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BRPI0918162B1 - Composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, produto isolante acústico e /ou térmico à base de lã mineral, véu de fibras minerais, notadamente de vidro ou de rocha. - Google Patents

Composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, produto isolante acústico e /ou térmico à base de lã mineral, véu de fibras minerais, notadamente de vidro ou de rocha. Download PDF

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BRPI0918162B1
BRPI0918162B1 BRPI0918162-8A BRPI0918162A BRPI0918162B1 BR PI0918162 B1 BRPI0918162 B1 BR PI0918162B1 BR PI0918162 A BRPI0918162 A BR PI0918162A BR PI0918162 B1 BRPI0918162 B1 BR PI0918162B1
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Boris Jaffrennou
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Saint-Gobain Isover
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Publication date
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Abstract

"composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, produto isolante acústico e/ou térmico à base de lã mineral, véu de fibras minerais, 5 notadamente de vidro ou de rocha" a presente invenção refere-se a uma composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, notadamente de vidro ou de rocha, que compreende pelo menos um açúcar hidrogenado, e pelo menos um agente de reticulação polifuncional. ela tem igualmente por 1 o objeto os produtos isolantes à base de fibras minerais assim obtidos.

Description

“COMPOSIÇÃO DE ENCOLAMENTO PARA PRODUTOS ISOLANTES À BASE DE LÃ MINERAL, PRODUTO ISOLANTE ACÚSTICO E/OU TÉRMICO À BASE DE LÃ MINERAL, VÉU DE FIBRAS MINERAIS, NOTADAMENTE DE VIDRO OU DE ROCHA” [0001] A presente invenção refere-se ao domínio os produtos de isolamento, térmicos e/ou acústicos, à base de lã mineral, notadamente de vidro ou de rocha, e de um ligante orgânico isento de formaldeído.
[0002] A invenção refere-se mais particularmente a uma composição de encolamento apta a reticular termicamente para formar o referido ligante orgânico, contendo pelo menos um açúcar hidrogenado e pelo menos um agente de reticulação polifuncional, e os produtos isolantes que resultam do mesmo.
[0003] A fabricação de produtos de isolamento à base de lã mineral compreende geralmente uma etapa de fabricação da própria lã, que pode ser realizada por diferentes processos, por exemplo, de acordo com a técnica conhecida de formação de fibras por centrifugação interna ou externa.
[0004] A centrifugação interna consiste para introduzir o material mineral em fusão (vidro ou rocha) em um dispositivo centrífugo compreendendo uma multidão de pequenos orifícios, o material sendo projetado para a parede periférica do dispositivo sob a ação da força centrífuga e saindo sob a forma de filamentos. Na saída do dispositivo centrífugo, os filamentos são estirados e acionados para um órgão receptor por uma corrente gasosa que tem uma temperatura e uma velocidade elevadas, para formar um lençol de fibras (ou lã mineral).
[0005] A centrifugação externa consiste, quanto a ela, em despejar o material em fusão na superfície periférica externa de órgãos giratórios chamados rotores, onde a fusão é ejetada sob a ação da força centrífuga. Meios de estiramento por corrente gasosa e de coleta sobre um órgão de recepção estão igualmente previstos.
[0006] Para assegurar a montagem das fibras entre elas e permitir ao lençol ter coesão, projetam-se sobre as fibras, sobre o trajeto indo da saída do dispositivo centrífugo em direção ao órgão receptor, uma composição de encolamento contendo uma resina termoendurecível. O lençol de fibras revestidas com o encolamento é
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2/16 submetido a um tratamento térmico, a uma temperatura geralmente superior a 100°C, a fim de efetuar a policondensação da resina e obter assim um produto de isolamento térmico e/ou acústico tendo propriedades específicas, notadamente uma estabilidade dimensional, uma resistência à tração, uma retomada de espessura após compressão e uma cor homogênea.
[0007] A composição de encolamento a projetar sobre a lã mineral apresenta-se geralmente sob forma de uma solução aquosa contendo a resina termoendurecível e os aditivos como um catalisador de reticulação da resina, um silano promotor de aderência, um óleo mineral anti-poeiras. A composição de encolamento é geralmente aplicada sobre as fibras por pulverização.
[0008] As propriedades da composição de encolamento dependem em grande parte das características da resina. Do ponto de vista da aplicação, é necessário que a composição de encolamento apresente uma boa aptidão à pulverização e possa depositar-se na superfície das fibras a fim de ligar as mesmas eficazmente.
[0009] A resina deve ser estável durante um lapso de tempo dado antes de ser utilizada para formar a composição de encolamento, a qual composição é preparada geralmente no momento do emprego misturando a resina e os aditivos mencionados previamente.
