт из стекловолокна по п. 2, в котором сополимер, содержащий стирол и малеиновый ангидрид, имеет средневесовую молекулярную массу от около 5000 до около 500000.
4. Продукт из стекловолокна по п. 1, где один или несколько модификаторов содержат аддукт стирола, по меньшей мере одного вещества из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного вещества из акриловой кислоты и акрилата.
5. Продукт из стекловолокна по п. 2, где стирол - малеиновый ангидрид является частично эcтерифицированным, причем степень частичной эстерификации составляет от около 10 до около 80%.
6. Продукт из стекловолокна по п. 1, где фенолформальдегидная смола присутствует в количестве от около 92 до около 99,8 вес.%.
7. Продукт из стекловолокна по п. 1, где фенолформальдегидная смола предварительно реагирует с мочевиной, и где концентрация мочевины составляет от около 15 до около 35 мас.% в расчете на общую массу мочевины и фенолформальдегидной смолы.
8. Продукт из стекловолокна по п. 1, где данный продукт из стекловолокна содержит от около 5 до около 30 мас.% связующей композиции, в расчете на сухую массу продукта из стекловолокна.
9. Продукт из стекловолокна по п. 1, где данный продукт представляет собой нетканый мат из стекловолокна.
10. Продукт из стекловолокна по п. 1, где данный продукт представляет собой нетканый мат из стекловолокна, имеющий толщину от около 0,1 до около 30 см и плотность от около 0,1 до около 0,15 г/см3.
11. Продукт из стекловолокна по п. 1, где один или несколько модификаторов содержат сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и где данный сополимер имеет средневесовую молекулярную массу от около 20000 до около 150000.
12. Продукт из стекловолокна по п. 1, где один или несколько модификаторов содержат сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, и где массовое отношение фенолформальдегидной смолы к одному или нескольким модификаторам составляет от около 99,8:0,2 до около 95:5.
13. Продукт из стекловолокна по п. 1, где связующая композиция дополнительно содержит смесь реагентов Майяра.
14. Продукт из стекловолокна по п. 1, где один или несколько модификаторов содержат сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, где данный сополимер содержит стирол и малеиновый ангидрид и имеет средневесовую молекулярную массу от около 5000 до около 500000, и где связующая композиция содержит фенолформальдегидную смолу в количестве от около 92 до около 99,8% в расчете на общую массу фенолформальдегидной смолы и одного или нескольких модификаторов.
15. Способ получения продукта из стекловолокна, включащий
контактирование множества волокон со связующей композицией, где связующая композиция содержит
фенолформальдегидную смолу; и
один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей:
сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты,
аддукт стирола, по меньшей мере одного вещества из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного вещества из акриловой кислоты и акрилата и
любую их комбинацию;
сбор проконтактировавших волокон для формирования нетканого мата и
нагрев нетканого мата для по меньшей мере частичного отверждения связующей композиции,
где продукт из стекловолокна представляет собой изоляционный продукт и
где продукт из стекловолокна содержит от около 3 до около 45 вес.% связующей композиции в расчете на сухую массу продукта из стекловолокна.
16. Продукт из стекловолокна, содержащий
множество волокон; и
связующую композицию, где связующая композиция до отверждения содержит:
фенолформальдегидную смолу; и
один или несколько модификаторов, выбранных из группы, включающей:
сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты;
аддукт стирола, по меньшей мере одного вещества из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты и по меньшей мере одного вещества из акриловой кислоты и акрилата; и
любую их комбинацию,
где связующая композиция содержит фенолформальдегидную смолу в количестве от около 92 до около 99,8% в расчете на общую массу фенолформальдегидной смолы и одного или нескольких модификаторов.
17. Продукт из стекловолокна по п. 16, где модификатор содержит сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, где данный сополимер имеет средневесовую молекулярную массу от около 5000 до около 500000.
18. Продукт из стекловолокна по п. 16, где модификатор содержит сополимер, содержащий одно или несколько элементарных звеньев на основе производных виниловых ароматических соединений и по меньшей мере одно вещество из малеинового ангидрида и малеиновой кислоты, где данный сополимер содержит стирол и малеиновый ангидрид, и где данный сополимер, содержащий стирол и малеиновый ангидрид, имеет средневесовую молекулярную массу от около 10000 до около 500000.
19. Продукт из стекловолокна по п. 16, где данный продукт представляет собой нетканый мат из стекловолокна, имеющий толщину от около 0,1 до около 30 см и плотность от около 0,1 до около 0,15 г/см3, и где данный продукт из стекловолокна содержит от около 3 до около 35 мас.% связующей композиции в расчете на сухую массу продукта из стекловолокна.
20. Продукт из стекловолокна по п. 16, где связующая композиция дополнительно содержит смесь реагентов Майяра.
