BR112012007961B1 - composição de ligante aquosa para uso na formação de tapetes de não-tecido e isolantes de fibra de vidro, produto isolante fibroso, tapete não tecido e processo para formar o pr oduto isolante fibroso - Google Patents

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Abstract

composição de ligante aquoso para uso na formação de véus de não-tecido e isolantes de fibra de vidro, produto isolante fibroso, véu de não tecido, produto isolante formado pelo processo e método de produção d eum produto isolante fibroso. é provida uma composição de ligante aquoso que inclui um carboidrato e um agente de ligação cruzada. em modalidades exemplares, a composição d eligante baseada em carboidrato também pode incluir um catalisador, um agente de acoplamento, um auxiliador ao processo, um intensificador de densidade de ligação cruzada, um extensor, um agente ressitente à umidade, um óleo de não empoeiramento, um corante, um inibidor de corrosão, um surfactantem um ajustador de ph e suas combinações. o carboidrato pode ser nartural em origem e derivado das fontes renováveis. adicionalmente, o polímero de carboidrato possui um número de equivalente de dextrose (de) de 2 a 20. em pelo menos uma modalidade exemplar o carboidrato é um polissacarídeo solúvel em água tal como dextrina ou maltodextrina e o agente de ligação cruzada é ácido cítrico. vantajosamente, os carboidratros possuem uma baixa viscosidade e curam em temperaturas moderadas. o ligante livre de formaldeído, ambientalmente sustentável, pode ser usado na formação d emateriais isolantes e mantas de fio picado de não tecido. um método de fabricação d eprodutos isolantes fibrosos também é provido.

Description

“COMPOSIÇÃO DE LIGANTE AQUOSA PARA USO NA FORMAÇÃO DE TAPETES DE NÃO-TECIDO E ISOLANTES DE FIBRA DE VIDRO, PRODUTO ISOLANTE FIBROSO, TAPETE NÃO TECIDO E PROCESSO PARA FORMAR O PRODUTO ISOLANTE FIBROSO”
REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS [001] Este pedido refere-se a e reivindica benefícios de prioridade do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos No. de Série 61/250,187 intitulado “Ligantes com base em matéria biológica para véus isolantes e de não-tecido” depositado em 9 de Outubro de 2009, cujo todo conteúdo está expressamente incorporado aqui por referência.
CAMPO TÉCNICO E APLICABILIDADE INDUSTRIAL DA INVENÇÃO [002] A presente invenção refere-se em geral às véus isolantes de fibra rotativos e de não-tecido e, mais particularmente, a um ligante baseado em material biológico para uso na fabricação tanto de véus isolantes de fibras de vidro quanto de não-tecido que são baseados em material biológico, não contêm formaldeído adicionado, são ligados de modo cruzado através de uma reação de esterificação e são ambientalmente corretos.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [003] Fibras convencionais são úteis em uma variedade de aplicações incluindo materiais de reforço, têxteis e isolantes acústicos e térmicos. Embora fibras minerais (por exemplo, fibras de vidro) sejam usadas normalmente em produtos isolantes e véus de não-tecido, dependendo da aplicação particular, fibras orgânicas tais como polipropileno, poliéster e fibras de componentes múltiplos podem ser usadas isoladas ou em combinação com fibras minerais na formação do produto isolante ou véu de não-tecido.
[004] Isolamento fibroso é fabricado normalmente pela quebra em fibras de uma composição fundida de polímero, vidro ou outro material e fiação de fibras finas
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2/55 a partir de um aparelho de quebra em fibras, tal como um fiador giratório. Para formar um produto isolante, fibras produzidas pelo fiador giratório são arrastadas descendentemente do fiador em direção a um transmissor por um ventilador. À medida que as fibras se movem descendentemente, um material ligante é pulverizado sobre as fibras e as fibras são coletadas em uma manta contínua de esteira alta, no transmissor. O material ligante concede ao produto isolante resiliência para recuperação após empacotamento e provê rigidez e maleabilidade de modo que o produto isolante possa ser manuseado e aplicado quando necessário nas cavidades isolantes das construções. A composição de ligante também provê proteção às fibras a partir da abrasão de inter-filamentos e promove a compatibilidade entre as fibras individuais.
[005] A manta contendo as fibras revestidas de ligante é passada, então, através de um forno de curagem e o ligante é curado para ajustar a manta a uma espessura desejada. Após o ligante ter curado, o isolamento da fibra pode ser cortado em pedaços para formar produtos isolantes individuais, e os produtos isolantes podem ser empacotados para transporte às localizações de clientes. Um produto isolante típico produzido é uma coberta ou uma manta, que é adequada para uso como isolante de parede em habitações residenciais ou como isolante no ático e cavidades isolantes de piso em construções. Outro produto isolante comum é isolante air-blown (via sopro de ar) ou isolante com enchimento o qual é adequado para uso como isolantes de parede lateral e de ático em construções residenciais e comerciais bem como em quaisquer localizações de difícil acesso. Isolante com enchimento é formado de cubos pequenos que são cortados de mantas isolantes, comprimidas e embaladas em bolsas.
[006] Véus de não tecido podem ser formados por processos wet-laid (por via úmida). Por exemplo, fibras picadas úmidas são dispersas em lama de água que contém surfactantes, modificadores de viscosidade, agentes anti-espuma e/ou outros
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3/55 agentes químicos. A lama contendo as fibras picadas é, então, agitada de modo que as fibras se tornem dispersadas por toda a lama. A lama contendo as fibras é depositada sobre uma tela em movimento onde uma porção substancial da água é removida para formar uma manta. Um ligante é aplicado, então, e o véu resultante é seco para remover qualquer água remanescente e curar o ligante. O véu de não tecido formado é um conjunto de filamentos de vidro individuais, dispersados.
[007] Várias tentativas foram feitas para reduzir emissões de formaldeído indesejáveis das resinas baseadas em formaldeído. Por exemplo, vários varredores de formaldeído tais como amônia e uréia foram adicionados à resina baseada em formaldeído em uma tentativa de reduzir emissão de formaldeído do produto isolante. Devido ao seu custo baixo, uréia é adicionada diretamente ao sistema de resina não curada para agir como um varredor de formaldeído. A adição de uréia ao sistema de resina produz resinas re-soladas de fenol-formaldeído estendido de uréia. Essas resinas soladas novamente podem ser tratadas, ainda, ou aplicadas como um revestimento ou ligante e, então, curadas. Infelizmente, os solados novamente estendidos de uréia são instáveis e, devido a sua instabilidade, os solados novamente estendidos de uréia devem ser preparados no local. Além disso, o ligante da invenção deve ser monitorado cuidadosamente para evitar problemas de processamento provocados por precipitados cristalinos de espécies de dímero que podem formar durante o armazenamento. Amônia não é uma alternativa particularmente desejável à uréia como um varredor de formaldeído porque a amônia gera um odor desagradável e pode causar irritação na garganta e nariz dos trabalhadores. Além disso, o uso de um varredor de formaldeído em geral é indesejável devido aos seus potenciais efeitos adversos para as propriedades do produto isolante, tais como uma baixa recuperação e rigidez inferior.
[008] Além disso, técnicas anteriores focaram no uso de ácido poliacrílico com um agente de ligação cruzada de polihidróxi ou química baseada em carboidrato que
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4/55 é ligada à reação de Maillard. Ligantes de ácido poliacrílico, porém, possuem inúmeras desvantagens. Por exemplo, ligantes de ácido poliacrílicos usam materiais baseados em petróleo e custam, normalmente, pelo menos duas vezes o custo dos sistemas de ligante fenólico atuais. Além disso, a alta viscosidade e características de curagem diferentes apresentam dificuldades de processo. Também, produtos com base na reação de Maillard possuem uma cor marrom escura indesejável após a curagem. Adicionalmente, o uso de grandes quantidades de amônia necessário para fazer o ligante apresenta um risco seguro e problemas de emissão possíveis.
[009] Em vista dos problemas existentes com ligantes atuais, permanece uma necessidade na técnica por um sistema de ligante que não seja dependente de petróleo, não possua formaldeído adicionado, seja baseado em material biológico e ambientalmente correto e seja competitivo em custo.
RESUMO DA INVENÇÃO [010] É um objetivo da invenção, prover uma composição de ligante para uso na formação de isolante de fibra de vidro e véus de filamentos picados de não tecido que incluem pelo menos um carboidrato que é natural em origem e pelo menos um agente de ligação cruzada. O carboidrato e agente de ligação cruzada formam uma resina termo-ajustável de poliéster. O carboidrato pode ter um equivalente de dextrose (DE) de 2 a 20. Adicionalmente, o carboidrato pode ser um polissacarídeo solúvel em água selecionado da pectina, dextrina, maltodextrina, amido, amido modificado, derivados de amido e suas combinações. O agente de ligação cruzada pode ser selecionado dos ácidos policarboxílicos, sais de ácido policarboxílico, anidridos, ácido policarboxílico monomérico e polimérico com anidrido, ácido cítrico, sais de ácido cítrico, ácido adípico, sais de ácido adípico, ácido poliacrílico, sais de ácido poliacrílico, resinas baseadas em ácido poliacrílico e a combinação desses. Em uma ou mais modalidades, o agente de ligação cruzada pode ser ácido cítrico ou ácido policarboxílico monomérico ou polimérico e seus sais correspondentes. Em algumas
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5/55 modalidades exemplares, a composição de ligante pode incluir um agente resistente à umidade e um ajustador de pH. A composição de ligação é livre de formaldeído adicionado e é ambientalmente correta.
[011] É outro objeto da presente invenção prover um produto isolante fibroso que inclui uma pluralidade de fibras orientadas aleatoriamente e uma composição de ligante aplicada a pelo menos uma porção das fibras e interconectando as fibras. O ligante inclui pelo menos um carboidrato que é natural em origem e pelo menos um agente de ligação cruzada. O carboidrato pode ter um equivalente de dextrose (DE) de 2 a 20. Em modalidades exemplares, o carboidrato é um polissacarídeo solúvel em água selecionado da pectina, dextrina, maltodextrina, amido, amido modificado, derivados de amido e combinações desses. A composição de ligante também pode incluir um ou mais membros selecionados de um catalisador, um agente de acoplamento, um auxiliador de processo, um intensificador de densidade de ligação cruzada, um extensor, um agente resistente à umidade, um óleo de remoção de poeira, um corante, um inibidor de corrosão, um surfactante e um ajustador de pH. O agente de auxílio ao processo inclui um poliol tal como glicerol, trietanolamina, polietileno glicol e pentaeritritol. Em uma ou mais modalidades, o agente de ligação cruzada pode ser ácido cítrico ou qualquer ácido policarboxílico monomérico e polimérico e seus sais correspondentes. Adicionalmente, em produtos de baixa densidade (por exemplo, produtos isolantes residenciais), o ligante possui uma cor clara (por exemplo, branca ou marrom) após ter sido curado.
