[发明专利]改善玻璃纤维毡垫机械性能的方法

说明书

本发明涉及改善玻璃纤维毡垫机械性能的方法，所述毡垫是通过将含有水溶性酚醛缩合树脂的粘合剂施加到该毡垫上并使该粘合剂硬化而制得的。

玻璃纤维毡垫主要用作绝热材料。粘合剂是用来将纤维牢固地粘结在一起以便得到一种粘结结构，粘合剂同时也是用来确保绝热材料具有足够的弹性以及在压缩后具有高的回复性，从而使该绝热材料可以贮存、运输及变形，便于在最终地点使用。

US-A 4,663,419公开了一种用于玻璃纤维毡垫的粘合剂，它含有在碱性催化剂存在下由苯酚、甲醛和脲缩合得到的缩合产物，和额外的脲以及进一步的添加剂，即硅烷、矿物油、氨和硫酸铵。该粘合剂以水溶液形式喷射在原料毡垫上，然后加压并铺放成绝热材料所需形状，例如板或管，随后将其送入到固化炉中，使粘合剂在此硬化。

US-A 4,176,105公开了一种用于玻璃纤维毡垫的粘合剂，这种粘合剂是由苯酚-甲醛-脲缩合树脂与硼酸和脲反应制得的。每100重量份苯酚-甲醛-脲缩合树脂中加入12-16重量份硼酸。当树脂硬化时就生成一种硼酸配合物。这旨在用来提高粘合剂在高温下的耐变质性。

但是，已知的粘合剂有些地方不能令人满意，例如玻璃纤维毡垫的机械强度方面，特别是抗张强度和毡垫压缩后，尤其在贮存一定时间之后的回复性。

因此，本发明是基于改善玻璃纤维毡垫的机械性能问题。

按照本发明，这个问题是通过在粘合剂硬化之前将P^k值大于4，尤其大于5的一种弱酸加入到玻璃纤维毡垫中来解决的。

P^k值定义为在25℃时酸的离解常数的负对数(以10为底)。

以粘合剂中酚醛缩合树脂固含量为基准，弱酸的加入量为0.5-10％(重量)，优选1-5％(重量)。当弱酸的加入量少于0.5％(重量)时，未观察到机械性能的改善。另一方面，当弱酸的加入量超过10％(重量)时，机械性能不但没有进一步改善，实际上反而有所降低。

以毡垫总重量为基准，硬化后粘合剂，包括添加剂和弱酸的量是3-7％，优选4-6％(重量)。以毡垫总重量为基准，粘合剂固化后弱酸的量为0.05-1％，优选0.08-0.6％(重量)。

适用的弱酸优选硼酸和羧酸，其P^k值应大于4，优选大于5。

羧酸可以是带有或不带羟基的一元或多元羧酸，例如柠檬酸或脂肪酸。现已证明，含8个碳原子以上的脂肪酸，如月桂酸、棕榈酸、硬脂酸或油酸是特别适用的，尤其是含有一个或多个C＝C双键的脂肪酸，如油酸。

粘合剂中的酚醛缩合树脂较好是一种由苯酚和甲醛，或油苯酚、甲醛和脲缩合得到的水溶性缩合产物，缩合反应要在一种碱性催化剂，尤其是碱金属或碱土金属的氢氧化物，如钠、钾、钙或钡的氢氧化物存在下进行。酚醛缩合树脂可按例如US-A 4,663,419所述方法生产。

除了缩合树脂外，粘合剂中还可含有脲和添加剂，特别是硅烷、矿物油、氨和/或硫酸铵。

例如，该粘合剂可以具有下列组成：

55-70重量份水溶性酚醛树脂(以固含量为基准)

45-30重量份脲

0.1-0.5重量份硅烷

6-15重量份矿物油

1-5重量份硫酸铵

2-10重量份氨(以NH₃计)。

所用的硅烷较好是一种含有能与缩合树脂中的酚基团反应的胺基的硅烷。

然而，6-15重量份矿物油中，通常只有0.4-1.2重量份残留在成品毡垫中。氨是以水溶液，例如约20％水溶液的形式加入的。

毡垫是连续生产的，纺出的玻璃纤维在所有方面上按统计学分布，呈毡垫形式沉积在输送带上。在纤维落在输送带上的同时，在其上喷射液体粘合剂。然后将该毡垫送入固化炉中使粘合剂硬化。

弱酸可以加入到液体粘合剂中，从而与粘合剂一起呈混合物形式被喷射到落在输送带上的玻璃纤维上。但是，也可以将粘合剂和弱酸分别喷射到下落的玻璃纤维上，即分别提供供液体粘合剂和供弱酸溶液用的喷咀。特别当弱酸和粘合剂组分不相容时，例如使用含8个碳原子以上的脂肪酸时，就必须单独施加弱酸。

具有创造性的本方法尤其改善了压缩后，尤其当毡垫贮存一定的时间后，毡垫的抗张强度和回复性。