MX2014001362A - Composicion de encolado para lana mineral a base de sacarido reductor y de sacarido hidrogenado, y productos aislantes obtenidos. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a productos aislantes a base de lana mineral, principalmente de vidrio o roca, que comprenden, al menos un sacárido reductor, al menos un sacárido hidrogenado, y al menos un agente de reticulación polifuncional, el (los) sacárido (s) hidrogenado (s) representa (n) 10 a 90% del peso total del (los) sacárido (s) reductor (es) y del (los) sacárido (s) hidrogenado (s). También tiene por objeto los productos aislantes a base de fibras minerales obtenidas y su proceso de fabricación.

Description

COMPOSICION DE ENCOLADO PARA LANA MINERAL A BASE DE SACARIDO REDUCTOR Y DE SACARIDO HIDROGENADO, Y PRODUCTOS AISLANTES OBTENIDOS CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con el campo de los productos de aislamiento térmico y/o acústico, la base de lana mineral, especialmente de vidrio o de roca, y un aglutinante orgánico sin formaldehido .

La invención se relaciona de manera más particular con una composición de encolado reticulable para formar el aglutinante orgánico, el cual contiene un sacárido reductor, un sacárido hidrogenado y un agente reticulante polifuncional .

La invención también se relaciona con un método para preparar la composición de encolado, y los productos aislantes resultantes.

La fabricación de productos aislantes a base de lana mineral generalmente comprende un paso de fabricar la lana en sí, el cual puede ser llevado a cabo por varios métodos, por ejemplo, de acuerdo con la técnica conocida de producción de fibra por centrifugación interna o externa.

La centrifugación interna consiste de introducir el material mineral fundido (vidrio o roca) en una centrífuga que comprende una multitud de orificios pequeños, siendo el material proyectado hacia la pared periférica del dispositivo bajo la acción de la fuerza centrifuga y dejando este en forma de filamentos. La salida de la centrifuga, los filamentos son estirados e introducidos en un dispositivo receptor de un flujo de gas de alta temperatura y alta velocidad, formando una capa de fibras (o lana mineral) .

La centrifugación externa implica verter el material fundido sobre la superficie periférica externa de partes giratorias llamadas rotores, desde donde el material fundido es eyectado bajo la acción de la fuerza centrifuga. También se proporcionan medios para estirar por medio de un flujo de gas y para recolectar sobre un receptor.

Para asegurar que las fibras sean reunidas y proporcionar a la capa cohesión, es rociada una composición de un colado que contiene una resina termoendurecible sobre las fibras, o sobre su trayectoria desde la salida de la centrifuga hasta el dispositivo receptor. La capa de fibras recubiertas con el aglutinante es sometida a un tratamiento térmico, a una temperatura generalmente superior a 100°C, para efectuar la policondensación de la resina y de este modo obtener un producto aislante térmico y/o acústico que tiene propiedades especificas, especialmente estabilidad dimensional, resistencia a la tracción, recuperación del espesor después de la compresión y color uniforme.

La composición de encolado que va a ser aplicada sobre la lana mineral está generalmente en forma de una solución acuosa que contiene la resina termoendurecible y aditivos como un catalizador de la reticulación para la resina, un silano promotor de la adhesión, y un aceite mineral antipolvo, etc. La composición de encolado es aplicada generalmente sobre las fibras por roció.

Las propiedades de la composición de encolado o adhesiva dependen en gran medida de las características de la resina. Desde el punto de vista de la aplicación, la composición de encolado o adhesiva debe tener buena capacidad de rocío y debe ser capaz de depositarse sobre la superficie de las fibras para unirlas efectivamente.

La resina debe ser estable durante un periodo de tiempo dado antes de ser usada para formar la composición de encolado, siendo generalmente la composición preparada en el momento del uso mezclando la resina y los aditivos mencionados anteriormente.

En términos reguladores, la resina no debe ser contaminante, es decir debe contener - y deberá generar durante el paso de unión o posteriormente, la cantidad mínima posible de compuestos que puedan ser peligrosos para la salud humana o el ambiente.

Las resinas termoendurecibles más comúnmente usadas son resinas fenólicas de la clase del resol. Además de su buena capacidad de reticulación en las condiciones térmicas mencionadas anteriormente, esas resinas son solubles en agua, poseen buena afinidad por fibras minerales, especialmente de vidrio, son relativamente baratas .

Los resoles más comunes son obtenidos por condensación y fenol de formaldehído, en presencia de un catalizador básico. Al final, esos resoles contienen una cierta proporción de monómeros sin reaccionar, en particular formaldehído, cuya presencia es indeseable en consideración de sus efectos peligrosos conocidos.

Por esta razón, las resinas a base de resol generalmente son tratadas con urea la cual reacciona con el formaldehído libre, capturando este en forma de condensados de urea-formaldehído no volátiles. Además, en la presencia de urea en la resina da una cierta ventaja económica debido a su bajo costo, puesto que puede ser introducida en cantidades relativamente grandes sin afectar las unidades de uso de la resina, especialmente sin afectar de manera adversa las propiedades mecánicas del producto terminado, lo cual baja el costo total de la resina considerablemente.

No obstante se ha observado que, a las condiciones de temperatura a la cual la capa es sometida para obtener la reticulación de la resina, los condensados de urea-formaldehído son inestables; se descomponen dando formaldehido y urea nuevamente, siendo esta última degradada al menos parcialmente a amoniaco, y son liberados hacia atmósferas del taller.

Las regulaciones sobre protección ambiental se han vuelto más estrictas y obligan a los fabricantes de productos aislantes a encontrar soluciones mediante las cuales los niveles de emisiones indeseables, especialmente formaldehido, puedan reducirse aún más.

Las soluciones para reemplazar los resoles en las composiciones de encolado o adhesivos, son conocidas y se basan en el uso de un ácido carboxilico y un alcohol.

En la US 5 340 868, el aglutinante comprende un polímero policarboxílico, una ß-hidroxilamida y al menos un ácido carboxilico monomérico trifuncional .

También han sido descritas composiciones de encolado o adhesivas que comprenden una alcanolamina que contiene al menos dos grupos hidroxilo y un polímero policarboxílico (US 6 071 994, US 6 099 773, US 6 146 746) el cual puede ser combinado con un copolímero (US 6 299 936) .

También han sido propuestas composiciones de encolado que comprenden un copolímero policarboxílico y un poliol (US 2002/0091185, US 2002/0091185). Esas composiciones pueden, además de contener un catalizador, el cual puede ser un compuesto que contiene fósforo (US 5 318 990, US 5 661 213, US 6331 350, US 2003/0008978), un fluoroborato (US 5 9777 232) o una cianamida, una dicianamida o una cianoguanidina (US 5 932 689) , o un tensoactivo catiónico, anfotérico o no iónico (US 2002/0188055) , o un agente de acoplamiento del tipo del silano (US 2004/0002567) .

La WO 2006/120523 describe una composición de unión que comprende (a) un poli (alcohol vinílico) (b) un agente reticulante multifuncional seleccionado de poliácidos no monoméricos o sales de los mismos, anhídridos o un polialdehido no polimérico y (c) opcionalmente un catalizador, estando la relación en peso de (a)/(b) en el intervalo de 95:5 a 35:65 y siendo el pH al menos igual a 1.25.

De la WO 2008/053332, también se conoce una composición de encolado o adhesivo la cual comprende un aducto de (a) un azúcar polimérico y (b) un agente reticulante multifuncional seleccionado de poliácidos monoméricos o sales de los mismos, y anhídridos, el cual se obtiene en condiciones tales que la relación en peso (a)/(b) esté en el intervalo de 95:5 a 35:65.

Además, han sido descritas composiciones de encolado en las cuales todos o parte de los alcoholes son reemplazados con uno o más sacáridos .

En la US 2005/0215153, la composición de encolado se forma a partir de un preaglutinante que contiene un polímero de ácido carboxílico y de un poliol, y una dextrina como coaglutinante.

En la US 5 895 804, la composición de encolado comprende un polímero de ácido carboxílico con un peso molecular de al menos 1000 y un polisacárido con un peso molecular de al menos 10 000.

El la WO 2009/080938, la composición de encolado comprende al menos un ácido carboxílico orgánico de peso molecular menor que o igual a 1000 y al menos un monosacárido y/o polisacárido.

Finalmente, se conoce una composición de encolado de la WO 2010/029266 que comprende al menos un azúcar hidrogenado y un agente reticulante polifuncional .

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION El propósito de la presente invención es mejorar las composiciones de encolado conocidas, especialmente la que es descrita en la WO 2009/080938, y los productos aislantes térmicos y/o acústicos obtenidos de la composición .

En efecto se encontró que la aplicación de la composición de encolado sobre fibras minerales por rocío era no satisfactoria: inmediatamente después del rocío, algo del agua contenida de las gotas es eliminada, conduciendo a un incremento considerable en la viscosidad de la composición de encolado. Como resultado, las gotas se distribuyen menos efectivamente sobre la superficie de las fibras minerales y por lo tanto menos bien en los puntos de unión de las fibras de lo que se requiere.

Para superar esta desventaja, debe ser agregada una cantidad adicional de agua a la composición de encolado o por separado sobre las fibras al momento del rocío. El incremento en la cantidad de agua durante el rocío presenta problemas en la estufa donde la pieza no terminada de fibras minerales unidas es tratada para obtener la reticulación del aglutinante. Para remover el exceso de agua, es necesario incrementar la temperatura en la estufa, o incrementar el tiempo de residencia de la pieza no terminada en la estufa reduciendo la velocidad de la línea de producción. Cualquiera que sea la solución que se seleccione, existe un incremento en el costo del producto aislante terminado.

De acuerdo con la invención, una proporción del sacárido en la composición de encolado conocida es reemplazada con un sacárido hidrogenado, el cual puede disminuir la viscosidad de la composición de encolado a un valor que es suficientemente bajo para ser rociada correctamente sobre las fibras minerales sin tener que recurrir a la adición de más agua.

Otro propósito de la invención es proponer una composición de encolado que haga posible obtener una alta eficiencia lineal del aglutinante, como será explicado más adelante .

Para lograr esos objetivos, la presente invención propone una composición de encolado para productos aislantes basados en lana mineral, especialmente de vidrio o de roca, la cual comprende - al menos un sacárido reductor, - al menos un sacárido hidrogenado, y - al menos un agente reticulante polifuncional . los sacáridos hidrogenados representan del 10 al 90% del peso total de los sacáridos reductores y de los sacáridos hidrogenados.

La expresión "sacárido reductor" debe comprenderse en el sentido convencional, es decir un monosacárido o un polisacárido que contiene un grupo OH de hemiacetal libre, teniendo especialmente el grupo una acción reductora sobre soluciones cupro-alcalinas .

Como ejemplos de monosacáridos reductores, podemos mencionar a los sacáridos reductores que comprenden de 3 a 8 átomos de carbono, preferiblemente las aldosas y de manera ventajosa aldosas que contienen de 5 a 7 átomos de carbono. Las aldosas particularmente preferidas son las aldosas naturales (pertenecientes a la serie D) , especialmente hexosas como la glucosa, mañosa y galactosa.

El polisacárido reductor de acuerdo con la invención es seleccionado de los polisacáridos reductores que tienen un peso molecular promedio en peso inferior a 100 000, preferiblemente inferior a 50 000, de manera ventajosa inferior a 10 000, y mejor aun superior a 180.

De manera ventajosa, el polisacárido reductor tiene un índice de polidispersidad (PI) definido por la relación del peso molecular promedio en peso al peso molecular promedio numérico, el cual es menor que o igual a 10.

Preferiblemente, el polisacárido reductor contiene al menos una unidad seleccionada de las aldosas mencionada anteriormente, de manera ventajosa glucosa. Los polisacáridos los cuales están constituidos predominantemente (hasta más de 50% en peso) de unidades de glucosa son particularmente preferidos.

De acuerdo con una modalidad preferida, la invención usa una mezcla de monosacáridos y/o polisacáridos reductores, especialmente obtenidos de plantas, en particular, dextrina.

Las dextrinas son compuestos que corresponden a la fórmula general (C6Hio05)n obtenida por la hidrólisis parcial de almidón. Los métodos de preparación de dextrinas son conocidos. Por ejemplo, las dextrinas pueden ser preparadas calentando o secando hasta sequedad un almidón, generalmente en presencia de un catalizador ácido, lo cual conduce a la ruptura de las moléculas de amilosa y de amilopectina de las cuales está constituido el almidón, hasta productos de peso molecular más bajo. Las dextrinas también pueden ser obtenidas tratando el almidón enzimáticamente con una o más amilasas, especialmente microbianas, que sean capaces de hidrolizar los enlaces del almidón. La naturaleza del tratamiento (químico o enzimático) y las condiciones de la hidrólisis tienen una influencia directa sobre el peso molecular promedio y la distribución de pesos moleculares de la dextrina.

Las dextrinas de acuerdo con la invención pueden ser obtenidas a partir de almidón o de derivados de almidón de diferente origen vegetal, por ejemplo, derivadas de tubérculos como la papa, mandioca, arrurruz y camote, derivadas de granos como el trigo, maíz, centeno, arroz, cebada, mijo, avena y sorgo, derivadas de frutas como el castaño y la avellana o derivadas de plantas leguminosas, como el chícharo y frijol.

Las dextrinas son particularmente preferidas dado que tienen un equivalente de dextrosa DE mayor que o igual a 5, preferiblemente mayor que o igual a 10, de manera ventajosa mayor que o igual a 15, y de manera aún mejor menor de 100.

Convencionalmente, el equivalente de dextrosa DE es el derivado por la siguiente relación: número de enlaces glicósidos rotos DE— IUU A número de enlaces glicósido en el almidón inicial El "sacárido hidrogenado" significa todos los productos resultantes de la reducción, por cualquier medio, de un sacárido seleccionado de monosacáridos, oligosacáridos , polisacáridos , lineales, ramificados o cíclicos, y mezclas de esos productos, especialmente hidrolizados de almidón.

La hidrogenacion del sacárido puede ser llevada a cabo por métodos conocidos, trabajando en condiciones de alta presión de hidrógeno y alta temperatura, en presencia de un catalizador seleccionado de los Grupos IB, IIB, IVB, VI, VII y VIII de la Tabla Periódica de elementos, preferiblemente del grupo que comprende níquel, platino, paladio, cobalto, molibdeno y mezclas de los mismos. El catalizador preferido es el níquel de Raney. La hidrogenacion convierte el sacárido o la mezcla de sacáridos (por ejemplo, un hidrolizado de almidón) a los polioles correspondientes .

Aunque no se prefiere, la hidrogenacion puede ser llevada a cabo en ausencia de catalizador de la hidrogenacion, en presencia de una fuente de hidrógeno diferente al gas hidrógeno, por ejemplo un borohidruro de un metal alcalino como el borohidruro de sodio.

Como ejemplo de sacáridos hidrogenados, podemos mencionar al eritritol, arabitol, xilitol, sorbitol, manitol, iditol, maltitol, isomaltitol, lactitol, celobitol, palatinitol, maltotritol y los productos de la hidrogenación de hidrolizados de almidón, especialmente comercializados por la compañía Roquette bajo la designación de Polysorb®. Preferiblemente, son usados los productos de la hidrogenación de hidrolizados de almidón, de manera ventajosa un jarabe de maltitol.

El sacárido hidrogenado de acuerdo con la invención tiene un peso molecular promedio numérico inferior a 100 000, preferiblemente inferior a 50 000, de manera ventajosa inferior a 5000, de manera más particular inferior a 1000, y aún mejor superior a 150.

En la composición de encolado, los sacáridos hidrogenados representan preferiblemente 18 a 80% del peso total de los sacáridos reductores y de los sacáridos hidrogenados, y de manera ventajosa del 30 a 70% y de manera aún mejor del 40 al 60%.

Como ya se mencionó, además de hacer disminuir la viscosidad de la composición de encolado, el reemplazo de una proporción del sacárido con un sacárido hidrogenado tiene un efecto positivo sobre la eficiencia lineal del aglutinante en la fabricación del producto aislante a base de lana mineral. Esta eficiencia es definida como la relación de la cantidad de aglutinante en el producto aislante terminado a la cantidad de composición de encolado (excluyendo el agua) usada en la fabricación del producto. La eficiencia del aglutinante es mayor, a un contenido de sacárido total constante, cuando la composición de encolado contiene al menos un sacárido hidrogenado. Los inventores creen que el incremento en la eficiencia resulta del hecho de que el sacárido hidrogenado no puede ser deshidratado, a diferencia de los sacáridos no hidrogenados.

El agente reticulante polifuncional puede reaccionar con los grupos hidroxilo del sacárido reductor y del sacárido hidrogenado bajo la acción del calor para formar enlaces éster, conduciendo a la formación de una red polimérica en el aglutinante final. Esta red polimérica significa que pueden establecerse enlaces en los puntos de unión de las fibras en la lana mineral.

El agente reticulante polifuncional es seleccionado de ácidos policarboxilicos orgánicos o sales de esos ácidos, anhídridos y poliacetales .

"Acido policarboxílico orgánico" significa un ácido orgánico que comprende al menos dos funciones carboxilo, preferiblemente a lo más 300, de manera ventajosa a lo más 70, y mejor aún a lo más 15 funciones carboxilo .

El ácido policarboxílico orgánico puede ser un ácido no polímero o polimérico; este tiene un peso molecular promedio numérico generalmente menor que o igual a 50 000, preferiblemente menor que o igual a 10 000 y de manera ventajosa menor que o igual a 5000.

El ácido policarboxilico orgánico no polimérico es un ácido aciclico lineal o ramificado, saturado o insaturado, un ácido cíclico o un ácido aromático.

El ácido policarboxilico orgánico no polimérico puede ser un ácido dicarboxilico, por ejemplo ácido oxálico, ácido malónico, ácido succinico, ácido glutárico, ácido adipico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido málico, ácido tartárico, ácido tartrónico, ácido aspártico, ácido glutámico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido maleico, ácido traumático, ácido canfórico, ácido itálico y derivados de los mismos, que contengan especialmente al menos un átomo de boro o cloro, ácido tetrahidroftálico y derivados de los mismos, que contengan especialmente al menos un átomo de cloro como el ácido cloréndico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido mesacónico y ácido citracónico; un ácido tricarboxilico, por ejemplo ácido cítrico, ácido tricarbalílico, ácido 1 , 2 , 4-butantricarboxílico, ácido aconítico, ácido hemimelítico, ácido trimelítico y ácido trimésico; un ácido tetracarboxílico, por ejemplo, ácido 1, 2, 3, 4-butantetracarboxílico y ácido piromelítico.

De manera particularmente ventajosa, el ácido policarboxilico orgánico no polimérico contiene de dos a cuatro funciones carboxilico.

Como ejemplos de ácido policarboxilico orgánico polimérico, podemos mencionar a los homopolimeros de ácido carboxilico insaturado como el ácido (met ) acrilico, ácido crotónico, ácido isocrotónico, ácido maleico, ácido cinámico, ácido 2-metilmaleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido 2-metilotacónico, ácido a, ß-metilen-glutárico y monoésteres de ácido dicarboxilico insaturado, como maleatos y fumaratos de alquilo de Ci-Cio, y copolimeros de al menos un ácido carboxilico insaturado mencionado anteriormente y al menos un monómero vinilico como el estireno, ya sea no sustituido o sustituido con grupos alquilo, hidroxialquilo, o sulfonilo, o con un átomo de halógeno (met ) acrilonitrilo, (met ) acrilamida, insaturada o sustituido con grupos alquilo de Ci-Cio, alquil (met ) acrilatos , especialmente (met ) acrilato de metilo, (met ) acrilato de etilo, (met ) acrilato de n-butilo, y n-(met ) acrilato de isobutilo, (met ) acrilato de glicidilo, butadieno, y un éster vinilico, especialmente acetato de vinilo .

Preferiblemente, la composición de encolado comprende al menos un ácido policarboxilico orgánico no polimérico que tiene un peso molecular promedio numérico menor o igual a 1000, preferiblemente menor que o igual a 750 y de manera ventajosa menor que o igual a 500, opcionalmente mezclado con al menos un ácido orgánico polimérico .

El agente reticulante polifuncional también puede ser un anhídrido, especialmente anhídrido maleico, anhídrido succínico o anhídrido itálico. Sin embargo, la adición de un anhídrido en a la composición de encolado produce una caída aguda en el pH, lo cual conduce a problemas de corrosión del equipo en la línea de fabricación e hidrólisis del sacárido hidrogenado. Mediante la adición de una base, el pH de la composición de encolado puede incrementarse lo suficiente para evitar esos problemas. Los costos asociados con la adición extra de la base significan que el uso del anhídrido no es preferido.

El agente de reticulante polifuncional también puede ser un polialdehído .

"Polialdehído" significa un aldehido que comprende al menos dos funciones aldehido.

Preferiblemente, el polialdehído es un dialdehído no polimérico, por ejemplo glioxal, glutaraldehído, 1,6-hexandial o dialdehído 1, 4-tereftálico.

Los polialdehídos tienen reactividad muy alta con respecto a los grupos hidroxilo del sacárido reductor y del sacárido hidrogenado pero también los grupos hidroxilo en general, los cuales pueden presentar problemas, especialmente una disminución en la estabilidad y/o pregelificación de la composición de encolado antes del tratamiento de reticulación térmica. Para evitar esos problemas, las funciones aldehido del polialdehído son bloqueadas, de manera ventajosa, para evitar la reacción con los constituyentes presentes en la composición de encolado antes de que la lana mineral entre a la estufa. Como ejemplos de agentes para bloquear las funciones aldehido, podemos mencionar la urea y ureas cíclicas.

Entre los agentes reticulantes polifuncionales mencionados anteriormente, se prefieren los ácidos policarboxílieos orgánicos.

En la composición de encolado, los sacáridos reductores y los sacáridos hidrogenados se representan del 10 al 90% del peso de la mezcla que consiste de los sacáridos reductores, y los sacáridos hidrogenados y el agente reticulante polifuncional, preferiblemente del 20 al 85 %, de manera ventajosa del 30 al 80 %, mejor aún del 40 al 65 % y de manera particularmente ventajosa del 45 al 65 %.

Generalmente, la composición de encolado de acuerdo con la invención no contiene monoalquilamina, dialquilamina y alcanolamina . En realidad, no se desea que esos componentes (los cuales son capaces de reaccionar con los otros constituyentes de la composición de encolado) sean incorporados en la red polimérica en el aglutinante final .

La composición de encolado puede comprender además un catalizador ácido o catalizador básico, el cual tiene especialmente la función de ajustar la temperatura del inicio de la reticulación.

El catalizador puede ser seleccionado de bases y ácidos de Lewis, como arcillas, sílice o sílice coloidal, aminas orgánicas, aminas cuaternarias, óxidos de metal, sulfatos de metal, cloruros de metal, sulfatos de urea, cloruros de urea y catalizadores a base de silicato.

El catalizador también puede ser un compuesto que contenga fósforo, por ejemplo una sal de hidrofosfito de metal alcalino, un fosfito de metal alcalino, un polifosfato de metal alcalino, un bifosfato de metal alcalino, un ácido fosfórico o un ácido alquilfosfónico . Preferiblemente, el metal alcalino es sodio o potasio.

El catalizador también puede ser un compuesto que contenga flúor o boro, por ejemplo ácido tetrafluorobórico o una sal de este ácido, especialmente un tetrafluoroborato de un metal alcalino como el sodio o potasio, un tetrafluoroborato de un metal alcalino térreo como el calcio o magnesio, un tetraflouroborato de zinc y un tetrafluoroborato de amonio.

Preferiblemente, el catalizador es hipofosfito de sodio, fosfito de sodio y mezclas de esos compuestos.

La cantidad de catalizador agregada a la composición de encolado puede representar hasta el 20% del peso total de los sacáridos reductores, de los sacáridos hidrogenados y del agente reticulante polifuncional , preferiblemente hasta 10%, y de manera ventajosa es al menos igual a 1%.

La composición de encolado de acuerdo con la invención puede comprender además los siguientes aditivos convencionales en las siguientes proporciones calculadas sobre la base de 100 partes en peso de sacáridos reductores, de sacáridos hidrogenados y de agente reticulante polifuncional : - de 0 a 2 partes de silano, en particular un aminosilano o un epoxisilano, - de 0 a 20 partes de aceite, preferiblemente de 4 a 15 partes, - de 0 a 30 partes de urea, preferiblemente de 0 a 20 partes, - de 0 a 5 partes de un silicón, - de 0 a 20 partes de un poliol diferente de los sacáridos mencionados anteriormente, - de 0 a 30 partes de un "extensor" seleccionado de los derivados de lignina como el lignosulfato de amonio (ALS) o lignosulfonato de sodio, proteínas animales o vegetales .

El papel de los aditivos es conocido y será recordado brevemente: el silano es un agente de acoplamiento entre las fibras y el aglutinante, y también juega un papel como agente antienvejecimiento; los aceites son agentes antipolvo e hidrofóbicos ; la urea y el glicerol desempeñan el papel de plastificantes y pueden evitar la pregelificación de la composición de encolado; el silicio es un agente hidrofóbico, con una función de reducir la absorción de agua por el producto aislante; el "extensor" es una carga orgánica que es soluble dispersable en la composición de encolado acuosa y especialmente hace posible reducir el costo de la composición de encolado o adhesiva.

El poliol agregado como aditivo es necesariamente diferente del sacárido reductor y el sacárido hidrogenado. Este poliol puede ser especialmente glicerol, un glicol como el etilenglicol , propilenglicol , butilenglicol y poli (alquilen) glicoles basados en esos glicoles, u homopolimeros de alcohol vinilico.

Cuando el agente reticulante polifuncional sea un ácido policarboxílico orgánico, la composición de encolado tiene un pH ácido, del orden de 1 a 5 dependiendo del tipo de ácido usado, preferiblemente mayor que o igual a 1.0. De manera ventajosa, el pH es mantenido en un valor al menos igual a 1.5 para limitar los problemas de inestabilidad de la composición de encolado y la corrosión de la linea de producción, a través de la adición de un compuesto de amina que es incapaz de reaccionar con el sacárido reductor y el sacárido hidrogenado, por ejemplo una amina terciaria, especialmente trietanolamina . La cantidad de compuesto de amina puede representar hasta 30 partes en peso del peso total de los sacáridos reductores y los sacáridos hidrogenados y del ácido policarboxilico orgánico .

Se pretende que la composición de encolado sea aplicada sobre fibras minerales, especialmente fibras de vidrio o de roca.

De manera convencional, la composición de encolado es proyectada sobre las fibras minerales en la salida de la centrifuga y antes de que sean recolectadas sobre el dispositivo receptor en forma de una capa de fibras, la cual es entonces tratada a una temperatura que permite la reticulación de la composición de encolado y la formación de un aglutinante infusible. La reticulación de la composición de encolado de acuerdo con la invención es efectuado a una temperatura comparable a la de una resina de fenol formaldehido convencional, a una temperatura mayor que o igual a 110°C, preferiblemente mayor que o igual a 130°C, y de manera ventajosa mayor que o igual a 140°C.

Los productos aislantes acústicos y/o térmicos obtenidos de esas fibras unidas también constituyen un objetivo de la presente invención.

Esos productos se encuentran generalmente en forma de una pieza no terminada o manta o fieltro de lana mineral, vidrio o de roca, o de una malla de fibras minerales, también de vidrio o de roca, que se pretende que forme especialmente una superficie que cubra la pieza no terminada o manta de fieltro.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION Los siguientes ejemplos ilustran la invención pero sin limitar esta en esos ejemplos, se midió lo siguiente : - la temperatura de inicio de la reticulación (TR) por Análisis Mecánico Dinámico (DMA), el cual caracteriza el comportamiento viscoelástico de un material polimérico. El procedimiento es el siguiente: un espécimen de papel Whatman es impregnado con la composición de encolado (contenido de sólidos orgánicos del orden del 40%) y entonces es fijada horizontalmente entre dos mordazas. Un elemento oscilante equipado con un dispositivo para medir el esfuerzo como función de la deformación aplicada está arreglado sobre la cara superior del espécimen. El dispositivo hace posible calcular el módulo elástico E' . El espécimen es calentado a una temperatura que varia de 20 a 250°C a razón de 4°C/min. Las mediciones son usadas para graficar la curva de variación del módulo elástico E' (en MPa) como función de la temperatura (en °C) , la forma general de la cual se muestra en la Figura 1. Los valores correspondientes a la temperatura del inicio de la reticulación (TR) en °C son determinados de la curva. la viscosidad expresada en Pa.s, usando un reómetro del tipo giratorio placa - placa con un corte de 100s"1, a 20°C. - la resistencia a la tracción de acuerdo con el estándar ASTM C 686-71T sobre una muestra cortada estampando el producto aislante. La muestra tiene una forma toroidal con una longitud de 122 mm, un ancho de 46 mm, un radio de curvatura del corte del borde externo igual a 38 mm y un radio de curvatura del corte del borde interno igual a 12.5 mm.

La muestra es colocada entre dos mandriles cilindricos de una máquina de prueba, uno de los cuales es móvil y se mueve a una velocidad constante. La fuerza de ruptura F (en Newton) de la muestra es medida y la resistencia a la tracción TS, definida por la relación de la fuerza de ruptura F al peso de la muestra, es calculada.

La resistencia a la tracción es medida después de la fabricación (resistencia inicial a la tracción notada TSfab) y después del envejecimiento acelerado en un autoclave en una temperatura de 105°C bajo una humedad relativa del 100 % durante 15 minutos (TS15) . - el espesor inicial del producto aislante y el espesor después de la compresión bajo varios periodos de tiempo con un grado de compresión (definido como la relación del espesor nominal al espesor bajo compresión) igual a 4.8/1 (ejemplos 7 a 12 y 15 a 17) y 8/1 (ejemplos 13 y 14). Las mediciones del espesor hacen posible evaluar el buen comportamiento dimensional del producto. - la absorción de agua bajo las condiciones del estándar EN 1609, expresada como kg de agua absorbido por m2 de producto aislante. Los productos aislantes que exhiben una absorción de agua de menos de 1 kg/m2 son considerados como poseedores de una absorción de agua a corto plazo bajas (24 horas) : ellos pertenecen a la categoría "WS" de acuerdo con la certificación ACERMI.

EJEMPLOS 1 A 6 Se prepararon composiciones de encolado o adhesivas que comprenden los constituyentes dados en la Tabla 1, expresados en partes en peso.

Las composiciones de encolado son preparadas agregando sucesivamente, a un recipiente que contiene agua, el sacárido reductor, el sacárido hidrogenado, ácido cítrico e hipofosfito de sodio (catalizador) , agitando vigorosamente hasta que los constituyentes se hayan disuelto completamente.

Las propiedades de las composiciones de encolado dadas en la Tabla 1 son evaluadas en comparación con una composición de encolado convencional que contiene una resina de fenol formaldehído y urea (Referencia) preparada de acuerdo con el ejemplo 2, prueba 1 de la WO 01/96254 Al y con una composición que no contiene sacárido hidrogenado (ejemplo comparativo 6) .

Las composiciones de encolado de los ejemplos 1 a 5 tienen una temperatura de inicio de la reticulación (TR) que es comparable a la del ejemplo comparativo 6 y el de Referencia .

El pH de las composiciones de encolado de acuerdo con las composiciones es similar al del ejemplo comparativo 6.

Las viscosidades de los ejemplos 1 a 5 son, sin importar el extracto seco, menores que las del ejemplo comparativo 6. Especialmente, las composiciones del ejemplo 4 con 70 y 75 % de extracto seco tienen una viscosidad que es aproximadamente 3 veces menor.

EJEMPLOS 7 A 14 Estos ejemplos ilustran la fabricación de productos aislantes en una linea industrial.

La lana de vidrio es producida en una forma continua sobre una linea con un ancho de 2.4 m por la técnica de centrifugación interna en la cual la composición de vidrio pulido es convertida en fibras por medio de una herramienta, conocida como disco de centrifugación, que comprende una canasta que forma una cámara para recibir la composición fundida y una banda periférica perforada por una multitud de orificios: el disco se hace girar alrededor de su eje de simetría colocado verticalmente, la composición es eyectada a través de los orificios bajo el efecto de la fuerza centrífuga y el material que escapa de los orificios es estirado en fibras con la ayuda de un flujo de gas de estiramiento.

De manera convencional, un anillo para rociar apresto se coloca debajo del disco formador de fibras para distribuir uniformemente la composición aprestante sobre la lana de vidrio que recién se ha formado.

La lana mineral así apresta, es recolectada sobre una banda transportadora equipada con cajas de extracción interna las cuales tienen la lana mineral en forma de una red o un fieltro en la superficie de la transportadora. La transportadora pasa continuamente a través de un horno mantenido a 270°C, donde los constituyentes del apresto polimerizan para formar un aglutinante.

