水性粘合剂组合物制造技术

本发明专利技术涉及用于矿物纤维的水性粘合剂组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水性粘合剂组合物专利
本专利技术涉及用于矿物纤维的水性粘合剂组合物，使用所述粘合剂生产粘结的矿物纤维产品的方法，以及包含与固化的粘合剂接触的矿物纤维的矿物纤维产品。专利技术背景矿物纤维产品通常包含人造玻璃纤维(MMVF)，例如玻璃纤维，陶瓷纤维，玄武岩纤维，渣棉，矿棉和石棉，它们通过固化的热固性聚合物粘合剂材料粘结在一起。为了用作绝热或隔音产品，粘结的矿物纤维垫通常通过将由合适的原料制成的熔体以常规方式(例如通过旋杯工艺或通过级联转子工艺)转化为纤维来制备。将纤维吹入成形室，然后在空气中且仍然是热的时，用粘合剂溶液进行喷涂，然后以垫或网的形式随机沉积到行进的输送机上。然后将纤维垫转移到固化炉中，在固化炉中将热空气吹过所述垫以固化粘合剂并将矿物纤维牢固地粘结在一起。过去，选择的粘合剂树脂是酚醛树脂，其可以经济地生产并且可以在用作粘合剂之前用尿素进行扩链。但是，针对降低或消除甲醛释放的现有和提议法规已导致开发无甲醛粘合剂，例如，基于多羧基聚合物和多元醇或多胺的粘合剂组合物，例如EP-A-583086，EP-A-990727，EP-A-1741726，US-A-5,318,990和US-A-2007/0173588公开的。另一类非酚甲醛粘合剂是脂肪族和/或芳香族酸酐与烷醇胺的加成/消除反应产物，例如WO99/36368，WO01/05725，WO01/96460，WO02/06178，WO2004/007615和WO2006/061249中公开的。这些粘合剂组合物是水溶性的，并且在固化速度和固化密度方面表现出优异的粘合性能。WO2008/023032公开了这种类型的尿素改性的粘合剂，其提供了具有降低的水分吸收的矿棉产品。由于用于生产这些粘合剂的一些起始原料是相当昂贵的化学物质，因此一直需要提供经济地生产的无甲醛的粘合剂。与先前已知的用于矿物纤维的水性粘合剂组合物有关的另一效应是至少大多数用于生产这些粘合剂的起始原料都来自化石燃料。消费者的持续趋势是偏爱完全或至少部分由可再生材料生产的产品，因此需要提供至少部分由可再生材料生产的矿棉粘合剂。与先前已知的用于矿物纤维的水性粘合剂组合物有关的另一效应是它们包含腐蚀性和/或有害的组分。这就要求对涉及生产矿棉产品的机器采取防护措施以防止腐蚀，并且还要求对操作该机器的人员采取安全措施。这导致成本增加和健康问题，因此需要提供具有降低的腐蚀性和/或有害材料含量的用于矿物纤维的粘合剂组合物。同时，已经提供了许多用于矿物纤维的粘合剂，其在很大程度上是基于可再生的起始材料。在许多情况下，这些很大程度上基于可再生资源的粘合剂也是无甲醛的。然而，这些粘合剂中的许多仍然相对昂贵，因为它们基于相对昂贵的基础材料。专利技术概述因此，本专利技术的目的是提供特别适合于粘结矿物纤维的粘合剂组合物，其使用可再生材料作为起始材料，减少或消除腐蚀性和/或有害材料，并且生产成本相对低廉。本专利技术的另一个目的是提供用这种粘合剂组合物粘结的矿棉产品。本专利技术的另一个目的是提供制造这种矿棉产品的方法。根据本专利技术的第一方面，提供了，优选地无甲醛的水性粘合剂组合物，其包含：-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；-一种或多种交联剂形式的组分(ii)；-一种或多种增塑剂形式的组分(iii)。根据本专利技术的第二方面，提供了生产粘结的矿物纤维产品的方法，其包括使矿物纤维与上述水性粘合剂组合物接触的步骤。根据本专利技术的第三方面，提供了矿棉产品，其包含与固化的根据本专利技术的粘合剂组合物接触的矿物纤维。本专利技术人惊奇地发现，可以获得矿棉产品，其包含被粘合剂组合物的固化得到的粘合剂粘结的矿物纤维，由此所述粘合剂组合物可以由廉价的可再生材料大量生产，不包含或仅包含少量的任何腐蚀性和/或有害物质。优选实施方案的描述根据本专利技术的用于矿物纤维的水性粘合剂组合物包含-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；-一种或多种交联剂形式的组分(ii)；-一种或多种增塑剂形式的组分(iii)。在优选的实施方案中，根据本专利技术的粘合剂是无甲醛的。为了本申请的目的，术语“无甲醛”定义为表征其中矿棉产品的甲醛释放低于5μg/m2/h，优选低于3μg/m2/h的矿棉产品。优选地，根据ISO16000进行测试以测试醛释放。组分(i)组分(i)为一种或多种氧化木质素的形式。木质素，纤维素和半纤维素是植物细胞壁中的三种主要有机化合物。木质素可以被认为是将纤维素纤维保持在一起的胶。木质素同时包含亲水基团和疏水基团。它是世界上第二丰富的天然聚合物，仅次于纤维素，据估计代表了生物质中总碳含量的20％至30％，其在全球超过10亿吨。图1显示了可能的木质素结构的截面。市场上至少有四类工业木质素。这四类示于图3中。可能的第五类，生物精炼木质素有点不同，因为它不是由提取工艺而是由工艺起源来描述的，例如生物精炼，因此它可以与所提及的任何其他类相似或不同。每类彼此不同，并且各自适合不同的应用。木质素是一种复杂的异质材料，取决于来源，它最多由三种不同的苯基丙烷单体构成。软木木质素主要由松柏醇单元构成，参见图2，因此它们比硬木木质素更均匀，硬木木质素具有更高的丁香醇含量，参见图2。木质素的外观和稠度变化很大，并且高度地取决于工艺。这些工业木质素的特性总结如图4所示。来自亚硫酸盐制浆工艺的木质素磺酸盐仍然是最大的商业木质素来源，产能为140万吨。但是撇开这些，硫酸盐工艺是目前最常用的制浆工艺，并且正在逐步替代亚硫酸盐工艺。据估计，全球硫酸盐浆生产每年可产生7800万吨木质素，但大部分用于蒸汽和能源燃烧。目前的牛皮纸回收能力估计为160,000吨，但消息人士指出，目前的回收量仅为75,000吨。硫酸盐木质素是从黑液中提取的，黑液是硫酸盐或硫酸盐制浆工艺中的废液。目前，使用3种公知的工艺来生产硫酸盐木质素：LignoBoost，LignoForce和SLRP。这3种工艺相似，因为它们涉及添加CO2以将pH降低至9-10，然后进行酸化以将pH进一步降低至约2。最后一步涉及洗涤，浸出和过滤的某种组合，以去除灰分及其他污染物。这三种工艺在全球处于商业化的各个阶段。硫酸盐工艺引入硫醇基，二苯乙烯，同时会残留一些碳水化合物。由于木质素用硫酸从母液中沉淀出来，因此硫酸钠也作为杂质存在，但可以通过改变木质素的分离方式来避免。硫酸盐工艺导致高含量的酚羟基，当这些基团被离子化(pH值高于10)时，这种木质素可溶于水。商业硫酸盐木质素的纯度通常高于木质素磺酸盐。分子量为1000-3000g/mol。碱木质素源自主要用于小麦秸秆，蔗渣和亚麻的氢氧化钠制浆工艺。碱木质素的性质在溶解度和Tg方面与硫酸盐木质素相似。该工艺不使用硫，并且也没有共价结合的硫。灰分水平非常低。碱木质素在中性和酸性介质中的溶解度低，但在pH12或更高的介质中完全可溶。木质素磺酸盐工艺引入了大量的磺酸盐基团，使木质素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于矿物纤维的水性粘合剂组合物，其包含：/n-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；/n-一种或多种交联剂形式的组分(ii)；/n-一种或多种增塑剂形式的组分(iii)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181005 EP 18198999.71.用于矿物纤维的水性粘合剂组合物，其包含：
-一种或多种氧化木质素形式的组分(i)；
-一种或多种交联剂形式的组分(ii)；
-一种或多种增塑剂形式的组分(iii)。