[0010] No plano regulamentar, é necessário que a resina seja considerada como não poluente, ou seja, que ela contenha - e que ela gere quando da etapa de encolamento ou posteriormente - o menos possível de compostos que podem prejudicar a saúde humana ou o meio ambiente.
[0011] As resinas termoendurecíveis as mais correntemente utilizadas são resinas fenólicas pertencendo à família dos resóis. Além da sua boa aptidão a reticular nas condições térmicas acima citadas, estas resinas são solúveis na água, possuem uma boa afinidade para as fibras minerais, notadamente de vidro, e são relativamente pouco dispendiosas.
[0012] Estes resóis são obtidos por condensação de fenol e formaldeído, na presença de um catalisador básico, em uma relação molar formaldeído/fenol superior a 1 de modo a favorecer a reação entre o fenol e o formaldeído e diminuir a
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3/16 taxa de fenol residual na resina. A reação de condensação entre o fenol e o formaldeído é operada limitando o grau de condensação dos monômeros, para evitar a formação de cadeias longas, pouco hidrossolúveis, que reduzem a capacidade de diluição. Consequentemente, a resina contém certa proporção de monômero não tendo reagido, em particular o formaldeído cuja presença não é desejada devido aos seus efeitos nocivos provados.
[0013] Por esta razão, as resinas à base de resol são geralmente tratadas pela uréia que reage com formaldeído livre capturando-o sob a forma de condensados uréia-formaldeído não voláteis. A presença de uréia na resina proporciona, por outro lado, uma vantagem econômica certa devido ao seu custo baixo, porque se pode introduzir a mesma em uma quantidade relativamente grande sem afetar as qualidades de emprego da resina, notadamente sem prejudicar as propriedades mecânicas do produto final, que abaixa notavelmente o custo total da resina.
[0014] No entanto foi observado que, nas condições de temperaturas às quais o lençol é submetido para obter a reticulação da resina, os condensados uréiaformaldeído não são estáveis; eles decompõem-se voltando a dar o formaldeído e a uréia (por sua vez degradada pelo menos parcialmente em amoníaco) que são liberados na atmosfera da fábrica.
[0015] A regulamentação em matéria de proteção do meio ambiente cada vez se tornando mais restritiva, obriga os fabricantes de produtos de isolamento a procurar soluções permitindo baixar ainda os níveis de emissões indesejáveis, em particular de formaldeído.
[0016] Soluções de substituição dos resóis nas composições de encolamento são conhecidas e baseadas no emprego de um polímero de ácido carboxílico, notadamente de ácido acrílico.
[0017] Em US 5.340.868, o encolamento compreende um polímero policarboxílico, uma β-hidroxilamida e um ácido carboxílico monomérico pelo menos trifuncional.
[0018] Foram propostas composições de encolamento compreendendo um polímero policarboxílico, um poliol e um catalisador, o qual catalisador é um
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4/16 catalisador contendo fósforo (US 5.318.990, US 5.661.213, US 6331 350, US 2003/0008978), um fluoroborato (US 5.977.232) ou bem uma cianamida, uma dicianamida ou uma cianoguanidina (US 5.932.689).
[0019] Também foram descritas composições de encolamento compreendendo uma alcanolamina contendo pelo menos dois grupamentos hidroxila e um polímero policarboxílico (US 6.071.994, US 6.099.773, US 6.146.746) associado a um copolímero (US 6.299.936).
[0020] Em US 2002/0091185, o polímero policarboxílico e poliol são utilizados em quantidades tais que a relação do número de equivalentes de grupos OH ao número de equivalentes de grupos COOH varia de 0,6/1 a 0,8/1.
[0021] Em US 2002/0188055, a composição de encolamento compreende um polímero policarboxílico, um poliol e um tensoativo catiônico, anfotérico ou não iônico.
[0022] Em US 2004/0002567, a composição de encolamento contém um polímero policarboxílico, um poliol e um agente de acoplamento de tipo silano.
[0023] Em US 2005/0215153, é descrito um encolamento formado a partir de um pré-ligante contendo um polímero de ácido carboxílico e poliol, e de uma dextrina como co-ligante.
[0024] É descrito em WO 2006/120523 uma composição de encolamento compreendendo (a) um poli (álcool vinílico), (b) um agente de reticulação multifuncional escolhido entre os poliácidos não poliméricos ou seus sais, os anidridos ou um polialdeído não polimérico e (C) eventualmente um catalisador, a relação ponderal (a): (b) variando de 95:5 a 35:65 e o pH sendo pelo menos igual a 1,25.
[0025] Conhece-se também de WO 2008/053332 uma composição de encolamento compreendendo um aduto (a) de um polímero de açúcar e (b) de um agente de reticulação multifuncional escolhido entre os poliácidos monoméricos ou os seus sais, e os anidridos, que é obtido em condições como o relação ponderal (a): (b) varia de 95:5 a 35:65.
[0026] Entre os inconvenientes que apresentam as composições de encolamento
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5/16 que acabam de ser citadas, pode-se citar o custo elevado, uma viscosidade elevada, um pH baixo que cria problemas de corrosão ácida e uma temperatura de reticulação elevada.
[0027] A presente invenção tem por objetivo propor uma composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral que é isenta de formaldeído, permitindo assim dispor de uma alternativa às composições de encolamento à base de resóis.
[0028] Outro objetivo é fornecer uma composição de encolamento elaborada a partir de compostos naturais procedentes de fontes renováveis, notadamente vegetais.
[0029] Outro objetivo é fornecer uma composição de encolamento que permite fabricar produtos isolantes de cor branca.
[0030] Para atingir estes objetivos, a presente invenção propõe uma composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, notadamente de vidro ou de rocha, que compreende
- pelo menos um açúcar hidrogenado, e
- pelo menos um agente de reticulação polifuncional.
[0031] Por “açúcar hidrogenado” entende-se aqui o conjunto dos produtos resultante da redução, de alguma maneira qualquer, de um açúcar escolhido entre os monossacarídeos, os oligossacarídeos e os polissacarídeos lineares, cíclicos ou ramificados, e as misturas destes produtos, notadamente os hidrolisados de amido.
[0032] Os hidrolisados de amido de acordo com a invenção são obtidos de modo conhecido em si, por exemplo, por hidrólise enzimática e/ou ácida. O grau de hidrólise do amido é geralmente caracterizado pelo equivalente em dextrose, também denominado “dextrose-equivalent” (DE) em inglês, definido pela relação seguinte:
número de ligações glicosidicas rompidas
DE = 100 x -------—............
numero de ligações glicosidicas no amido inicial [0033] O DE hidrolisados de amido varia de acordo com o modo de hidrólise
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6/16 utilizado (tipo de enzima(s) por exemplo) e o grau de hidrólise: a distribuição em produtos de diferentes graus de polimerização pode variar em grande medida.
[0034] Os hidrolisados de amido preferidos tem um DE compreendido entre 5 e 99, e com vantagem entre 10 e 80.
[0035] A hidrogenação do açúcar pode ser efetuada pelos métodos conhecidos operando nas condições de pressão de hidrogênio e de temperatura elevadas, na presença de um catalisador escolhido nos grupos IB, IIB, IVB, VI, VII e VIII da tabela periódica dos elementos, preferivelmente no grupo compreendendo o níquel, a platina, o paládio, o cobalto, o molibdênio e as suas misturas. O catalisador preferido é o níquel de Raney. A hidrogenação transforma o açúcar ou a mistura de açúcares (hidrolisado de amido) em polióis correspondentes.
[0036] Embora não preferida, a hidrogenação pode ser realizada em ausência de catalisador de hidrogenação, na presença de uma fonte de hidrogênio diferente do gás hidrogênio, por exemplo, um boroidreto de metal alcalino como o boroidreto de sódio.
[0037] A título de exemplos de açúcares hidrogenados, pode-se citar o glicerol, o eritritol, o arabitol, o xilitol, o sorbitol, o mannitol, o iditol, o maltitol, o isomaltitol, o lactitol, o celobitol, o palatinitol, o maltotritol e os produtos de hidrogenação de hidrolisados de amido, notadamente comercializados pela empresa Roquette sob a denominação Polysorb®. Preferivelmente, utilizam-se os produtos de hidrogenação de hidrolisados de amido.
[0038] O açúcar hidrogenado de acordo com a invenção possui uma massa molar média numérica inferior a 100.000, preferivelmente inferior a 50.000, com vantagem inferior a 5.000, e melhor ainda superior a 180.
[0039] O açúcar hidrogenado de acordo com a invenção pode conter açúcares redutores em proporção baixa que não excede 5% em peso (de matérias secas), preferivelmente 1% e melhor ainda 0,5%.
[0040] O agente de reticulação polifuncional é apto a reagir com os grupos hidroxilas do açúcar hidrogenado sob o efeito do calor para formar ligações ésteres que conduzem à obtenção de uma rede polimérica no ligante final. A referida rede
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7/16 polimérica permite estabelecer ligações no nível dos pontos de junção das fibras na lã mineral.
[0041] O agente de reticulação polifuncional é escolhido entre os ácidos orgânicos policarboxílicos ou os sais destes ácidos, os anidridos e os polialdeídos.
[0042] Por “ácido orgânico policarboxílico”, entende-se um ácido orgânico compreendendo pelo menos duas funções carboxílicas, preferivelmente no máximo 300, com vantagem no máximo 70, e melhor ainda no máximo15 funções carboxílicas.
[0043] O ácido orgânico policarboxílico pode ser um ácido não polimérico ou polimérico; apresenta uma massa molar numérica em geral inferior ou igual a 50.000, preferivelmente inferior ou igual a 100.000 e com vantagem inferior ou igual a 5.000.
[0044] O ácido orgânico policarboxílico não polimérico é um ácido alicíclico, ramificado ou não, saturado ou insaturado, um ácido cíclico ou um ácido aromático.
[0045] O ácido orgânico policarboxílico não polimérico pode ser um ácido dicarboxílico, por exemplo, o ácido oxálico, o ácido malônico, o ácido sucínico, o ácido glutárico, o ácido adípico, o ácido pimélico, o ácido subérico, o ácido azeláico, o ácido sébacico, o ácido malico, o ácido tártrico, o ácido tartrônico, o ácido aspártico, o ácido glutâmico, o ácido fumárico, o ácido itacônico, o ácido maleico, o ácido traumático, o ácido canfórico, o ácido ftálico e os seus derivados, notadamente contendo pelo menos um átomo de boro ou cloro, o ácido tetra-hidroftálico e os seus derivados, notadamente contendo pelo menos um átomo de cloro como o ácido clorêndico, o ácido isoftálico, o ácido tereftálico, o ácido mesacônico e o ácido citracônico; um ácido tricarboxílico, por exemplo, o ácido cítrico, o ácido tricarbalílico, o ácido 1, 2,4-butanotricarboxílico, o ácido aconítico, o ácido hemimelítico, o ácido trimelítico e o ácido trimésico; um ácido tetracarboxílico, por exemplo, o ácido 1, 2,3,4-butanotetracarboxílico e o ácido piromelítico.
[0046] A título de exemplo de ácido orgânico policarboxílico polimérico, pode-se citar homopolímeros de ácido carboxílico insaturado como o ácido (met) acrílico, o ácido crotônico, o ácido isocrotônico, o ácido maléico, o ácido cinâmico, o ácido 2
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8/16 metilmaleico, o ácido fumárico, o ácido itacônico, o ácido 2-metilitacônico, o ácido α, β-metilenoglutárico e os monoésteres de ácido dicarboxílico insaturados, como os maleatos e os fumaratos de alquila em C1-C10, e os copolímeros pelo menos de um ácido carboxílico insaturado acima citado e pelo menos um monômero vinílico como estireno substituído ou não por grupamentos alquila, hidroxila ou sulfonila, ou um átomo de halogênio, (met) acrilonitrila, (met) acrilamida ou não por grupamentos alquila em C1-C10, os alquil (met) acrilatos, notadamente (met) acrilato de metila, (met) acrilato de etila, (met) acrilato de n-butila e (met)acrilato de isobutila, (met) acrilato de glicidila, butadieno e um éster vinílico, notadamente o acetato de vinila. [0047] Preferivelmente, a composição de encolamento compreende pelo menos um ácido orgânico policarboxílico não polimérico que tem uma massa molar numérica inferior ou igual a 1.000, preferivelmente inferior ou igual a 750 e com vantagem o inferior ou igual a 500, eventualmente em mistura com pelo menos um ácido orgânico polimérico.
[0048] O agente de reticulação polifuncional pode ser um anidrido, notadamente o anidrido maléico, o anidrido sucínico ou o anidrido ftálico. No entanto, a adição de um anidrido na composição de encolamento faz cair muito o pH o que provoca problemas de corrosão das instalações na linha de fabricação e de hidrólise do açúcar hidrogenado. A introdução de uma base permite levar o pH da composição de encolamento a um valor suficiente para evitar estes problemas. O custo ligado com a adição suplementar da base faz com que o uso de anidrido não seja preferido.
[0049] O agente de reticulação polifuncional pode ainda ser um polialdeído. [0050] Por “polialdeído”, entende-se um aldeído compreendendo pelo menos duas funções aldeído.
[0051] Preferivelmente, o polialdeído é dialdeído não polimérico, por exemplo, o glioxal, o glutaraldeído, o 1,6-hexanodial ou dialdeído 1,4 - tereftálico.
[0052] Os polialdeídos têm uma reatividade muito grande com relação aos grupos hidroxila do açúcar hidrogenado, mas também os grupos hidroxila em geral o que pode apresentar inconvenientes, notadamente uma diminuição da estabilidade
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9/16 e/ou uma pré-gelificação da composição de encolamento antes do tratamento de reticulação térmico. Para prevenir estes inconvenientes, as funções aldeído do polialdeído são bloqueadas com vantagem para impedir a reação com os constituintes presentes na composição de encolamento antes da entrada da lã mineral em estufa. A título de exemplo de agente que permite o bloqueio das funções aldeído, podem-se citar a uréia e as uréias cíclicas.
[0053] Na composição de encolamento, o açúcar hidrogenado representa 10 a 90% do peso da mistura constituída por açúcar hidrogenado e o agente de reticulação polifuncional, preferivelmente mais de 20%, notadamente 20 a 85%, com vantagem pelo menos 30%, e melhor ainda de 30 a 80%.
[0054] A composição de encolamento pode compreender, por outro lado, um catalisador, ácido ou básico, que tem notadamente por função ajustar a temperatura de início de reticulação.
[0055] O catalisador pode ser escolhido entre as bases e os ácidos de Lewis, como as argilas, a sílica coloidal ou não, aminas orgânicas, as aminas quaternárias, os óxidos metálicos, os sulfatos metálicos, os cloretos metálicos, os sulfatos de uréia, os cloretos de uréia e os catalisadores à base de silicatos.
[0056] O catalisador pode igualmente ser um composto contendo fósforo, por exemplo, um sal de hipofosfito de metal alcalino, um fosfito de metal alcalino, um polifosfato de metal alcalino, um hidrogenofosfato de metal alcalino, um ácido fosfórico ou um ácido alquilfosfônico. Preferivelmente, o metal alcalino é o sódio ou o potássio.
[0057] O catalisador pode ainda ser um composto contendo flúor e boro, por exemplo, o ácido tetrafluorobórico ou um sal deste ácido, notadamente tetrafluoroborato de metal alcalino como o sódio ou o potássio, um tetrafluoroborato de metal alcalino-terroso como o cálcio ou o magnésio, um tetrafluoroborato de zinco e tetrafluoroborato de amônio.
[0058] Preferivelmente, o catalisador é hipofosfito de sódio, o fosfito de sódio e as misturas destes compostos.
[0059] A quantidade de catalisador introduzida na composição de encolamento
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10/16 pode representar até 20% do peso do açúcar hidrogenado e o agente de reticulação polifuncional, preferivelmente até a 10%, e com vantagem é pelo menos igual a 1%.
[0060] A composição de encolamento de acordo com a invenção pode compreender, por outro lado, os aditivos convencionais seguintes nas proporções seguintes calculadas sobre a base em 100 partes em peso de açúcar hidrogenado e de agente de reticulação polifuncional:
- 0 a 2 partes de silano, em particular um aminossilano,
- 0 a 20 partes de óleo, preferivelmente 4 a 15 partes,
- 0 a 5 partes de um agente hidrofóbico, em particular um silicone,
- 0 a 20 partes de um poliol diferente dos açúcares hidrogenados,
- 0 a 30 partes de uréia, preferivelmente 0 a 20 partes,
- 0 a 30 partes de um “extensor” escolhido entre os derivados da lignina como o lignossulfonato de amônio (LSA) ou o lignossulfonato de sódio, e as proteínas animais ou vegetais.
[0061] O papel dos aditivos é conhecido e brevemente recordado: silano é um agente de copulação entre as fibras e o ligante, e desempenha igualmente o papel de agente antienvelhecimento; os óleos são agentes anti-poeiras e hidrofóbicos; a uréia desempenha o papel de plastificante e permite, por outro lado, ajustar o tempo de gel da composição de encolamento a fim de evitar os problemas de prégelificação; o “extensor” é uma carga orgânica solúvel ou dispersável na composição de encolamento que permite notadamente diminuir o custo da mesma.
[0062] O poliol acrescentado como aditivo é necessariamente diferente do açúcar hidrogenado; notadamente, exclui-se os polióis que se apresentam sob forma de polímeros compreendendo motivos não sacarídicos, como os polímeros e os copolímeros de álcool vinílico.
[0063] A preparação da composição de encolamento é efetuada por simples mistura dos constituintes acima citados.
[0064] A composição de encolamento obtida apresenta um pH ácido, da ordem de 1 a 4 que é preferivelmente mantido a um valor pelo menos igual a 2, com vantagem pelo menos igual a 3 de modo a limitar os problemas de corrosão da linha
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11/16 de fabricação dos produtos isolantes à base de lã mineral. O ajuste do pH pode ser realizado acrescentando uma base á composição de encolamento, notadamente uma base nitrogenada como a trietanolamina ou o hidróxido de amônio, ou um hidróxido de sódio ou de potássio.