[012] Ainda é outro objetivo da presente invenção prover um véu de filamento picado de não tecido formado de uma pluralidade de fibras de vidro orientadas aleatoriamente tendo um tamanho discreto enredadas na forma de um véu tendo uma primeira superfície principal e uma segunda superfície principal e uma composição de ligante revestindo pelo menos parcialmente a primeira superfície principal do véu. O ligante inclui (1) pelo menos um carboidrato que é natural em origem e possui um
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6/55 equivalente de dextrose de 2 a 20 e (2) pelo menos um agente de ligação cruzada. A composição de ligante também pode incluir um ou mais membros selecionados de um catalisador, um agente resistente à umidade e um ajustador de pH. Em pelo menos uma modalidade exemplar, o carboidrato é um polissacarídeo solúvel em água selecionado da pectina, dextrina, maltodextrina, amido, amido modificado, derivados de amido e combinações desses. Além disso, o agente de ligação cruzada pode ser selecionado dos ácidos policarboxílicos, sais de ácido policarboxílico, anidridos, ácido policarboxílico monomérico e polimérico com anidrido, ácido cítrico, sais de ácido cítrico, ácido adípico, sais de ácido adípico, ácido poliacrílico, sais de ácido poliacrílico, resinas baseadas em ácido poliacrílico, amino-alcoóis, metaborato de sódio, polialquil-aminas, poliaminas, polióis e combinações desses. O ligante possui cor clara após a curagem, é ambientalmente correto e está livre de formaldeído adicionado.
[013] É uma vantagem da presente invenção que o carboidrato é natural em origem e derivado de fontes renováveis.
[014] Ainda é outra vantagem da presente invenção que maltodextrina é prontamente disponibilizada e de custo baixo.
[015] É uma vantagem adicional da presente invenção que produtos isolantes e véus de não tecido utilizando a composição de ligante inventivo podem ser fabricados utilizando linhas atuais de produção, economizando tempo e dinheiro.
[016] É outra vantagem da presente invenção que a composição de ligante não possui formaldeído adicionado.
[017] Também é uma vantagem da presente invenção que em produtos de baixa densidade (por exemplo, produtos isolantes residenciais), o produto final possui uma cor clara que permite o uso de tintas, pigmentos e outros corantes para render uma variedade de cores para o produto isolante.
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7/55 [018] Ainda é uma vantagem da presente invenção que a composição de ligante possui uma redução na emissão particulada comparada à composição de ligante de fenol/uréia/formaldeído convencional.
[019] É uma característica da presente invenção que o polímero de carboidrato possa ter um número equivalente de dextrose (DE) de 2 a 20.
[020] É uma característica da presente invenção que a maltodextrina pode formar uma mistura aquosa que pode ser aplicada por aplicadores de ligantes convencionais, incluindo aplicadores de pulverizador.
[021] É uma característica adicional da presente invenção que o ligante pode ser ácido, neutro ou básico.
[022] É outra característica da presente invenção que os produtos isolantes inventivos e véus de não tecido não têm formaldeído adicionado.
[023] Também é uma característica da invenção que a composição de ligante inventiva pode ser útil para reforços de composição, tais como filamentos picados, para uso em aplicações termoplásticas, termo-ajustáveis e de telhados. Além disso, os ligantes inventivos podem ser usados tanto em mechas únicas quanto de múltiplas extremidades.
[024] Os citados anteriormente e outros objetivos, características e vantagens da invenção aparecerão mais completamente adiante a partir da consideração da descrição detalhada que segue. É para ser compreendido expressamente, no entanto, que as figuras são para fins ilustrativos e não para serem interpretadas como definidoras de limites da invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [025] As vantagens dessa invenção ficarão evidentes após a consideração do seguinte relatório detalhado da invenção, especialmente quando tomado em conjunto com as figuras de acompanhamento, em que:
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FIG. 1 é uma ilustração esquemática da formação de um produto isolante revestido com a composição de ligante inventivo de acordo com uma modalidade exemplar;
FIG.2 é uma vista superior de uma linha de fabricação para produzir um produto isolante de fibra de vidro com a composição de ligante inventivo onde o produto isolante não contém um material de revestimento de acordo com outra modalidade exemplar da presente invenção; e
FIG 3 é uma ilustração esquemática de uma linha de processamento de não tecido para formar um véu de filamento picado utilizando a composição de ligante inventivo de acordo com uma modalidade exemplar adicional da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA E MODALIDADES PREFERENCIAIS DA INVENÇÃO [026] A menos que definido de outro modo, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado como compreendido comumente por alguém versado ordinariamente na técnica à qual a invenção pertence. Embora quaisquer métodos e materiais similares ou equivalentes àqueles descritos aqui podem ser usados na prática ou teste da presente invenção, os métodos preferenciais e materiais são descritos aqui. Todas as referências citadas aqui, incluindo pedidos de patente publicados ou correspondentes dos EUA ou estrangeiro, patentes publicadas nos EUA ou estrangeiras, e quaisquer outras referências, são cada um incorporado por referência em suas integralidades, incluindo todos os dados, tabelas, figuras e textos apresentados nas referências citadas.
[027] Na figuras, a espessura das linhas, camadas e regiões podem ser exageradas para clareza. Será compreendido que quando um elemento tal como uma camada, região, substrato ou painel é referido como estando “sobre” outro elemento, este pode estar diretamente sobre o outro elemento ou elementos intervenientes podem estar presentes. Além disso, quando um elemento é referido como estando
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9/55 “adjacente” a outro elemento, o elemento pode estar diretamente adjacente ao outro elemento ou elementos intervenientes podem estar presentes. Os termos “superior”, “inferior”, “lateral” e outros são usados aqui apenas para fins de explicação. Números iguais encontrados nas figuras denotam elementos iguais. Deve ser notado que as frases; “ligante”, “ligante baseado em material biológico”, “composição de ligante” e “formulação de ligante” podem ser usadas intercaladamente aqui.
[028] A presente invenção refere-se às composições de ligante de poliéster aquoso, ambientalmente corretas, que contêm ao menos um componente baseado em material biológico. Em uma modalidade exemplar, o componente baseado em material biológico é um carboidrato e o ligante e inclui um carboidrato e um agente de ligação cruzada. Em algumas modalidades exemplares, a composição de ligante baseado em carboidrato também inclui um agente de acoplamento, um agente de auxílio ao processo, um extensor, um ajustador de pH, um catalisador, um intensificador de densidade de ligação cruzada, um desodorante, um antioxidante, um agente supressor de poeira, um biocida, um agente resistente à umidade ou combinação desses. O ligante pode ser usado na formação de materiais isolantes e véus de filamentos picados de não tecido. Além disso, o ligante é formaldeído livre ou adicionado. Adicionalmente, a composição de ligante possui uma redução na emissão particulada comparada às composições de ligante de fenol/uréia/formaldeído convencionais. O ligante inventivo também pode ser útil na formação de aglomerados de partículas, compensados e/ou aglomerados rígidos.
[029] Em uma ou mais modalidades exemplares, o ligante inclui ao menos um carboidrato que é natural em origem e derivado de fontes renováveis. Por exemplo, o carboidrato pode ser derivado de fontes de plantas tais como legumes, milho amarelo, milho branco, milho ceroso, cana de açúcar, sorgo (milo), sorgo branco, batatas, batatas doces, tapioca, arroz, ervilhas, sagu, aveia, trigo, cevada, centeio, amaranto e/ou mandioca, bem como outras plantas que possuem um alto teor de amido. O
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10/55 polímero de carboidrato também pode ser derivado de produtos contendo amido cru derivado de plantas que contêm resíduos de proteínas, polipeptídeos, lipídeos e carboidratos de baixo peso molecular. Os carboidratos podem ser selecionados dos monossacarídeos (por exemplo, xilose, glucose e frutose), dissacarídeos (por exemplo, sucrose, maltose e lactose), oligossacarídeos (por exemplo, xarope de glucose e xarope de frutose) e polissacarídeos e polissacarídeos solúveis em água (por exemplo, pectina, dextrina, maltodextrina, amido, amido modificado e derivados de amido).
[030] O polímero de carboidrato pode ter um número de peso molecular médio de cerca de 1.000 a cerca de 8.000. Adicionalmente, o polímero de carboidrato pode ter um número de equivalente de dextrose (DE) de 2 a 20, de 7 a 11 ou de 9 a 14. Os carboidratos possuem beneficamente uma baixa viscosidade e cura em temperaturas moderadas (por exemplo, 80-250°C) isoladas ou com aditivos. A baixa viscosidade permite ao carboidrato ser utilizado em uma composição de ligante. Em modalidades exemplares, a viscosidade do carboidrato pode ser menor do que 500cps em 50% de concentração e entre 20 e 30°C. O uso de um carboidrato na composição de ligação inventiva é vantajoso pelo fato de que carboidratos são prontamente disponíveis ou de fácil obtenção e são baixos em custo.
[031] Em pelo menos uma modalidade exemplar, o carboidrato é um polissacarídeo solúvel em água tal como dextrina ou maltodextrina. O polímero de carboidrato pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 40% a cerca de 95% em peso dos sólidos totais na composição de ligante, de cerca de 50% a cerca de 95% em peso dos sólidos totais na composição de ligante, de cerca de 60% a cerca de 90% ou de cerca de 70% a cerca de 85%. Como usado aqui, % em peso indica % em peso dos sólidos totais na composição de ligante.
[032] Além disso, a composição de ligante contém um agente de ligação cruzada. O agente de ligação cruzada pode ser qualquer composto adequado para
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11/55 ligar de modo cruzado o carboidrato. Em modalidades exemplares, o agente de ligação cruzada possui um número de peso molecular médio maior do que 90, de cerca de 90 a cerca de 10.000 ou de cerca de 190 a cerca de 4.000. Em algumas modalidades exemplares, o agente de ligação cruzada possui um número de peso molecular médio menor do que cerca de 1000. Exemplos não limitativos dos agentes de ligação cruzada adequados incluem ácidos policarboxílicos (e seus sais), anidridos, ácido policarboxílico monomérico e polimérico com anidrido (ou seja, anidridos misturados), ácido cítrico (e seus sais, tal como citrato de amônia), 1,2,3,4-butano ácido tetracarboxílico, ácido adípico (e seus sais), ácido poliacrílico (e seus sais) e resinas baseadas em ácido poliacrílico tais como QXRP 1734 e Acumer 9932, ambas disponíveis comercialmente da The Dow Chemical Company. Em modalidades exemplares, o agente de ligação cruzada pode ser qualquer ácido policarboxílico monomérico ou polimérico, ácido cítrico e seus sais correspondentes. O agente de ligação cruzada pode estar presente na composição de ligante em uma quantia de até 50% em peso da composição de ligante. Em modalidades exemplares, o agente de ligação cruzada pode estar presente na composição de ligante em uma quantia de cerca de 5,0% a cerca de 40% em peso dos sólidos totais na composição de ligante ou de cerca de 10% a cerca de 30% em peso.
[033] Opcionalmente, a composição de ligante pode incluir um catalisador para auxiliar na ligação cruzada. O catalisador pode incluir sais inorgânicos, ácidos de Lewis (por exemplo, cloreto de alumínio ou trifluoreto de bóro), ácidos de Bronsted (ou seja, ácido sulfúrico, ácido p-toluenosulfônico e ácido bórico), complexos organometálicos (ou seja, carboxilatos de lítio, carboxilatos de sódio) e/ou bases de Lewis (ou seja, polietilenoimina, dietilamina ou trietilamina). Adicionalmente, o catalisador pode incluir um sal de metal álcali de um ácido orgânico contendo fósforo; em particular, sais de metal álcali de ácido fosforoso, ácido hipofosforoso ou ácidos polifosfóricos. Exemplos de tais catalisadores fosforosos incluem, mas não estão
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12/55 limitados a, hipofosfito de sódio, fosfato de sódio, fosfato de potássio, pirofosfato de disódio, pirofosfato de tetrasódio, tripolifosfato de sódio, hexa-meta-fosfato de sódio, fosfato de potássio, tripolifosfato de potássio, trimetafosfato de sódio, tetrametafosfato de sódio, e suas misturas. Além disso, o catalisador ou acelerador de cura pode ser um composto de fluoroborato tal como um ácido fluorobórico, tetrafluoroborato de sódio, tetrafluoroborato de potássio, tetrafluoroborato de cálcio, tetrafluoroborato de magnésio, tetrafluoroborato de zinco, tetrafluoroborato de amônia e suas misturas. Adicionalmente, o catalisador pode ser uma mistura de compostos de fósforo e fluoroborato. Outros sais de sódio tais como, sulfato de sódio, nitrate de sódio, carbonato de sódio também podem ou alternativamente serem usados como o catalisador/acelerador. O catalisador ou acelerador de cura pode estar presente na composição de ligante em uma quantia de cerca de 0% a cerca de 10% em peso dos sólidos totais na composição de ligante, ou de cerca de 1,0% a cerca de 5,0% em peso, ou cerca de 3,0% a cerca de 5,0% em peso.
[034] A composição de ligante pode conter opcionalmente pelo menos um agente de acoplamento. Em pelo menos uma modalidade exemplar, o agente de acoplamento é um agente de acoplamento silano. O agente(s) de acoplamento pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 0,01% a cerca de 5,0% em peso dos sólidos totais na composição de ligante, de cerca de 0,01% a cerca de 2,5% em peso, ou de cerca de 0,1% a cerca de 0,5% em peso.
[035] Exemplos não limitativos dos agentes de acoplamento silano que podem ser usados na composição de ligante podem ser caracterizados pelos grupos funcionais alquil, arila, amino, epóxi, vinil, metacrilóxi, ureído, isocianato e mercapto. Em modalidades exemplares, o agente(s) de acoplamento silano inclui silanos contendo um ou mais átomos de nitrogênio que possuem um ou mais grupos funcionais tais como amina (primária, secundária, terciária e quaternária), amino, imino, amido, imido, ureído ou isocianato. Exemplos não limitativos específicos de
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13/55 agente de acoplamento silano adequados incluem, mas não estão limitados aos, aminosilanos (por exemplo, 3-aminopropil-trietóxisilano e 3-aminopropiltrihidróxisilano), epóxi trialcóxisilanos (por exemplo, 3-glicidóxipropiltrimetóxisilano e
3-glicidóxipropiltrietóxisilano), metiacril trialcóxisilanos (por exemplo, 3metacrilóxipropiltrimetóxisilano e 3- metacrilóxipropiltrietóxisilano), hidrocarboneto trialcóxisilanos, amino trihidróxisilanos, epóxi trihidróxisilanos, metacril trihidróxi silanos e/ou hidrocarboneto trihidróxisilanos. Em uma ou mais modalidades exemplares, o silano é um aminosilano, tal como y-aminopropiltrietóxisilano.
[036] São exibidos abaixo agentes de acoplamento exemplares adicionais (inclusive agentes de acoplamento silano) adequados para uso na composição de ligante:
- Acril: 3-acrilóxipropiltrimetóxisilano; 3-acrilóxipropiltrietóxisilano; 3acrilóxipropilmetildimetóxisilano; 3-acrilóxipropilmetildietóxisilano; 3metacrilóxipropiltrimetóxisilano; 3-metacrilóxipropiltrietóxisilano
- Amino: aminopropilmetildimetóxisilano; aminopropiltrietóxisilano; aminopropiltrimetóxisilano/EtOH; aminopropiltrimetóxisilano; N-(2-aminoetil)-3aminopropiltrimetóxisilano; N-(2-aminoetil)-3-aminopropilmetildimetóxisilano; (2-
aminoetil)-(2-aminoetil) 3-aminopropiltrimetóxisilano; N-
fenilaminopropiltrimetóxisilano
- Epóxi: 3-Glicidóxipropilmetildietóxisilano; 3-
glicidóxipropilmetildimetóxisilano; 3-glicidóxipropiltrietóxisilano; 2-(3,4-
eóxiciclohexil)etilmetildimetóxisilano; 2-(3,4-epóxiciclohexil)etilmetildietóxisilano; 2(3,4-epóxiciclohexil)etiltrimetóxisilano; 2-(3,4-Epóxiciclohexil)etiltrietóxisilano;
- Mercapto: 3-mercaptopropiltrimetóxisilano; 3-Mercaptopropiltrietóxisilano;
3-mercaptopropilmetildimetóxisilano; 3-
Mercaptopropilmetildietóxisilano
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- Sulfeto: bis [3-(trietóxisilil)propil]-tetrasulfeto; bis[3-(trietóxisilil)propil]disulfeto
- Vinil: viniltrimetóxisilano; viniltrietóxisilano; vinil tris(2-metóxietóxi)silano; viniltriclorosilano; trimetilvinilsilano
- Alquila: metiltrimetóxisilano; metiltrietóxisilano; dimetildimetóxisilano;
dimetildietóxisilano; tetrametóxisilano; tetraetóxisilano; etiltrietóxisilano; npropiltrimetóxisilano; n-propiltrietóxisilano; isobutiltrimetóxisilano;
hexiltrimetóxisilano; hexiltrietóxisilano; octiltrimetóxisilano; deciltrimetóxisilano; deciltrietóxisilano; octiltrietóxisilano; tert-butildimetilclorosilano;
ciclohexilmetildimetóxisilano; dicilohexildimetóxisilano; ciclohexiletildimetóxisilano; tbutilmetildimetóxisilano
- Cloroalquila: 3-cloropropiltrietóxisilano; 3-cloropropiltrimetóxisilano; 3cloropropilmetildimetóxisilano
- Perfluoro: decafluoro- 1,1,2,2 -tetrahidrodecil)trimetóxisilano; ((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahidrodecil)trimetóxisilano
- Fenil: feniltrimetóxisilano; feniltrietóxisilano; difenildietóxisilano; difenildimetóxisilano; difenildiclorosilano
- Hidrolizatos dos silanos listados acima
- Zirconatos: acetilacetonato de zircônio; metacrilato de zircônio
- Titanatos: tetra-metil titanato; tetra-etil titanato; tetra-n-propil titanato; tetraisopropil titanato; tetra-isobutil titanato; tetra-sec-butil titanato; tetra-terc-butil titanato; mono n-butil, trimetil titanato; mono etil triciclohexil titanato; tetra-n-amil titanato; tetra-n-hexil titanato; tetra-ciclopentil titanato; tetra-ciclohexil titanato; tetran-decil titanato; tetra n-dodecil titanato; tetra (2-etil hexil) titanato; tetra octileno glicol titanato éster; tetrapropileno glicol titanato éster; tetra benzil titanato; tetra-p-cloro benzil titanato; tetra 2-cloroetil titanato; tetra 2-bromoetil titanato; tetra 2-metóxietil titanato; tetra 2-etóxietil titanato.
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15/55 [037] Estabilizadores de éster de titanato especialmente adequados da invenção são composições de éster de titanato proprietárias fabricadas sob o nome comercial Tyzer® da Dupont de Nemours & Co., Inc. Exemplos não limitativos incluem ésteres de titanato Tyzor® vendidos na forma 100% ao invés de como soluções, por exemplo, em um álcool alifático inferior, tal como Tyzor® TBT (tetrabutil titanato), Tyzor® TPT (tetraisopropil titanato) e Tyzor® OG (tetraoctileno glicol titanato éster).
[038]Além disso, a composição de ligante pode incluir um auxílio ao processo (por exemplo, poliol) além dos carboidratos descritos acima. O auxílio ao processo não é particularmente limitante desde que as funções de auxílio ao processo facilitem o processamento da formação de fibras e orientação. O auxílio ao processo pode ser utilizado para reforçar a uniformidade de distribuição de aplicação de ligante, para reduzir a viscosidade do ligante, para elevar altura de rampa após a formação, reforçar a uniformidade de distribuição de peso vertical e/ou para acelerar o desenxágue tanto no processo de formação quanto no de curagem por forno. O auxílio ao processo pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 0% a cerca de 25% em peso, de cerca de 1,0% a cerca de 20,0% em peso ou de cerca de 5,0% a cerca de 15,0% em peso.
[039]Exemplos de auxiliadores ao processamento incluem modificadores de viscosidade (por exemplo, glicerol, 1,2,4-butanotriol,1,4-butanodiol, 1,2-propanodiol,
1,3-propanodiol, poli(etileno glicol) e agentes anti-espuma (por exemplo, emulsões e/ou dispersões de mineral, parafina ou óleos vegetais, dispersões de fluidos de polidimetilsiloxano (PDMS) e sílica que foram hidrofobizados com polidimetilsiloxano ou outros materiais, e partículas feitas de ceras de amido tais como sílica etilenobisestearamida (EBS) ou sílica hidrofobizada). Um auxiliar ao processo adicional que pode ser utilizado na composição de ligante é um surfactante. Um ou mais
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16/55 surfactantes podem estar incluídos na composição de ligante para auxiliar na atomização de ligante, enxágüe, e adesão interfacial.