2.根据权利要求1所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)为一种或多种氧化木质素形式，所述木质素选自硫酸盐木质素、碱木质素、木质素磺酸盐木质素、有机溶剂木质素、来自木质纤维素原料的生物精炼过程的木质素，或其任何混合物。


3.根据权利要求1或2所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)为一种或多种氧化硫酸盐木质素形式。


4.根据权利要求1或2所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)为一种或多种氧化碱木质素形式。


5.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)为一种或多种氨氧化木质素(AOL’s)形式。


6.根据权利要求5所述的水性粘合剂组合物，其中所述氨氧化木质素包含一种或多种选自氨、胺或其任何盐的化合物。


7.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中基于组分(i)的干重，组分(i)的羧酸基团含量为0.05至10mmol/g，例如0.1至5mmol/g，例如0.20至1.5mmol/g，例如0.40至1.2mmol/g，例如0.45至1.0mmol/g。


8.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(i)的平均羧酸基团含量为每个组分(i)大分子大于1.5个基团，例如大于2个基团，例如大于2.5个基团。


9.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(ii)为一种或多种选自β-羟烷基酰胺交联剂和/或噁唑啉交联剂的交联剂形式。


10.根据权利要求1至8中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(ii)是一种或多种交联剂，其选自多官能有机胺，例如烷醇胺，二胺，例如六甲基二胺，三胺。


11.根据权利要求1至8中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(ii)是基于脂肪酸甘油三酯的环氧化油或一种或多种柔性低聚物或聚合物，例如低Tg基于丙烯酸的聚合物，例如低Tg乙烯基聚合物，例如低Tg聚醚，其包含反应性官能团，例如碳二亚胺基团，例如酸酐基团，例如噁唑啉基团，例如氨基，例如环氧基团。


12.根据权利要求1至8和/或11中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中组分(ii)是具有3个或更多个环氧基团的分子。


13.根据前述权利要求中任一项所述的水性粘合剂组合物，其中基于组分(i)的干重，其以1至40重量％，例如4至...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·B·约翰松，I·乔汉森，B·S·科尔斯加德，M·尼科里克，
申请(专利权)人：洛科威国际有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK