玻璃纤维隔绝产品的制作方法

玻璃纤维隔绝产品
相关申请的交叉引用
1.本技术要求2019年12月9日提交的美国临时申请第62/945,313号的优先权和权益，通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
2.本技术总体上涉及玻璃纤维隔绝产品(insulation product)，更具体地，涉及由小直径纤维制成的玻璃纤维隔绝产品。


背景技术：

3.术语“纤维隔绝产品”是通用的并且涵盖各种组合物、制造产品和制造工艺。矿物纤维(例如玻璃纤维)通常用于隔绝产品和非织造毡。纤维隔绝材料典型通过以下方式制造：将聚合物、玻璃或其它矿物的熔融组合物纤维化，并从纤维化设备(如旋转纺丝机)纺出纤维。为了形成隔绝产品，通过鼓风机将旋转纺丝机生产的纤维从纺丝机向下拖向传送机。当纤维向下移动时，粘合剂材料被喷射到纤维上，并且纤维被收集到传送机上的高蓬松度的连续毯中。粘合剂材料赋予隔绝产品在包装之后恢复的回弹性，并且提供刚度和可操作性，使得隔绝产品可以根据需要被处理和应用于建筑物的隔绝空腔中。粘合剂组合物还保护纤维免受丝间磨损并促进单个纤维之间的相容性。
4.然后将使含有粘合剂涂覆纤维的毯通过固化炉，并使粘合剂固化以使毯达到所需厚度。在粘合剂固化后，可以将纤维隔绝材料切成一定长度以形成单个隔绝产品，并将隔绝产品包装以便运输至客户所在地。所生产的一种典型的隔绝产品是隔绝絮垫(bat t)或隔绝毯，其适合用作住宅的墙壁隔绝材料或者用作阁楼和地板隔绝空腔中的隔绝材料。另一种常见的隔绝产品是充气或松散填充的隔绝材料，其适合用作住宅和商业建筑中的侧壁和阁楼隔绝材料以及用于任何难以到达的位置。松散填充隔绝材料可以由从隔绝毯切出的小立方体形成，以及被压缩并封装在袋子中。
5.纤维隔绝产品的特征可以在于许多不同的特性，例如密度。低密度柔性隔绝絮垫和毯的密度典型在0.4磅/立方英尺(“pcf”)和2.0pcf之间，并且通常用于墙壁、阁楼和地下室中的住宅隔绝。纤维隔绝产品还包括密度为7pcf至10pcf的较高密度的产品，例如板材和面板或成型产品。较高密度隔绝产品通常用于工业和/或商业应用，包括但不限于金属建筑墙体和天花板隔绝，管道或槽的隔绝，隔绝天花板和墙板、管道板等。


技术实现要素：

6.本公开的一个方面涉及一种纤维隔绝产品，其具有多个无规取向的玻璃纤维以及粘合剂组合物，所述粘合剂组合物将玻璃纤维保持在一起。所述纤维隔绝产品的r值在10至54的范围内，并且在固化之后，所述纤维隔绝产品在未压缩时的密度在0.30pcf至2.7pcf范围内。此外，所述纤维隔绝产品包括玻璃纤维和一定量粘合剂，在施加粘合剂组合物之前，所述玻璃纤维的平均纤维直径在十万分之8英寸(ht)至12ht的范围内，并且粘合剂的量为
所述纤维隔绝产品的2至10重量％。
7.本公开的另一方面涉及一种建筑框架，其具有多个平行的间隔开的框架构件和容纳在多个框架构件中的两个构件之间的玻璃纤维隔绝絮垫。玻璃纤维絮垫具有多个无规取向的玻璃纤维和将玻璃纤维保持在一起的粘合剂组合物。所述纤维隔绝絮垫的r值在10至54的范围内，并且在固化之后，所述纤维隔绝絮垫在未压缩时的密度在0.30pcf至2.7pcf的范围内。此外，所述纤维隔绝絮垫包括玻璃纤维和一定量粘合剂，在施加粘合剂组合物之前，所述玻璃纤维的平均纤维直径为8ht至12ht，并且粘合剂的量为纤维隔绝产品的2至10重量％。
附图说明
8.通过阅读以下描述以及附图，本发明所属领域的普通技术人员将清楚本发明的特征和优点，其中：
9.图1是纤维隔绝产品的示例性实施方案的透视图；
10.图2是用于生产图1的纤维隔绝产品的生产线的示例性实施方案的正视图；和
11.图3是纤维隔绝试样的舒适系数与平均纤维直径/密度的坐标图。
具体实施方式
12.除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。尽管在本发明的实践或测试中可以使用与本文所述类似或等效的任何方法和材料，但本文描述了优选的方法和材料。所有数值范围应被理解为包括该范围的外边界之内的所有可能的增量子范围。因此，例如，0.3pcf至2.0pcf的密度范围公开了例如0.5pcf至1.2pcf、0.7pcf至1.0pcf等。
13.图1示出了纤维隔绝产品100的示例性实施方案。纤维隔绝产品100可以按多种方式配置。纤维隔绝产品通常由通过粘合剂组合物粘结在一起的缠结无机纤维形成。合适的无机纤维的例子包括玻璃纤维、毛状玻璃纤维、陶瓷纤维、石头、矿渣和玄武岩。任选地，除了玻璃纤维之外，隔绝产品中还可以存在其它增强纤维，例如天然纤维和/或合成纤维，例如聚酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、芳纶和/或芳族聚酰胺纤维。与本发明结合使用的术语“天然纤维”是指从植物的任何部分提取的植物纤维，包括但不限于茎、籽、叶、根或韧皮部。适合用作增强纤维材料的天然纤维的实例包括棉花、黄麻、竹子、苎麻、甘蔗渣、大麻、椰壳、亚麻、洋麻、剑麻、麻布(flax)、赫纳昆纤维及其组合。纤维隔绝产品可以完全由一种类型的纤维形成，或者它们可以由不同类型的纤维的组合形成。例如，纤维隔绝产品可以由各种类型的玻璃纤维的组合或不同无机纤维和/或天然纤维的各种组合形成，这取决于隔绝材料的期望应用。本文所述的实施方案涉及完全由玻璃纤维形成的隔绝产品。
14.在所示的实施方案中，纤维隔绝产品100为大体上盒状的玻璃纤维隔绝絮垫。然而，在其它实施方案中，隔绝产品可以是任何合适的形状或尺寸，例如，卷状产品或毯。作为隔绝絮垫或毯，纤维隔绝产品100可以被放置在建筑物的隔绝空腔中。例如，纤维隔绝产品100可以被放置在建筑物的墙壁、屋顶或地板框架中的两个平行的间隔开的框架构件之间的空间或空腔中。
15.纤维隔热产品100包括隔热层102，所述隔绝层包含非织造玻璃纤维和粘合剂，用于将玻璃纤维粘附在一起。任选地，纤维隔绝产品100还可以包括附着或以其它方式粘附到隔绝层102的饰面层104(facing)。纤维隔绝产品100包括：第一侧表面106，与第一侧表面106间隔开并相对的第二侧表面108，在第一侧表面106和第二侧表面108之间延伸的第三侧表面110，以及第四侧表面112，所述第四侧表面与第三侧表面110隔开并相对并且在第一侧表面106和第二侧表面108之间延伸。纤维隔绝产品100还包括第一面114和第二面116，所述第一面114连接侧表面106、108、110、112，所述第二面116平行于或大体上平行于第一面114并与之相对并且所述第二面连接侧表面106、108、110、112。纤维隔绝产品100在未压缩时具有长度l1、宽度w1和厚度t1。在一些实施方案中，长度l1大于宽度w1，宽度w1大于厚度t1。
16.饰面层104可布置在隔绝层102上以形成纤维隔绝产品100的第一面114、第二面116或两面的一部分或全部。饰面层104可以为多种不同的形式。饰面层104可以是单片材料或多个不同材料片或板，并且可以包括单层或多层材料。在图1的示例性实施方案中，饰面层104是连接侧表面106、108、110、112的单片材料。
17.饰面层104可以由多种不同材料制成。可使用适合与纤维隔绝产品一起使用的任何材料。例如，饰面层104可包含非织造玻璃纤维和聚合物介质；织造玻璃纤维和聚合物介质；护套材料，例如由聚合物材料制成的护套膜；纱幕(scrim)；布；织物；玻璃纤维增强的牛皮纸(frk)；箔-纱幕-牛皮纸叠层体；再生纸；和日历纸。
18.放置在建筑物的隔绝空腔中的大量隔绝材料是由隔绝产品(例如本文所述的那些隔绝产品)轧制的隔绝毯的形式。带饰面层的隔绝产品在安装时，将饰面层104平放在隔绝空腔的边缘上，典型在隔绝空腔的内侧。饰面层是蒸汽阻滞剂的隔绝产品通常用于隔离墙壁、地板或天花板空腔，它们将温暖的内部空间与寒冷的外部空间隔开。将蒸汽阻滞剂放置在隔绝产品的一侧以阻滞或阻止水蒸汽移动穿过隔绝产品。
19.图2示出了用于制造纤维隔绝产品100的设备118的示例性实施方案。如图2所示，纤维隔绝产品100的制造可通过如下方式以连续过程进行：将熔融玻璃纤维化，用粘合剂涂覆熔融玻璃纤维，在移动的传送机上形成纤维玻璃敷料(pack)，并固化粘合剂以形成隔绝毯。可将玻璃在槽(未显示)中熔化并供应至纤维形成装置，例如一个或多个成纤纺丝机119。尽管在示例性实施方案中纺丝机119被示为纤维形成装置，但应理解的是，可以使用其它类型的纤维形成单元用于形成纤维隔绝产品100。纺丝机119以高速旋转。离心力使熔融玻璃穿过成纤纺丝机119周向侧壁中的小孔，从而形成玻璃纤维。任意长度的玻璃纤维130可由成纤纺丝机119拉细，并由位于成型室125内的鼓风机120大体向下(即大体垂直于纺丝机119的平面)吹出。
20.鼓风机120使玻璃纤维130向下。当玻璃纤维130在成型室125中向下输送并且在从拉伸操作仍然为热时，通过环形喷射环135向玻璃纤维130喷射水性粘合剂组合物，以使粘合剂组合物在整个玻璃纤维130中相对均匀地分布。在施加粘合剂组合物以至少部分冷却玻璃纤维130之前，还可以在成型室125中向玻璃纤维130上施加水，例如通过喷射。
21.借助于从成型传送机145下方通过纤维敷料140抽真空(未显示)，具有粘附在其上的未固化树脂粘合剂组合物的玻璃纤维130可在成型室125内的环形成型传送机145上聚集并形成纤维敷料140。在成型操作期间，来自玻璃纤维130的余热和穿过纤维敷料140的空气流动通常足以在玻璃纤维130离开成型室125之前将粘合剂中的大部分水挥发，从而将粘合
剂组合物的剩余组分作为粘性或半粘性的高固体份液体留在玻璃纤维130上。
22.由于穿过成型室125中的纤维敷料140的空气流动从而处于压缩状态的树脂涂覆纤维敷料140随后在出口辊150下方从成型室125转移到转移区155，在该转移区，由于玻璃纤维130的回弹性，纤维敷料140在竖向膨胀。然后将膨胀的纤维敷料140加热，例如通过将纤维敷料140输送通过固化炉160，在该固化炉中，热空气被吹入纤维敷料140以蒸发粘合剂组合物中的任何剩余水，使粘合剂组合物固化，并将玻璃纤维130牢固地粘合在一起。固化炉160包括有孔的上部炉传送机165和有孔的下部炉传送机170，在它们之间纤维敷料140被拖拉。通过风扇175使热空气穿过下部炉传送机170、纤维敷料140和上部炉传送机165。热空气通过排气装置180离开固化炉160。
23.此外，在固化炉160中，纤维敷料140可被上部和下部的有孔的炉传送机165、170压缩，从而形成纤维隔绝产品100的隔绝层102。上部和下部的炉传送机165、170可用于压缩纤维敷料140以使隔绝层102具有预定厚度t1。应当理解，尽管图2将传送机165、170描绘成基本上平行的取向，但它们也可以相对于彼此以一定角度放置(未示出)。
24.固化的粘合剂组合物赋予隔绝层102强度和回弹性。应理解的是，粘合剂组合物的干燥和固化可在一个或两个不同步骤中进行。两阶段(两步)过程通常被称为b分段。固化炉160可在100℃至325℃或250℃至300℃的温度下运行。可将纤维敷料140在固化炉160内保持足以交联(固化)粘合剂组合物并形成隔绝层102的时段。
25.一旦隔绝层102离开固化炉160，可在隔绝层102上放置饰面材料193以形成饰面层104。饰面材料193可通过粘合试剂(未示出)或一些其它方式(例如，缝合、机械缠结)粘附到第一面114、第二面116或隔绝层102的两面，以形成纤维隔绝产品100。合适的粘合试剂包括粘合剂、聚合物树脂、沥青和可涂覆或以其它方式施加到饰面材料193的含沥青材料。纤维隔绝产品100随后可被卷起以便于存储和/或装运，或通过切割装置(未示出)切割成预定长度。应当理解，在一些示例性实施方案中，从固化炉160出来的隔绝层102被卷到卷取辊上或者被切割成具有所需长度的段，并且不用饰面材料193进行饰面。
26.在纤维隔绝产品100的背景中，“粘合剂组合物”是指用于以三维结构将玻璃纤维130彼此粘合的有机试剂或化学品，通常是聚合物树脂。粘合剂组合物可以是任何形式，例如溶液、乳液或分散体。因此“粘合剂分散体”或“粘合剂乳液”是指粘合剂化学品在介质或载体中的混合物。如本文所用，术语“粘合剂组合物”、“水性粘合剂组合物”、“粘合剂制剂”、“粘合剂”和“粘合剂体系”可以互换使用且同义。此外，如本文所用，术语“不含甲醛”或“不添加甲醛”可以互换使用且同义。
27.多种粘合剂组合物可与本发明的玻璃纤维一起使用。例如，粘合剂组合物分为相互排斥的两大类：热塑性和热固性。热塑性和热固性粘合剂组合物均可用于本发明。热塑性材料可以被反复加热到软化或熔融状态，并在冷却时回到其原来的状态。换句话说，加热可导致热塑性材料的物理状态的可逆变化(例如从固体到液体)，但其不会发生任何不可逆的化学反应。适用于纤维隔绝产品100的示例性热塑性聚合物包括但不限于：聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯或聚苯硫醚(pps)、尼龙、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚烯烃、和聚丙烯酸酯的某些共聚物。
28.相比之下，术语热固性聚合物是指最初以液体形式存在但在加热时其发生反应从而形成固体的高度交联的基质的一系列体系。因此，热固性化合物包括反应物体系——通
常是反应物的配对——它们在加热时不可逆地交联。在冷却时，它们不会恢复其原来的液体状态，而是保持不可逆地交联。
29.可用作热固性化合物的反应物通常具有若干反应性官能团中的一个或多个：例如，胺、酰胺、羧基或羟基。如本文所用，“热固性化合物”(及其派生词，如“热固性化合物”、“热固性粘合剂”或“热固粘合剂”)是指此类反应物中的至少一种，应理解，可能需要两种或更多种以形成热固性化合物的交联体系特性。除了热固性化合物的主要反应物之外，还可存在催化剂、加工助剂和其它添加剂。
30.苯酚/甲醛粘合剂组合物是已知的热固性粘合剂体系。本发明既包括常规的苯酚-甲醛粘合剂组合物，也包括更近期的不含甲醛的粘合剂组合物。不含甲醛的热固性粘合剂体系可以包括羧酸(例如聚丙烯酸)和多元醇聚合物。实例是chen等人的美国专利us 6,884,849和us 6,699,945中描述的聚丙烯酸/多元醇/多元酸粘合剂体系，通过引用将其全部内容各自明确地并入本文。第二类不含甲醛的热固性粘合剂组合物被称为“生物基”或“天然”粘合剂。“生物基粘合剂”和“天然粘合剂”在本文中可互换使用，用以指代由营养化合物制成的粘合剂组合物，例如碳水化合物、蛋白质或脂肪，它们具有很多反应性功能。因为它们是由营养化合物制成的，所以它们是环保的。2010年10月8日提交的hawkins等人的美国专利公开号us2011/0086567中更详细地描述了生物基粘合剂组合物，通过引用将其全部内容明确地并入本文。在一些示例性实施方案中，所述粘合剂包括：owens-corning的ecotouch
tm
粘合剂或ecopure
tm
粘合剂，owens corning的sustaina
tm
粘合剂或knauf的粘合剂。
31.可用作热固性化合物的替代反应物是柠檬酸三铵-葡萄糖体系，其由葡萄糖一水合物、无水柠檬酸、水和氨水混合而成。此外，碳水化合物反应物和多胺反应物是有用的热固性化合物，其中在美国专利us 8,114,210、us 9,505,883和us 9,926,464中更详细地描述了此类热固性化合物，通过引用将其公开内容并入本文。
32.在一个示例性实施方案中，纤维隔绝产品100包括粘合剂组合物，该组合物包括麦芽糊精、柠檬酸、次磷酸钠和植物油。例如，下表1中列出了具有麦芽糊精、柠檬酸、次磷酸钠和植物油的粘合剂组合物的两个示例性实施方案：表1：粘合剂组合物实施例1
33.在另一个示例性实施方案，纤维隔绝产品100包括不含甲醛的水性粘合剂组合物，该组合物包含至少一种长链多元醇和至少一种主交联剂，以及至少一种副交联剂，其包含至少一种短链多元醇。
34.长链多元醇可包含具有至少两个羟基的多元醇，其数均分子量为至少2000道尔顿，例如在3000道尔顿和4000道尔顿之间的分子量。在一些示例性实施方案中，长链多元醇包含一种或多种聚合多羟基化合物，例如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯(可部分或完全水解)，或其混合物。举例来说，当部分水解的聚乙酸乙烯酯用作多羟基组分时，可使用80％-89％水解的聚乙酸乙烯酯，例如385(kuraray america,inc.)和sevol
tm
502(sekisui specialty chemicals america,llc)，它们是约85％(385)和88％(selvol
tm
502)水解的。
35.长链多元醇在水性粘合剂组合物中的存在量可以为至多约30％(按总固体份重量计)，包括但不限于至多约28％、25％、20％、18％、15％和13％(按总固体份重量计)。在任何示例性实施方案中，长链多元醇在水性粘合剂组合物中的存在量可以为2.5％至30％(按总固体份重量计)，包括但不限于5％至25％、8％至20％、9％至18％和10％至16％(按总固体份重量计)。
36.主交联剂可以是适合交联多元醇的任何化合物。在任何示例性实施方案中，主交联剂的数均分子量可大于90道尔顿，约90道尔顿至约10000道尔顿，或约190道尔顿至约5000道尔顿。在任何示例性实施方案中，交联剂的数均分子量可为约2000道尔顿至5000道尔顿，或约4000道尔顿。合适交联剂的非限制性实例包括具有一个或多个羧酸基团(-cooh)的材料，例如多元羧酸(及其盐)、酸酐、单体和聚合的多元羧酸与酸酐(即混合酸酐)，以及丙烯酸的均聚物或共聚物，如聚丙烯酸(及其盐)和聚丙烯酸系树脂，如qr-1629s和acumer 9932，均可购自陶氏化学公司。acumer 9932是一种聚丙烯酸/次磷酸钠树脂，其具有约4000的分子量和6-7重量％的次磷酸钠含量。qr-1629s是一种聚丙烯酸/甘油混合物。
37.在一些情况下，可以用中和试剂预中和主交联剂。此类中和试剂可包括有机碱和/或无机碱，例如氢氧化钠、氢氧化铵和二乙胺，以及任何种类的伯胺、仲胺或叔胺(包括烷醇胺)。在各种示例性实施方案中，中和试剂可包括氢氧化钠和三乙醇胺中的至少一种。
38.在一些示例性实施方案中，基于水性粘合剂组合物的总固体份含量，主交联剂在水性粘合剂组合物中的存在量为至少50重量％，包括但不限于至少55重量％、至少60重量％、至少63重量％、至少65重量％、至少70重量％、至少73重量％、至少75重量％、至少78重量％和至少80重量％。在一些示例性实施方案中，基于水性粘合剂组合物的总固体份含量，主交联剂在水性粘合剂组合物中的存在量为50重量％至85重量％，包括但不限于60重量％至80重量％、62重量％至78重量％，和65重量％至75重量％。
39.水性粘合剂组合物还可包含短链多元醇。短链多元醇可包括分子量小于2000道尔顿(包括小于750道尔顿，小于500道尔顿)并且具有多个羟基(-oh)基团的水溶性化合物。合适的短链多元醇组分包括糖醇、季戊四醇、伯醇、2,2-双(羟甲基)丙酸、三(羟甲基)丙烷(tmp)、1,2,4-丁三醇、三羟甲基丙烷和短链烷醇胺，例如三乙醇胺，包含至少三个羟基。在本文公开的任何实施方案中，多元醇可包含至少4个羟基，或至少5个羟基。
40.在一些示例性实施方案中，短链多元醇用作降粘剂，其破坏长链多元醇分子(例如，聚乙烯醇)之间的分子内和分子间氢键，从而降低组合物的粘度。然而，由于这些小链多元醇分子具有与长链多元醇相似的结构，它们能够与交联剂发生类似的反应，因此它们不会对粘合剂和产品性能产生负面影响。
41.糖醇被理解为是指当糖的醛基(aldo)或酮基被还原(例如通过氢化)为相应的羟
基时获得的化合物。起始糖可以选自单糖、寡糖和多糖，以及这些产品的混合物，例如糖浆、糖蜜和淀粉水解物。起始糖也可以是糖的脱水形式。尽管糖醇与相应的起始糖非常相似，但它们不是糖。因此，例如，糖醇没有还原能力，从而不能参与还原性糖所特有的美拉德(maillard)反应。在一些示例性实施方案中，所述糖醇包括甘油、赤藓糖醇、阿糖醇、木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、异麦芽糖醇、乳糖醇、纤维糖醇、帕拉金糖醇、麦芽三糖醇、其糖浆和其混合物。在各种示例性实施方案中，所述糖醇选自甘油、山梨糖醇、木糖醇及其混合物。在一些示例性实施方案中，副交联剂是糖醇的二聚或低聚缩合产物。在各种示例性实施方案中，糖醇的缩合产物是异山梨醇。在一些示例性实施方案中，所述糖醇是二醇或乙二醇。
42.在一些示例性实施方案中，短链多元醇在水性粘合剂组合物中的存在量为至多约30％(按总固体份重量计)，包括但不限于至多约25％、20％、18％、15％、13％、11％和10％(按总固体份重量计)。在一些示例性实施方案中，短链多元醇在水性粘合剂组合物中的存在量为0至30％(按总固体份重量计)，包括但不限于2％至30％，3％至25％，5％至20％，8％至18％、和9％至15％(按总固体份重量计)。
43.在各种示例性实施方案中，长链多元醇、交联剂和小链多元醇的存在量使得羧酸基团、酸酐基团或其盐的摩尔当量数与羟基的摩尔当量数之比为约1/0.05至约1/5，例如约1/0.08至约1/2.0，约1/0.1至约1/1.5，和约1/0.3至约1/0.66。然而，令人惊讶地发现，在该比率内，长链多元醇与短链多元醇的比率影响粘合剂组合物的性能，例如固化后粘合剂的拉伸强度和水溶性。例如，已发现长链多元醇与短链多元醇的比率在约0.1/0.9至约0.9/0.1之间，例如在约0.3/0.7和0.7/0.3之间，或在约0.4/0.6和0.6/0.4之间，可提供所需机械性能和物理颜色性能的平衡。在各种示例性实施方案中，长链多元醇与短链多元醇的比率为约0.5/0.5。取决于最终用途应用的需要，可以优化长链多元醇与短链多元醇的比率，从而优化特定性能。
44.在一些示例性实施方案中，聚丙烯酸、聚乙烯醇、山梨糖醇和次磷酸钠。例如，包括聚丙烯酸、聚乙烯醇、山梨糖醇和次磷酸钠的粘合剂组合物的示例性实施方案列于下表2中：表2：粘合剂组合物实施例2
45.在另一个示例性实施方案中，纤维隔绝产品100包括不含甲醛的水性粘合剂组合物，该组合物包含至少一种主交联剂和至少一种短链多元醇，如上所述，但不进一步包含长链多元醇。
46.在此类水性粘合剂组合物中，基于水性粘合剂组合物的总固体份含量，交联剂在水性粘合剂组合物中的存在量为至少30.0重量％，包括但不限于至少40重量％、至少45重量％、至少50重量％、至少52.0重量％、至少54.0重量％、至少56.0重量％、至少58.0重量％和至少60.0重量％。在本文公开的任何实施方案中，基于水性粘合剂组合物的总固体份含量，交联剂在水性粘合剂组合物中的存在量为30％至85重量％，包括但不限于50.0重量％至70.0重量％、大于50重量％至65重量％、52.0重量％至62.0重量％、54.0重量％至60.0重量％，和55.0重量％至59.0重量％。
47.多元醇在水性粘合剂组合物中的存在量为至多约70％(按总固体份重量计)，包括但不限于至多约60％、55％、50％、40％、35％、33％、30％、27％、25％和20％(按总固体份重量计)。在一些示例性实施方案中，多元醇在水性粘合剂组合物中的存在量为2.0％至65.0％(按总固体份重量计)，包括但不限于5.0％至40.0％、8.0％至37.0％，10.0％至34.0％，12.0％至32.0％，15.0％至30.0％，和20.0％至28.0％(按总固体份重量计)。
48.在各种示例性实施方案中，交联剂和多元醇的存在量使得羧酸基团、酸酐基团或其盐的摩尔当量数与羟基的摩尔当量数之比为约0.6/1至约1/0.6，例如约0.8/1至约1/0.8，或约0.9/1至约1/0.9。
49.在本文公开的任何实施方案中，水性粘合剂组合物可以不含或基本上不含包含少于3个羟基的多元醇，或者不含或基本上不含包含少于4个羟基的多元醇。在本文公开的任何实施方案中，水性粘合剂组合物不含或基本上不含数均分子量为2000道尔顿以上的多元醇，例如分子量在3000道尔顿和4000道尔顿之间。因此，在本文公开的任何实施方案中，水性粘合剂组合物不含或基本上不含二醇，例如乙二醇；三醇，例如甘油和三乙醇胺；和/或聚合的多羟基化合物，例如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯，其可以是部分或完全水解的，或它们的混合物。聚乙烯醇是一种已知的成膜剂，它会使水分快速释放，从而导致成膜。
50.在本文公开的任何实施方案中，水性粘合剂组合物可以包含以下或由以下组成：聚合的多元羧酸系交联剂和具有至少四个羟基的单体多元醇，其中羧酸基团与羟基基团(oh基团)的比率在0.60/1至1/0.6之间。表3：粘合剂组合物实施例3
51.在本文公开的任何水性粘合剂组合物中，可使用保护剂暂时阻断多元羧酸中的全部或一定百分比的酸官能团，该保护剂暂时阻断酸官能团与矿物棉纤维的络合，并随后通过将粘合剂组合物加热到至少150℃的温度而去除，在固化过程中，释放酸官能团以与多元
醇组分交联从而完成酯化过程。在任何示例性实施方案中，10％至100％的羧酸官能团可被保护剂暂时阻断，包括约25％至约99％、约30％至约90％和约40％至85％，包括其间的所有子范围和范围组合。在任何示例性实施方案中，至少40％的酸官能团可被保护剂暂时阻断。
52.保护剂能够可逆地结合到交联剂的羧酸基团。在任何示例性实施方案中，保护剂包括含有能够与单个酸官能团形成至少一个可逆离子键的分子的任何化合物。在本文公开的任何示例性实施方案中，保护剂可包括氮系保护剂，例如铵系保护剂、胺系保护剂、或其混合物。示例性的铵系保护剂包括氢氧化铵。示例性的胺系保护剂包括烷基胺和二胺，例如乙烯亚胺、乙二胺、六亚甲基二胺；烷醇胺类，例如：乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺；乙二胺-n,n'-二丁二酸(edds)、乙二胺四乙酸(edta)等，或它们的混合物。此外，烷醇胺既可用作保护剂，也可参与交联反应从而在固化粘合剂中形成酯。因此，烷醇胺具有保护剂和多元醇的双重功能，用以通过酯化与多元羧酸交联。
53.保护剂的功能不同于常规的ph调节剂。如本文所定义的保护剂仅暂时且可逆地阻断聚合多元羧酸组分中的酸官能团。相比之下，常规的ph调节剂(例如氢氧化钠)永久终止酸官能团，由于封闭的酸官能团，这阻止酸和羟基之间的交联。因此，包括氢氧化钠等常规ph调节剂不会提供暂时阻断酸官能团的期望效果，而随后在固化过程中释放这些官能团以允许通过酯化进行交联。因此，在本文公开的任何示例性实施方案中，粘合剂组合物可不含或基本不含常规ph调节剂，例如氢氧化钠和氢氧化钾。用于高温应用的此类常规ph调节剂将与羧酸基团永久结合，并且不会释放羧酸官能团以允许交联酯化。
54.本文公开的任何水性粘合剂组合物还可包括添加剂共混物，该共混物包含一种或多种加工添加剂，其通过降低粘合剂的粘着性来改善粘合剂组合物的加工性，从而产生具有提高的拉伸强度和疏水性的更均匀的隔绝产品。尽管可能有多种添加剂能够降低粘合剂组合物的粘着性，但常规添加剂本质上是亲水性的，因此加入此类添加剂会提高所述粘合剂组合物的总体吸水率。该添加剂共混物可包含一种或多种加工添加剂。加工添加剂的实例包括表面活性剂、甘油、1,2,4-丁三醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、聚乙二醇(例如carbowax
tm
)、单油酸聚乙二醇(mopeg)、硅酮、聚二甲基硅氧烷(pdms)的分散体，矿物油、石蜡油或植物油的乳液和/或分散体、蜡，例如酰胺蜡(例如乙烯双硬脂酰胺(ebs))和巴西棕榈蜡(例如ml-155)、疏水性氧化硅、磷酸铵或其组合。表面活性剂可包括非离子表面活性剂，包括具有醇官能团的非离子表面活性剂。示例性表面活性剂包括烷基聚葡糖苷(例如)和醇乙氧基化物(例如)。
55.添加剂共混物可包括单一加工添加剂、至少两种加工添加剂的混合物、至少三种加工添加剂的混合物或至少四种加工添加剂的混合物。在本文公开的任何实施方案中，添加剂共混物可包含甘油和聚二甲基硅氧烷的混合物。
56.添加剂共混物在粘合剂组合物中的存在量可为1.0重量％至20重量％、1.25重量％至17.0重量％、或1.5重量％至15.0重量％、或约3.0重量％至12.0重量％、或5.0重量％至10.0重量％，基于粘合剂组合物中的总固体份含量计。在任何示例性实施方案中，粘合剂组合物可包含至少7.0重量％的添加剂共混物，包括至少8.0重量％和至少9重量％，基于粘合剂组合物中的总固体份含量计。因此，在任何示例性实施方案中，水性粘合剂组合物可包含7.0重量％至15重量％的添加剂共混物，包括8.0重量％至13.5重量％、9.0重量％至12.5重量％，基于粘合剂组合物中的总固体份含量计。
57.在添加剂共混物包含甘油的实施方案中，甘油的存在量可为至少5.0重量％、或至少6.0重量％、或至少7.0重量％、或至少7.5重量％，基于粘合剂组合物的总固体份含量计。在任何示例性实施方案中，粘合剂组合物可包含5.0至15重量％的甘油，包括6.5至13.0重量％、7.0至12.0重量％和7.5至11.0重量％的甘油，基于粘合剂组合物的总固体份含量计。
58.在添加剂共混物包含聚二甲基硅氧烷的实施方案中，聚二甲基硅氧烷的存在量可为至少0.2重量％，或至少0.5重量％，或至少0.8重量％，或至少1.0重量％，或至少1.5重量％，或至少2.0重量％，基于粘合剂组合物的总固体份含量计。在任何示例性实施方案中，粘合剂组合物可包含0.5至5.0重量％的聚二甲基硅氧烷，包括1.0至4.0重量％、1.2至3.5重量％、1.5至3.0重量％和1.6至2.3重量％的聚二甲基硅氧烷，基于粘合剂组合物的总固体份含量计。
59.在本文公开的任何实施方案中，添加剂共混物可包含甘油和聚二甲基硅氧烷的混合物，其中甘油占粘合剂组合物的5.0至15重量％，聚二甲基硅氧烷占粘合剂组合物的0.5至5.0重量％，基于粘合剂组合物的总固体份含量计。在本文公开的任何实施方案中，添加剂共混物可包含甘油和聚二甲基硅氧烷的混合物，其中甘油占粘合剂组合物的7.0-12重量％，聚二甲基硅氧烷占粘合剂组合物的1.2-3.5重量％，基于粘合剂组合物的总固体份含量计。
60.在本文公开的任何实施方案中，添加剂共混物可以包含增加浓度的硅烷偶联剂。常规粘合剂组合物通常包含小于0.5重量％的硅烷，更通常为约0.2重量％以下，基于粘合剂组合物的总固体份含量计。因此，在本文公开的任何实施方案中，硅烷偶联剂在粘合剂组合物中的存在量可以是粘合剂组合物中的总固体份的0.5至5.0重量％，包括约0.7至2.5重量％，0.85至2.0重量％，或0.95至1.5重量％。在本文公开的任何实施方案中，硅烷偶联剂在粘合剂组合物中的存在量可为至多1.0重量％。
61.还可通过纤维隔绝产品中的纤维上的硅烷量来表征硅烷浓度。典型地，玻璃纤维隔绝产品包含：在玻璃纤维上的0.001重量％至0.03重量％的硅烷偶联剂。然而，通过增加施加到纤维上的硅烷偶联剂的量，玻璃纤维上的硅烷量增加到至少0.10重量％。
62.作为替代，粘合剂组合物可包含常规量的硅烷偶联剂(如果有的话)。在此类实施方案中，硅烷偶联剂在粘合剂组合物中的存在量可为粘合剂组合物中的总固体份的0至小于0.5重量％，包括0.05至0.4重量％，0.1至0.35重量％，或0.15至0.3重量％。
63.可用于粘合剂组合物中的硅烷偶联剂的非限制性实例的特征在于官能团烷基、芳基、氨基、环氧基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、脲基、异氰酸基和巯基。在示例性实施方案中，硅烷偶联剂包括含有一个或多个氮原子的硅烷，其具有一个或多个官能团，例如胺(伯、仲、叔和季)、氨基、亚氨基、酰氨基、酰亚氨基、脲基、或异氰酸基。合适的硅烷偶联剂的具体非限制性实例包括但不限于氨基硅烷(例如，三乙氧基氨基丙基硅烷；3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三羟基硅烷)、环氧三烷氧基硅烷(例如，3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷)、甲基丙烯酰基三烷氧基硅烷(例如，3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷)、烃三烷氧基硅烷、氨基三羟基硅烷、环氧三羟基硅烷、甲基丙烯酰基三羟基硅烷和/或烃三羟基硅烷。在一个或多个示例性实施方案中，所述硅烷是氨基硅烷，例如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。
64.本文公开的任何水性粘合剂组合物还可包括酯化催化剂，也称为固化促进剂。所
述催化剂可包括无机盐、路易斯酸(即氯化铝或三氟化硼)、布朗斯特酸(即硫酸、对甲苯磺酸和硼酸)、有机金属络合物(即羧酸锂、羧酸钠)和/或路易斯碱(即聚乙烯亚胺、二乙胺或三乙胺)。此外，催化剂可包括含磷有机酸的碱金属盐；尤其是磷酸、次磷酸或多磷酸的碱金属盐。此类磷催化剂的实例包括但不限于次磷酸钠、磷酸钠、磷酸钾、焦磷酸二钠、焦磷酸四钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸钾、三聚磷酸钾、三偏磷酸钠、四偏磷酸钠及其混合物。此外，催化剂或固化促进剂可以是氟硼酸盐化合物，例如氟硼酸、四氟硼酸钠、四氟硼酸钾、四氟硼酸钙、四氟硼酸镁、四氟硼酸锌、四氟硼酸铵及其混合物。此外，催化剂可以是磷和氟硼酸盐化合物的混合物。其它钠盐(如硫酸钠、硝酸钠、碳酸钠)也可以或替代地用作催化剂。
65.催化剂在水性粘合剂组合物中的存在量可为粘合剂组合物中总固体份重量的约0％至约10％，包括但不限于约1％至约5％，或约2％至约4.5％，或约2.8％至约4.0％，或约3.0％至约3.8％。
66.任选地，水性粘合剂组合物可包含至少一种偶联剂。在至少一个示例性实施方案中，偶联剂是硅烷偶联剂。所述偶联剂在粘合剂组合物中的存在量可为粘合剂组合物中总固体份的约0.01至约5重量％、约0.01至约2.5重量％、约0.05至约1.5重量％，或约0.1至约1.0重量％。
67.可用于粘合剂组合物中的硅烷偶联剂的非限制性实例的特征在于官能团烷基、芳基、氨基、环氧基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、脲基、异氰酸基和巯基。在任一实施方案中，硅烷偶联剂可包括含有一个或多个氮原子的硅烷，其具有一个或多个官能团，例如胺(伯、仲、叔和季)、氨基、亚氨基、酰氨基、酰亚氨基、脲基、或异氰酸基。合适的硅烷偶联剂的具体非限制性实例包括但不限于氨基硅烷(例如，三乙氧基氨基丙基硅烷；3-氨基丙基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三羟基硅烷)、环氧三烷氧基硅烷(例如，3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷和3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷)、甲基丙烯酰基三烷氧基硅烷(例如，3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷)、烃三烷氧基硅烷、氨基三羟基硅烷、环氧三羟基硅烷、甲基丙烯酰基三羟基硅烷和/或烃三羟基硅烷。在本文公开的任何实施方案中，所述硅烷可包括氨基硅烷，例如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。
68.水性粘合剂组合物还可包括加工助剂。加工助剂没有特别限制，只要加工助剂起到促进纤维形成和取向的加工的作用。加工助剂可用于改善粘合剂施加分布均匀性、降低粘合剂粘度、增加成型后的斜坡高度(ramp height)、改善竖向重量分布均匀性和/或在成型和炉内固化过程中促进粘合剂脱水。加工助剂在粘合剂组合物中的存在量可为0至约10.0重量％、约0.1重量％至约5.0重量％、或约0.3重量％至约2.0重量％、或约0.5重量％至1.0重量％，基于粘合剂组合物中的总固体份含量计。在一些示例性实施方案中，水性粘合剂组合物基本上或完全不含任何加工助剂。
69.加工助剂的实例包括消泡剂，例如矿物油、石蜡油或植物油的乳液和/或分散体；聚二甲基硅氧烷(pdms)流体的分散体，以及已用聚二甲基硅氧烷或其它材料疏水化的氧化硅。其它加工助剂可以包括由以下制成的颗粒：酰胺蜡例如乙烯双硬脂酰胺(ebs)或疏水化的氧化硅。可用于粘合剂组合物中的其它加工助剂是表面活性剂。粘合剂组合物中可包括一种或多种表面活性剂以帮助粘合剂雾化、润湿和界面附着。
70.表面活性剂没有特别限制，并且包括诸如以下表面活性剂但不限于此：离子表面活性剂(例如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐和羧酸盐)；硫酸盐(例如，烷基硫酸盐、月桂基硫酸铵、
月桂基硫酸钠(sds)、烷基醚硫酸盐、月桂醇聚醚硫酸钠和肉豆蔻醇聚醚硫酸钠)；两性表面活性剂(例如，烷基甜菜碱，如月桂基甜菜碱)；磺酸盐(例如，二辛基磺基琥珀酸钠、全氟辛烷磺酸盐、全氟丁烷磺酸盐和烷基苯磺酸盐)；磷酸盐(例如烷基芳基醚磷酸盐和烷基醚磷酸盐)；羧酸盐(例如烷基羧酸盐、脂肪酸盐(皂)、硬脂酸钠、月桂酰肌氨酸钠、羧酸盐氟表面活性剂、全氟壬酸盐和全氟辛酸盐)；阳离子的(例如，烷基胺盐，例如月桂胺乙酸盐)；ph依赖性表面活性剂(伯胺、仲胺或叔胺)；永久带电的季铵阳离子(例如烷基三甲基铵盐、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、氯化十六烷基吡啶和苄索氯铵)；和两性离子表面活性剂、季铵盐(例如，月桂基三甲基氯化铵和烷基苄基二甲基氯化铵)和聚氧乙烯烷基胺。
71.可与粘合剂组合物结合使用的合适非离子表面活性剂包括聚醚(例如，环氧乙烷和环氧丙烷的缩聚物，其包括直链和支链的烷基和烷芳基聚乙二醇和聚丙二醇醚和硫醚)；烷基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇，其烷基含有约7至约18个碳原子并且其具有约4至约240个乙烯氧基单元(例如庚基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇和壬基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇)；己糖醇的聚氧化烯衍生物，包括山梨聚糖、山梨糖醇酐、一缩甘露醇和二缩甘露醇；部分长链脂肪酸酯(例如，脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯和脱水山梨糖醇三油酸酯的聚氧化烯衍生物)；环氧乙烷与疏水性碱的缩聚物，该碱由环氧丙烷与丙二醇缩合形成；含硫缩聚物(例如，通过将环氧乙烷与高级烷基硫醇缩合制备的那些缩聚物，例如壬基硫醇、十二烷基硫醇或十四烷基硫醇，或与其中烷基含有约6至约15个碳原子的烷基硫酚缩合制备的那些缩聚物)；长链羧酸(例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和油酸，例如妥尔油脂肪酸)的环氧乙烷衍生物；长链醇的环氧乙烷衍生物(例如辛醇、癸醇、月桂醇或鲸蜡醇)；和环氧乙烷/环氧丙烷的共聚物。
72.在至少一个示例性实施方案中，所述表面活性剂包括以下一种或多种：dynol 607，其为2,5,8,11-四甲基-6-十二炔-5,8-二醇，420，440和465，它们是乙氧基化的2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇表面活性剂(可商购自evonik corporation(allentown,pa))、stanfax(月桂基硫酸钠)、surfynol465(乙氧基化的2,4,7,9-四甲基5-癸炔-4,7-二醇)、triton
tm
gr-pg70(1,4-双(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠)和triton
tm
cf-10(聚(氧-1,2-乙烷二基)，α-(苯甲基)-ω-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯氧基)。
73.任选地，所述水性粘合剂组合物可含有抑尘剂，以减少或消除无机和/或有机颗粒的存在，这些颗粒可能对隔绝材料的后续制造和安装产生不利影响。抑尘剂可以是任何常规矿物油、矿物油乳液、天然或合成油、生物基油或润滑剂，例如但不限于硅酮和硅酮乳液、聚乙二醇，以及具有高闪点的任何石油油料或非石油油料，以便使炉内的油料蒸发最小化。
74.所述水性粘合剂组合物可包括至多约15重量％的抑尘剂，包括至多约14重量％或至多约13重量％。在本文公开的任何实施方案中，水性粘合剂组合物可包括1.0重量％至15重量％的抑尘剂，包括约3.0重量％至约13.0重量％，或约5.0重量％至约12.8重量％。
75.所述水性粘合剂组合物还可以任选地包括有机和/或无机酸和碱作为ph调节剂，其量足以将ph调节至所需水平。可根据预期应用调节ph值，以促进粘合剂组合物成分的相容性，或与各种类型的纤维一起发挥作用。在一些示例性实施方案中，利用ph调节剂将粘合
剂组合物的ph调节至酸性ph。合适的酸性ph调节剂的实例包括：无机酸例如但不限于硫酸、磷酸和硼酸，以及有机酸如对甲苯磺酸、单羧酸或多元羧酸，例如但不限于柠檬酸，乙酸及其酸酐、己二酸、草酸和它们的相应盐。此外，可以是酸前体的无机盐。酸可以调节ph值，在某些情况下，如上文所述，酸可以充当交联剂。可包括有机和/或无机碱以增加粘合剂组合物的ph值。碱可以是挥发性碱或非挥发性碱。示例性的挥发性碱包括例如氨和烷基取代胺，例如甲胺、乙胺或1-氨基丙烷、二甲胺和乙基甲基胺。示例性的非挥发性碱包括例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和叔丁基氢氧化铵。
76.当处于未固化状态时，粘合剂组合物的ph可在约2.0至约5.0的范围内，包括其间的所有量和范围。在本文公开的任何实施方案中，当处于未固化状态时，粘合剂组合物的ph值为约2.2-4.0，包括约2.5-3.8和约2.6-3.5。在固化之后，粘合剂组合物的ph值可升高到至少5.0的ph值，包括约6.5至8.8或约6.8至8.2的水平。
77.粘合剂还包括水以溶解或分散活性固体以便施加到增强纤维上。可以按足以将水性粘合剂组合物稀释到适合将其施加到增强纤维并在纤维上实现所需固体量的粘度的量添加水。已经发现，比常规的基于酚-脲甲醛或碳水化合物的粘合剂组合物相比，本发明的粘合剂组合物可以包含更低的固体份含量。特别地，所述粘合剂组合物可包含5至35重量％的粘合剂固体份，包括但不限于10至30重量％、12至20重量％和15至19重量％的粘合剂固体份。这种固体份水平表明本发明的粘合剂组合物可包括比常规粘合剂组合物更多的水。
78.在一些示例性实施方案中，所述粘合剂组合物可以在高的斜坡水分水平(约8％-10％)下加工，并且比常规粘合剂组合物需要更少的水分去除。然而，在一些示例性实施方案中，所述粘合剂组合物可具有低的粘度，这允许斜坡水分水平降低。在一些示例性实施方案中，所述水性粘合剂组合物在25℃温度下表现出以下粘度：不大于70cp(在25℃和40％以下的固体份)，例如不大于65cp、不大于60cp、不大于55cp、或不大于50cp。低的粘合剂粘度允许斜坡水分减少至小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％的斜坡水分水平。在一些示例性实施方案中，斜坡水分为零或基本上为零，这意味着斜坡水分水平不大于0.5％。以高浓度施加粘度尽可能低的粘合剂组合物可以去除斜坡上的大量水分，从而制备出无脆性的坚韧粘合剂。
79.在其它示例性实施方案中，所述水性粘合剂组合物在25℃温度下表现出以下粘度：200cp至600cp(在25℃和40％固体份),包括300cp至500cp(在25℃和40％固体份)，350cp至450cp(在25℃和40％固体份)。
80.粘合剂含量可以作为烧失量(loi)来测量。在本文公开的任何实施方案中，loi为1％至20％，包括但不限于5.5％至17％、8％至15％，和10％至14.5％。产品的特定loi在很大程度上取决于所生产的产品类型。
81.粘合剂组合物的存在量可以是纤维隔绝产品100的小于或等于10重量％，或者是纤维隔绝产品100的小于或等于8重量％，或者是纤维隔绝产品100的小于或等于6重量％。在一个示例性实施方案中，纤维隔绝产品100包括一批非织造玻璃纤维和小于10重量％的无甲醛粘合剂。在一些示例性实施方案中，固化的纤维隔绝产品100具有2重量％至10重量％的粘合剂组合物。在一些示例性实施方案中，固化的纤维隔绝产品100具有3.5重量％至6重量％的粘合剂组合物，或3.5重量％至4重量％的粘合剂组合物。相对较低量的粘合剂有助于提高最终隔绝产品的柔性。
82.在示例性实施方案中，纤维隔绝产品100可以形成为住宅隔绝产品，例如隔绝絮垫，其具有适合用作住宅隔绝材料的特性，例如恢复性、刚度、处理性等。然而，纤维隔绝产品100使用的玻璃纤维130的直径小于常规住宅玻璃纤维隔绝产品中使用的玻璃纤维，后者的纤维直径典型大于4μm(15.7ht)。特别地，在施加粘合剂组合物之前，示例性纤维隔绝产品100可包括平均纤维直径在2.03μm(8.0ht)至3.04μm(12.0ht)范围内、或者在2.29μm(9.0ht)至3.04μm(12.0ht)范围内、或者在2.03μm(8.0ht)至2.79μm(11.0ht)范围内的玻璃纤维130。
83.用于测量玻璃纤维130的纤维直径的过程利用扫描电子显微镜(sem)直接测量纤维直径。通常，加热纤维隔绝产品100的试样以去除任何有机材料(例如粘合剂组合物)，然后使试样中的玻璃纤维的长度减小，并通过sem拍照。然后，通过与sem相关的成像软件，从保存的图像中测量纤维的直径。
84.更具体地，将纤维隔绝产品100的试样加热至800华氏度持续至少30分钟。如果需要，可将试样加热更长时间，以确保去除任何有机材料。然后将试样冷却到室温并减小玻璃纤维的长度，以便安装在sem板片(planchette)上。可以通过任何合适的方法减小玻璃纤维的长度，例如用剪刀剪切，用剃须刀刀片切断，或者用研钵和研杵研磨。然后将玻璃纤维粘附到sem板片的表面，使得纤维不会重叠或间隔过远。
85.试样准备好成像后，使用正常的操作程序将试样安装在sem中，并通过sem以适合于被测纤维的直径尺寸的放大率拍摄。收集并保存足够数量的图像，以确保有足够的纤维可用于测量。例如，在测量250至300个纤维时，可能需要10至13张图像。然后使用sem图像分析软件程序例如scandium sis成像软件测量纤维直径。然后根据测量的纤维数量来确定试样的平均纤维直径。纤维隔绝产品试样可包括熔合在一起的玻璃纤维(即沿其长度接合的两个或更多个纤维)。为了计算本公开中的试样的平均纤维直径，将熔合纤维视为单个纤维。
86.用于测量玻璃纤维130的平均纤维直径的替代程序利用测量气流阻力的装置来间接确定试样中无规分布纤维的平均或“有效”纤维直径。更具体地，在替代程序的一个实施方案中，将纤维隔绝产品100的试样加热到800-1000华氏度持续30分钟。如果需要，可将试样加热更长时间，以确保去除任何有机材料。然后将试样冷却到室温，并将重量为约7.50克的试样装入装置的腔室。穿过该腔室施加恒定的气流，一旦气流稳定，由装置测量压差或压降。基于气流和压差测量，该装置可以计算出试样的平均纤维直径。
87.如上所述，利用细玻璃纤维130，示例性纤维隔绝产品100可形成为具有适当r值(例如在10到54范围内)和厚度(例如在2英寸至18英寸范围内)的絮垫或毯，通过定制产品的某些特性，如纤维直径、密度(pcf)、产品面积重量(磅/平方英尺)和粘合剂含量，用作住宅或商业隔绝材料。例如，通过将密度(pcf)和产品面积重量(磅/平方英尺)与特定的纤维直径和粘合剂含量进行匹配，可以利用平均纤维直径小于或等于4μm的玻璃纤维130形成厚度为3.5英寸且r值为11的隔绝絮垫。
88.在不同的实施方案中，纤维隔绝产品100的密度可能不同。如本技术所用，纤维隔绝产品的密度是粘合剂组合物固化之后并且固化产品处于自由状态(即未被压缩或拉伸)的密度。在各种实施方案中，纤维隔绝产品100的密度在0.3pcf到2.7pcf的范围内。表4列出了具有2.03μm(8.0ht)至3.04μm(12.0ht)范围内的细纤维的纤维隔绝产品100的各种示例
性实施方案的原始密度(以pcf计)。在表4中，纤维直径是指施加粘合剂组合物之前，通过上述气流阻力法测量的平均纤维直径。厚度和原始密度是指粘合剂组合物固化之后并且固化产品处于自由状态(即未被压缩或拉伸)的产品的厚度和密度。表4：按纤维直径的原始密度(pcf)、r值、粘合剂含量和厚度
厚度(英寸)3.503.503.506.255.505.509.5012.0014.00粘合剂含量(％wt)5.505.504.005.505.504.005.505.504.00r值r11r13r15r19r20r21r30r38r49纤维直径(ht)
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80.3530.5490.9500.3260.5130.5890.3550.3570.45390.3630.5690.9870.3360.5300.6110.3660.3690.468100.3770.5901.0250.3480.5500.6310.3790.3810.483110.3870.6071.0630.3590.5670.6520.3920.3940.500120.4010.6271.0970.3710.5850.6740.4030.4060.515
89.表4中的数据示出了以2.03μm(8.0ht)至3.04μm(12.0ht)范围内的平均纤维直径、0.326pcf至1.097pcf范围内的原始密度、和小于或等于6重量％的粘合剂组合物生产的r值为11到49的纤维隔绝产品。在示例性实施方案中，所述纤维隔绝产品可以是具有以下特点的絮垫：未压缩厚度为3.5英寸以下，r值为11以上，且原始密度小于或等于0.41pcf；未压缩厚度为3.5英寸以下，r值为13以上，且原始密度小于或等于0.63pcf；未压缩厚度为3.5英寸以下，r值为15以上，且原始密度小于或等于1.1pcf；未压缩厚度为6.25英寸以下，r值为19以上，且原始密度小于或等于0.38pcf；未压缩厚度为5.5英寸以下，r值为20以上，且原始密度小于或等于0.59pcf；未压缩厚度为5.5英寸以下，r值为21以上，且原始密度小于或等于0.68pcf；未压缩厚度为9.5英寸以下，r值为30以上，且原始密度小于或等于0.41pcf；未压缩厚度为12.0英寸以下，r值为38以上，且原始密度小于或等于0.41pcf；或者未压缩厚度为14.0英寸以下，r值为49以上，且原始密度小于或等于0.52pcf。在另一示例性实施方案中，所述纤维隔绝产品可以是具有3.5英寸以下的未压缩厚度、16以上的r值、在2.03μm(8.0ht)至3.04μm(12.0ht)范围内的平均纤维直径、小于或等于3.5重量％的粘合剂、小于或等于1.90pcf或小于或等于2.0pcf的原始密度的絮垫。在其它示例性实施方案中，所述纤维隔绝产品可以是具有2.03μm(8.0ht)至3.04μm(12.0ht)范围内的平均纤维直径以及小于或等于10重量％粘合剂的絮垫。