[040]O surfactante não está particularmente limitado e inclui surfactantes tais como, mas não limitados a, surfactantes iônicos (por exemplo, sulfato, sulfonato, fosfato e carboxilato); sulfatos (por exemplo, alquila-sulfatos, lauril sulfato de amônio, lauril sulfato de sódio (SDS), alquila éter sulfatos, lauril sulfato de sódio e mireth sulfato de sódio); surfactantes amfotéricos (por exemplo, alquilbetainas tais como lauril-betaina); sulfonatos (por exemplo, dioctil sufosuccinato desódio, perfluorooctanosulfonato, perfluorobutanosulfonato e alquil benzeno sulfonatos); fosfatos (por exemplo, alquil aril éter fosfato e alquil éter fosfato), carboxilatos (por exemplo, alquil carboxilatos, sais de ácido graxo (sabões), estearato de sódio, lauril sarcosinato de sódio, carboxilato fluorosurfactantes, perfluoronanoato e perfluorooctanoato); cationico (sais alquilamina tal como laurilamina acetato); surfactantes dependentes de pH (aminas primárias, secundárias ou terciárias); cátions de amônio quaternário carregados permanentemente (por exemplo, sais de alquitrimetilamônia, brometo de cetil trimetilamônia, cloreto de cetil trimetilamônia, cloreto de cetilpiridinio e cloreto de benzetonio); e surfactantes zwitteriônicos, sais de amônia quaternários (por exemplo, cloreto de lauril trimetil amônia e cloreto de alquil benzil dimetilamônia) e polióxietilenoalquilaminas.
[041] Surfactantes não iônicos adequados que podem ser usados em conjunto com essa invenção incluem poliéters (por exemplo, condensados de óxido etileno e de óxido propileno, que incluem alquila de cadeia reta e ramificada e alcaril polietileno glicol e polipropileno glicol éters e tioéters); alquilfenóxipoli(etilenoóxi)etanóis tendo grupos alquila contendo de cerca de 7 a cerca de 18 átomos de carbono e tendo de cerca de 4 a cerca de 240 unidade de etilenoóxi (por exemplo, heptilfenóxipoli(etilenoóxi) etanóis e nonilfenóxipoli(etilenoóxi)etanóis); derivados de polióxialquileno de hexitol incluindo
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17/55 sorbitanos, isso-sorbides,mannitans e mannides; ésteres de ácidos graxos de cadeia parcialmente longa (por exemplo, derivados de polióxialquileno do monolaurato de sorbitan, monopalmitato de sorbitan, monoestearato de sorbitan, tristearato de sorbitan, monooleato de sorbitan e trioleato de sorbitan); condensados de óxido etileno com uma base hidrofóbica, a base sendo formada por condensação de óxido propileno com propileno glicol; enxofre contendo condensados (por exemplo, aqueles condensados preparados pela condensação de óxido etileno com mercaptanos de alquila mais altos, tais como mercaptano nonil, dodecil ou tetradecil, ou com alquiltiofenóis onde o grupo alquila contém de cerca de 6 a cerca de 15 átomos de carbono); derivados de óxido de etileno de ácidos carboxílicos de cadeia longa (por exemplo, ácidos láuricos, mirísticos, palmíticos e oléicos, tais como ácidos graxos de óleo alto); derivados de óxido etileno de alcoóis de cadeia longa (por exemplo, alcoóis octil, decil, lauril ou cetil); e copolímeros de óxido etileno/óxido propileno.
[042] Em pelo menos uma modalidade exemplar, os surfactantes são SURFONYL® 420, SURFONYL® 440 e SURFONYL® 465, que são surfactantes
2,4,7,9-tetrametil-5-decin-4,7-diol etoxilados (disponíveis comercialmente da Air Products and Chemicals, Inc. (Allentown, PA)), Stanfax (um lauril sulfato de sódio), Surfynol 465 (um 2,4,7,9-tetrametil 5 decin-4,7-diol etoxilado), TritonTM GR-PG70 (1,4-bis(2-etilhexil) sulfoccinato de sódio) e TritonTM CF-10 (poli(óxi-1,2-etanodiil), alfa-(fenilmetil)-ômega-(1,1,3,3-tetrametilbutil)fenóxi). O surfactante pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 0,0% a cerca de 10% em peso dos sólidos totais na composição de ligante, de cerca de 0,01% a cerca de 10% em peso, ou de cerca de 0,2% a cerca de 5,0% em peso.
[043] A composição de ligante pode incluir opcionalmente um inibidor de corrosão para reduzir ou eliminar qualquer corrosão potencial para o equipamento do processo. O inibidor de corrosão pode ser escolhido de uma variedade de
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18/55 agentes, tais como, por exemplo, hexamina, benzotriazol, fenilenodiamina, dimetiletanolamina, polianilina, nitrito de sódio, benzotriazol, dimetiletanolamina, polianilina, nitrito de sódio, cinamaldeído, produtos de condensação de aldeídos e aminas (iminas), cromatos, nitritos, fosfatos, hidrazina, ácido ascórbico, oxalato de estanho, cloreto de estanho, sulfato de estanho, tiouréia, óxido de zinco e nitrila. Alternativamente, a corrosão pode ser reduzida ou eliminada pelo abatimento de controle de processo, tal como uma neutralização de água do processo, remoção de ingredientes corrosivos e tratamento da água do processo para minimizar a corrosividade. O inibidor de corrosão pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 0% a cerca de 15,0% em peso, cerca de 1,0% a cerca de 5,0% em peso ou de cerca de 0,2% a cerca de 1,0% em peso.
[044]Além disso, a composição de ligante também pode conter um ou mais biocidas tais como 3-iodo-2propil-n-butilcarbamato, ácido carbâmico, butil-, 3-iodo-
2-propinil éster (IPBC), 2-bromo-2-nitropropano-1,3-diol, nitrato de magnésio, 5cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona, cloreto de magnésio, ácido sulfâmico, N-bromo, sal de sódio, diiodometil-p-tolisulfona, dibromoacetonitrila e 2,2-dibromo-3nitrilopropionamida para reduzir ou eliminar molde e crescimento de fungos no produto de fibra de vidro. O biocida pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 0% a cerca de 10,0% em peso, de cerca de 0,05% a cerca de 1,0% em peso, ou de 0,1 % a cerca de 0,5% em peso.
[045] Adicionalmente, a composição de ligante pode incluir opcionalmente pelo menos um intensificador de densidade de ligação cruzada para reforçar o grau de ligação cruzada do carboidrato baseado em ligante de poliéster. Intensificação de densidade de ligação cruzada pode ser atingida por esterificação crescente entre os grupos de hidroxila e ácido carboxílico e/ou introduzindo ligações de radicais livres para reforçar a força da resina termo-ajustável. A densidade de ligação cruzada de esterificação pode ser ajustada alterando a razão entre hidroxila e ácido carboxílico
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19/55 e/ou adicionando grupos funcionais de esterificação adicional tais como trietanolamina, dietanolamina, mono etanolamina, 1-amino-2-propanol, 1,1'aminobis,-2-propanol, 1,1nitrilotri-2-propanol, 2-metilaminoetanol, 2dimetilaminoetanol, 2-(2-aminoetóxi)etanol, 2{(2aminoetil)amino}etanol, 2dietilaminoetanol, 2-butilaminoetanol, 2dibutilaminoetanol, 2ciclohexilamincetanol, 2,2'-(metilamino)bis-etanol, 2,2'-(butilamino)bis-etanol, 1-metilamino-2propanol, 1dimetilamino-2-propanol, 1-(2-aminoetilamino)-2-propanol, 1,1 '-(metilimino)bis-2propanol, 3-amino-1-propanol, 3-dimetilamino-Ipropanol, 2-amino-1-butanol, 1etilamino-2-butanol, 4-dietilamino- 1-butanol, 1 -dietilamino-2-butanol, 3-amino -2,2dimetil-l-propanol, 2,2-dimetil-3-dimetilamino-1-propanol, 4-dietilamino-2-butin-1-ol,
5- dietilamino-3-pentine-2-ol, bis(2-hidróxipropil)amina, bem como outras alcanolaminas, suas misturas e seus polímeros. Outro método para atingir o reforço de densidade de ligação cruzada é usar tanto reação de esterificação quanto de radical livre para as reações de ligação cruzada. Químicos que podem ser usados para ambas as reações incluem anidrido maléico, ácido maléico ou ácido itacônico. O intensificador de densidade de ligação cruzada pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 0% a cerca de 25,0% em peso, de cerca de 1.0.0% a cerca de 20,0% em peso, ou de cerca de 5,0% a cerca de 15,0% em peso.
[046] O ligante também pode incluir ácidos e bases orgânicos e/ou inorgânicos em uma quantidade suficiente para ajustar o pH a um nível desejado. O pH pode ser ajustado dependendo da aplicação pretendida, ou para facilitar a compatibilidade dos ingredientes da composição de ligante. Em modalidades exemplares, o ajustador de pH é utilizado para ajustar o pH da composição de ligante a um pH ácido. Exemplos de ajustadores de pH ácido adequados incluem ácidos inorgânicos tais como, mas não limitados ao ácido sulfúrico, ácido fosfórico e ácido bórico e também ácidos orgânicos como ácido p-toluenosulfônico, ácidos mono- ou
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20/55 policarboxílicos, tais como, mas não limitados ao ácido cítrico, ácido acético e seus anidridos, ácido adípico, ácido oxálico e seus sais correspondentes. Além disso, sais inorgânicos que podem ser precursores de ácido. O ácido ajusta o pH e, em alguns casos, como discutido acima, age como um agente de ligação cruzada. Opcionalmente, bases orgânicas e/ou inorgânicas, tais como hidróxido de sódio, hidróxido de amônia e dietilamina e qualquer tipo de amina primária, secundária ou terciária (inclusive alcanol amina), podem ser usadas para ajuste de pH. O pH da composição de ligante, quando num estado ácido, pode variar de cerca de 1 a cerca de 6, e em algumas modalidades exemplares de cerca de 2 a cerca de 5, incluindo todas as quantidades e intervalos entre elas. Em pelo menos uma modalidade exemplar, o pH da composição de ligante é cerca de 2,5. O ajustador de pH em uma composição de ligante ácido pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade suficiente para obter o pH desejado.
[047]A composição de ligante pode conter também um agente resistente à umidade, tal como um alúmen, sulfato de alumínio, látex, uma emulsão de silício, uma emulsão de polímero hidrofóbico (por exemplo, emulsão de polietileno ou emulsão de poliéster) e misturas desses. Em pelo menos uma modalidade exemplar, o sistema de látex é uma emulsão de látex aquoso. A emulsão de látex inclui partículas de látex que são produzidas normalmente por polimerização de emulsão. Além das partículas de látex, a emulsão de látex pode incluir água, um estabilizador tal como amônia e um surfactante. O agente resistente à umidade pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 0% a cerca de 20% em peso dos sólidos totais na composição de ligante, de cerca de 5,0% a cerca de 10% em peso ou de cerca de 5,0% a cerca de 7,0% em peso.
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21/55 [048] Adicionalmente, o ligante pode conter um agente de supressão de poeira para reduzir ou eliminar a presença de partículas inorgânicas e/ou orgânicas que podem ter impactos adversos na subseqüente fabricação e instalação dos materiais isolantes. O agente de supressão de poeira pode ser qualquer óleo mineral convencional, emulsão de óleo mineral, óleo natural ou sintético, óleo baseado em material biológico ou lubrificante, tal como, mas não limitado ao silicone e emulsões de silicone, polietileno glicol, bem como qualquer óleo de petróleo ou não-petróleo com um alto ponto de inflamação para minimizar a evaporação do óleo dentro do forno.
[049]Além disso, o ligante por incluir opcionalmente pelo menos um extensor para aprimorar a aparência dos ligantes e/ou diminuir o custo total de fabricação. O extensor pode ser um preenchedor inorgânico, tal como óxido de estanho ou carbonato de cálcio ou materiais orgânicos tais como lignina, lignina sulfonato ou uma biomassa baseada em proteína. Em modalidades exemplares, o extensor é uma biomassa contendo proteína. Como o carboidrato, a biomassa contendo proteína é natural em origem e é derivada de fontes renováveis. Por exemplo, a proteína pode ser derivada de fontes de plantas tais como soja (por exemplo, farinha de soja), amendoins, girassóis, feijões, nozes, ou de outras plantas que possuem um alto teor de proteína. Alternativamente, a proteína pode vir de fontes animais tais como, mas não limitada aos ovos, sangue e tecido animal (por exemplo, carne bovina, suína ou de frango bem como de peixe). A biomassa contendo proteína pode conter até cerca de 95% de proteína, e em modalidades exemplares, até 90%, 75% ou 50% de proteína. Como usado aqui, o termo proteína pode ser definido como uma macromolécula composta de um ou mais polipeptídeos e inclui qualquer combinação de polipeptídeos em relação a sua sequência de aminoácidos. Além disso, o termo proteína é destinado a incluir todas as estruturas possíveis em que uma proteína pode ser obtida naturalmente ou uma proteína que tenha sido
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22/55 modificada para melhorar sua reatividade. Deve ser apreciado que derivados de proteínas naturais e proteínas sintéticas também são incluídas dentro do escopo do termo proteína. Em uma ou mais modalidades exemplares, a biomassa contendo proteína é farinha de soja. O extensor pode estar presente na composição de ligante em uma quantidade de cerca de 0% a cerca de 70,0% em peso dos sólidos totais na composição de ligante, de cerca de 5,0% a cerca de 50,0% em peso, ou de cerca de 10,0% a cerca de 40,0% em peso.
[050] O ligante pode conter opcionalmente aditivos convencionais tais como, mas não limitados a tintas, pigmentos, preenchedores, corantes, estabilizadores de UV, estabilizadores térmicos, agentes anti-espumantes, antioxidantes, emulsificadores, conservantes (por exemplo, benzoato de sódio), inibidores de corrosão e misturas desses. Outros aditivos podem ser adicionados à composição de ligantes para a melhoria do processo e desempenho do produto. Tais aditivos incluem lubrificantes, agentes de enxágüe, surfactantes, agentes anti-estativos e/ou agentes repelentes de água. Aditivos podem estar presentes na composição de ligante de quantidades de indício (tais como < cerca de 0,1% em peso da composição de ligante) até cerca de 10,0% em peso dos sólidos totais na composição de ligante. Em algumas modalidades exemplares, os aditivos estão presentes em uma quantidade de cerca de 0,1% a cerca de 5,0% em peso dos sólidos totais nas composição de ligante de cerca de 1,0% a cerca de 4,0% em peso, ou de cerca de 1,5% a cerca de 3,0% em peso.
[051]O ligante inclui ainda água para dissolver ou dispersar os sólidos ativos para aplicação sobre as fibras de reforço. Água pode ser adicionada em uma quantidade suficiente para diluir a composição de ligante aquosa a uma viscosidade que é adequada para sua aplicação às fibras de reforço e para atingir um teor de sólidos desejado sobre as fibras. Em particular, a composição de ligante pode conter
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23/55 água em uma quantidade de cerca de 50% a cerca de 98,0% em peso dos sólidos totais na composição de ligante.
[052] A composição de ligante pode ser feita por dissolução ou dispersão do agente de ligação cruzada em água para formar uma mistura. Depois, o carboidrato pode ser misturado com o agente de ligação cruzada na mistura para formar a composição de ligante. Se desejado, um acelerador de cura (ou seja, catalisador) pode ser adicionado à composição de ligante. A composição de ligante pode ser diluída adicionalmente com água para obter uma quantidade desejada de sólidos. Se necessário, o pH da mistura pode ser ajustado para o nível de pH desejado com ácidos e bases orgânicos e inorgânicos.
[053]No aspecto mais amplo da invenção, a composição de ligante baseado em carboidrato é formada de um carboidrato (por exemplo, maltodextrina) e um agente de ligação cruzada (por exemplo, ácido poliacrílico ou ácido cítrico). A faixa de componentes utilizada na composição de ligante inventivo de acordo com modalidades da invenção é exibida na Tabela 1.
TABELA 1
Componente % Em peso dos Sólidos Totais
Carboidrato 60,0- 95,0
Agente de ligação cruzada 5,0- 40,0
[054] Composições de ligantes aquosos de acordo com outras modalidades exemplares da presente invenção que incluem um agente de auxílio ao processo (por exemplo, glicerol) ou carboidrato de baixo peso molecular são exibidas na Tabela 2.
TABELA 2
Componente % Em peso de Sólidos Totais
Carboidrato 5,0- 90,0
Agente de auxílio ao Processo 1,0- 40,0
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24/55
Agente de ligação cruzada 5,0- 40,0
[055] Composições de ligante aquoso de acordo com modalidades exemplares adicionais da presente invenção que incluem um agente de auxílio ao processo e um catalisador/acelerador de cura são exibidos na Tabela 3.
TABELA 3
Componente % Em peso De Sólidos Totais
Carboidrato 5,0 - 90,0
Agente de auxílio ao Processo 1,0 - 40,0
Agente de ligação cruzada 5,0 - 40,0
Catalisador/Acelerador de Cura 1,0 -5,0
[056] Em uma modalidade exemplar, a composição de ligante é usada para formar um produto isolante. Produtos isolantes fibrosos são geralmente formados de fibras inorgânicas entrelaçadas unidas por um material polimérico temo-ajustável curado. Exemplos de fibras inorgânicas adequadas incluem fibras de vidro, fibras de lã de vidro e fibras de cerâmica. Opcionalmente, outras fibras de reforço, tais como fibras naturais e/ou fibras sintéticas tais como poliéster, polietileno, polietileno tereftalato, polipropileno, poliamida, aramida e/ou fibras de poliaramida podem estar presentes no produto isolante em adição às fibras de vidro. O termo fibra natural como utilizado em conjunto com a presente invenção refere-se às fibras de plantas extraídas de qualquer parte de uma planta, incluindo, mas não limitado ao caule, sementes, folhas, raízes ou floema. Exemplos de fibras naturais adequadas para uso como o material de fibra de reforço incluem basalto, algodão, juta, bambu, rami, bagaço, cânhamo, fibra de coco, linho, kenaf, sisal, linho, henequem e combinações desses. Produtos isolantes podem ser formados inteiramente de um tipo de fibra, ou eles podem ser formados de uma combinação de tipos de fibras. Por exemplo, o produto isolante pode ser formado de combinações de vários tipos de fibras de vidro ou várias combinações de diferentes fibras inorgânicas e/ou fibras naturais
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25/55 dependendo da aplicação desejada para o isolamento. As modalidades descritas aqui são com referência aos produtos isolantes formados inteiramente de fibras de vidro.
[057] A fabricação de isolante de fibra de vidro pode ser executada em um processo contínuo pela quebra em fibras de vidro fundido, formando imediatamente uma coberta de vidro fibroso sobre um transmissor em movimento, e curando o ligante sobre a coberta isolante de vidro fibroso para formar uma manta isolante como exibido nas FIGS. 1 e 2. Vidro pode ser fundido em um tanque (não mostrado) e fornecido a um dispositivo de formação de fibra tal como um fiador de quebra em fibras 15. Os fiadores 15 são girados em altas velocidades. Força centrífuga faz o vidro fundido passar através dos furos nas paredes laterais circunferenciais dos fiadores de quebra em fibra 15 para formar fibras de vidro. Fibras de vidro 30 de tamanhos aleatórios podem ser atenuadas dos fiadores de quebra em fibras 15 e sopradas geralmente descendentemente, ou seja, geralmente perpendiculares ao plano dos fiadores 15, por sopradores 20 posicionados dentro de uma câmara de formação 25. Deve ser apreciado que as fibras de vidro 30 podem ser do mesmo tipo de vidro ou elas podem ser formadas de tipos diferentes de vidro. Também está dentro do limite da presente invenção que pelo menos uma das fibras 30 formadas a partir dos fiadores de quebra em fibras 15 é de fibra de vidro dupla onde cada fibra individual é formada de duas composições diferentes.
[058] Os sopradores 20 viram as fibras 30 descendentemente para formar uma coberta fibrosa 40. As fibras de vidro 30 podem ter um diâmetro de cerca de 2 a cerca de 9 mícrons, ou de cerca de 3 a cerca de 6 mícrons. O pequeno diâmetro das fibras de vidro 30 ajuda a dar ao produto isolante final um aspecto macio e flexibilidade.