[0065] Quando o agente de reticulação polifuncional é um poliácido não polimérico, pode ser vantajoso submeter a composição de encolamento a um tratamento térmico de modo a fazer reagir uma parte do açúcar hidrogenado com o referido poliácido. Graças a este tratamento térmico, o teor de poliácidos livres de baixa massa molar na composição de encolamento é reduzido, o que tem por efeito limitar as emissões gasosas geradas quando do cozimento do encolamento em estufa. O tratamento térmico é efetuado a uma temperatura que pode ir de 40 a 130°C.
[0066] A composição de encolamento é destinada a ser aplicada sobre fibras minerais, notadamente fibras de vidro ou de rocha.
[0067] De maneira clássica, a composição encolamento é projetada sobre as fibras minerais na saída do dispositivo centrífugo e antes da sua coleta sobre o órgão receptor sob forma de um lençol de fibras que é tratada em seguida a uma temperatura permitindo a reticulação do encolamento e a formação de um ligante infundível. A reticulação do encolamento de acordo com a invenção é feita a uma temperatura comparável à de uma resina formofenólica clássica, a uma temperatura superior ou igual a 110°C, preferivelmente superior ou igual a 130°, e com vantagem superior ou igual a 140°C.
[0068] Os produtos isolantes acústicos e/ou térmicos obtidos a partir destas fibras encoladas constituem também um objeto da presente invenção.
[0069] Estes produtos apresentam-se geralmente sob forma de um colchão ou um feltro de lã mineral, de vidro ou de rocha, ou ainda um véu de fibras minerais, igualmente de vidro ou de rocha, destinado notadamente a formar um revestimento de superfície do referido colchão ou do referido feltro. Estes produtos apresentam uma cor branca particularmente vantajosa.
[0070] Além disso, os produtos isolantes apresentam uma grande resistência ao
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12/16 desenvolvimento de microorganismos, notadamente de mofos, que se deve ao caráter não fermentescível do açúcar hidrogenado.
[0071] Os exemplos que seguem permitem ilustrar a invenção sem, contudo, limitar a mesma.
[0072] Nestes exemplos medem-se:
> sobre a composição de encolamento
- a temperatura de início de reticulação (Tr) e a velocidade de reticulação (V) pelo método Dynamic Mechanical Analysis (DMA) que permite caracterizar o comportamento viscoelástico de um material polimérico. Procede-se do seguinte modo: uma amostra de papel Whatmann é impregnada com a composição de encolamento (teor em materiais sólidos orgânicos da ordem de 40%) depois ela é fixada horizontalmente entre duas lâminas. Um elemento oscilante munido de um dispositivo de medição da tensão em função da deformação aplicada é disposto sobre a face superior da amostra. O dispositivo permite calcular o módulo de elasticidade E'. A amostra é aquecida a uma temperatura variando de 20 a 250QC na velocidade de 4°C/min. A partir das medições, estabelece-se a curva de variação do módulo de elasticidade E' (em MPa) em função da temperatura (em QC) cuja velocidade geral é dado na Figura 1. Determina-se sobre a curva os valores correspondendo à temperatura de início de reticulação (Tr), em QC, e a inclinação correspondendo à velocidade de reticulação (V) em MPa/°C.
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- Sobre o produto de isolamento;
- a resistência em tração é medida de acordo com a norma ASTM C 68671 T sobre uma amostra cortada por estampagem no produto isolante. A amostra a tem a forma de uma tora de 122 mm de comprimento, 46 mm de largura, um raio de curvatura do corte da borda externa igual a 38 mm e um raio de curvatura do corte da borda interna igual a 12,5 mm.
[0073] A amostra é disposta entre dois mandris cilíndricos de uma máquina de ensaios dos quais um é móvel e desloca-se em velocidade constante. Mede-se a força de ruptura F (grama-força) da amostra e calcula-se a resistência em tração RT definida pela relação da força de ruptura F na massa da amostra.
[0074] A resistência em tração é medida após a fabricação (resistência em tração inicial) e após um envelhecimento acelerado em uma autoclave a uma temperatura de 105°C sob 100% de umidade relativa durante 15 minutos (RT15). [0075] - a espessura inicial do produto de isolamento e a espessura após 24 horas e 12 dias sob compressão com uma taxa de compressão (definida como sendo a relação da espessura nominal na espessura sob compressão) igual a 5/1. As medidas de espessura, expressas em %, permitem avaliar o bom comportamento dimensional do produto.
[0076] - a absorção de água nas condições da norma em 1609, expressa em kg de água absorvida por m2 de produto isolante. Os produtos de isolamento cuja absorção de água é inferior a 1 kg/m2 são considerados como tendo uma baixa absorção de água a curto prazo (24 horas) e pertencendo à classe “WS” de acordo com a certificação ACERMI.
[0077] - o coeficiente de condutividade térmica λ de acordo com a norma EM
13162, expressa W (m x oK).
[0078] EXEMPLOS 1 A 4 [0079] Preparam-se as composições de encolamento compreendendo os constituintes que figuram na tabela 1 expressa em partes ponderais.
[0080] O açúcar hidrogenado é o produto de hidrogenação de um hidrolisado de amido (70% de matérias secas) compreendendo 12% em peso de maltitol e 12% em
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14/16 peso de sorbitol.
[0081] As composições de encolamento são preparadas introduzindo sucessivamente em um recipiente o açúcar hidrogenado, o ácido cítrico e o hipofosfito de sódio (catalisador) sob uma agitação vigorosa até a dissolução completa dos constituintes.
[0082] As propriedades das composições de encolamento que figuram na tabela 1 seguinte são avaliadas em comparação com uma composição de encolamento clássica contendo uma resina formofenólica e uréia (referência) preparada de acordo com o exemplo 2, ensaio 1 de WO 01/96254 A-1.
[0083] Tabela 1
Ex.1 Ex.2 Ex.3 Ex.4 Ref.
Composição Açúcar hidrogenado 58 58 59 57 -
(POLYSORB® 70/12/12 ROQUETTE) Ácido cítrico 42 42 42 31
Homopolímero acrílico - - - 12 -
(ACUSOL® 445; RHOM& HAAS) Hipofosfito de sódio 5 5 5 5
Glicerol - 10 - - -
Silicone - - 1 - -
Propriedades Temperatura início reticulação Tr(oC) 155 153 n.d. 152 151
Velocidade de reticulação V (MPa/oC) 94 87 n.d. 85 161
Viscosidade a 25oC (mPa.s)(1) 9,0 8,7 n.d. 11,0 8,0
Viscosidade a 50oC (mPa.s)(1) 6,0 5,9 n.d. 6,7 6,0
(1) solução a 40% de matérias sólidas
n. d.: não determinado.
[0084] As composições de encolamento dos exemplos 1 a 4 têm propriedades similares às da Referência em termos de temperatura de início de reticulação (TR) e de viscosidade. A velocidade de reticulação (V) permanece mais fraca que a da
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Referência.
[0085] As composições dos exemplos 1 a 4, bem como a resina formofenólica (Referência) são utilizadas para formar os produtos de isolamento à base de lã de vidro.
[0086] Fabrica-se a lã de vidro pela técnica da centrifugação interna na qual a composição de vidro fundido é transformada em fibras por meio de uma ferramenta designada assento de centrifugação, compreendendo um cesto formando câmara de recepção da composição fundida e uma faixa periférica furada com uma multidão de orifícios: o assento é movimentado em rotação em torno do seu eixo de simetria disposto verticalmente, a composição é ejetada através dos orifícios sob o efeito da força centrífuga e o material que escapa dos orifícios é estirado em fibras com a assistência de uma corrente de gases de estiramento.
[0087] De maneira clássica, uma coroa de pulverização de encolamento é disposta abaixo do assento de formação de fibras, de modo a distribuir regularmente a composição de encolamento sobre a lã de vidro que acaba de ser formada.
[0088] A lã mineral assim encolada é coletada sobre um transportador de correia equipado com caixas de aspiração internas que retêm a lã mineral sob a forma de um feltro ou um lençol na superfície do transportador. O transportador circula em seguida em uma estufa mantida a 290°C onde os constituintes do encolamento polimerizam para formar um ligante. O produto isolante obtido apresenta uma densidade igual a 17,5 kg/m3, uma espessura de cerca de 82 mm imediatamente após a fabricação e uma perda ao fogo da ordem de 5%.
[0089] As propriedades dos produtos de isolamento são dadas na tabela 2 a seguir.
[0090] Tabela 2
Composição de encolamento Ex.1 Ex.2 Ex.3 Ex.4 Ref.
Resistência em tração (gf/g) Antes do envelhecimento 327 319 258 333 419
Após o envelhecimento 295 269 188 218 351
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Perda (%) 9,80 15,70 27,1 34,53 16,22
Espessura (mm) 1 hora 83,0 81,7 83,2 79,6 78,9
24 horas 78,8 77,8 80,2 77,5 77,6
12 dias 77,1 75,3 77,0 76,6 77,0
Absorção de água (kg/m2) 8,6 n.d. 0,4 n.d. 2,6
λ (W(m x oK) 0,0338 0,0339 0,0337 0,0338 0,0336
n. d.: não determinado [0091] Os produtos de isolamento fabricados com as composições de encolamento dos exemplos 1 a 4 apresentam propriedades similares ao produto de referência em termos de retomada de espessura após compressão durante 12 dias e coeficiente de condutividade térmico λ.