90.表5示出了具有2.03μm(8.0ht)至3.04μm(12.0ht)范围内的细纤维的纤维隔绝产品100的示例性实施方案的原始面积重量，单位为磅/平方英尺(psf)。在表5中，纤维直径是指在施加粘合剂组合物之前通过上述气流阻力法测量并且通过上面所讨论的方式测量的平均纤维直径，厚度和原始面积重量是指在粘合剂组合物已经固化后且固化产品处于自由状态(即未被压缩或拉伸)的产品厚度和面积重量(磅/平方英尺)。表5：按纤维直径的原始面积重量(psf)、r值、粘合剂含量和厚度
厚度(英寸)3.503.503.506.255.505.509.5012.0014.00粘合剂含量(％wt)5.505.504.005.505.504.005.505.504.00r值r11r13r15r19r20r21r30r38r49纤维直径(ht)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
80.1030.1540.2770.1700.2350.2700.2810.3570.528
90.1060.1660.2880.1750.2430.2800.2900.3690.546100.1100.1720.2990.1810.2520.2890.3000.3810.564110.1130.1770.3100.1870.2600.2990.3100.3940.583120.1170.1830.3200.1930.2680.3090.3190.4060.601
91.表5中的数据示出了以小于或等于15ht的平均纤维直径、0.103psf至0.601psf范围内的原始面积重量、和小于或等于6重量％的粘合剂组合物生产的r值为11至49的纤维隔绝产品。
92.在一些实施方案中，所公开的以平均纤维直径为2.03μm(8.0ht)至3.04μm(12.0ht)的纤维、0.3pcf至2.0pcf的原始密度和小于或等于10重量％粘合剂组合物生产的玻璃纤维隔绝产品的刚度可低于使用类似粘合剂组合物但由平均纤维直径大于15ht的纤维生产的常规玻璃纤维隔绝产品。
93.在一些示例性实施方案中，所公开的玻璃纤维隔绝产品100的刚度为75度或更小、60度或更小、45度或更小、或30度或更小。玻璃纤维隔绝产品100的刚度是通过以下方式来测量：将玻璃纤维隔绝产品的试样悬挂在中心支架上并测量试样端部向下偏转的角度。该程序可应用于尺寸为约48英寸长且至多约24英寸宽的饰面和无饰面隔绝产品和试样。特别地，该程序利用平行于地板布置的24英寸长的2x6梁(5.5英寸宽)。将隔绝产品100的48英寸长的试样放置在平行于地板的2x6梁的顶部，使得试样的中间位于2x6梁的中心，并且试样的两端可沿梁的任一侧自由下垂。然后，当试样自由悬挂在2x6梁上时，测量其每一端的角度，例如，通过提供垂直于2x6梁并位于其下方的90度角度盘，从而目视确定每一端的角度。刚度较高的隔绝产品具有更接近0度的刚度角，因为隔绝产品100的两个自由端在被2x6梁于中心处自由支撑时保持与地板更加平行。刚度较低的产品跨越2x6梁下垂，并且端部变得更垂直于地板，且刚度角接近于90度。
94.在示例性实施方案中，纤维隔绝产品100被形成为具有通过粘合剂组合物保持在一起的多个无规取向的玻璃纤维的絮垫。所述玻璃纤维具有2.03μm(8.0ht)至3.04μm(12.0ht)范围内的平均纤维直径，并且所述纤维隔绝产品具有小于10重量％的无甲醛粘合剂。在一个示例性实施方案中，所述纤维隔绝产品100具有3.0至4.0重量％的无甲醛粘合剂。
95.在一些示例性实施方案中，所述絮垫具有11.25英寸至24.25英寸的宽度，47英寸至106英寸的长度，以及3英寸至4英寸的厚度。在一个示例性实施方案中，所述絮垫是非包封的(即，不被诸如蒸汽屏障的覆盖物包围)。所述絮垫具有大于或等于4.6的每英寸最大r值，以及小于或等于30度的刚度。
96.在一些示例性实施方案中，纤维隔绝产品100被设计成产生比已知的可比较的纤维隔绝产品更少的刺痛(prickle)。如在本技术中所用，“刺痛”是指对人皮肤中神经末梢的机械刺激。与刺痛相关的特定神经末梢由垂直于皮肤表面施加的足够力触发。每单位面积皮肤表面上存在相对较少量的此类刺激就足以触发刺痛感觉。例如，形成纤维隔绝产品的纤维末端可以从纤维隔绝产品的表面突出。这些纤维末端在接触人(例如安装人员)的皮肤时，机械地充当欧拉杆。如果纤维末端在屈曲前能够承受足够的力，则该末端会触发神经末梢并引起刺痛。因此，可能影响刺痛的变量包括纤维的直径、纤维的刚度和突出纤维末端的数量。
97.纤维隔绝产品引起刺痛的倾向可以根据国际毛纺组织(iwto)测试标准iwto-66-2017通过毛料舒适度计(wcm)测量。wcm测量试样并产生单个数字的舒适系数(cf)值。在试样上的五个不同位置测量舒适系数，并将平均读数记录为试样的舒适系数值。较低的舒适系数值表明产生刺痛的倾向较小。
98.表6示出了五个现有技术纤维隔绝试样(a1-a5)和五个根据本公开的纤维隔绝产品示例性实施方案(b1-b5)的舒适系数值。试样按照iwto-66-2017进行测试，具有一些微小修改。为了尽可能用wcm测试最大尺寸的隔绝试样，进行微小的试样制备修改。具体地，将隔绝试样切割成长15.75
”×
宽8.67”，然后平分成1.5”厚度以便安装在wcm测试头下方。这是对使用300mm
×
300mm试样(11.8
”×
11.8”)以及标称织物厚度的iwto-66-2017的长度和宽度的轻微修改。所需的唯一仪器修改的是：需要移除wcm的试样台，以便在测试头下方安装相对较厚的1.5”试样。没有对测试方法或仪器进行其它修改。
99.表6还包括所列试样的平均纤维直径/密度值(fd/d)。纤维直径以ht给出，并且密度以pcf给出。通过上述sem方法测量平均纤维直径。在粘合剂组合物已固化之后并且固化产物处于自由状态(即未被压缩或拉伸)时测量密度。表6：r值、平均纤维直径/密度比和舒适系数
100.参考图3，绘制了表5中数据的舒适系数与平均fd/d的关系图。如图3所示，试样a1-a5的最小二乘回归线la和试样b1-b5的最小二乘回归线lb总体上表明，舒适系数随着fd/d值的增加而增加。最小二乘回归线lb由等式cf＝3.417(fd/d)-4.8定义，其决定系数(r2)为90％，且p值为0.004或更小。图3示出了代表根据本公开的纤维隔绝产品的示例性实施方案的舒适系数值的第一区域。第一区域在x轴上以40ht/pcf的最大fd/d为界，如虚线z1所示，并且在y轴上以等式cf＝3.417(fd/d) 60限定的虚线z2为界，这是一条平行于最小二乘回归线lb的线。如图3所示，第一区域包括所有试样b1-b5，且不包括所有现有技术的纤维隔绝试样(a1-a5)。
101.本发明的玻璃纤维隔绝材料可以具有所公开的性质和本文所公开的那些性质的范围的任何组合或子组合。尽管已经通过对其实施方案的描述对本发明进行了说明，但申请人的意图并不是将所附权利要求书的范围约束或以任何方式限制到此类细节。本领域技术人员将易于清楚另外的优点和修改。尽管在本文中作为柔性絮垫或毯对纤维隔绝产品进
行了说明，但也可以使用其它构造和几何形状。此外，可以按多种方式使用所述纤维隔绝产品，且不限于任何特定应用。因此，在其更广泛的方面，本发明不限于所示和描述的具体细节、代表性设备和说明性实例。因此，在不背离一般发明构思的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。