[059] As fibras de vidro, enquanto em trânsito na câmara de formação 25 e enquanto ainda quentes da operação de extração, são pulverizadas com a
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26/55 composição de ligante aquoso inventivo por um anel de pulverização anelar 35 de modo a resultar em uma distribuição da composição de ligante por todo o pacote isolante formado 40 de fibra de vidro. Água também pode ser aplicada às fibras de vidro 30 na câmara de formação 25, tal como por pulverização, antes da aplicação da composição de ligante aquoso para arrefecer pelo menos parcialmente as fibras de vidro 30. O ligante pode estar presente em uma quantidade de menos do que ou igual a 30% em peso do produto total.
[060] As fibras de vidro 30 tendo ligante de resina não curado aderido a elas podem ser colhidas e formadas em um pacote isolante não curado 40 sobre um transmissor de formação sem fim 45 dentro da câmara de formação 25 com o auxílio de um arraste a vácuo (não mostrado) através do pacote fibroso 40 de baixo do transmissor de formação 45. O calor residual das fibras de vidro 30 e o fluxo de ar através do pacote fibroso 40 durante a operação de formação são geralmente suficientes para volatilizar uma maioria da água do ligante antes das fibras de vidro 30 saírem da câmara de formação 25, saindo assim os componentes remanescentes do ligante das fibras 30 como líquido de sólidos altamente viscosos ou semiviscosos.
[061]O pacote fibroso revestido 40, o qual está em um estado comprimido devido ao fluxo de ar através do pacote 40 na câmara de formação 25, é então transferido para fora da câmara de formação 25 embaixo do rolo de saída 50 para uma zona de transferência 55 onde o pacote 40 expande verticalmente devido à resiliência das fibras de vidro. O pacote isolante expandido 40 é, então, aquecido, de modo a transmitir o pacote 40 através de um forno de curagem 60 onde ar aquecido é soprado através do pacote isolante 40 para evaporar qualquer água remanescente no ligante, curar o ligante e unir rigidamente as fibras. Ar aquecido é forçado através de um ventilador 75 através do transmissor de forno inferior 70, o pacote isolante 40, o transmissor de forno 65, e para fora do forno de curagem 60
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27/55 através de um aparelho de exaustão 80. O ligante curado confere força e resiliência à manta isolante 10. Deve ser apreciado que a secagem e curagem do ligante podem ser executados seja em uma ou duas etapas diferentes. O processo de dois estágios (duas-etapas) é normalmente conhecido como de duplo estágio (B/B-staging).
[062] Também, no forno de curagem 60, o pacote isolante 40 pode ser comprimido por transmissores de forno poroso superior e inferior 65, 70 para formar uma manta isolante fibrosa 10. Deve ser apreciado que a manta isolante 10 possui uma superfície superior e uma superfície inferior. Em particular, a manta isolante 10 possui duas superfícies principais, normalmente uma superfície superior e uma inferior, e duas superfícies menor e lateral com manta de fibra 10 orientada de modo que as superfícies principais possuam uma orientação substancialmente horizontal. Os transmissores, superior e inferior 65, 70, podem ser usados para comprimir o pacote isolante 40 para dar à manta isolante 10 uma espessura predeterminada. Deve ser apreciado que embora a FIG. 1 exiba os transmissores 65, 70 como estando em uma orientação substancialmente paralela, eles podem ser posicionados alternativamente em um ângulo relativo um ao outro (não ilustrado).
[063] O forno de curagem 60 pode ser operado em uma temperatura de cerca de 100°C a cerca de 325°C, ou de cerca de 250°C a cerca de 300°C. O pacote isolante 40 pode permanecer dentro do forno durante um período de tempo suficiente para ligar de modo cruzado (curar) o ligante e formar a manta isolante 10. A composição de ligante inventivo cura em uma temperatura que é menor do que a temperatura de curagem dos ligantes de formaldeídos convencionais. Essa temperatura de curagem inferior requer menos energia para aquecer o pacote isolante, e véu de filamento picado de não tecido descrito em detalhes abaixo, o que resulta em custos de fabricação inferiores.
[064] Um material de revestimento 93 pode ser colocado então sobre a manta isolante 10 para formar uma camada de revestimento 95. Exemplos não limitativos
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28/55 de materiais de revestimento adequados 93 incluem papel Kraft, um laminado de papel scrim-Kraft, papel reciclado e papel calandrado. O material de revestimento 93 pode ser aderido à superfície da manta isolante 10 por um agente de colagem (não mostrado) para formar um produto isolante revestido 97. Agentes de colagem adequados incluem adesivos, resinas poliméricas, asfalto e materiais bituminosos que podem ser revestidos ou aplicados de outro modo ao material de revestimento 93. O isolante fibroso revestido 97 pode ser rolado subseqüentemente para armazenamento e/ou transporte ou corte em tamanhos predeterminados por um dispositivo de corte (não ilustrado). Tais produtos isolantes revestidos podem ser usados, por exemplo, como painéis em sistemas de acabamento de base como ductwrap (envoltório de duto), ductboard (placa de duto), como isolante residencial revestido, e como isolante de cano. Deve ser apreciado que, em algumas modalidades exemplares, a manta isolante 10 que aparece do forno 60 é rolada sobre um rolo de recepção ou cortada em secções tendo um comprimento desejado e não é revestida com um material de revestimento 93. Opcionalmente, a manta isolante 10 pode ser guilhotinada em camadas e por um dispositivo de guilhotinagem então, cortada em um tamanho desejado (não ilustrado).
[065] Uma porção significante do isolamento colocado nas cavidades isolantes das construções está na forma de mantas isolantes roladas dos produtos isolantes tal como é descrito acima. Produtos isolantes revestidos são instalados com o plano colocado revestindo sobre a borda da cavidade isolante, normalmente no lado interno da cavidade isolante. Produtos isolantes onde o revestimento é um retardador de vapor são comumente usados para isolar cavidades de parede, piso ou forro que separam um espaço interno quente de um espaço externo frio. O retardador de vapor é colocado em uma lateral do produto isolante para retardar ou proibir o movimento de vapor de água através do produto isolante.
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29/55 [066] A presença de água, poeira e/ou outros nutrientes microbianos no produto isolante 10 pode suportar o crescimento e proliferação de organismos microbianos. Crescimento bacteriano e/ou mofo no produto isolante pode provocar odor, desbotamento e deterioração do produto isolante 10, tal como, por exemplo, deterioração das propriedades de barreira ao vapor do papel Kraft de revestimento. Para inibir o crescimento de microorganismos indesejáveis tais como bactéria, fungo e/ou mofo no produto isolante 10, o pacote isolante 40 pode ser tratado com um ou mais agentes antimicrobianos, fungicidas e/ou biocidas. Os agentes antimicrobianos, fungicidas e/ou biocidas podem ser adicionados durante a fabricação ou em um processo de pós-fabricação do produto isolante 10. Deve ser apreciado que o produto isolante utilizando a composição de ligante inventiva pode ser uma coberta de fibra de vidro como exibido, ou como isolante com enchimento de placa de duto, ou envoltório tubular (não exibido nas figuras).
[067] Em uma segunda modalidade da presente invenção, a composição de ligante pode ser usada para formar um véu de filamento picado de não tecido. Em particular, o ligante é adicionado durante a formação do véu de filamento picado em uma linha de processamento de véu levada a umedecer. Um processo exemplar de adicionar separadamente o agente de acoplamento ao véu de filamento picado é exibido na FIG. 3. Deve ser apreciado que é feita referência aqui às fibras de vidro, embora o véu de filamento picado pudesse ser formado de, ou incluir, fibras não de vidro. Fibras de vidro picadas 110 podem ser providas para um aparelho de transmissão tais como um transmissor 112 por um recipiente de armazenamento 114 para transmissão a um tanque de mistura 116 que contém vários surfactantes, modificadores de viscosidade, agentes anti-espuma e/ou outros agentes químicos com agitação para dispersar as fibras e formar uma lama de fibra de vidro picada (não mostrada). A lama de fibra de vidro pode ser transferida para uma caixa de cabeçote 118 onde a lama é depositada sobre um aparelho de transmissão tal como
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30/55 uma tela que se move ou transmissor poroso 120 e uma porção substancial de água da lama é removida para formar uma manta (véu) 122 de fibras entrelaçadas. A água pode ser removida da manta 122 por um sistema a vácuo ou de sucção de ar convencional (não mostrado).
[068] O ligante inventivo 124 é aplicado à manta 122 por um aplicador de ligante adequado, tal como o aplicador de pulverizador 126 ou um revestidor de cortina (não ilustrado). Uma vez que o ligante 124 tenha sido aplicado ao véu 122, o véu revestido de ligante 128 é passado através de pelo menos um forno de secagem 130 para remover qualquer água remanescente e curar a composição de ligante 124. O véu de filamento picado de não tecido formado 132 que aparece do forno 130 é um conjunto de fibras de vidro individual, disperso, orientado aleatoriamente. O véu de filamento picado 132 pode ser rolado sobre um rolo de recepção 134 para armazenamento para uso posterior como ilustrado. O véu de não tecido pode ser usado em aplicações de forramento, piso, teto e parede, como filtros, em veículos com base arredondada e em avião.
[069]Há inúmeras vantagens providas pelas formulações de ligante inventivo. Por exemplo, diferentes dos ligantes de uréia-formaldeído convencionais, ligantes inventivos possuem uma cor clara após curagem (em produtos de baixa densidade). Além disso, o carboidrato é natural em origem e derivado de fontes renováveis. Diminuindo ou eliminando emissão de formaldeído, os compostos orgânicos voláteis totais (VOCs) emitidos no local de trabalho são reduzidos. Adicionalmente, devido aos carboidratos serem relativamente baratos, o produto isolante ou véu de fibra picada pode ser fabricado com um custo menor. Adicionalmente, o ligante possui baixo a quase nenhum odor, tornando-o mais desejável para se trabalhar.
[070]Tendo, de modo geral, descrito essa invenção, um entendimento adicional pode ser obtido por referência a certos exemplos específicos ilustrados
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31/55 abaixo que são providos apenas para fins de ilustração e não são destinados a serem todos inclusivos ou limitantes a menos que especificado de outro modo.
