[发明专利]用于制备无机纤维材料的树脂

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年12月19日在美国递交的临时申请第61/014,944号的优先权，其内容整体通过引用并入本文。

技术领域

可用于粘合无机纤维的水可稀释粘合剂树脂，所述树脂的制备方法，将所述树脂用作无机纤维材料如矿物棉产品的粘合剂的方法，和包含所述树脂粘合剂的无机纤维材料。

背景技术

由于有关注无机纤维材料生产期间散发的更严格的环境法规，所以不得不改进用作无机纤维材料如矿物棉的粘合剂的常规酚-甲醛(PF)树脂。此外，制备PF树脂的原料来源于化石资源，因此出于可持续性和经济原因，希望引入源自可再生资源的成分。

有人建议蛋白质是一类可再生资源。然而，本发明人已发现由于高粘性和/或缺少水稀释性，某些蛋白质分离物不适于矿物棉树脂。注意到US2007/0036975描述了包含植物蛋白质分离物的热固性粘合剂，其可用于制备矿物棉产品。此文献教导使用具有“低粘性”的“含水的大豆基粘合剂”。然而，此文献完全未涉及如何制备具有低粘性的含水的大豆基粘合剂。已知大豆蛋白质不溶于水并具有极高粘性。此外，这种粘合剂不包含甲醛基树脂，且将胺用作交联剂，因在于树脂固化期间这些胺化合物被放出而有问题。

因此，在矿物棉产品领域中需要这样的廉价PF树脂，其具有低甲醛散发、良好的化学性质，且由可再生资源制成。

本发明人已经研究了用于木制品粘结剂/粘合剂的常规PF树脂，以确定是否这些树脂可用作矿物棉产品的粘合剂。然而，本发明人已发现用于木制品的常规PF树脂显著区别于可用作矿物棉(玻璃棉、渣棉(slag wool)、岩棉(stone wool)粘合剂的PF树脂。复合板树脂具有高粘性，使得胶无法大量渗入木细胞。如果将这些高粘性树脂施加于矿物棉产品，其将无法带来适合的粘合，这是因为胶不能被水稀释，且将不能流动至交叉点(即单个纤维彼此交叉的点)。高粘度树脂凝结，得到由通过源自甲醛的桥接结合的若干酚的核组成的分子。此外，以高浓度施用高粘性树脂，这是因为胶合板的残余水蒸发耗费大量能量。

教导将PF树脂用作木制品粘结剂/粘合剂的这些文献的典型实例包括US 200510222358和EP 1318000(2006)。US 200510222358描述了包含甲醛树脂和羟甲基化变性蛋白质的粘合木材基底用的蛋白质基粘结剂。EP1318000(2006)描述了用于生产膨胀补偿了的木材料的粘结剂，其由酚醛树脂和含低分子量蛋白质的天然化合物组成。然而，使用低分子量蛋白质(如EP 1318000)虽得到适用于木制品的粘合剂，但仍不适用于矿物棉。

出于上述原因，本发明人已经发现用在这些文献中的用于木制品粘结剂/粘合剂的特定组合物和方法不适用于矿物棉产品。

出于上述原因，本发明人已经发现用于木制品粘结剂/粘合剂的常规组合物和方法不适用于矿物棉产品。考虑到非常需要用在无机纤维材料如矿物棉产品中的由可再生资源制成具有低甲醛散发的廉价树脂，本发明人已做出了刻苦的努力。本发明是他们努力的成果，其将此需要变为区别于现有技术的创新。

发明内容

水可稀释粘合剂树脂和可固化含水组合物：

本发明部分涉及用于无机纤维材料的水可稀释粘合剂树脂；其中所述粘合剂树脂通过使任何顺序的至少以下组分反应来制备：(a)蛋白质类材料，其在20℃下基本可溶于水且在25重量％水溶液中粘度小于50mPa＊s，(b)芳族羟基化合物，和(c)醛；且其中当在20℃、50重量％浓度下测定时，所述水可稀释粘合剂树脂具有粘度＜100mPa＊s的性质。

优选地，所述(a)蛋白质类材料的粘度为＜10mPa＊s，且更优选＜5mPa＊s。优选地，当在20℃、50重量％浓度下测定时，所述水可稀释粘合剂树脂的粘度为＜50mPa＊s，且更优选＜10mPa＊s。

本文中，除非另有说明，粘度测定使用Anton Paar CP50-1粘度计和平板测定系统在20℃温度和200s^-1剪切速率下(ISO 3219)进行。此外，本文中术语“基本可溶于水”和“基本在水中可溶”是指至少94％的蛋白质类材料在20℃下可完全溶解于水。此外，术语“粘合剂”在与术语“树脂”连同一起使用时是指树脂在整个无机纤维材料中产生了基本均一的粘合。

在一个实施方式中，组分(a)与由(b)+(c)构成的树脂的重量比为1％至50％，以固体含量计。优选地，重量比为5％至35％。最优选地，重量比为约10％。