用于矿物纤维的不含甲醛的粘结组合物制造技术

本发明专利技术概括地涉及含氨基磺酸铵的不含甲醛的水性粘结组合物(粘合剂)，并涉及通过所述组合物的聚合作用得到的纤维矿物材料。有利地是，本发明专利技术的组合物使在形成纤维矿物材料过程中获得快速的聚合时间成为可能，而同时保证了它的热和机械稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于矿物纤维的不含甲醛的粘结组合物
本专利技术概括地涉及用于矿物纤维的不含甲醛的水性粘结组合物(粘合剂)，其包含氨基磺酸铵和至少一种单糖。
技术介绍
例如在民用或工业建筑中广泛用作隔热和隔声材料的纤维矿物材料，如岩棉或玻璃棉，在本领域中是已知的。这类材料由矿物纤维通过粘结组合物(粘合剂)结合形成，通常是含水的；材料中包含聚合/交联剂，具有热固性并能够通过高温热机械处理紧固地连接纤维。在此方面，这些纤维矿物材料的制备方法通常包括下面的步骤：首先产生所谓的“自由”(即未连接的)矿物纤维，然后将所述自由纤维用粘结组合物热浸渍，由于接触和高温作用，组合物聚合，从而使纤维紧紧接合在一起，并形成最终的纤维材料。可用于此目的多种水性粘结组合物是本领域已知的。这些组合物含有能够通过美拉德反应(对美拉德反应的一般参考见，例如，GPEllis等人的AdvancesinCarbohydrateChem,1959,63-134页)聚合的化合物，例如糖和蛋白质，或多元或一元羧酸和氨源，且进一步包括不同类型的聚合/交联剂。WO2000996532公开了用于不同性质纤维的含单糖和一元羧酸铵盐的粘结组合物，其特征在于不含甲醛。US5300562公开了一种粘结组合物(粘合剂)，可用于制备玻璃纤维材料，它包含在甲醛和尿素存在下的酚醛树脂。然而，使用上述酚醛树脂有一个缺点，就是可能从最终的纤维材料中释放出甲醛，这是众所周知的一种剧毒物质并有害健康。酚醛树脂替代物的代表为丙烯酸类树脂，其包含替代所述酚类组分的丙烯酸基聚合物组分且基本上不含甲醛。然而，所述组合物生产成本高，从工业生产角度考虑是不利的。US8114210公开了一种用作纤维材料粘合剂的水溶液，其包含还原糖，作为聚合/交联剂的无机铵盐(硫酸铵)，以及，任选地，羧酸。申请人现已惊奇地发现一种不含甲醛的水性粘结组合物(粘合剂)，其可用于纤维矿物材料的制备，并包含作为聚合/交联剂的选自氨基磺酸铵或碱金属或碱土金属的氨基磺酸盐的有机盐，这使得解决现有技术的问题成为可能，并确保如下详细描述的进一步的优点。
技术实现思路
第一方面，本专利技术涉及一种不含甲醛的水性粘结组合物(粘合剂)，其包含：至少一种单糖，氨基磺酸铵或碱金属或碱土金属的氨基磺酸盐，氢氧化铵(NH4OH)，和/或有机或无机铵盐。在进一步方面，本专利技术涉及所述水性粘结组合物在制备纤维矿物材料例如玻璃棉和岩棉中的应用。在另外的方面，本专利技术涉及通过包含聚合本专利技术的水性粘结组合物的方法获得的纤维矿物材料。具体实施方式“水性粘结组合物”是指通过在水中溶解所述组合物的组分得到的水溶液，作为纤维材料的潜在粘结剂(粘合剂)。除非另有说明，组分的“重量百分比”是指所述组分相对于干的即不含水的组合物(干组合物)的组分总重量的百分比。本专利技术的组合物可有效地用于制备纤维材料，如玻璃棉或岩棉。可使用已知的技术制备通常用作隔热和隔声材料的所述纤维材料，所述技术提供自由玻璃或岩石纤维的初步形成，然后用粘结组合物(粘合剂)浸渍所述纤维，随后热聚合后者以将矿物纤维牢固地结合在一起。因此，在第一方面，本专利技术涉及一种水性粘结组合物(粘合剂)，其特征在于除含至少一种单糖和氨源如氢氧化铵(或铵水合物，具有分子式NH4OH)和/或有机或无机铵盐外，还含有氨基磺酸铵或碱金属或碱土金属的氨基磺酸盐。在这方面，可使用的有机铵盐的例子是单或双羧基有机酸的盐，所述有机酸优选选自：柠檬酸，酒石酸，乙醇酸，苹果酸和乳酸。可使用的无机铵盐优选选自硝酸铵，磷酸铵和硫酸铵。在一个实施方案中，本专利技术的组合物包含氢氧化铵和/或有机或无机铵盐，其重量百分比至少为2％，优选为2-10％，更优选为2-5％。上述氢氧化铵和/或有机或无机的铵盐的存在，除了提供氨源，也用于调节本专利技术的组合物的pH至5-9中的值，优选6-8。在该pH下，事实上，已观察到在纤维矿物材料的制备过程中本专利技术的组合物具有更大的聚合速率。如上所述，本专利技术的组合物包含至少一种单糖，其重量百分数优选为80％至95％，优选为80％至90％。所述单糖可有利地选自本领域已知的单糖，酮糖和醛糖，丙糖，戊糖和/或己糖，这些单糖具有L-或D-异头构型，或它们的混合物。因此，可用的单糖的实例是：果糖，葡萄糖，半乳糖，木糖，阿拉伯糖，核糖，来苏糖(lixose)，甘露糖，鼠李糖(ramnose)等。所述单糖可以购买并直接使用，或者使用已知方法制备，例如通过二糖或多糖，例如，尤其是蔗糖、麦芽糖等的一般的化学还原。在一个优选的实施方案中，所述单糖选自果糖和葡萄糖，且更优选地以80％至90％的重量百分比存在。优选地，本专利技术的组合物含有至少两种单糖，其中至少一种优选为葡萄糖。在一个优选的实施方案中，本专利技术的组合物包含至少一种醛糖单糖，例如葡萄糖，和至少一种酮糖单糖，例如果糖。特别地，至少一种葡萄糖的存在使有可能获得所述组合物改进的粘合性能和纤维材料的稳定性。当存在时，两种单糖的使用量可为其总重量占组合物总重量的80％至95％。优选地，两种单糖以对彼此的重量比为约1:1存在，或者两种单糖中的一种以略微过量存在，例如以1:1.5至1:3的比例存在。在一个实施方案中，本专利技术的组合物含有1:1.25比例的果糖和葡萄糖且其总量相对于干的即没有水的组分的总重量为80重量％至90重量％。关于氨基磺酸铵，或碱金属或碱土金属的氨基磺酸盐，它充当聚合/交联剂，且在制备纤维材料的过程中，通常通过美拉德反应与单糖聚合而特别有助于蛋白黑素衍生物的形成。特别地，该美拉德反应导致高分子量的芳族分子，或芳族聚合物混合物和/或含氮聚合物(蛋白黑素)的形成，这使该组合物呈现有效作为矿物纤维粘合剂所必需的粘合和热固特性。特别地，所述蛋白黑素具有的碳:氮比、不饱和度和芳香性变化范围很大，这取决于温度(一般参考文献见Ames等人的TheMaillardBrowningReaction,ChemistryandIndustry,1988,7,558-561)。可以使用的氨基磺酸盐的实例选自：钠、钾、钙和氨基的磺酸盐，优选氨基磺酸铵(CAS号：7773-06-0)。特别地，具有通式H2NSO3-NH4+的氨基磺酸铵，是一种有机(非羧基)盐，易于处理，因为它具有低毒性，且与皮肤接触时不刺激。它可例如通过由用发烟硫酸处理尿素得到的反应产物的水解作用而制得或在市场上购买。在本专利技术的一个实施方案中，本专利技术的水性组合物包含按重量百分比为1-10％，优选1-5％的氨基磺酸铵和/或碱金属或碱土金属的氨基磺酸盐。有利的是，其用作本专利技术的组合物的成分导致在纤维矿物材料的制备过程中聚合时间比使用现有技术的粘结组合物所要求的时间短得多。事实上，正如在本文实验部分中所描述的，本专利技术的组合物使得有可能得到通过测量凝胶时间(对于凝胶时间的定义，参见例如US8114210)而确定的聚合速率，其明显高于(超过20％)相应的含有例如硫酸铵而不是氨基磺酸铵作为聚合/交联剂的粘结组合物的聚合速率。高的聚合速率导致更短的纤维材料制备时间，而且允许聚合步骤中的温度降低到甚至低于200℃的温度，从而确保了更易应用在工业水平的更有利的实验条件。此外，所述氨基磺酸盐，优选铵，在本专利技术的组合物中以相比于其他交联剂，例如硫酸铵，更少的量用作聚合/交联剂(甚至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不含甲醛的水性粘结组合物，其包含：至少一种单糖，氨基磺酸铵或碱金属或碱土金属的氨基磺酸盐，氢氧化铵，和/或有机或无机铵盐。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种不含甲醛的水性粘结组合物，其包含：至少一种单糖，以1％至10％的重量百分比存在的氨基磺酸铵或碱金属或碱土金属的氨基磺酸盐，和氢氧化铵，和/或有机铵盐。2.根据权利要求1的粘结组合物，其中所述至少一种单糖以80％至95％的重量百分比存在。3.根据权利要求1或2的粘结组合物，其中所述单糖选自于：葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、核糖、来苏糖(lixose)、甘露糖和鼠李糖(ramnose)。4.根据权利要求3的粘结组合物，其包含至少两种单糖。5.根据权利要求4的粘结组合物，其包含葡萄糖和果糖。6.根据权利要求1的粘结组合物，其中所述氢氧化铵和/或有机铵盐以至少2％的重量百分比存在。7.根据权利要求6的粘结组合物，其中所述氢氧化铵和/或有机铵盐以2-10重量％的百分比存在。8.根据权利要求1的粘结组合物，其中所述有机铵盐为选自柠檬酸、酒石酸、乙醇酸、苹果酸和乳酸的酸的盐。9.根据权利要求1的粘结组合物，包含重量百分比为1％至5％的氨基磺酸铵。10.根据权利要求1的粘结组合物，其中所述碱金属或碱土金属的氨基磺酸盐选自于：钠、钾和钙的氨基磺酸盐。11.根据权利要求1的粘结组合物，进一步包含至少一种附加成分，选自于：尿素、木质...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科·拉·格雷卡，罗伯托·马西尼，
申请(专利权)人：STM技术公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT