ES2220497T3 - Resina para un ligante de lana mineral que comprende el producto de reaccion de una amina con un primero y un segundo anhidrido. - Google Patents
Resina para un ligante de lana mineral que comprende el producto de reaccion de una amina con un primero y un segundo anhidrido.Info
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Abstract
Resina para un ligante adecuado para enlazar fibras minerales como la lana de vidrio o de piedra, de manera que dicha resina comprenda el producto de reacción de una mezcla libre de polímeros de una amina con un primer anhídrido y un segundo anhídrido, caracterizada por que dichos primer y segundo anhídridos son anhídridos cíclicos diferentes, siendo el primer anhídrido cíclico un anhídrido alifático y el segundo anhídrido cíclico un anhídrido aromático.
Description
Resina para un ligante de lana mineral que
comprende el producto de reacción de una amina con un primero y un
segundo anhídrido.
La invención hace referencia a un compuesto o a
sales del mismo adecuadas para su uso como un ligante para fibras
minerales, es decir, fibras vítreas hechas por los hombres (MMVF),
por ejemplo, escoria de vidrio o lana de piedra, es decir, lana
mineral, en particular lana de roca, una composición ligante que
comprende dicho compuesto, un proceso que proporciona dicho
compuesto y composición, un producto a base de fibra mineral que se
suministra con dicho ligante y el uso de dicho compuesto y
composición como un ligante de fibra mineral.
Las resinas de fenol y de formaldehído que se
utilizan principalmente como ligantes para la escoria de vidrio o la
lana de piedra liberan sustancias tóxicas durante el proceso de
curado, por ejemplo, formaldehído.
Durante la aplicación y el curado de los
ligantes, después del suministro de los mismos a las fibras
minerales, se liberan fenol, formaldehído y amoníaco. Esto no es
deseable desde un punto de vista ambiental.
Además durante la aplicación, principalmente por
pulverizado, del ligante sobre el vidrio hilado o las fibras de
piedra, se pierde una gran cantidad de ligante, que es casi
imposible de recuperar para una reutilización.
En la solicitud de patente publicada W09936360 se
ha descrito una resina libre de formaldehído y de fenol, adecuada
para un ligante para fibras de lana mineral. La
EP-A-0354361 describe resinas
formadas por la reacción de una amina con dos anhídridos aromáticos
cíclicos diferentes.
La EP-A-0726252
describe el producto de reacción del anhídrido ftálico y de una
amina.
La US-A-4074988
describe un ligante para fibras de vidrio, que comprende el producto
de condensación de un anhídrido con una amina polifuncional.
La EP-A-0826710
describe una composición endurecible para enlazar fibras de vidrio,
que comprende el producto de reacción de un poliácido, un compuesto
H activo con al menos dos H y acelerador.
La US-A-3767671
describe un compuesto imida ftálico para el dimensionamiento de
fibras de vidrio.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona una resina para un ligante apropiado para
fibras minerales como el vidrio o la lana de piedra conforme a las
reivindicaciones 1-6.
Los inventores han descubierto que las resinas
obtenidas al mezclar diferentes anhídridos cíclicos, es decir, un
anhídrido alifático y un anhídrido aromático en una mezcla libre de
polímeros con una amina, da lugar a una resina adecuada para un
ligante de lana mineral, que tiene unos tiempos de curado
deseables.
Los inventores son de la teoría de que la elevada
velocidad de curado quizás no se relaciona únicamente con el uso
combinado de anhídridos cíclicos, sino que también con el ajuste del
pH, preferiblemente entre 2,5 y 4,2, mediante el empleo de ácidos
carboxílicos aromáticos. Estos ácidos carboxílicos son más ácidos
que los alifáticos. El anhídrido trimelítico es incluso más ácido
debido a la presencia de un grupo que arranca un electrón extra.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un ligante conforme a las reivindicaciones
7-10.
De acuerdo con otro aspecto adicional de la
presente invención, se aporta un proceso para proporcionar una
resina libre de polímero para un ligante adecuado para enlazar
productos de fibras minerales conforme a la reivindicación 11.
De acuerdo con otro uso de la presente invención,
se indica el uso de la resina a la que antes se hace referencia en
un ligante de lana mineral.
La invención se aclarará además mediante la
siguiente descripción respecto a los ejemplos.
Tres composiciones ligantes se preparaban
conforme a los cocientes molares tal como se muestra en la tabla 1,
donde varios aceleradores se añadían a estas composiciones (ver la
columna 3 de la tabla 1).
Se utiliza un reactor de vidrio con camisa
exterior doble, calentado con agua caliente, dispuesto con un
agitador magnético y un condensador a reflujo.
En el reactor se colocaban 158 g de dietanolamina
(DEA) y 100 g de agua y se calentaban a 70ºC.
Luego se añadían 228 g de anhídrido
tetrahidroftálico (THPA) y se dejaba que la temperatura ascendiera a
90ºC. Esto indica un cociente molar DEA:THPA = 1:1.
Se dejaba que el tiempo de reacción fuera de 120
minutos antes de enfriar la resina.
Del mismo modo, se preparaba otra resina con un
cociente molar DEA (158 g):THPA (365 g) = 1:1,4.
La solución ligante se preparaba diluyendo la
resina hasta aproximadamente un 40% de sólidos con agua. Cuando se
usaban aceleradores, estos se añadían a la solución ligante cuando
estaba preparada para el análisis.
Se usaba el mismo equipo y procedimiento que para
el ligante 1, a excepción de que el anhídrido ftálico (PTA) se
añadía a la mezcla cuando se había disuelto todo el THPA.
Se preparaban 3 resinas con diferentes cocientes
molares de los compuestos.
Los cocientes molares usados son:
DEA(158 g): THPA(228 g): PTA (89
g)= 1:1:0,4
DEA(158 g): THPA(183 g):
PTA(133 g)= 1:0,8:0,6
DEA(158 g): THPA(137 g):
PTA(178 g)= 1:0,6:0,8
La solución ligante se preparaba diluyendo la
resina hasta aproximadamente un 40% de sólidos con agua. Cuando se
empleaban aceleradores, éstos se añadían a la solución ligante
cuando estaba preparada para el análisis.
El mismo equipo y procedimiento se usaban como
para el ligante 1, a excepción de que el anhídrido trimelítico (TMA)
se añadía a la mezcla cuando todo el THPA se había disuelto.
Se preparaban 4 resinas con diferentes cocientes
molares de los compuestos.
Los cocientes molares usados son:
DEA(158 g): THPA(297 g): TMA (29
g)= 1:1,3:0,1
DEA(158 g): THPA(274 g): TMA (58
g)= 1:1,2:0,2
DEA(158 g): THPA(228 g):
TMA(115 g)= 1:1:0,4
DEA(158 g): THPA(183 g): TMA
(173g)= 1:0,8:0,6
La solución ligante se preparaba diluyendo la
resina hasta aproximadamente un 40% de sólidos con agua. Cuando se
empleaban aceleradores, éstos se añadían a la solución ligante
cuando estaba preparada para el análisis.
Se medían las características del curado de los
ligantes 1-4 y se plasmaban los resultados en la
tabla 1. Estos indican el tiempo de reacción a una cierta
temperatura, medida como el tiempo necesario para obtener un
comportamiento "no fluido" del ligante que se expresa como
"tiempo de flujo".
3 gotitas de solución ligante se colocan sobre un
"cubreobjetos de vidrio del microscopio" y se secan en un
incubador a 90ºC durante 45 minutos.
El "tiempo de flujo" se mide colocando el
"cubreobjetos del microscopio" previamente secado sobre una
placa metálica a una temperatura prefijada a 200ºC. (Usada como una
mesa calefactora Stork-Tronic Preziterm).
Una espátula muy fina o similar se utiliza para
agitar el ligante. Cuando el ligante se vuelve muy viscoso y se pega
a la espátula, se mide el tiempo como el "tiempo de flujo".
\newpage
Se preparan 5 muestras, y por experiencia de lo
anterior esperas lo máximo posible antes de empezar a agitar para
evitar que se produzca el enfriamiento.
La media de las dos últimas muestras se emplea
como el "tiempo de flujo".
La adición de anhídridos aromáticos como PTA y
TMA 15 reduce el "tiempo de flujo" con un factor 2.
Los aceleradores como el ácido cítrico, ácido
fosfónico o fosfinato sódico reducen el "tiempo de flujo" en un
factor 2 cuando se usa THPA como el único anhídrido. Los
aceleradores no disminuyen el "tiempo de flujo" cuando en la
formulación existen anhídridos aromáticos. Ellos actúan propiamente
como un acelerador.
La temperatura de reacción preferida es de 90 a
100ºC usando formulaciones que contienen hasta un 30% P/P de agua
del peso de anhídrido. El agua se mezcla con la dietanolamina antes
de que se añada el anhídrido.
Usando una temperatura de reacción inferior puede
producirse la precipitación si se almacena más de 2 semanas una
proporción en sólidos superior al 75%.
Si se diluye enseguida con agua hasta un
contenido en sólidos inferior al 60% no se observa ninguna
precipitación.
Desde el punto de vista del almacenamiento y del
transporte resulta ventajoso que el contenido en sólidos sea lo más
elevado posible.
Se inicia el enfriamiento a reflujo.
Se bombean 40 Kg. de dietanolamina (60ºC) en el
reactor
El agitador se pone en marcha, se añaden 24 Kg.
de agua desmineralizada y la temperatura alcanza los 70ºC.
Se añaden 80 Kg. de anhídrido tetrahidroftálico
por partes durante aproximadamente 15 minutos, sin dejar que la
temperatura exceda los 95ºC. El reactor se enfría si es preciso.
La temperatura de reacción se mantiene a
90-95ºC durante 15 minutos una vez se ha disuelto
todo el anhídrido.
Después de 15 minutos, la resina se enfría a
temperatura ambiente.
La resina contenía aproximadamente un 80% de
sólidos determinados a 200ºC.
Se utiliza un reactor de tubo de acero inoxidable
con doble envuelta exterior con un mezclador estático a la entrada.
La temperatura en el reactor se mantiene mediante el enfriamiento o
calentamiento con agua.
La dietanolamina a 60ºC y una suspensión acuosa
de anhídrido tetrahidroftálico se bombean en el reactor de tubo y se
mezclan cuando pasan al mezclador estático. La temperatura asciende
y se ajusta a 90-95ºC. La dietanolamina y la
suspensión acuosa de anhídrido tetrahidroftálico son bombeadas de
depósitos distintos en una proporción previamente fijada para la
formulación de la resina.
El flujo de los componentes se ajusta de manera
que el tiempo empleado por la mezcla de reacción para pasar al
mezclador estático y salir del reactor es de aproximadamente 20
minutos. El volumen del reactor de tubo es de 33 litros. El flujo es
aproximadamente de 100 Kg. por hora, o de 20 Kg. de dietanolamina y
80 Kg. de suspensión que contiene 40 Kg. de anhídrido
tetrahidroftálico en 40 Kg. de agua, todo por hora.
Cuando la mezcla de reacción deja el reactor
puede diluirse con agua hasta un 30% en sólidos, enfriarse a
temperatura ambiente y ya está lista para su uso.
Otros aditivos como el agente de acoplamiento del
silano, los aceleradores del curado, el agente hidrofílico o
hidrofóbico etc. se pueden añadirse al ligante "en circulación"
después del reactor.
