矿物纤维制品的制作方法

背景技术：

1、矿物纤维产品通常包括人造玻璃质纤维(mmvf)，例如玻璃纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、渣棉、矿棉和石纤维，它们通过固化的热固性聚合物粘结剂材料粘结在一起。为了用作隔热或隔音产品，粘合的矿物纤维垫通常通过以常规方式将由合适的原料制成的熔体转化为纤维来生产，例如通过纺丝杯工艺或通过级联转子工艺。将纤维吹入成形室中，并且在空气中且仍然热的同时，用粘结剂溶液喷涂，并作为垫或网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垫以固化粘结剂并将矿物纤维牢固地粘结在一起。

2、在过去，选择的粘结剂树脂是苯酚-甲醛树脂，其可以经济地生产并且可以在用作粘结剂之前用脲扩链。然而，针对降低或消除甲醛排放的现有和提出的立法已经导致无甲醛粘结剂的开发，例如基于多羧基聚合物和多元醇或多元胺的粘结剂组合物，例如ep-a-583086、ep-a-990727、ep-a-1741726、us-a-5，318,990和us-a-2007/0173588中所公开的。

3、另一类非苯酚-甲醛粘结剂是脂族和/或芳族酸酐与烷醇胺的加成/消除反应产物，例如在wo 99/36368、wo 01/05725、wo 01/96460、wo 02/06178、wo 2004/007615和wo2006/061249中所公开的。这些粘结剂组合物是水溶性的并且就固化速度和固化密度而言表现出优异的粘合性能。wo 2008/023032公开了该类型的脲改性粘结剂，其提供具有降低的水分吸收的矿棉产品。

4、由于用于生产这些粘结剂的一些原料是相当昂贵的化学品，因此一直需要提供经济生产的无甲醛粘结剂。

5、与先前已知的来自矿物纤维的水性粘结剂组合物相关的另一个效果是用于生产这些粘结剂的至少大部分起始材料来自化石燃料。消费者正在倾向于完全或至少部分地由可再生材料生产的产品，因此需要提供至少部分地由可再生材料生产的用于矿棉的粘结剂。

6、与先前已知的用于矿物纤维的水性粘结剂组合物相关的另一个效果在于是它们包含腐蚀性和/或有害的组分。这要求矿棉产品生产中涉及的机械用保护措施以防止腐蚀并且还要求对操控该机械的人员有安全措施。这导致成本增加和健康问题，因此要求提供具有低含量的腐蚀性和/或有害材料的矿物纤维用粘结剂组合物。

7、与先前已知的用于矿物纤维的粘结剂组合物相关的另一个效果是在由粘结剂结合的矿棉产品的制造过程期间粘结剂组合物的固化会涉及不希望物质的排放，这需要排放控制并且对机械复杂性和生产所涉及成本的增加有贡献。

8、最近，已经提供了许多用于矿物纤维的粘结剂，其在很大程度上基于可再生起始材料。在许多情况下，这些在很大程度上基于可再生资源的粘结剂也是无甲醛的。

9、然而，这些粘结剂中的许多仍然相对昂贵，因为它们基于相对昂贵的基本材料。

10、同时，已经提供了用于矿物纤维的粘结剂，其基于已经氧化的木质素组分以使它们适合作为用于矿棉的粘结剂组合物的组分。虽然通过这些基于预氧化木质素的矿棉粘结剂实现了非常好的粘结特性，但是这种粘结剂的制备仍然需要在木质素组分可用作粘结剂组合物的组分之前将木质素组分氧化的额外步骤。对于利用木质素组分所必需的这种预氧化步骤通过增加反应时间、降低产量而使这种粘结剂的生产过程在一定程度上复杂化并且由于原材料、工艺设备和人力的额外成本而增加了这种粘结剂的成本。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种矿棉产品，该矿棉产品包含与粘结剂接触的矿物纤维，该粘结剂由适于粘结矿物纤维的粘结剂组合物的固化产生，该矿棉产品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，并且生产便宜。

2、本发明的另一个目的是提供一种矿棉产品，该矿棉产品包含与粘结剂接触的矿物纤维，该粘结剂由适于粘结矿物纤维的粘结剂组合物的固化产生，这允许固体含量增加(和由此降低的运输成本和对环境的较小影响)、粘度降低(这使得更容易大规模加工)以及保质期长。

3、此外，本发明提供了木质素组分用于制备矿棉用粘结剂组合物的用途。

4、根据本发明的第一方面，提供一种矿物纤维产品，其包含与粘结剂接触的矿物纤维，粘结剂由不含苯酚和甲醛的水性粘结剂组合物固化得到，该水性粘结剂组合物包含：

5、-一种或多种木质素磺酸盐木质素形式的组分(i)，木质素磺酸盐木质素的羧酸基团含量为0.03至2.0mmol/g，例如0.03至1.4mmol/g，例如0.075至2.0mmol/g，例如0.075至1.4mmol/g，基于木质素磺酸盐木质素的干重，

6、-一种或多种交联剂形式的组分(ii)。

7、特别地，根据本发明的第一方面，提供一种矿物纤维产品，其包含与粘结剂接触的矿物纤维，该粘结剂由优选不含苯酚和甲醛的水性粘结剂组合物的固化得到，水性粘结剂组合物包含：

8、-一种或多种木质素磺酸盐木质素形式的组分(i)，木质素磺酸盐木质素的羧酸基团含量为0.03至2.0mmol/g，例如0.03至1.4mmol/g，例如0.075至2.0mmol/g，例如0.075至1.4mmol/g，基于木质素磺酸盐木质素的干重，