EXEMPLOS
Exemplo 1:
[071] As formulações de ligante exibidas na Tabela 4 foram utilizadas para formar folhas experimentais na maneira descrita em detalhes abaixo. As folhas experimentais de fibra de vidro de não tecido foram secas e curadas durante três minutos a 204°C (400°F). A força de tensão, a Perda de Ignição (LOT), e a força de tensão dividida pela LOI (força de tensão/LOT) para cada amostra foi determinada sob condições ambiente e de vapor. A força de tensão foi medida utilizando um Instron. A perda sobre ignição (LOI) das fibras de reforço é a redução em peso experimentada pelas fibras após aquecê-las a uma temperatura suficiente para queimar ou pirolizar o tamanho orgânico das fibras. A perda sobre a ignição foi medida de acordo com o procedimento exibido no TAPPI T-1013 OM06, Perda sobre a Ignição de Véu de Fibra de Vidro (2006). Para colocar a folha experimental em um ambiente de vapor, as folhas experimentais foram colocadas em uma autoclave a 116°C (240°F) a uma pressão entre 400 e 500 psi durante 30 minutos.
[072] As folhas experimentais foram feitas de acordo com o seguinte procedimento. Primeiro é adicionado água a um vasilhame (aproximadamente 5 litros). A essa água, foram adicionadas 8 gotas de dispersante NALCO 01NM 159. Um agitador pneumático foi rebaixado para o vasilhame e ajustado em uma baixa velocidade de modo a agitar, mas não produzir espuma. Foram adicionados a essa mistura de agitação fibras de vidro picadas molhadas (8 gramas) e permitidas a agitar durante 5 minutos. Um fragmento de tela foi colocado em um aparelho de teste padrão de polpa Williams de 40 litros 30 X 30 X 30 centímetros (12 X 12 X 12 polegadas) (também conhecido como uma moldura de tela (deckle box)) e a caixa foi fechada. A moldura de tela foi preenchida então com água até a marca 3 e um
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32/55 agitador de placa foi colocado na moldura de tela. Foi adicionada à água na moldura de tela, uma solução de 0,5% em peso de poliacrilamida, NALCO 7768, (80 gramas) e misturados até que dissolvida usando o agitador de placa. Depois da água de fibra de vidro ter sido agitada durante 5 minutos, uma solução 0,5% em peso de poliacrilamida, NALCO 7768 (80 gramas) foi adicionada e agitada em velocidade baixa durante um minuto, após o qual a velocidade de agitação foi ajustada para o ajuste mais alto e permitida agitar durante mais 2 minutos. A solução de fibra de vidro é, então, afundada imediatamente na moldura de tela, e agitada com o agitador de placa durante 10 cursos rápidos. Neste momento, a válvula na moldura de tela foi deprimida até que a moldura de tela foi limpa. Depois da moldura de tela ser escoada, a moldura foi aberta e a tela com a folha experimental foi removida da base segurando as pontas opostas da tela. A tela foi colocada então em uma moldura de madeira e o ligante baseado em material biológico foi aplicado à folha experimental usando um revestidor de rolo. O excesso de ligante foi, então, evacuado para fora. A folha experimental revestida de ligante foi colocada em um forno para curagem e corte em tiras de 3 centímetros (1 polegada). Essas tiras foram colocadas em um dessecador durante a noite.
[073] Os resultados deste experimento são exibidos na Tabela 5. Deve ser notado que os pesos na Tabela 4 são expressos em gramas (g).
TABELA 4
Componente Amostra 1 (10% Acumer Amostra 2 (Controle) Amostra 3 (20% Acumer Amostra 4 (20% Acumer Amostra 5 (20% Acumer Amostra 6 (15% Acumer
9932) 9932) 9932) 9932) 9932)
Maltodextrina (DE 11.0) 79.9
Maltodextrina (DE 18.0) 79.9
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33/55
Maltodextrina (DE 7.5) 89.8 79.9 84.9
gamaaminopropiltrihidróxi-silano (solução 1.24%) 13.7 9.1 13.7 13.7 13.7 13.7
Acumer 9932/Agente de ligação cruzada(') 20.8 41.7 41.7 41.7 31.2
Ligante Acrílico QRXP 1734(2) 127.8
Água 675.7 663.1 664.8 664.8 664.8 670.2
Total (g) 800 800 800 800 800 800
(1) Acumer 9932: uma resina de ácido poliacrílico (46% de sólidos) comercialmente disponível da The Dow Chemical Company.
(2) QXRP 1734: uma resina de ácido poliacrílico comercialmente disponível da The Dow Chemical Company.
TABELA 5
Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5 Amostra 6
Força de Tensão (Ibf) 20.7 30.4 20.9 20.6 29.3 26.1
LOI (%) 9.7 8.4 9.3 9.5 11.0 11.3
Tensão / LO1 2.1 3.6 2.3 2.2 2.7 2.3
Força de tensão após envelheci mento por vapor (lbf) 18.9 16.2 19.9 16.2 22.6 26.1
LOI após envelhecimento por vapor (%) 9.9 9.5 9.8 9.4 10.5 11.3
Tensão / LOI após envelheciment o por vapor 1.9 1.7 2.0 1.7 2.2 2.3
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34/55 [074] A partir dos dados exibidos nas Tabelas 4 e 5, concluiu-se que as formulações de ligante demonstraram forças de tensão iguais ou melhores comparadas às forças de tensão dos atuais produtos disponíveis comercialmente.
Exemplo 2:
[075]As formulações de ligante exibidas na Tabela 6 foram utilizadas para formarem folhas experimentais de acordo com o procedimento exibido no Exemplo
1. As folhas experimentais de fibra de vidro de não tecido foram secas e curadas durante três minutos a 204°C (400°F). A força de tensão, a perda sobre ignição (LOI) e a força de tensão dividida por LOI (Força de Tensão/LOI) para cada amostra foi determinada sob condições ambientes e de vapor. As condições de vapor foram idênticas àquelas exibidas no Exemplo 1. Além disso, a perda sobre ignição e força de tensão de cada uma das amostras foram medidas de acordo com os procedimentos descritos no Exemplo 1. Os resultados foram exibidos na Tabela 7. Deve ser notado que os pesos na Tabela 6 estão expressos em gramas (g).
TA BELA 6
ComponentE Amostra 1 10% ÁcidoCítri -co 5% SHP Amostra 2 Controle Amostra 3 20% ÁcidoCítrico 5% SHP Amostra 4 20% ÁcidoCítri -co 5% SHP
Maltodextrina (DE 11.0) 79.9
Maltodextrina (DE 18.0) 79.9
Maltodextrina (DE 7.5) 89 8
gamaaminopropiltrihidróxi-silano (solução 1.24%) 13.7 13.7 13.7 13.7
Ácido Cítrico /Agente de ligação cruzada 9.6 19.2 19.2
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35/55
Ligante Acrílico QRXP 1734(') 191.7
Hipofosfito de Sódio (SHP) 4.8 4.8 4.8 4.8
Água 682.1 589.9 682.5 682.5
Total (g) 800 800 800 800
(1) QXRP1734: uma resina de ácido poliacrílico comercialmente disponível da The
Dow Chemical Company
TA BELA 7
Amostra 1 Amostra 2 Control Amostra 3 Amostra 4
Força de Tensão (Ibf) 16.56 23.31 20.40 20.76
LOI (%) 9.12 7.20 7.99 8.69
Tensão / LO1 1.82 3.24 2.55 2.39
Força de tensão após envelhecimento por vapor (lbf) 15.67 13.01 13.03 14.86
LOI após envelhecimento por vapor (%) 9.73 7.54 8.78 9.11
Tensão / LOI após envelhecimento por vapor 1.61 1.73 1.48 1.63
[076] A partir dos dados apresentados nas Tabelas 6 e 7, concluiu-se que as formulações de ligante contendo maltodextrina tendo Equivalente de Dextrose (DE) diferente, LOIs, e LOIs após envelhecimento por vapor que foram melhores do que ou comparáveis aos produtos comercialmente disponíveis.
Exemplo 3:
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36/55 [077] As formulações de ligante exibidas na Tabela 8 foram utilizadas para formar folhas experimentais de acordo com o procedimento exibido no Exemplo 1. As folhas experimentais de fibra de vidro de não tecido foram secas e curadas durante três minutos a 204°C (400°F). A força de tensão, a LOI, e força de tensão/LOI para cada amostra foram determinadas sob condições ambientes e de vapor. As condições de vapor foram idênticas àquelas exibidas no exemplo 1. Além disso, a perda sob ignição e força de tensão de cada uma das amostras foram medidas de acordo com os procedimentos descritos no Exemplo 1. Os resultados são exibidos na Tabela 9. Deve ser notado que os pesos na Tabela 8 são expressos em gramas (g).
TAB ELA 8
Componente Amostra 1 70:30 MD-CA w/5% SHP Amostra 2 70:30 MD-CA w/5%SHP and 10% H3PO4 Amostra 3 70:30 MD-CA w/4%H3PO2 Amostra 4 70:30 MD-CA w/5%A1C13 Amostra 5 70:30 MD-CA w/3%LiCarboxIiato
Maltodextrina (DE 11.0) 45.1 42.6 46.0 45.1 52.0
Ácido cítrico 19.3 14.2 19.2 19.3 23.3
gamaaminopropiltrihidróxisilano (solução 1.24%) 10.2 11.2 10.3 10.2 11.5
Catalisador (Hipofosfito de sódio) 4.1 4.5
Catalisador (85% H3PO4) 8.5
Catalyst (50% H3PO2) 5.2
Catalisador (55.2% AlC13) 6.1
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37/55
Carboxilato de Lítio (50% conc.) 4.1
Água (g) 721.3 719.0 719.3 719.3 710.1
**MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 9
Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5
Força de Tensão (Ibf) 14.40 11.87 11.08 6.54 15.94
LOI (%) 6.27 6.28 6.42 5.31 4.87
Tensão / LO1 2.30 1.89 1.73 1.23 3.28
Força de tensão após envelhecimento por vapor (lbf) 7 81 5.98 7.84 2.93 10.63
LOI após envelhecimento por vapor (%) 6.95 6.27 6.80 5.44 5.33
Tensão / LOI após envelhecimento por vapor 1.12 0.95 1.15 0.54 1.99
[078] A partir dos dados exibidos nas Tabelas 8 e 9, concluiu-se que formulações de ligante baseado em material biológico contendo catalisadores diferentes atingiram forças de tensão comparáveis àquela dos atuais produtos disponíveis comercialmente.
Exemplo 4:
[079] As formulações de ligante exibidas na Tabela 10 foram utilizadas para formar cobertas isolantes de fibra de vidro R-19 de uma maneira conhecida daqueles versados na técnica. As cobertas isolantes de fibras de vidro R-19 possuem um LOI de 6% alvo e foram curadas a 266°C (510°F). As propriedades mecânicas dos cobertores no final da linha foram determinadas sob condições ambientes. Os resultados estão exibidos na Tabela 11.