La invención no se limita a la descripción
anterior; los derechos requeridos se determinan bien por las
reivindicaciones siguientes.
Claims (13)
1. Resina para un ligante adecuado para enlazar
fibras minerales como la lana de vidrio o de piedra, de manera que
dicha resina comprenda el producto de reacción de una mezcla libre
de polímeros de una amina con un primer anhídrido y un segundo
anhídrido, caracterizada porque dichos primer y segundo
anhídridos son anhídridos cíclicos diferentes, siendo el primer
anhídrido cíclico un anhídrido alifático y el segundo anhídrido
cíclico un anhídrido aromático.
2. Resina conforme a la reivindicación 1, de
manera que dicha resina comprende el producto de reacción de una
amina y dicho primero y segundo anhídridos a un pH entre 2,5 y
4,2.
3. Resina conforme a las reivindicaciones 1 ó 2,
donde el anhídrido alifático se selecciona a partir del anhídrido
tetrahidroalifático, el anhídrido hexahidroalifático, el anhídrido
metiltetrahidroalifático, anhídrido succínico, anhídrido nádico,
anhídrido maleico, anhídrido glutárico y mezclas de los mismos.
4. Resina conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, donde el anhídrido aromático se selecciona a
partir del anhídrido ftálico, anhídrido trimelítico, dianhídrido
piromelítico, anhídrido metilftálico y mezclas de los mismos.
5. Resina conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, donde la amina es una
\beta-hidroxialquilamina
N-sustituida seleccionada a partir de la
(di)etanolamina, 1-(m)etiletanolamina,
n-butiletanolamina,
1-(m)etilisopro-panolamina,
3-amino-1,2-propanodiol,
2-amino-1,3-propa-nodiol,
tris(hidroximetil)aminometano, preferiblemente la
dietanolamina.
6. Resina conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, donde la concentración del anhídrido
alifático es superior a la concentración del anhídrido
aromático.
7. Ligante para fibras minerales como la lana de
vidrio o de piedra, de manera que dicho ligante comprende una resina
conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-6 o
a una sal de las mismas.
8. Ligante conforme a la reivindicación 7, que
además comprende un acelerador y uno o más aditivos de resina como
el aminopropil siloxano, para mejorar la adherencia al vidrio,
térmica y estabilizadores UV, compuestos tensoactivos, rellenos como
la arcilla, silicatos, sulfato de magnesio y pigmentos, como el
óxido de titanio, agentes hidrofobizantes como los compuestos de
flúor, aceites, minerales y aceites de silicona.
9. Ligante conforme a la reivindicación 8, donde
el acelerador se selecciona a partir del fosfinato sódico, ácido
fosfínico, ácido cítrico, ácido adípico y
\beta-hidroxialquilamida.
10. Resina conforme a las reivindicaciones 8 ó 9,
donde los aditivos se seleccionan a partir de mono-, di-, y
polisacáridos, como la sacarosa, jarabe de glucosa, almidón
modificado y almidón, urea, diciandiamida, poliglicoles, acrílicos,
furfural, carboximetilcelulosa, celulosa y alcohol de
polivinilo.
11. Proceso para preparar una resina para un
ligante adecuado para enlazar fibras minerales, de manera que dicho
proceso comprende la etapa de mezcla, en unas condiciones de
reacción, de una amina con un primer anhídrido y un segundo
anhídrido, en una mezcla libre de polímeros, siendo dicho primer y
segundo anhídridos, anhídridos cíclicos diferentes, siendo el primer
anhídrido cíclico un anhídrido alifático y el segundo anhídrido
cíclico un anhídrido aromático.
12. Uso de un ligante conforme a cualquiera de
las reivindicaciones 7 a 10 para enlazar fibras minerales como la
lana de vidrio o de piedra.
13. Producto de fibra mineral, en particular
producto de lana mineral, enlazado por un ligante curado conforme a
cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.
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