[0092] Os produtos de isolamento tratados com a composição de encolamento dos exemplos 1 e 2 apresentam uma boa resistência em tração após envelhecimento (perda igual a 9,8 e 15,7%, respectivamente) em comparação com a Referência.

Claims (14)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral compreendendo:
    - pelo menos um açúcar hidrogenado, e
    - pelo menos um agente de reticulação polifuncional selecionado dentre ácidos orgânicos policarboxílicos não poliméricos, sais ou anidridos dos mesmos; e
    - opcionalmente um poliol que é diferente do açúcar hidrogenado;
    caracterizada pelo fato de que o açúcar hidrogenado representa pelo menos 30% do peso da mistura constituída por açúcar hidrogenado e agente de reticulação polifuncional, e em que o poliol está presente em uma quantidade que não excede a 20 partes em peso calculado na base de 100 partes em peso do açúcar hidrogenado e agente de reticulação polifuncional.
  2. 2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o açúcar hidrogenado é escolhido dentre produtos de hidrogenação de monossacarídeos, produtos de hidrogenação de oligossacarídeos e produtos de hidrogenação de polissacarídeos, que são lineares, cíclico ou ramificados.
  3. 3. Composição de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o açúcar hidrogenado é selecionado dentre glicerol, eritritol, arabitol, xilitol, sorbitol, mannitol, iditol, maltito, isomaltitol, lactitol, celobitol, palatinitol, maltotritol e produtos de hidrogenação de hidrolisados de amido.
  4. 4. Composição de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o açúcar hidrogenado é um produto de hidrogenação de hidrolisados de amido.
  5. 5. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o açúcar hidrogenado apresenta uma massa molar média numérica inferior a 100.000, preferivelmente inferior a 50.000, com vantagem inferior a 5.000, e melhor ainda superior a 180.
  6. 6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o açúcar hidrogenado compreende açúcares
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    2/3 redutores em uma proporção não excedendo 5% em peso (de matérias secas), preferivelmente 1% em peso e melhor ainda 0,5% em peso.
  7. 7. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ácido orgânico policarboxílico não polimérico é escolhido dentre os ácidos dicarboxílicos, notadamente o ácido oxálico, o ácido malônico, o ácido succínico, o ácido glutárico, o ácido adípico, o ácido pimélico, o ácido subérico, o ácido azeláico, o ácido sébacico, o ácido málico, o ácido tártrico, o ácido tartrônico, o ácido aspártico, o ácido glutâmico, o ácido fumárico, o ácido itacônico, o ácido maléico, o ácido traumático, o ácido canfórico, o ácido ftálico e os seus derivados, em particular contendo pelo menos um átomo de boro ou de cloro, o ácido tetra-hidroftálico e os seus derivados, em particular contendo pelo menos um átomo de cloro, o ácido isoftálico, o ácido tereftálico, o ácido mesacônico e ácido citracônico, ácidos tricarboxílicos, notadamente o ácido cítrico, o ácido tricarbalílico, o ácido 1, 2,4butanotricarboxílico, o ácido aconítico, o ácido hemimelítico, o ácido trimelítico e o ácido trimésico, e dos ácidos tetracarboxílicos, notadamente o ácido 1,2,3,4 butanotetracarboxílico e o ácido piromelítico.
  8. 8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o anidrido é anidrido maléico, anidrido sucínico ou anidrido ftálico.
  9. 9. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o açúcar hidrogenado representa 30 a 80% do peso da mistura constituída por açúcar hidrogenado e agente de reticulação polifuncional.
  10. 10. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de compreender adicionalmente um catalisador escolhido dentre ácidos e as bases de Lewis, compostos contendo fósforo e compostos contendo flúor e boro.
  11. 11. Composição de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o catalisador representa pelo menos 1% e até 20% do peso do açúcar hidrogenado e agente de reticulação polifuncional.
  12. 12. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de compreender adionalmente os aditivos seguintes nas
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    3/3 proporções seguintes, calculadas com base em 100 partes em peso de açúcar hidrogenado e de agente de reticulação polifuncional:
    - 0 a 2 partes silano,
    - 0 a 20 partes de óleo,
    - 0 a 5 partes de um agente hidrofóbico,
    - 0 a 20 partes de um poliol diferente dos açúcares hidrogenados,
    - 0 a 30 partes de ureia,
    - 0 a 30 partes de um “extensor” escolhido dentre os derivados da lignina e as proteínas animais ou vegetais.
  13. 13. Produto isolante acústico e/ou térmico à base de lã mineral, caracterizado pelo fato de ser encolado com a ajuda da composição de encolamento do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.
  14. 14. Véu de fibras minerais, caracterizado pelo fato de ser encolado com a ajuda da composição de encolamento do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.
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