El producto aislante obtenido al final del horno tiene una densidad nominal de 17.5 kg/m3 y el espesor nominal de 75 MI (Ejemplos 7 a 12) o una densidad nominal de 10.6 kg/m3 y un espesor nominal de 80 mm (Ejemplos 13 y 14) .

Las composiciones de encolado usadas se dan en la Tabla 2, siendo las cantidades expresadas en partes por peso. Ellas son preparadas simplemente mezclando los constituyentes en agua bajo agitación vigorosa hasta que los constituyentes se hayan dispersado o disuelto completamente .

Las propiedades de los productos aislantes son evaluadas comparativamente con las siguientes composiciones de encolado: - composiciones de encolado de acuerdo con el Ejemplo 6 (comparativo) a la cual se agregó aditivos (silano y aceite mineral) : ejemplo 11 - composición de encolado que comprende la resina formofenólica y urea (Referencia) mencionadas en los Ejemplos 1 a 6, sulfato de amonio y los aditivos mencionados anteriormente: ejemplos 12 y 14-.

Los productos de los Ejemplos 7 a 10 de acuerdo con la invención son obtenidos usando una composición de encolado que tiene un extracto seco en el anillo de roció de 6.0%, más que en el Ejemplo Comparativo 11, igual a 5.1%. La resistencia a la tracción y el espesor después de la compresión de los productos de acuerdo con los Ejemplos 7 a 10 son similares a aquellos del Ejemplo 11.

Los espesores de los productos de acuerdo con los Ejemplos 7 a 10 y 13, son también respectivamente similares a aquellos del producto de acuerdo con los Ejemplos Comparativos 12 y 14 usando una resina formofenólica . La resistencia a la tracción, aunque menor que la de los Ejemplos Comparativos 12 y 14, es aceptable.

EJEMPLOS 15 A 17 Los productos aislantes que tienen una densidad nominal de 17.5 kg/m3 y un espesor nominal de 75 mm son producidos en las condiciones descritas en los Ejemplos 7 a 12, modificados de modo que la pérdida de ignición se reduzca a 5.2%.

Las composiciones de encolado usadas se dan en la Tabla 3 asi como las propiedades de los productos aislantes asi obtenidos.

Los productos de acuerdo con los Ejemplos 15 y 16 tienen un espesor después de la compresión que es muy similar a aquellos del producto del Ejemplo 17. La resistencia a la tracción de esos ejemplos es casi tan alta como la del Ejemplo 17.

La absorción de agua es baja y permanece bajo el límite máximo de 1 kg/m2.

Cn O Tabla 1 N Oí Ln O Cn Derivados de dextrina de almidón de maíz; peso molecular promedio en peso: 3510; índice de polidispersidad PI : 5.2; equivalente de dextrosa DE: 30; comercializado por ROQUETTE FRERES manitol cristalino; comercializado por TEREOS (3> jarabe de manitol al 75% de materia seca que contiene 55% de manitol; comercializado por TEREOS (4> solución al 30% de sólidos n.d.: no determinado IV) Cn en O Oí Tabla 2 Ej . 7 Ej . 8 Ej. 9 Ej . 10 Ej . 11 Ej . 12 Ej . 13 Ej . 14 (Comp . ) (Comp. ) (Comp. ) Composición Referencia - 100 100 Roclys® C3072S(1) 16 .0 31 .0 46 .0 31 .0 62.0 - 31 .0 - Maltilite® 5575(2) 36 .0 24 .0 12 .0 31 .0 - - 24 .0 - Acido Cítrico 48 .0 45 .0 42 .0 38 .0 38.0 - 45 .0 - Hípofosfito de sodio 5. 0 5. 0 5. 0 5. 0 5.0 - 5. 0 - ?-aminopropiltrietoxisilano 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 0.5 0.5 0. 5 0.5 Aceite mineral 8. 0 8. 0 8. 0 8. 0 8.0 9.5 8. 0 9.5 Silicón 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2.0 - 1. 0 - Sulfato de amonio - 3.0 3.0 Propiedades Resistencia a la tracción (N/g) TSfab 3. 9 4.0 4. 0 3. 3 3.9 4.3 1.8 2.0 IV) CJi o Derivados de dextrina de almidón de maíz; peso molecular promedio en peso: 3510; índice de polidispersidad PI : 5.2; equivalente de dextrosa DE: 30; comercializado por ROQUETTE FRERES <2> jarabe de manitol al 75% de materia seca que contiene 55% de manitol; comercializado por TEREOS n.d.: no determinado IV! en en o o Tabla 3 Ej . 15 Ej. 16 Ej. 17 (comp . ) Composición Referencia 100 Roclys® C3072S(1) 31 .0 25 .0 - Maltilite® 5575(2) 24 .0 19 .0 - Acido Cítrico 45 .0 56 .0 - Hipofosfito de sodio 5. 0 5. 0 - ?-aminopropiltrietoxisilano 0. 5 0. 5 0.5 Aceite mineral 8. 0 8. 0 9.5 Silicon 2. 0 2. 0 2.0 Sulfato de amonio 3.0 Propiedades Resistencia a la tracción (N/g) TSfab 4. 2 4. 1 4.2 Derivados de dextrina de almidón de maíz; peso molecular promedio en peso: 3510; índice de polidispersidad PI : 5.2; equivalente de dextrosa DE: 30; comercializado por ROQUETTE FRERES (2) jarabe de manitol al 75% de materia seca que contiene 55% de manitol; comercializado por TEREOS

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de encolado o adhesiva para productos aislantes basados en lana mineral, especialmente de roca o de vidrio, caracterizada porque comprende - al menos un sacárido reductor, - al menos un sacárido hidrogenado, y - al menos un agente reticulante polifuncional , representando los sacáridos hidrogenados del 10 al 90 % del peso total de los sacáridos reductores y de los sacáridos hidrogenados.

