具有改进的热性质的细纤维隔热产品

相关申请

本申请要求于2021年6月4日提交的第63/196,890号美国临时申请的优先权和任何权益，该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。

领域

本申请整体上涉及玻璃纤维隔热产品，并且更特别地涉及具有改进的性能性质的玻璃纤维隔热产品。

背景

术语“纤维隔热产品”包括各种组成、制造制品和制造工艺。矿物纤维(例如玻璃纤维)通常用于隔热产品和非织造垫。典型地通过将聚合物、玻璃或其它矿物纤维的熔融组合物从纤维化设备(例如旋转纺丝头)纤维化来制造纤维隔热物。为了形成隔热产品，将通过旋转纺丝头而生产的纤维通过鼓风机从纺丝头向下吹向输送机。当纤维向下移动时，粘合剂组合物被喷涂到纤维上，并且将纤维收集到输送机上形成厚且蓬松的连续毡层。纤维粘合剂基质使隔热产品在包装后具有用于恢复的弹性，并提供刚度和可操作性，使得隔热产品可以进行搬运和按需应用于建筑物的隔热腔体中。粘合剂组合物还为纤维免受丝间磨损提供保护，并促进单个纤维之间的相容性。

然后使含有粘合剂涂覆的纤维的毡穿过固化烘箱，并固化粘合剂以将毡设定为所期望的厚度。在粘合剂组合物固化后，可以将纤维隔热物切成一定长度以形成单个的隔热产品，并且可以将隔热产品包装以运输到客户位置。生产的一种典型隔热产品是隔热垫或毡，其适用于住宅居所或其它建筑中的腔体(例如墙壁、地板、天花板)隔热物，并且其也可用于隔热阁楼或建筑物的其它部分。这种垫或毡典型地是可相对柔软或可卷曲的整体结构。另一种常见的隔热产品是喷吹或松散填充的隔热物，其适合用作住宅建筑和商业建筑以及难以到达的地方的侧壁和阁楼隔热物。这种松散填充的隔热物经常形成为许多相对小的离散片、簇等，其可以具有或可以不具有施加到其上的粘合剂。也可以由从隔热毡上切割、压缩并包装在袋子中的小方块形成松散填充隔热物。

主要由材料的厚度除以其热导率(k)的比率决定隔热材料的隔热性能，其测量将穿过一平方英尺的1英寸厚的隔热物传输的热量(以每小时BTU为单位)，以便使温度从隔热物的一侧向另一侧上升或下降一度。厚度越高且k值越低，材料的隔热性能越好。

用于建筑产品的纤维隔热物需要低热导率以成为墙壁和天花板腔体中的有效隔热体。还期望降低总产品重量，尽管通常降低产品重量会对热性能产生负面影响。特别地，尝试通过降低用于形成纤维隔热产品的纤维的直径来降低产品重量，该纤维隔热产品常规上具有约4微米(1微米等于十万分之3.94英寸或HT)或更大的平均纤维直径。

然而，传统上发现纤维直径的这种降低会对在特定面积重量和产品厚度下的产品的隔热值(R值)产生负面影响。因此，将隔热产品的平均纤维直径降低到小于4微米在以前是不实际的，因为这样的产品在仍然经济的同时不能满足性能要求。因此，存在对由比4微米更薄的纤维形成的隔热产品的未满足的需求，该隔热产品有效地满足必要的性能要求(例如热性能)并且还可以改进总材料效率。

内容

本发明构思的各个方面涉及隔热产品，其包含多个玻璃纤维；和至少部分涂覆所述玻璃纤维的交联的无甲醛粘合剂组合物，其中所述隔热产品具有长度、宽度和厚度，所述长度大于所述宽度和所述厚度中的每一个。所述玻璃纤维具有在8HT(2.03μm)至15HT(3.81μm)的范围内、包括12HT(3.05μm)至14.5HT(3.68μm)的范围内的平均纤维直径。

在本文公开的任何示例性实施方案中，在0.2pcf和1.6pcf之间的密度(x)下，所述隔热产品可以实现以BTU-in/(hr·ft

式(III):y＝0.116x

在一些示例性实施方案中，所述隔热产品的热导率(k值)(y)小于0.3BTU-in/(hr·ft

式(II):y＝0.1013x

在本文公开的任何示例性实施方案中，所述隔热产品可具有在0.5pcf至1.3pcf的范围内、包括在0.7pcf至1.0pcf之间的密度(x)。

在本文公开的任何示例性实施方案中，所述隔热产品可包含长度、宽度和厚度，所述长度大于所述宽度和所述厚度中的每一个，并且其中至少30重量％的所述玻璃纤维取向在与所述隔热产品的长度平行的平面的+/-15°内。

在一些示例性实施方案中，所述隔热产品中至少15重量％的所述玻璃纤维与所述隔热产品中的至少一个其它玻璃纤维以基本平行的取向至少部分结合。

在任何示例性实施方案中，在交联之前，所述无甲醛粘合剂组合物包含基于所述粘合剂组合物的总重量计至少45重量％的组合量的至少一种单体多元醇和多元羧酸。此外，未交联的粘合剂组合物可具有在2至5的范围内的pH。

另外的示例性实施方案涉及低密度住宅隔热垫，其包含多个具有在8HT(2.03μm)至15HT(3.81μm)的范围内的平均纤维直径的玻璃纤维和至少部分涂覆所述玻璃纤维的交联的无甲醛粘合剂组合物，其中所述隔热垫中至少15重量％的所述玻璃纤维与所述隔热垫中的至少一个其它玻璃纤维以基本平行的取向至少部分结合。在0.2pcf和1.6pcf之间的密度(x)下，所述隔热垫实现满足式(II)的值(y)的5％内的热导率(k值)(y)，以BTU-in/(hr·ft

式(II):y＝0.1013x2-0.2438x+0.3763。

此外，在任何示例性实施方案中，在0.2pcf和1.6pcf之间的密度(x)下，所述隔热垫可以实现以BTU-in/(hr·ft

式(III)：y＝0.116x

在这些或其它示例性实施方案中，所述隔热垫具有不大于0.5BTU-in/(hr·ft

在任何示例性实施方案中，所述隔热垫包含长度、宽度和厚度，所述长度大于所述宽度和所述厚度中的每一个，并且至少30重量％的所述玻璃纤维取向在与所述隔热垫的所述长度平行的平面的+/-15°内。所述玻璃纤维可取向为使得不超过35重量％的所述粘合剂组合物以团块(gusset)的形式存在。

又另外的示例性实施方案涉及隔热产品，所述隔热产品包含多个具有小于或等于15HT(3.81μm)的平均纤维直径的玻璃纤维和交联的无甲醛粘合剂组合物。所述隔热产品具有长度、宽度和厚度，所述长度大于所述宽度和所述厚度中的每一个。所述隔热产品中至少30重量％的所述玻璃纤维取向在由所述隔热产品的所述长度和宽度限定的共同平面的+/-15°范围内。在R20至R24的范围内的R值和小于0.35BTU-in/(hr·ft

在这些或其它示例性实施方案中，所述隔热产品具有在0.5pcf和1.35pcf之间的密度(x)，并实现热导率(y)小于或等于满足式(III)的热导率(y)：

式(III):y＝0.116x

又另外的示例性实施方案涉及形成隔热产品的方法。该方法包括将熔融玻璃纤维化成多个玻璃纤维，用水性的无甲醛粘合剂组合物涂覆所述玻璃纤维，将所述玻璃纤维随机沉积在移动的输送机上，形成未固化的玻璃纤维毡，并使所述未固化的玻璃纤维毡穿过固化烘箱以交联所述粘合剂组合物并形成隔热产品。所述隔热产品包含长度、宽度和厚度，所述长度大于所述宽度和所述厚度中的每一个。

玻璃纤维具有在8HT(2.03μm)至15HT(3.81μm)的范围内的平均纤维直径，并且所述隔热产品可具有小于或等于8重量％的粘合剂含量(LOI)。在一些示例性实施方案中，所述隔热产品具有在0.2pcf和1.6pcf之间的密度(x)，并实现以BTU-in/(hr·ft

式(III):y＝0.116x

本公开的又另外的示例性实施方案涉及隔热产品，其包含多个具有小于或等于15HT(3.81μm)的平均纤维直径的玻璃纤维；和至少部分涂覆所述玻璃纤维的交联的无甲醛粘合剂组合物。所述交联的无甲醛粘合剂组合物由包含至少一种单体多元醇的水性粘合剂组合物形成，并且所述所述隔热产品可具有小于或等于8重量％的粘合剂含量(LOI)；所述隔热产品具有在19至24的范围内的R值、在5.0英寸和7.0英寸之间的厚度和在0.20和0.35BTU-in/(hr·ft