9、-一种或多种交联剂形式的组分(ii)，

10、条件是水性粘结剂组合物不包含选自以下的交联剂：

11、·分子量mw为500或更低的环氧化合物

12、·羰基化合物，其选自醛、式r-[c(o)r1]x的羰基化合物，

13、其中：

14、r表示饱和或不饱和及直链、支链或环状烃基，包含一个或多个由5或6个碳原子组成的芳核的基团，包含一个或多个含有4或5个碳原子和氧、氮或硫原子的芳族杂环的基团，r基团可能含有其他官能团，

15、r1表示氢原子或c1-c10烷基，以及

16、x在1至10之间变化，

17、·多元胺

18、·单糖和寡糖。

19、本发明人惊奇地发现可以提供一种矿棉产品，该矿棉产品包含由粘结剂结合的矿物纤维，该粘结剂由粘结剂组合物的固化产生，其中粘结剂组合物可由木质素组分形式的廉价可再生材料制备，其在用于粘结剂组合物之前不需要氧化步骤，并且在很大程度上不含或仅在很小程度上含有任何腐蚀性和/或有害试剂。

20、本发明人惊奇地发现可以提供一种矿棉产品，该矿棉产品包含由粘结剂结合的矿物纤维，该粘结剂由粘结剂组合物的固化产生，其中最简单形式的粘结剂组合物仅需要木质素组分和交联剂形式的两种主要组分或木质素组分、交联剂和增塑剂形式的三种主要组分。粘结剂组成复杂性的这种降低以及与先前已知的多组分体系相比，降低了提供链的复杂性，促进了储存性能的操控并改善了粘结剂的可储存性。所有这些因素都有助于根据本发明的粘结剂组合物的经济优势。

1.矿物纤维产品，其包含与粘结剂接触的矿物纤维，粘结剂由不含苯酚和甲醛的水性粘结剂组合物的固化产生，水性粘结剂组合物包含：

2.根据权利要求1所述的矿物纤维产品，其中组分(i)具有0.05至0.6mmol/g的羧酸基团含量，基于木质素磺酸盐木质素的干重。

3.根据权利要求1或2所述的矿物纤维产品，其中组分(i)为一种或多种木质素磺酸盐木质素的形式，考虑到组分(i)的mn重量平均值，该木质素磺酸盐木质素的平均羧酸基团含量小于1.8个基团/大分子，例如小于1.4，例如小于1.1，例如小于0.7，例如小于0.4。

4.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中组分(i)的酚oh基团含量为0.3至2.5mmol/g，例如0.5至2.0mmol/g，例如0.5至1.5mmol/g，基于木质素磺酸盐木质素的干重。

5.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中组分(i)的脂族oh基团含量为1.0至8.0mmol/g，例如1.5至6.0mmol/g，例如2.0至5.0mmol/g，基于木质素磺酸盐木质素的干重。

6.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中组分(i)包含木质素磺酸铵和/或木质素磺酸钙和/或木质素磺酸镁，及其任何组合。

7.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中组分(i)包含木质素磺酸铵和木质素磺酸钙，其中nh4+与ca2+的摩尔比为5:1-1:5，特别是3：1-1：3。

8.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中水性粘结剂组合物含有0wt％至小于5wt％的量的添加的糖，基于木质素磺酸盐和糖的重量。

9.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中水性粘结剂组合物包含50至98wt％，例如65至98wt％，例如80至98wt％，例如50至88wt％，例如50至87wt％，例如65至88wt％，例如65至87wt％，例如80至88wt％，例如80至87wt％的量的组分(i)，基于组分(i)和(ii)的干重。

10.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中组分(ii)为选自以下的一种或多种交联剂形式:

11.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中组分(ii)包含选自以下的一种或多种交联剂：

12.根据前述权利要求中任一项的矿物纤维产品，其包含2至90wt％，例如6至60wt％，例如10至40wt％，例如25至40wt％的量的组分(ii)，基于组分(i)的干重。

13.根据前述权利要求中任一项的矿物纤维产品，其包含一种或多种偶联剂，如有机官能硅烷形式的其它组分(iv)。

14.根据前述权利要求中任一项的矿物纤维产品，还包含选自碱，如氨，如碱金属氢氧化物如koh，如碱土金属氢氧化物如ca(oh)2，如mg(oh)2，如胺或其任何盐的一种或多种组分形式的组分(v)。

15.根据前述权利要求中任一项的矿物纤维产品，其包含脲形式的其它组分，特别是其量为5至40wt％，例如10至30wt％，例如15至25wt％，基于组分(i)的干重。

16.根据前述权利要求中任一项的矿物纤维产品，其包含一种或多种反应性或非反应性硅酮形式的其它组分(vi)。

17.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中矿物纤维产品不含氨氧化木质素(aol)。

18.根据前述权利要求中任一项所述的矿物纤维产品，其中水性粘结剂组合物基本组成为：

19.根据前述权利要求中任一项的矿物纤维产品，条件是水性粘结剂组合物不包含增塑剂。

20.根据前述权利要求中任一项的矿物纤维产品，条件是水性粘结剂组合物不包含以下形式的增塑剂

21.根据权利要求1至7中任一项具有组分(i)的特征的一种或多种木质素磺酸盐木质素形式的木质素组分用于制备用于矿棉的不含苯酚和甲醛的粘结剂组合物的用途。