2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el sacárido reductor es seleccionado de monosacáridos reductores que contienen de 3 a 8 átomos de carbono, preferiblemente de 5 a 7.

3. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el monosacárido reductor es una aldosa.

4. La composición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque la aldosa es una hexosa como la glucosa, mañosa y galactosa.

5. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el sacárido reductor es un polisacárido reductor que tiene un peso molecular promedio en peso inferior a 100 000, preferiblemente inferior a 50 000, de manera ventajosa inferior a 100 000, y aún mejor mayor de 180.

6. La composición de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el polisacárido reductor está constituido de unidades de glucosa hasta más del 50 % en peso.

7. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el sacárido reductor es una mezcla de monosacáridos reductores y/o de polisacáridos reductores, en particular una dextrina .

8. La composición de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque la dextrina tiene un equivalente de dextrosa mayor que o igual a 5, preferiblemente mayor que o igual a 10, de manera ventajosa mayor que o igual a 15, y aún mejor menor de 100.

9. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el sacárido hidrogenado es seleccionado de eritritol, arabitol, xilitol, sorbitol, manito, iditol, maltitol, isomaltitol, lactitol, celobitol, palatinitol, maltotritol y los productos hidrogenados de hidrolizados de almidón.

10. La composición de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el sacárido hidrogenado es un producto de la hidrogenación de un hidrolizado de almidón, preferiblemente un jarabe de maltitol.

11. La composición de conformidad con la reivindicación 9 o 10, caracterizada porque el sacárido hidrogenado tiene un peso molecular promedio numérico inferior a 100 000, preferiblemente inferior a 50 000, de manera ventajosa inferior a 5000, de manera más particular inferior a 1000, y aún mejor mayor de 150.

12. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque los sacáridos hidrogenados representan del 18 al 80% del peso total de los sacáridos reductores y de los sacáridos hidrogenados, preferiblemente de 30 a 70% y de manera ventajosa de 40 a 60%.

13. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el agente reticulante polifuncional es seleccionado de ácidos policarboxilicos orgánicos o sales de esos ácidos, anhídridos y polialdehídos .

14. La composición de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el ácido policarboxílico orgánico comprende al menos dos funciones carboxílicas , preferiblemente a lo más 300, y de manera ventajosa a lo más 70, y mejor aún a lo más 15 funciones carboxilo .

15. La composición de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el ácido policarboxílico orgánico es un ácido no polimérico o polimérico porque tiene un peso molecular promedio numérico en general menor que o igual a 50 000, preferiblemente menor que o igual a 10 000 y de manera ventajosa menor que o igual a 5000.

16. La composición de conformidad con la reivindicación 14 o 15, caracterizada porque el ácido policarboxilico orgánico es no polimérico y contiene de dos a cuatro funciones carboxilo.

17. La composición de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el anhídrido es anhídrido maleico, anhídrido succínico o anhídrido ftálico.

18. La composición de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el polialdehído es un dialdehído no polimérico, como glioxal, glutaraldehído, 1 , 6-hexanodiol o dialdehído 1 , 4-tereftálico .

19. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque los sacáridos reductores y los sacáridos hidrogenados representan del 10 al 90% del peso de la mezcla que consiste de los sacáridos reductores, los sacáridos hidrogenados y el agente reticulante polifuncional, preferiblemente del 20 al 85%, de manera ventajosa del 30 al 80%, aún mejor del 40 al 65%, y de manera particularmente ventajosa del 45 al 65%.

20. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque comprende además un catalizador seleccionado de ácidos y bases de Lewis, compuestos que contienen fósforo y compuestos que contiene flúor y boro.

21. La composición de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque el catalizador representa hasta el 20% del peso total de los sacáridos reductores, de los sacáridos hidrogenados y del agente reticulante polifuncional, preferiblemente hasta el 10%, y de manera ventajosa al menos igual a 1%.

22. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque comprende además los siguientes aditivos en las siguientes proporciones calculadas sobre la base de 100 partes en peso de sacáridos reductores, de sacáridos hidrogenados y de agente reticulante polifuncional : - de 0 a 2 partes de silano, en particular un aminosilano o un epoxisilano, - de 0 a 20 partes de aceite, preferiblemente de 4 a 15 partes, - de 0 a 30 partes de urea, preferiblemente de 0 a 20 partes, - de 0 a 5 partes de un silicón, - de 0 a 20 partes de un poliol diferente de los sacaridos mencionados anteriormente, de 0 a 30 partes de un "extensor" seleccionado de derivados de lignina como el lignosulfato de amonio (ALS) o lignosulfonato de sodio, y proteínas animales o vegetales.

23. Un producto aislante acústico y/o térmico a base de lana mineral, especialmente de vidrio o de roca, unido por medio de una composición de encolado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.

24. Una malla de fibras minerales, especialmente de vidrio o de roca, unido por medio de la composición de encolado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.

25. Un método para fabricar producto aislante acústico y/o térmico a base de lana mineral de conformidad con la reivindicación 23 o de una malla de fibras minerales de conformidad con la reivindicación 24, de acuerdo con el cual la lana mineral o fibras minerales son fabricadas, una composición de encolado es proyectada sobre la lana o las fibras y la lana o las fibras son tratadas a una temperatura que permite la reticulación de la composición de encolado o adhesiva y la formación de un aglutinante infusible, caracterizado porque la composición de encolado comprende - al menos un sacárido reductor, - al menos un sacárido hidrogenado, y - al menos un agente reticulante polifuncional , representando los sacáridos hidrogenados del 10 al 90% del peso total de los sacáridos reductores y de los sacáridos hidrogenados.