附图简要描述

通过阅读以下描述连同附图，本发明的特征和优点对本发明所属领域的普通技术人员来说将变得显而易见，其中：

图1是纤维隔热产品的示例性实施方案的透视图；

图2是用于生产图1的纤维隔热产品的制造线的示例性实施方案的正视图；

图3是示出由具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性纤维隔热产品的截面的扫描电子显微镜(“SEM”)图像；

图4是示出由具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性纤维隔热产品的截面的SEM图像；

图5是示出由具有16.7HT的平均纤维直径和R-21的隔热值的玻璃纤维形成的常规纤维隔热产品的截面的SEM图像；

图6是从由具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性纤维隔热产品的沿机器方向的横截面截取的平行于产品长度L

图7是从由具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性纤维隔热产品的沿机器方向的横截面截取的平行于产品长度L

图8是从由具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性纤维隔热产品的沿机器方向的横截面截取的平行于产品长度L

图9(a)是示出由具有约14HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性细纤维隔热产品的24mm×16mm截面的纤维取向的SEM图像。

图9(b)是纤维取向分布曲线的图形表示(以度为单位测量，基于从图9(a)的纤维隔热产品的沿机器方向的横截面截取的平行于产品长度L

图10(a)是示出由具有约14HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性细纤维隔热产品的24mm×16mm截面的纤维取向的SEM图像。

图10(b)是纤维取向分布曲线的图形表示(以度为单位测量，基于从图10(a)的纤维隔热产品的沿机器方向的横截面截取的平行于产品长度L

图11(a)-11(c)是显示由具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性纤维隔热产品中存在的平行纤维束的SEM图像；

图12(a)-12(c)是显示由具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性纤维隔热产品中存在的平行纤维束的SEM图像；

图13(a)-13(b)是显示由具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维形成的示例性纤维隔热产品中存在的粘合剂团块的SEM图像；

图14图示了与每产品密度实际热导率(k值)曲线相比，每产品密度预测的热导率(k值)曲线；

图15图示了与每产品密度实际材料效率曲线相比，每产品密度预测的材料效率曲线；和

图16图示了与每产品密度经调整的材料效率曲线相比，每产品密度的预测的材料效率曲线。

详细描述

除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与这些示例性实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。在本文的描述中使用的术语仅用于描述示例性实施方案，并不旨在限制示例性实施方案。因此，整体的发明构思不旨在限制于本文所示的特定实施方案。尽管在本发明的实践或测试中可以使用与本文所述方法和材料类似或等同的其它方法和材料，但本文描述了优选的方法和材料。

如说明书和所附权利要求书中所用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该”也旨在包括复数形式。

除非另有说明，说明书和权利要求书中使用的所有表示成分数量、化学和分子性质、反应条件等以及物理和测量属性的数字在所有情况下都应理解为由术语“约”修饰。因此，除非另有相反说明，说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数是近似值，其可以根据本示例性实施方案寻求获得的期望性质而变化。至少每个数值参数都应该根据有效位数和普通舍入方法进行解释。

除非另有说明，否则任何要素、性质、特征或要素、性质和特征的组合都可以用于本文公开的任何实施方案，无论该要素、性质、特征或要素、性质和特征的组合是否在该实施方案中明确公开。将容易理解的是关于本文所描述的任何特定方面所描述的特征可适用于本文所述的其它方面，只要特征与该方面兼容。特别是：本文所述的与该方法有关的特征可适用于纤维产品，并且反之亦然；本文所述的与该方法有关的特征可适用于水性粘合剂组合物，并且反之亦然；并且本文所述的与纤维产品有关的特征可适用于水性粘合剂组合物，并且反之亦然。

尽管阐述示例性实施方案的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但尽可能精确地报告具体实例中阐述的数值。然而，任何数值都固有地含有一些误差，该误差必然是由其各自测试测量中发现的标准偏差引起的。遍及本说明书和权利要求书给出的每个数值范围都将包括落入这种较宽的数值范围内的每个较窄的数值范围，就如同这种较窄的数值范围都被明确写入本文一样。

如本文所用，术语“粘合剂组合物”、“水性粘合剂组合物”，“粘合剂配制剂”、“粘合剂”和“粘合剂体系”可以互换使用并且是同义词。此外，如本文所用，术语“无甲醛”或“无添加甲醛”可以互换使用并且是同义词。

所有数值范围应理解为包括范围外部边界内所有可能的增量的子范围。因此，例如，0.2pcf至2.0pcf的密度范围公开了例如0.5pcf至1.2pcf、0.7pcf至1.0pcf等。

“基本上无”是指组合物包括小于1.0重量％的记载的组分，包括不大于0.8重量％、不大于0.6重量％、不大于0.4重量％、不大于0.2重量％、不大于0.1重量％、不大于0.5重量％和不大于0.01重量％。

如本文所用，单位“磅”或“lb”是指磅-质量。

本公开涉及用细直径玻璃纤维(即具有小于或等于15HT的平均纤维直径的纤维)形成的玻璃纤维隔热产品，以实现更有利的纤维取向和产品结构。玻璃纤维隔热产品表现惊人地改进的热性能和总材料效率。

本公开的纤维隔热产品包含多个纤维，例如有机或无机纤维。在一些示例性实施方案中，所述多个纤维是无机纤维，包括但不限于玻璃纤维、玻璃棉纤维、矿棉纤维、渣棉纤维、石棉纤维、陶瓷纤维、金属纤维及其组合。

任选地，纤维可包含天然纤维和/或合成纤维，例如碳、聚酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚酰胺、芳族聚酰胺和/或聚芳酰胺纤维。本文中使用的术语“天然纤维”是指从植物的任何部分(包括但不限于茎、种子、叶、根或韧皮部)提取的植物纤维。适合于在隔热产品中使用的天然纤维的实例包括木纤维、纤维素纤维、稻草、木屑、木束(woodstrand)、棉花、黄麻、竹子、苎麻、蔗渣、大麻、椰壳、亚麻布、红麻、波罗麻、亚麻、剑麻及其组合。可以完全由一种类型的纤维形成纤维隔热产品，或者可以由类型的纤维的组合形成它们。例如，取决于期望的应用，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纤维隔热产品。在本文公开的任何实施方案中，可以基本上或完全由玻璃纤维形成隔热产品。

纤维隔热产品利用具有比常规玻璃纤维隔热产品中使用的玻璃纤维更小的直径的玻璃纤维，特别是典型地具有大于4μm(15.7HT)、例如16HT或18HT的平均纤维直径的住宅隔热产品。特别地，本文公开或建议的示例性纤维隔热产品可包括玻璃纤维，所述玻璃纤维在施加粘合剂组合物之前具有等于或小于3.81μm(15HT)的平均纤维直径，包括不大于3.76μm(14.8HT)、不大于3.68μm(14.5HT)、不大于3.61μm(14.2HT)、不大于3.56μm(14HT)、不大于3.43μm(13.5HT)、不大于3.30μm(13HT)、不大于3.18μm(12.5HT)和不大于3.05μm(12HT)的平均纤维直径。在任何示例性实施方案中，纤维隔热产品可以包括具有在3.05μm(12.0HT)至3.81μm(15.0HT)的范围内、或在3.30μm(13.0HT)至3.76μm(14.8HT)的范围内、或在3.43μm(13.5HT)至3.61μm(14.2HT)的范围内的平均纤维直径的玻璃纤维。在其它示例性实施方案中，隔热产品可以包括具有在2.03μm(8.0HT)至3.05μm(12.0HT)的范围内，或在2.29μm(9.0HT)至2.79μm(11.0HT)的范围内、或在2.03μm(8.0HT)至2.54μm(10.0HT)的范围内的平均纤维直径的玻璃纤维。

用于测量玻璃纤维直径的示例性工序利用扫描电子显微镜(SEM)直接测量纤维直径。通常，加热纤维隔热产品的样本以去除其中的任何有机材料(例如粘合剂组合物)，然后将来自样本的玻璃纤维缩短长度并通过SEM进行拍照。然后通过与SEM相关的图像处理软件从保存的图像中测量纤维的直径。

更具体地说，将纤维隔热产品的样本加热至800°F至少30分钟。如果需要，可以加热样本更长时间，以确保去除任何有机材料。然后将样本冷却至室温，并减少玻璃纤维的长度，以便安置在SEM载物台(planchette)上。玻璃纤维可以通过任何合适的方法(例如用剪刀切割、用剃须刀片切碎或在研钵和研杵中研磨)缩短长度。然后将玻璃纤维粘附到SEM载物台的表面，使得纤维不重叠或间隔太远。

一旦样本准备好成像，就使用正常操作工序将样本安装在SEM中，并通过SEM以适当的放大倍数对所测量纤维的直径尺寸进行拍照。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个单个纤维的情况下，可需要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。然后从测量的纤维数量确定样本的平均纤维直径。纤维隔热产品样本可以包括熔合在一起(即沿其长度接合的两个或更多个纤维)的玻璃纤维。为了计算本公开中样本的平均纤维直径的目的，将熔合的纤维视为单个纤维。

用于测量玻璃纤维的平均纤维直径的替代工序利用测量空气流阻力的装置来间接确定样本中分布的纤维的平均或“有效”纤维直径。更具体地，在替代工序的一个实施方案中，将纤维隔热产品的样本加热至800-1000°F持续30分钟。如果需要，可以加热样本更长时间，以确保从纤维表面去除任何有机材料。然后将样本冷却至室温，并将重量约7.50克的测试样本装入装置的腔室中。穿过腔室施加恒定的空气流，并且一旦空气流稳定，通过该装置测量穿过样本的压差或压降。根据空气流和压差测量，该装置可以计算样本的平均纤维直径。

本公开的纤维隔热产品包含无甲醛或“不添加甲醛”的水性粘合剂组合物，用于在隔热产品的制造中粘合无机纤维。短语“粘合剂组合物”是指有机试剂或化学品，经常是聚合树脂，用于将无机纤维以三维结构相互粘附。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”、“粘合剂配制剂”、“粘合剂”和“粘合剂体系”可以互换使用并且是同义词。此外，如本文所用，术语“无甲醛”或“不添加甲醛”可以互换使用，并且是指当固化或以其它方式干燥时，包括低于约1ppm的甲醛的粘合剂组合物。1ppm是基于被测量甲醛释放的产品的重量计。

各种各样的粘合剂组合物可用于本发明的玻璃纤维。例如，粘合剂组合物落入两个广泛的、相互排斥的类别：热塑性和热固性。热塑性和热固性粘合剂组合物两者都可以用于本发明。热塑性材料可以被反复加热到软化或熔融状态，并且在冷却时将返回到其先前的状态。换言之，加热可能导致热塑性材料的物理状态的可逆变化(例如从固体变为液体)，但它不会发生任何不可逆的化学反应。适合于在纤维隔热产品100中使用的示例性热塑性聚合物包括但不限于聚乙烯(例如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等)、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、丙烯酸和甲基丙烯酸酯树脂，以及聚丙烯酸酯的一些共聚物。

相比之下，术语热固性聚合物是指一系列体系，这些体系最初以液体存在，但在加热时发生反应形成固体、高度交联的基质。因此，热固性化合物包含在加热时不可逆地交联的反应物体系(经常是反应物对)。当冷却时，它们不会恢复到其先前的液态，而是保持不可逆的交联。

可用作热固性化合物的反应物通常具有几个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，“热固性的化合物”(及其衍生条款，如“热固性化合物”、“热固性粘合剂”或“热固性的粘合剂”)是指这样的反应物中的至少一种，应当理解的是对于形成热固性化合物的交联体系特性而言两种或更多种可为必要的。除了热固性化合物的主要反应物之外，还可有催化剂、工艺助剂和其它添加剂。

一类热固性粘合剂包括各种酚醛、脲醛、三聚氰胺醛和其它缩聚材料。酚/甲醛粘合剂组合物是已知的热固性粘合剂体系，并且历史上由于其低成本和在固化时从未固化状态的低粘度液体变为刚性热固性的聚合物的能力而受到青睐。

无甲醛热固性粘合剂体系可包括基于多羧基聚合物和多元醇的那些。一个实例是在Chen等人的美国专利第6,884,849号和第6,699,945号中描述的聚丙烯酸/多元醇/多元酸粘合剂体系，其全部内容均通过引用明确并入本文。另一个实例是在Zhang等人的美国专利公开第2019/0106564号中描述的聚合多元羧酸/长链多元醇/短链多元醇粘合剂体系，其公开内容通过引用完全并入本文。另一个实例是在美国临时专利申请第63/086,267号中描述的聚合多元羧酸/单体多元醇粘合剂体系，其公开内容通过引用完全并入本文。又另一个实例是在美国临时专利申请第63/073,013号中描述的多元羧酸/多元醇/氮系保护剂粘合剂体系，其公开内容通过引用完全并入本文。

第二类无甲醛热固性粘合剂组合物被称为“生物系”或“天然”粘合剂。“生物系粘合剂”和“天然粘合剂”在本文中可互换使用，是指由营养化合物(例如碳水化合物、蛋白质或脂肪)制成的粘合剂组合物，其具有许多反应性功能。因为它们由营养化合物制成，所以它们对环境友好。在Hawkins等人于2010年10月8日提交的美国专利公开第2011/0086567号中更详细描述了生物系粘合剂组合物，其全部内容通过引用明确并入本文。

在一些示例性实施方案中，粘合剂包括Owens-Corning的EcoTouch

可用作热固性化合物的替代反应物是由混合一水合葡萄糖、无水柠檬酸、水和氨水衍生的柠檬酸三铵-葡萄糖体系。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，其中在美国专利第8,114,210号、9,505,883和9,926,464中更详细描述了这种热固性化合物，其公开内容通过引用并入本文。

令人惊讶地发现，在使用包含多元醇和初级交联剂(例如多元羧酸或其盐)的无甲醛粘合剂组合物制造时，使用具有低于15HT的平均纤维直径的玻璃纤维制造的纤维隔热产品具有改进的性质。当包括在粘合剂组合物中的多元醇是单体多元醇时，发现了特别显著的改进。

初级交联剂可以是任何适合交联多元醇的化合物。合适的交联剂的非限制性实例包括具有一个或多个羧酸基团(-COOH)的多元羧酸系材料，例如单体和聚合多元羧酸，包括其盐或其酸酐，以及其混合物。在任何示例性实施方案中，多元羧酸可以是聚合多元羧酸，例如丙烯酸的均聚物或共聚物。聚合多元羧酸可以包含聚丙烯酸(包括其盐或其酸酐)和聚丙烯酸系树脂(例如QR-1629S和Acumer 9932，两者都可从Dow化学公司商业购得)，可从CHPolymer商业购得的聚丙烯酸组合物，以及可从Coatex商业购得的聚丙烯酸组合物。Acumer9932是聚丙烯酸/次磷酸钠树脂，其具有约4000的分子量和基于聚丙烯酸/次磷酸钠树脂的总重量计的6-7重量％的次磷酸钠含量。QR-1629S是聚丙烯酸/甘油树脂组合物。Aquaset-529是含有与甘油交联的聚丙烯酸的组合物。

多元羧酸可以包含聚合多元羧酸，例如聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸、聚马来酸和类似的聚合多元羧酸、酸酐、盐或其混合物，以及丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸和类似的羧酸、酸酐、盐及其混合物的共聚物。

在任何示例性实施方案中，多元羧酸可包含单体多元羧酸，例如柠檬酸、衣康酸、马来酸、富马酸、琥珀酸、己二酸、戊二酸、酒石酸、偏苯三酸、苯连三甲酸、苯均三甲酸、丙三甲羧酸等，包括其盐或其酸酐，及其混合物。

在一些情况下，可以用中和剂预中和交联剂。这种中和剂可以包括有机和/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，中和剂可以包括氢氧化钠和三乙醇胺中的至少一种。

交联剂以基于粘合剂组合物的总固体含量计至少30.0重量％存在于粘合剂组合物中，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，交联剂可以以基于水性粘合剂组合物的总固体含量计30重量％至85重量％的量存在于粘合剂组合物中，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％。

任选地，除了以上讨论的多元羧酸交联剂之外，粘合剂组合物可以包括胺系反应物，例如铵盐(例如多元羧酸的铵盐)、胺、硫酸二铵、蛋白质、肽、氨基酸等。这种胺系反应物能够参与与还原糖的梅拉德反应以产生蛋白黑素(高分子量、呋喃环和含氮聚合物)。因此，在一些示例性实施方案中，粘合剂组合物可以包含通过胺系反应物和一种或多种还原糖的反应产生的蛋白黑素。

水性粘合剂组合物可以进一步包括至少一种多元醇。在任何示例性实施方案中，多元醇可以包含单体多元醇。单体多元醇可以包含具有小于2000道尔顿(包括小于1000道尔顿、小于750道尔顿、小于500道尔顿)的分子量并且具有至少两个羟基(-OH)的水溶性化合物。示例性的单体多元醇包括葡萄糖、蔗糖、乙二醇、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、果糖、高果糖玉米糖浆(HFCS)和短链烷醇胺(例如三乙醇胺)，其包含至少三个羟基。在本文公开的任何实施方案中，多元醇可以包含至少3个羟基、至少4个羟基或至少5个羟基。

糖醇被理解为当糖的醛基或酮基被还原(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、低聚糖和多糖，以及那些产品的混合物，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，并且特别不是还原糖。因此，例如，糖醇没有还原能力，并且不能参与还原糖典型的梅拉德反应。在一些示例性实施方案中，糖醇包括甘油、赤藓糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、伊地醇、异麦芽糖醇(isomaltitol)、乳糖醇、纤维素二糖醇(cellobitol)、帕拉金糖醇(palatinitol)、麦芽三糖醇(maltotritol)、其糖浆及其混合物。在各种示例性实施方案中，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，单体多元醇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，糖醇是二醇(diol)或乙二醇(glycol)。

在一些示例性实施方案中，单体多元醇以至多约70重量％总固体的量存在于水性粘合剂组合物中，包括但不限于至多约60重量％、55重量％、50重量％、40重量％、35重量％、33重量％、30重量％、27重量％、25重量％和20重量％总固体。在一些示例性实施方案中，单体多元醇以2.0重量％至65.0％重量总固体的量存在于水性粘合剂组合物中，包括但不限于5.0重量％至40.0重量％、8.0重量％至37.0重量％、10.0重量％至34.0重量％、12.0重量％至32.0重量％、15.0重量％至30.0重量％和20.0重量％至28.0重量％总固体。

在各种示例性实施方案中，交联剂和单体多元醇以使得羧酸基团、酸酐基团或其盐的摩尔当量数与羟基的摩尔当量数的比率为约0.3/1至约1/0.3、例如约0.5/1至约1/0.5、约0.6/1至约1/0.6，约0.8/1至约1/0.8、或约0.9/1至约1/0.9的量存在。

在本文公开的任何实施方案中，粘合剂组合物可以无或基本上无少于3个羟基的多元醇、或者无或基本上无少于4个羟基的多元醇。在本文公开的任何实施方案中，粘合剂组合物无或基本上无具有2000道尔顿或更大的数均分子量、例如在3000道尔顿和4000道尔顿之间的分子量的多元醇。因此，在本文公开的任何实施方案中，粘合剂组合物无或基本上无二醇，例如乙二醇；三醇，例如甘油和三乙醇胺；和/或可部分或完全水解的聚合多羟基化合物，例如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯，或其混合物。

在本文公开的任何实施方案中，水性粘合剂组合物可包含聚合多元羧酸系交联剂和具有至少四个羟基的单体多元醇或由聚合多元羧酸系交联剂和具有至少四个羟基的单体多元醇组成，其中羧酸基团与羟基OH基团的比率在0.60/1至1/0.6之间。

然而，在一些示例性实施方案中，多元醇可以包含具有至少两个羟基和至少2000道尔顿的数均分子量的聚合多元醇。可以包括聚合多元醇作为粘合剂组合物中唯一的多元醇，或者除了上述单体多元醇之外还可以包括聚合多元醇作为第二多元醇。

在一些示例性实施方案中，第二多元醇包含一种或多种可以部分或完全水解的聚合多羟基化合物，例如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯，或其混合物。举例来说，当部分水解的聚乙酸乙烯酯用作多元醇组分时，可使用80％-89％水解的聚乙酸乙烯酯，例如

第二多元醇可以以至多约30重量％总固体的量存在于水性粘合剂组合物中，包括但不限于至多约28重量％、25重量％、20重量％、18重量％、15重量％和13重量％总固体。在任何示例性实施方案中，第二多元醇可以以2.5重量％至30重量％总固体的量存在于水性粘合剂组合物中，包括但不限于5重量％至25重量％、8重量％至20重量％、9重量％至18重量％和10重量％至16重量％总固体。

在包括第二多元醇的粘合剂组合物的这些实施方案中，交联剂、单体多元醇和第二多元醇可以以使得羧酸基团、酸酐基团或其盐的摩尔当量数与羟基的摩尔当量数的比率为约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的量存在。在该比率内，第二多元醇与单体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，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之间的第二多元醇与单体多元醇的比率，提供了所期望的机械性质和物理颜色性质的平衡。在各种示例性实施方案中，第二多元醇与单体多元醇的比率为大约0.5/0.5。

在本文公开的任何水性粘合剂组合物中，可以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棉纤维络合，并且随后通过将粘合剂组合物加热至至少150℃的温度而被去除，在固化过程期间释放酸官能团以与多元醇组分交联并完成酯化过程。在任何示例性实施方案中，10％至100％的羧酸官能团可以被保护剂暂时阻断，包括约25％至约99％之间、约30％至约90％之间和约40％至约85％之间，包括其间所有子范围和范围组合。在任何示例性实施方案中，至少40％的酸官能团可以被保护剂暂时阻断。

保护剂可以能够可逆地结合至交联剂的羧酸基团。在任何示例性实施方案中，保护剂包含任何化合物，所述化合物包含能够与单一酸官能团形成至少一个可逆离子键的分子。在本文公开的任何示例性实施方案中，保护剂可以包含氮系保护剂，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，例如：乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺；乙二胺-N,N’-二琥珀酸(EDDS)、乙二胺四乙酸(EDTA)等或其混合物。此外，烷醇胺既可以用作保护剂，也可以用作交联反应的参与者以在固化的粘合剂中形成酯。因此，烷醇胺具有保护剂和用于经由酯化与多元羧酸交联的多元醇的双重功能。

保护剂的作用与常规的pH调节剂不同。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，这是由于受阻断的酸官能团而防止了酸和羟基之间的交联。因此，加入传统的pH调节剂(例如氢氧化钠)不会提供暂时阻断酸官能团而随后在固化过程中释放那些官能团以允许经由酯化进行交联的所期望的效果。因此，在本文公开的任何示例性实施方案中，粘合剂组合物可以无或基本无常规pH调节剂，例如氢氧化钠和氢氧化钾。这种用于高温应用的常规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。

本文公开的任何粘合剂组合物可进一步包括添加剂共混物，所述添加剂共混物包含一种或多种加工添加剂，所述加工添加剂通过降低粘合剂的粘度和粘性来改进粘合剂组合物的可加工性，从而产生具有增加的拉伸强度和疏水性的更均匀的隔热产品。尽管可存在能够降低粘合剂组合物的粘度和/或粘性的各种添加剂，但是常规添加剂本质上是亲水性的，使得包含这样的添加剂增加了粘合剂组合物的总吸水性。添加剂共混物可以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

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，添加剂共混物可以包含甘油和聚二甲基硅氧烷的混合物。

添加剂共混物可以以基于粘合剂组合物中的总固体含量计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％至约12.0重量％、或约5.0重量％至约10.0重量％的量存在于粘合剂组合物中。在任何示例性实施方案中，粘合剂组合物可包含基于粘合剂组合物中的总固体含量计至少7.0重量％，包括至少8.0重量％和至少9重量％的添加剂共混物。因此，在任何示例性实施方案中，水性粘合剂组合物可包含基于粘合剂组合物中的总固体含量计7.0重量％至15重量％，包括8.0重量％至13.5重量％、9.0重量％至12.5重量％的添加剂共混物。

在添加剂共混物包含甘油的实施方案中，甘油可以以基于粘合剂组合物的总固体含量计至少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％的量存在。在任何示例性实施方案中，粘合剂组合物可包含基于粘合剂组合物的总固体含量计5.0重量％至15重量％的甘油，包括6.5重量％至13.0重量％、7.0重量％至12.0重量％和7.5重量％至11.0重量％的甘油。

在添加剂共混物包含聚二甲基硅氧烷的实施方案中，聚二甲基硅氧烷可以以基于粘合剂组合物的总固体含量计至少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％的量存在。在任何示例性实施方案中，粘合剂组合物可包含基于粘合剂组合物的总固体含量计0.5重量％至5.0重量％的聚二甲基硅氧烷，包括1.0重量％至4.0重量％、1.2重量％至3.5重量％、1.5重量％至3.0重量％和1.6重量％至2.3重量％的聚二甲基硅氧烷。

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，其中基于粘合剂组合物的总固体含量计，甘油占粘合剂组合物的5.0重量％至15重量％，并且聚二甲基硅氧烷占粘合剂组合物的0.5重量％至5.0重量％。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，其中基于粘合剂组合物的总固体含量计，甘油占粘合剂组合物的7.0重量％至12重量％，并且聚二甲基硅氧烷占粘合剂组合物的1.2重量％至3.5重量％。

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基于粘合剂组合物的总固体含量计小于0.5重量％和更通常约0.2重量％或更少的硅烷。因此，在本文公开的任何实施方案中，硅烷偶联剂可以以粘合剂组合物中总固体的约0.5重量％至约5.0重量％(包括约0.7重量％至约2.5重量％、约0.85重量％至约2.0重量％或约0.95重量％至约1.5重量％的)量存在于粘合剂组合物中。在本文公开的任何实施方案中，硅烷偶联剂可以以至多约1.0重量％的量存在于粘合剂组合物中。

还可以通过纤维隔热产品中纤维上硅烷的量来表征硅烷浓度。典型地，玻璃纤维隔热产品包含在玻璃纤维上0.001重量％和0.03重量％之间的硅烷偶联剂。然而，通过增加施加至纤维的所包括的硅烷偶联剂的量，玻璃纤维上硅烷的量增加到至少0.10重量％。

或者，粘合剂组合物可以包含常规量的硅烷偶联剂(如果有的话)。在这样的实施方案中，硅烷偶联剂可以以粘合剂组合物中总固体的0重量％至小于0.5重量％(包括约0.05重量％至约0.4重量％、约0.1重量％至约0.35重量％或约0.15重量％至约0.3重量％)的量存在于粘合剂组合物中。

可由官能团烷基、芳基、氨基、环氧基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、脲基、异氰酸基和巯基表征可用于粘合剂组合物中的硅烷偶联剂的非限制性实例。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、酰胺基、酰亚胺基、脲基或异氰酸基。合适的硅烷偶联剂的具体的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)、环氧基三烷氧基硅烷(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、环氧基三羟基硅烷、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，硅烷是氨基硅烷，例如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。

本文公开的任何水性粘合剂组合物可进一步包括酯化催化剂，也称为固化促进剂。催化剂可以包括无机盐、Lewis酸(即氯化铝或三氟化硼)、Bronsted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Lewis碱(即聚乙烯亚胺、二乙胺或三乙胺)。此外，催化剂可以包括含磷有机酸的碱金属盐；特别是磷酸、次磷酸或多磷酸的碱金属盐。这种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、三偏磷酸钠和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。其它钠盐例如硫酸钠、硝酸钠、碳酸钠也可以(或可替代地)用作催化剂。

催化剂可以以粘合剂组合物中总固体的约0重量％至约10重量％的量存在于水性粘合剂组合物中，包括但不限于约1重量％至约5重量％、或约2重量％至约4.5重量％、或约2.8重量％至约4.0重量％、或约3.0重量％至约3.8重量％的量。

任选地，水性粘合剂组合物可以含有至少一种偶联剂。在至少一个示例性实施方案中，偶联剂是硅烷偶联剂。偶联剂可以以粘合剂组合物中总固体的约0.01重量％至约5重量％、约0.01重量％至约2.5重量％、约0.05重量％至约1.5重量％、或约0.1重量％至约1.0重量％的量存在于粘合剂组合物中。

可由官能团烷基、芳基、氨基、环氧基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、脲基、异氰酸基和巯基来表征可用于粘合剂组合物中的硅烷偶联剂的非限制性实例。在任何实施方案中，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、酰胺基、酰亚胺基、脲基或异氰酸基。合适的硅烷偶联剂的具体的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)、环氧基三烷氧基硅烷(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、环氧基三羟基硅烷、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，硅烷可以包含氨基硅烷，例如γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。

水性粘合剂组合物可以进一步包括工艺助剂。工艺助剂没有特别限制，只要工艺助剂对促进纤维的形成和/或取向起作用。该工艺助剂可用于改进粘合剂施加分布均匀性、降低粘合剂粘度、增加形成后的坡道(ramp)高度、改进竖直重量分布均匀性和/或在形成和烘箱固化过程两者期间加速粘合剂脱水。工艺助剂可以以基于粘合剂组合物中的总固体含量计0重量％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％至约1.0重量％的量存在于粘合剂组合物中。在一些示例性实施方案中，水性粘合剂组合物基本上无或完全无任何工艺助剂。

工艺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)流体的分散体和用聚二甲基硅氧烷或其它材料疏水化的二氧化硅。另外的工艺助剂可以包括由酰胺蜡制成的颗粒，例如乙烯双硬脂酰胺(EBS)或疏水化二氧化硅。可用于粘合剂组合物中的另外的工艺助剂是表面活性剂。粘合剂组合物中可以包括一种或多种表面活性剂，以帮助粘合剂雾化、润湿和界面粘附。

表面活性剂没有特别限制，并且包括表面活性剂，例如但不限于离子表面活性剂(例如硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐和羧酸盐)；硫酸酯/盐(例如烷基硫酸酯/盐、月桂基硫酸铵、月桂基硫酸钠(SDS)、烷基醚硫酸酯/盐、聚氧乙烯月桂基醚硫酸钠(sodium laurethsulfate)和肉豆蔻油醇聚醚硫酸钠(sodium myreth sulfate))；两性表面活性剂(例如烷基甜菜碱,例如月桂基甜菜碱)；磺酸酯/盐(例如二辛基磺基琥珀酸钠、全氟辛烷磺酸酯/盐、全氟丁磺酸酯/盐和烷基苯磺酸酯/盐)；磷酸酯/盐(例如烷基芳基醚磷酸酯/盐和烷基醚磷酸酯/盐)；羧酸酯/盐(例如烷基羧酸酯/盐、脂肪酸盐(皂)、硬脂酸钠、月桂酰基肌氨酸钠、羧酸酯/盐氟表面活性剂、全氟壬酸酯/盐(perfluoronanoate)和全氟辛酸酯/盐)；阳离子(例如烷基胺盐，例如月桂基胺乙酸盐)；pH依赖性表面活性剂(伯、仲或叔胺)；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、十六烷基氯化吡啶

可与粘合剂组合物结合使用的合适的非离子表面活性剂包括聚醚(例如环氧乙烷和环氧丙烷缩合物，其包括直链和支链烷基和烷芳基聚乙二醇和聚丙二醇醚和硫醚)；具有含有约7个至约18个碳原子的烷基并具有约4个至约240个乙烯氧基单元的烷基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇(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，包括脱水山梨糖醇、山梨糖醇酐(sorbide)、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合物，所述碱通过环氧丙烷与丙二醇缩合而形成；含硫缩合物(例如，通过将环氧乙烷与高级烷基硫醇(例如壬基、十二烷基或十四烷基硫醇)或与烷基苯硫酚(其中烷基含有约6个至约15个碳原子)缩合而制备的那些缩合物)；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(例如辛基醇、癸基醇、月桂基醇或十六烷基醇)的环氧乙烷衍生物；以及环氧乙烷/环氧丙烷共聚物。

在至少一个示例性实施方案中，表面活性剂包括一种或多种Dynol 607，其为2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇，

任选地，水性粘合剂组合物可以含有抑尘剂，以减少或消除无机和/或有机颗粒的存在，这些颗粒可对隔热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、生物系油或润滑剂，例如但不限于有机硅和有机硅乳液、聚乙二醇，以及任何具有高闪点的石油或非石油油，以使在烘箱内油的蒸发最小化。

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％和15重量％之间的抑尘剂，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％。

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调节至所期望水平。可以根据意图的应用调节pH，以促进粘合剂组合物的成分的相容性或与各种类型的纤维一起起作用。在一些示例性实施方案中，pH调节剂用于将粘合剂组合物的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、草酸及其相应的盐。此外，无机盐可以是酸前体。酸调节pH，并且在一些情况下，如上所述，酸充当交联剂。可以包括有机和/或无机碱以增加粘合剂组合物的pH。碱可以是挥发性的或非挥发性的碱。示例性的挥发性碱包括例如氨和烷基取代的胺，例如甲胺、乙胺或1-氨基丙烷、二甲胺和乙基甲胺。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。

在任何示例性实施方案中，当处于未固化状态时，粘合剂组合物可以具有酸性pH，例如在约2.0至约5.0的范围内的pH，包括介于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为约2.2至约4.0，包括约2.5至约3.8和约2.6至约3.5。固化后，粘合剂组合物的pH可升至至少约5.0的pH，包括在约6.5和约8.8之间或在约6.8和约8.2之间的水平。

或者，当处于未固化状态时，可以将粘合剂组合物调节至更碱性的pH，例如在约5和约10之间的pH，或在约6和约9之间或在约7和约8之间的pH。

粘合剂进一步包括水，以溶解或分散活性固体来用于施加至增强纤维上。可以以足够将水性粘合剂组合物稀释至适合其施加至增强纤维的粘度并在纤维上获得所期望的固体含量的量添加水。发现的是本粘合剂组合物可以含有比传统的苯酚-脲甲醛或碳水化合物系的粘合剂组合物更低的固体含量。特别地，粘合剂组合物可以包含5重量％至35重量％的粘合剂固体，包括但不限于10重量％至30重量％、12重量％至20重量％和15重量％至19重量％的粘合剂固体。该固体水平表明主题粘合剂组合物可以包括比传统粘合剂组合物更多的水。

下表1提供了包含上述材料的示例性粘合剂组合物。表1中列出的示例性组合物可以包括任选的添加剂或材料，如上所述。

表1

示例性纤维隔热产品100如图1所示。纤维隔热产品100可以以各种方式配置。在图1所示的实施方案中，纤维隔热产品100是整体上为箱形的玻璃纤维隔热垫；然而，隔热产品可以是任何合适的形状或尺寸，例如，轧制产品或毡。作为隔热垫或毡，可以将纤维隔热产品100放置在建筑物的隔热腔体中。例如，可以将纤维隔热产品100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腔体中。

纤维隔热产品100包括隔热层102，所述隔热层102包含非织造玻璃纤维和将玻璃纤维粘附在一起的粘合剂组合物。任选地，纤维隔热产品100还可以包括附着或以其它方式粘附到隔热层102的面104。纤维隔热产品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、以及与第三侧表面110间隔开并相对并且在第一侧表面106和第二侧表面108之间延伸的第四侧表面112。纤维隔热产品100还包括连接侧表面106、108、110、112的第一面114和与第一面114平行或大致平行并相对并且连接侧表面106、108、110、112的第二面116。纤维隔热产品100在未压缩时具有长度L

盖面104可设置在隔热层102上，以覆盖纤维隔热产品100的第一面114、第二面116或两个面的全部或一部分。盖面104可以采用各种各样的不同形式。盖面104可以是单片或多个不同片或片材的材料，并且可以包括单层或多层的材料。在图1的示例性实施方案中，盖面104是覆盖纤维隔热产品100的全部第一面114的单片材料。

盖面104可以由各种不同的材料制成。可以使用任何适合与纤维隔热产品一起使用的材料。例如，盖面104可以包含非织造玻璃纤维和聚合介质；织造玻璃纤维和聚合介质；防护材料，例如由聚合材料制成的防护膜；基布；布料；织物；玻璃纤维增强的牛皮纸(FRK)；箔-基布-牛皮纸层合件；再生纸；和压延(calendared)纸。

放置在建筑物的隔热腔中的大量隔热物是从隔热产品(例如在本文描述的那些)轧制的隔热毡的形式。面隔热产品安装有盖面104，所述盖面104平坦地放置在隔热腔体的边缘上，典型地在隔热腔体的内侧上。盖面为蒸气阻滞剂的隔热产品通常用于隔离墙壁、地板或天花板腔体，其将温暖的内部空间与寒冷的外部空间分隔开来。将蒸气阻滞剂放置在隔热产品的一侧，以阻滞或禁止水蒸气穿过隔热产品的移动。

图2示出了用于制造纤维隔热产品100的设备118的示例性实施方案。通过将熔融的玻璃纤维化，用粘合剂涂覆熔融的玻璃纤维，在多孔移动输送机(也称为“成型链”)上形成纤维玻璃层，并固化粘合剂组合物以形成如图2所示的隔热毡，可以在连续工艺中进行纤维隔热产品100的制造。可以在槽(未示出)中熔化玻璃，并将其供应至纤维形成装置，例如一个或多个纤维化纺丝头119。尽管在示例性实施方案中，纺丝头119被示为纤维形成装置，但是应当理解的是其它类型的纤维形成单元也可以用于形成纤维隔热产品100。纺丝头119以高速旋转。离心力使熔融的玻璃穿过纤维化纺丝头119的圆周侧壁中的小孔以形成玻璃纤维。可以由纤维化纺丝头119拉细随机长度的玻璃纤维130，并通过位于成型室125内的鼓风机120将其大致向下(即大致垂直于纺丝头119的平面)吹动。

鼓风机120使玻璃纤维130向下动。玻璃纤维130在进入之前和在成型室125中向下输送时以及在从拉制操作仍然是热的时，通过环状喷涂环135用水性粘合剂组合物进行喷涂，从而导致粘合剂组合物在遍及玻璃纤维130的相对均匀的分布。在施加粘合剂组合物以至少部分冷却玻璃纤维130之前，也可以在成型室125中将水施加至玻璃纤维130，例如通过喷涂。

可以收集具有粘附到其上的未固化的水性粘合剂组合物的玻璃纤维130并且在成型室125内的环形形成输送机145上将其形成为纤维层140，这借助于从形成输送机145下方穿过纤维层140抽吸的真空(未示出)纤维层。在形成操作期间来自玻璃纤维130的余热和穿过纤维层140的空气流通常足以在玻璃纤维130离开成型室125之前从粘合剂组合物挥发大部分水，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含量的液体留在玻璃纤维130上。

然后将树脂涂覆的纤维层140(由于在成型室125中空气流动穿过的纤维层140而处于压缩状态)在出口辊150下从成型室125转移出至转移区155，在那里纤维层140由于玻璃纤维130的弹性而竖直膨胀。然后加热膨胀的纤维层140，例如通过将纤维层140输送穿过固化烘箱160，在其中使加热的空气吹动穿过纤维层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刚性地结合在一起。固化烘箱160包括有孔的(foraminous)上部烘箱输送机165和有孔的下部烘箱输送机170，在它们之间拉制纤维层140。通过风扇175迫使加热的空气穿过下部烘箱输送机170、纤维层140和上部烘箱输送机165。加热的空气穿过排气装置180离开固化烘箱160。

此外，在固化烘箱160中，可通过上部和下部有孔的烘箱输送机165、170压缩纤维层140，以形成纤维隔热产品100的隔热层102。上部和下部烘箱输送机165、170之间的距离可用于压缩纤维层140，以使隔热层102具有其预定厚度T

固化的粘合剂组合物赋予隔热层102强度和弹性。应当理解的是可以在一个或两个不同的步骤中进行粘合剂组合物的干燥和固化。两阶段(两步)工艺通常被称为B阶段。可以在100℃至325℃或250℃至300℃的温度下操作固化烘箱160。可以将纤维层140在固化烘箱160内保持足够的时段以交联(固化)粘合剂组合物并形成隔热层102。

一旦隔热层102离开固化烘箱160，可以在隔热层102上放置盖面材料193以形成盖面层104。可以通过粘合剂(未示出)或一些其它方式(例如，缝合、机械缠绕)将盖面材料193粘附至隔热层102的第一面114、第二面116或两个面以形成纤维隔热产品100。合适的粘合剂包括胶黏剂、聚合树脂、沥青和含沥青的材料，可以将其涂覆或以其它方式施加至盖面材料193。可以随后将纤维隔热产品100轧制以用于储存和/或运输，或通过切割装置(未示出)切割成预定长度。应当理解的是，在一些示例性实施方案中，将从固化烘箱160中出来的隔热层102轧制到卷取辊上或者切割成具有期望长度的区段，并且不面对盖面材料193。

令人惊讶地发现，在低于预期的产品重量和厚度下，可以使用具有小于3.81微米或15HT的直径的细玻璃纤维制造具有期望热效率和材料效率的纤维隔热产品。用平均直径低于15HT的纤维形成的隔热产品在下文中可以互换地称为“细纤维”隔热产品或“发明的”纤维隔热产品。

不希望被理论束缚，据信薄的、低于15HT直径的纤维、低粘度无甲醛粘合剂组合物和一些加工参数的独特组合有助于更多纤维(或纤维段)在一些度数内沿着通常平行于成型链的平面的取向(本文中称为在L

图3是SEM图像，其示出了沿着通常更平行于L

图4和图5是进一步示出纤维隔热产品样品的SEM图像，其中图4中的产品样品包含具有14.5HT的平均纤维直径和22的R值的玻璃纤维(以下称为样品A)；并且图5中的产品样品包含具有16.7HT的平均纤维直径的玻璃纤维，该产品样品具有R21的隔热值(以下称为样品B)。使用Thermo Scientific Prisma SEM获得样品A和B的SEM图像，并使用ThermoScientific MAPS软件接合图像。在机器方向的横截面上切割样品，使用碳胶和碳膏将其安装在SEM桩上，并用Au溅射涂覆。使用来自Image J软件的Orientation J插件获得纤维取向测量和定量。将高斯窗口σ设置为1像素，并为结构张量选择高斯梯度。

对样品A和B中的每一个在机器方向上的表面区域(5.24mm×3.14mm)进行成像并分析取向分布。为了分析取向分布，测量了局部玻璃纤维(或其纤维矢量(vector)或区段)。为每个样品绘制并提供取向频率(归一化)与取向(度)的关系。图6-8示出了样品A中从与产品长度L

令人惊讶地发现，与具有相同R值但平均直径大于15HT的玻璃纤维的隔热产品相比，增加比例的玻璃纤维(或其纤维矢量或区段)沿共同平面取向。特别地，在任何示例性实施方案中，细纤维隔热产品中至少30重量％的纤维(或其纤维矢量或区段)可以取向在共同平面的+/-15°内。图6示出了概述发明的纤维隔热产品中共同平面+/-15°内的示例性纤维取向分布的图，所述纤维隔热产品包含具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维。在这些实施方案中，细纤维隔热产品可包含纤维或由纤维组成，其中至少35重量％、至少40重量％和至少44重量％的纤维(或其纤维矢量或区段)取向在共同平面的+/-15°内。在任何示例性实施方案中，共同平面可以是平行于隔热产品的长度和宽度的平面。

进一步发现，在任何示例性实施方案中，纤维隔热产品中至少50重量％或至少55重量％的玻璃纤维(或其纤维矢量或区段)可以取向在共同平面的+/-30°内。图7示出了概述发明的纤维隔热产品内共同平面+/-30°内的示例性纤维取向分布的图，所述纤维隔热产品包含具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维。在这些实施方案中，纤维隔热产品可包含纤维或由纤维组成，其中至少57重量％、至少60重量％、至少65重量％、并且至少69重量％的纤维(或纤维矢量或其区段)取向在共同平面的+/-30°内。在任何示例性实施方案中，共同平面可以是平行于隔热产品的长度和宽度的平面。

又在另外的示例性实施方案中，细纤维隔热产品中至少75重量％的纤维(或纤维矢量或其区段)取向在共同平面的+/-50°内。图8示出了概述发明的纤维隔热产品内共同平面+/-50°内的示例性纤维取向分布的图，所述纤维隔热产品包含具有14.5HT的平均纤维直径的玻璃纤维。在这些实施方案中，纤维隔热产品可包含纤维或由纤维组成，其中至少78重量％、至少80重量％、至少82重量％和至少85重量％的纤维(或纤维矢量或其区段)取向在共同平面的+/-50°内。在任何示例性实施方案中，共同平面可以是平行于隔热产品的长度和宽度的平面。

图9(a)是示出根据本发明形成的示例性细纤维隔热产品(下文中称为样品C)的放大样品尺寸区域(24mm×16mm)的纤维取向的SEM图像。样品C具有22的R值，并且包含具有约14HT的平均纤维直径的玻璃纤维和包含约25-30重量％之间的山梨糖醇和约65-70重量％之间的聚丙烯酸交联剂的无甲醛粘合剂组合物，其在60％-65％固体含量下具有约2000-3000cps的粘度。样品C的水性粘合剂组合物具有在74.5％的固体含量下小于12000cps的粘度，和在70％固体含量及小于70％固体含量下小于6000cps的粘度。

粘合剂组合物，图9(a)中的SEM图像用于测量局部纤维矢量取向(特定平面中的纤维区段)。

相比之下，但也在本发明的构思内，图10(a)是SEM图像，其示出了具有22的R值的细纤维隔热产品的纤维取向，所述细纤维隔热产品包含具有约14HT的平均纤维直径的玻璃纤维和包含约35-45重量％之间的山梨糖醇和约35-45重量％之间的聚丙烯酸交联剂的无甲醛粘合剂组合物，其在60％-65％固体含量下具有小于2000cps的粘度(下文称为样品D)。样品D的水性粘合剂组合物具有在74.5％的固体含量下小于12000cps的粘度，和在70％固体含量及小于70％固体含量下小于6000cps的粘度。

使用Thermo Scientific Prisma SEM获得样品C和D的SEM图像，并使用ThermoScientific MAPS软件接合图像。在机器方向的横截面上切割样品，使用碳胶和碳膏将其安装在SEM桩上，并用Au溅射涂覆。使用来自Image J软件的Orientation J插件获得纤维取向测量和定量。将高斯窗口σ设置为1像素，并为结构张量选择高斯梯度。

对样品C和样品D中的每一个在机器方向上的表面区域(24mm*16mm)进行成像并分析取向分布。与样品A和D一样，测量和分析来自样品C和D的局部玻璃纤维(或其纤维矢量或区段)的取向分布。为每个样品绘制并提供取向频率(归一化)与取向(度)的关系。图9(b)和10(b)分别示出了样品C和D中从与产品长度L

令人惊讶地发现，降低用于形成样品D的粘合剂粘度增加了沿共同平面取向的玻璃纤维(或纤维矢量或其区段)的比例。特别地，如图9(b)和下表2所示，样品C中32.94重量％的纤维(或纤维矢量或其区段)取向在共同平面的+/-15°内，57.07重量％取向在共同平面的+/-30°内和78.87重量％取向在共同平面的+/-50°内。如图10(b)和下表2进一步所示，样品D中45.14重量％的纤维(或纤维矢量或其区段)取向在共同平面的+/-15°内，66.23重量％取向在共同平面的+/-30°内和84.03重量％取向在共同平面的+/-50°内。如上所述，共同平面可以是平行于隔热产品的长度和宽度的平面。

表2

此外，尽管纤维隔热产品内的至少一部分纤维(或其纤维矢量或区段)沿着大致平行于成型链或“L

在一些示例性实施方案中，纤维隔热产品具有增加的平行纤维束202的存在，所述平行纤维束202包含在基本平行的方向上取向并在沿着纤维长度的一个或多个点处彼此结合的至少两个纤维。图11(a)-11(c)的放大SEM图像示出了存在于纤维隔热产品中的平行纤维束。图12(a)-12(c)提供了图3所示的纤维隔热产品的进一步放大的SEM图像，进一步示出了平行纤维束的普遍性。平行纤维束202可以与单个纤维204或与其它平行纤维束202形成接头。

在任何示例性实施方案中，纤维隔热产品200中至少15重量％的纤维可以至少部分地被包括在平行纤维束中。在其它示例性实施方案中，纤维隔热产品中至少20重量％的纤维至少部分地被包括在平行纤维束中，包括纤维隔热产品中的至少25重量％、至少28重量％、至少30重量％、至少35重量％、至少40重量％、至少45重量％和至少50重量％的纤维。

进一步发现，在本文公开的任何示例性实施方案中，纤维隔热产品可以具有减少的在至少两个纤维之间延伸的粘合剂团块的存在。如本文所定义，粘合剂“团块”意指在至少两个纤维之间延伸的一部分固化粘合剂组合物，通常呈三角形或长斜方形，类似于有角度的支架。通过显微镜(例如光学显微镜或扫描电子显微镜)测量粘合剂团块。在光学显微镜的情况下，使用折射率溶液“隐藏”玻璃纤维有助于确认粘合剂-纤维接头和团块。在图13(a)和13(b)中提供了示出示例性粘合剂团块的SEM图像。

在非平行纤维之间形成粘合剂团块，表明纤维在不同的平面中取向。不希望受到理论的束缚，据信，使粘合剂团块最小化并增加粘合剂组合物沿纤维长度的存在，既有利于改进均匀取向，也有利于增加平行纤维束的存在。

由于纤维取向的增加的均匀性，在一些示例性实施方案中，存在于纤维隔热产品中的不超过40重量％的粘合剂组合物位于粘合剂团块内。在任何示例性实施方案中，不超过35重量％的粘合剂组合物位于粘合剂团块内，包括不超过30重量％、不超过25重量％、不超过20重量％、不超过15重量％、不超过10重量％和不超过5重量％。

此外，进一步由于纤维取向的增加的均匀性，不超过75重量％的粘合剂位于粘合剂结点内，所述粘合剂结点是分布在两个或更多个交叉纤维之间的交叉处的粘合剂组合物的部分。在一些示例性实施方案中，位于粘合剂结点内的粘合剂的量被限制为不大于60重量％，包括不大于50重量％、不大于45重量％和不大于40重量％。

如上所述，据信各种产品和产品参数影响细纤维隔热产品中纤维的取向。不旨在受理论约束，据信在大致平行于L

除了影响纤维取向外，粘合剂组合物的低粘度还可以允许当包从成型室移动至固化烘箱中时减少“坡道”上的纤维层湿度。重要的是，当纤维层进入固化烘箱时，坡道湿度要足够低，以便产品在遍及包的整个厚度上完全且一致地固化。在一些示例性实施方案中，调节粘合剂组合物的粘度以确保不大于7％，包括不大于5％、不大于3％和不大于2％的坡道湿度水平。

纤维隔热产品具有小于或等于纤维隔热产品的10重量％，或小于或等于纤维隔热产品的8.0重量％、或小于或等于纤维隔热产品的6.0重量％、或小于或等于纤维隔热产品的3.0重量％的粘合剂含量(LOI)。在任何示例性实施方案中，隔热产品具有纤维隔热产品的1.0重量％至10.0重量％，包括2.0重量％至8.0重量％之间、2.5重量％至6.0重量％、或3.0重量％至5.0重量％的粘合剂含量(LOI)。相对低量的粘合剂有助于最终隔热产品的柔性。在任何示例性实施方案中，纤维隔热产品具有小于4.5％，包括小于4.2％、小于4.0％、小于3.8％和小于3.5％的LOI。

不旨在受理论约束，细直径纤维(即具有小于或等于15HT或3.81微米的平均纤维直径的纤维)在通常更平行于L

等式(1):R＝T

其中，“T

如本文所用，隔热产品的厚度(T

隔热产品的R值、热导率和材料效率是提供隔热产品的热性能的指示的参数。

材料效率(“ME”)可由等式(2)定义：

等式(2):ME＝R值/W,

以R·ft

热导率

本发明的细纤维隔热产品在给定密度下表现出比预期令人惊讶地更大的热导率下降。例如，1995年Saint Gobain的出版物(Langlais,C.,Guilbert,G.,Banner,D.,和Klarsfeld,S(1995).Influence of the Chemical Composition of Glass on HeatTransfer through Glass Fiber Insulations in Relation to Their Morphology andTemperature.J.Thermal Insulation and Building Envs.,18,350-376)(以下为“SG出版物”)详细介绍了预测纤维隔热物的热性能的理论方法。SG出版物表明，除了温度和密度外，还发现纤维的平均直径是降低热导率的手段，并提供了显示纤维直径对热导率影响的数据。申请人开发了独立于SG出版物的专有建模教导，其预测如SG出版物中所示的接近相同的曲线。因此，SG出版物中展现的数据(以下为“预期结果”)被认为指示在各种密度和纤维直径下玻璃纤维隔热物的预期热性能。

然而基于预期结果，在0.2pcf至1.6pcf的密度范围内具有3.6微米的平均纤维直径的发明的玻璃纤维隔热产品的热导率值出乎意料地低于预测的热导率值。图14示出了预期结果(基于具有3微米的平均纤维直径的玻璃纤维隔热产品)与发明的3.6微米玻璃纤维隔热产品的测量的热导率之间的差异。如所示，由预期结果建立的热导率值对应于式(I)：

式(I)y＝0.116x

其中，y是热导率(k值)，以BTU-in/(hr·ft

式(II)y＝0.1013x

其中y是热导率(k值)，以BTU-in/(hr·ft

因此，在给定密度下，基于具有甚至更小的纤维平均纤维直径(3.0微米对3.6微米)的隔热产品，发明的3.6微米隔热产品表现出比预期显著更低的热导率。例如，在0.8pcf的密度下，式(I)输出0.2660BTU-in/(hr·ft

在一些实施方案中，在0.2pcf至1.35pcf的密度范围内，与预期结果相比，本公开的纤维隔热产品表现了至少0.01BTU-in/(hr·ft

在本文提供的任何示例性实施方案中，纤维隔热产品可具有以BTU-in/(hr·ft

式(III):y＝0.116x

其中x是在0.2pcf和1.6pcf范围内的产品密度。式(III)基于式(I)，但减少0.01以确保超过预期结果的充分分离。在这些或其它示例性实施方案中，纤维隔热产品可以具有在满足式(IV)的值(y)的10％以内或至少5％以内的热导率(以BTU-in/(hr·ft

式(IV)y＝0.1013x

其中x是在0.2pcf和1.6pcf范围内的产品密度。

尽管可以在低密度隔热产品(即小于1.6pcf)中举例说明特定的效益，但纤维隔热产品的密度在不同的实施方案中可变化。如在该申请中所使用的，纤维隔热产品的密度是在粘合剂组合物固化并且固化的产品处于自由状态(即未被压缩或拉伸)之后的产品的密度。在各种实施方案中，纤维隔热产品的密度在0.2pcf至2.7pcf的范围内。表3列出了具有2.03μm(8.0HT)至3.81μm(15HT)范围内的细纤维的纤维隔热产品的各种示例性实施方案的原始密度(以pcf为单位)。在表3中，纤维直径是指在施加粘合剂组合物之前，通过上述空气流阻力法测量的平均纤维直径。厚度和原始密度是指在粘合剂组合物固化并且固化的产品处于自由状态(即未被压缩或拉伸)之后的产品的厚度和密度。

表3

/>

表3中的数据显示了具有11至49的R值、采用具有小于或等于15HT的平均纤维直径、在0.371pcf至1.214pcf的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纤维隔热产品。

材料效率

如上所述，材料效率是每磅隔热材料的产品隔热值(R·ft

出乎意料地发现，基于预期结果，与预期的相比本公开的纤维隔热产品在材料效率方面表现出惊人的提高。在较高的材料效率下，发明的纤维隔热产品可以在低于预测的面积重量下提供期望的隔热性能(R值)。

图15示出了基于具有3微米的平均纤维直径和5.5英寸的厚度的玻璃纤维隔热产品的预期结果的输出与发明的3.6微米隔热产品在5.5英寸厚度下的实际材料效率之间的材料效率差异。如图15所示，由预期结果确定的纤维隔热产品的预测材料效率对应于下式(V)：

式(V)y＝35.7480145x

式(VI)y＝40.1916068x

其中y是材料效率，以R·ft

在给定密度下，基于具有甚至更小纤维平均纤维直径(3.0微米对3.6微米)的隔热产品，发明的3.6微米隔热产品表现出比预测的更高的材料效率。例如，在0.8pcf的密度下，式(V)预测56.36R·ft

因此与预期相比，本公开的纤维隔热产品在0.2pcf至1.6pcf的密度范围内表现出至少4.0个单位、以及在一些情况下至少5.0个单位、至少5.5个单位、至少5.8个单位和至少6.0个单位的增加的材料效率。

在本文提供的任何示例性实施方案中，R值在19和24之间、面积重量在0.3lb/ft

由于单个隔热产品在产品本身内可包括一定程度的变化，因此应理解的是以上提供的热性能值是不考虑这种自然变化的平均预测值。因此，为了考虑自然产品变化，可以通过变化值来调整上述式(VI)，该变化值在95％置信水平下计算为2.1076693。因此，考虑到该变化值，发明的隔热产品的经调整的材料效率对应于式(VI I)：

式(VII)y＝40.1916068x

图16图示地说明了基于具有3微米的平均纤维直径和5.5英寸的厚度的玻璃纤维隔热产品的预期结果的输出与发明的3.6微米隔热产品在5.5英寸的厚度下并且包括变化变量的经调整的材料效率之间的材料效率差异。

如图16所示，基于具有甚至更小的纤维平均纤维直径(3.0微米对3.6微米)的隔热产品，发明的3.6微米隔热产品的经调整的材料效率表现比预期结果更高的材料效率。例如，在0.8pcf的密度下，式(V)(预期结果)预测56.36R·ft2/lb的材料效率，而发明的3.6微米玻璃纤维隔热产品表现58.89R·ft2/lb经调整的材料效率，超过2个单位的增加。类似地，在0.6pcf的密度下，式(V)预测68.80R·ft2/lb的材料效率，而发明的3.6微米玻璃纤维隔热产品表现71.75R·ft2/lb的经调整的材料效率，近3个单位的增加。

尽管可以在具有各种面积重量的产品中举例说明特定的益处，但是可以在相对低的面积重量下获得特定的益处同时保持期望的热性质。如在本申请中所使用的，纤维隔热产品的面积重量是粘合剂组合物固化后隔热产品每平方英尺的重量(lb/ft

此外，如上所述，可以在任何隔热产品厚度下获得改进的热效率和材料效率益处，并且可以在相对低的产品厚度下看到特定的益处。通常，可以通过增加隔热产品的厚度(T

表4示出了由分别具有14.5HT和14.4HT的平均纤维直径的纤维形成的两种示例性纤维隔热产品(实施例1和2)的结构和热性质。实施例1和2的产品中的每个都是用包含单体多元醇和聚合多元羧酸交联剂的无甲醛粘合剂组合物形成的。实施例1和2具有5.5英寸的厚度和R-22的隔热值。如下表4所示，在0.25BTU·in/hr·ft2·°F的k值下，实施例1和2分别表现出0.746lb/ft

更令人惊讶的是，比较实施例2由14.3HT玻璃纤维(因此被认为是本文定义的“细纤维”)和包含聚合多元醇和单体多元羧酸交联剂的粘合剂组合物形成。在5.5英寸的厚度和0.23BTU·in/hr·ft

表4

此外，在相同的厚度和大致相同的R值下，与比较实施例1和2的产品相比，实施例1和2的材料效率提高了超过5个单位。这些差异可以至少归因于比较实施例1和2中所需的面积重量的增加，以获得与实施例1和2相当的k值。因此，可以看出，本公开的纤维隔热产品能够在减小的面积重量下提供改进的热性质，从而整体上改进产品的效率。

本发明的玻璃纤维隔热材料可以具有本文公开的性质和那些性质的范围的任何组合或子组合。虽然本发明通过其实施方案的描述进行了说明，但申请人不旨在将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制为这样的细节。另外的优点和修改对本领域技术人员将是容易可见的。虽然纤维隔热产品在本文中被表示为柔性垫或毡，但也可以使用其它配置和几何形状。此外，可以以各种方式使用纤维隔热产品，并且其不限于任何特定应用。因此，发明在其更广泛的方面不限于所示出和描述的特定细节、代表性装置以及说明性实例。因此，可以在不偏离整体发明构思的精神或范围的情况下偏离这些细节。