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38/55
TABELA 10
Componente Amostra 1 90:10 MD-CA w/5% SHP Amostra 2 80:20 MD-CA w/5% SHP Amostra 3 80:20 MDPA Amostra 4 70:30 MD-CA w/5% SHP
Maltodextrina 76lbs 37lbs 66lbs 32lbs
gamaaminopropil trihidróxi-silano (solução 24.8%) 0.6lbs 0.3 lbs 0.6 lbs 0.3 lbs
Ácido cítrico 8.5 lbs 9 lbs 14 lbs
Ligante Acrílico (Acumer 9932)1) 36 lbs
Hipofosfito de sódio 4.2 lbs 2.3 lbs 2.3 lbs
Emulsão de oléo (50%) 31.5 lbs 17 lbs 31 lbs 17 lbs
Água lOlbs'2 583.4lbs 1040.4lbs 586.4lbs
Total 1201lbs 649lbs 1174lbs 652lbs
(1) Acumer 9932: uma resina de ácido poliacrílico (46% de sólidos) comercialmente disponível da The Dow Chemical Company.
**MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, PA = ácido poliacrílico, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 11
Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Fenol/Uréia/ Formaldeído (Controle)
Recuperação de Espessura (in) 6.4 6.3 6.3 6.2 6.2
Rigidez/Sag (grau) 23 19 35 15 18
[080] A partir dos dados apresentados nas Tabelas 10 e 11, concluiu-se que formulações de ligantes contendo maltodextrina com ácido poliacrílico ou razões
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39/55 diferentes de ácido cítrico e maltodextrina poderiam ser curadas sob condições normais de fabricação e desempenho do produto alcançado comparável àquele dos atuais produtos comercialmente disponíveis.
Exemplo 5:
[081] As formulações de ligante exibidas na Tabela 12 foram utilizadas para formar cobertoas isolantes de fibras de vidro R-19 de uma maneira convencional conhecida daqueles versados na técnica. As cobertas isolantes de fibras de vidro R19 possuem perda sobre ignição (LOI) de 6%. As propriedades mecânicas das cobertas foram determinadas sob condições ambiente. Os resultados são exibidos na Tabela 13.
TABELA 1 2
Componente Amostra 1 70:20:10 MD-CA-G w/5%SHP Amostra 2 60:20:20 MD-CA-G w/5%SHP Amostra 3 60:30:10 MD-CA-G w/5%SHP Amostra 4 50:30:20 MD-CA-G w/5%SHP
Maltodextrina (50% Sólidos) 65.8 lbs 56.4 lbs 56.4 lbs 47.0 lbs
Ácido cítrico (50% Sólidos) 18.8 lbs 18.8 lbs 28.2 lbs 28.2 lbs
Hipofosfito de sódio (41.5% Sólidos) 5.66 lbs 5.66 lbs 5.66 lbs 5.66 lbs
Glicerol 4.70 lbs 9.40 lbs 4.70 lbs 9.40 lbs
Emulsão de óleo (50% Sólidos) 4.24 lbs 4.24 lbs 4.24 lbs 4.24 lbs
gamaaminopropiltrihidróxisilano (solução 24.8%) 0.37 lbs 0.37 lbs 0.37 lbs 0.37 lbs
Água 545.6 lbs 550.3 lbs 545.6 lbs 550.3 lbs
** MD = maltodextrina, G = glicerol, CA = ácido cítrico, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 13
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40/55
80:20 Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4
MDCA p/ 5% SHP 70:10:20 MD-G-CA p/ 5% SHP 60:20:20 MD-G-CA p/ 5% SHP 60:10:30 MD-G-CA p/ 5% SHP 50:20:30 MD-G-CA p/ 5% SHP
Recuperação de Espessura (polegadas) 5.86 6.05 5.82 5.56 5.55
Rigidez/Sag (grau) 40 43 43 33 34
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, G= glicerol, SHP = hipofosfito de sódio [082] Concluiu-se a partir dos dados exibidos nas Tabelas 12 e 13 que formulações de ligante contendo agentes de auxílio ao processo (por exemplo, glicerina) em níveis de variação atingiram desempenho do produto comparável àquele dos produtos disponíveis comercialmente. Também observou-se que a altura de rampa a manta não curada antes de entrar no forno foi melhorada proporcional à percentagem de glicerina presente na composição de ligante. Por exemplo, a altura da rampa elevou de 15% a 50% à medida que a percentagem da glicerina presente na composição foi elevada de 5% a 15%.
Exemplo 6:
[083] As formulações de ligante exibidas nas Tabelas 14 e 16 foram utilizadas para formar folhas experimentais de acordo com o procedimento exibido no exemplo
1. As folhas experimentais de fibra de vidro de não tecido foram secas e curadas durante três minutos a 204°C (400°F). A força de tensão, o LOI, e a força de tensão/LOI para cada amostra foram determinadas sob condições ambientes e de vapor. As condições de vapor foram idênticas àquelas exibidas no Exemplo 1. Além disso, a perda de ignição e força de tensão de cada uma das amostras foram medidas
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41/55 de acordo com procedimentos descritos no Exemplo 1. Os resultados foram exibidos nas Tabelas 15 e 17. Deve ser notado que os pesos nas Tabelas 15 e 17 estão expressos em gramas (g).
TABELA 14
Componente Amostra 1 80:20 MD-CA w/5% SHP Amostra 2 70:20:10 MD-CATEOA w/5% SHP Amostra 3 75:20:5 MDCA-TEOA w/5% SHP Amostra 4 70:20:10 MDCA-DEOA w/5% SHP
Maltodextrina (50% Sólidos) 116.14 101.62 108.88 101.62
Ácido Cítrico (100% Sólidos) 14.52 14.52 14.52 14.52
Hipofosfito de Sódio (41.5% Sólidos) 8.75 8.75 8.75 8.75
Trietanolamina (100% Sólidos) 7.26 3.63
Dietanolamina (100% Sólidos) 7.26
gamaaminopropiltrihidróxi-silano (solução 1.24%) 11.47 11.47 11.47 11.47
Água 749.13 756.39 752.76 756.39
Total (g) 900 900 900 900
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, TEOA = Trietanolamina, DEOA = Dietanolamina, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 15
Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4
Força de Tensão (lb1) 15.7 16.5 15.9 14.6
LOI (%) 5.74 5.52 5.27 4.79
Petição 870190103420, de 14/10/2019, pág. 50/72
42/55
Tensile /LOI 2 74 3.00 3.03 3.06
TABELA 16
Componente Amostra 6 70:30 MD-CA p/5% SHP Amostra 7 60:30:10 MD-CATEOA p/5% SHP Amostra 8 65:30:5 MD-CATEOA p/5% SHP Amostra 9 60:30:10 MD-CATEOA Amostra 10 65:30:5 MD-CATEOA
Maltodextrina (50% Sólidos) 101.62 87.10 94.36 91.46 99.08
Ácido Cítrico (100% Sólidos) 21.78 21.78 21.78 22.86 22.86
Hipofosfito de Sódio (41.5% Sólidos) 8.75 8.75 8.75
Trietanolamina (100% Sólidos) 7.26 3.63 7.62 3.81
Dietanolamina (100% Sólidos)
gamaaminopropil trihidróxi-silano (1.24% solução) 11.47 11.47 11.47 11.47 11.47
Água 756.39 763.64 760.01 766.58 762.77
Total (g) 900 900 900 900 900
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, TEOA = Trietanolamina, DEOA = Dietanolamina, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 17
Amostra 6 Amostra 7 Amostra 8 Amostra 9 Amostra 10
Força de tensão (lbf) 15.5 19.1 18.9 16.3 18.2
LOI (%) 5.20 5.11 4.95 6.00 6.55
Tensão /LOI 2.99 3.74 3.83 3.27 2.78
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43/55 [084] A partir dos dados exibidos nas Tabelas 14-17, concluiu-se que formulações contendo alcanol amina adicionado como um intensificador de ligação cruzada atingiram forças de tensão e LOIs comparáveis aos ou melhores do que dos atuais produtos comercialmente disponíveis.
Exemplo 7:
[085] As formulações de ligante exibidas na Tabela 18 e Tabela 20 foram utilizadas para formar cobertas isolantes de fibra de vidro R-21 de uma maneira convencional conhecida daqueles versados na técnica. As cobertas isolantes de fibra de vidro R-21 possuem uma perda de ignição alvo (LOI) de 5,5%. As propriedades mecânicas das cobertas na extremidade da linha foram determinadas sob condições ambiente. Os resultados foram exibidos nas Tabelas 19 e 20.
TABELA 8
Componente Amostra 1 80:20 MD-CA 80:20 Amostra 2 70:30 MD-CA p/5% SHP Amostra 3 60:40 MD-CA p/5% SHP Amostra 4 60:30:10 MD-CA-G p/ 5% SHP Amostra 5 60:30:5:5 MD-CA-GTEOA p/5% SHP
Maltodextrina 258.7 lbs 226.4 lbs 194.0 lbs 194.0 lbs 194.0 lbs
(68% Sólidos)
Ácido Cítrico (50% Sólidos) 88.O lbs 131.9 lbs 175.9 lbs 131.9 lbs 131.9 lbs
Hipofosfito de Sódio (41.5% Sólidos) 26.5 lbs 26.5 lbs 26.5 lbs 26.5 lbs 26.5 lbs
Glicerol (100% Sólidos) 22.0 lbs 11.0 lbs
Trietanolamina (100% Sólidos) 11 .Olbs
Dietanolamina (85% Sólidos)
Emulsão de óleo (50% Sólidos) 68.4 lbs 68.4 lbs 68.4 lbs 68.4 lbs 68.4 lbs
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44/55
gamaaminopropiltrihidróxisilano (solução 1.24%) 34.6 lbs 34.6 lbs 34.6 lbs 34.6 lbs 34.6 lbs
Água 2228.5 lbs 2218.9 lbs 2209.3 lbs 2227.4 lbs 2227.4 lbs
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, G= glicerol, TEOA = Trietanolamina,
DEOA = Dietanolamina, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 19
Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5
Rigidez/Sag (grau) 13.60 9.63 9.65 10.68 11.23
TABELA 20
Componente Amostra 6 60:30:10 MD-CATEOA p/5% SHP Amostra 7 60:30:10 MD-CATEOA Amostra 8 60:30:10 MD-CADEOA p/5% SHP Amostra 9 65:30:5 MD-CADEOA p/5% SHP Amostra 10 67:33 MD-CA
Maltodextrina (68% Sólidos) 194.0 lbs 203.7 lbs 194.0 lbs 210.2 lbs 226.4 lbs
Ácido Cítrico (50% Sólidos) 131.9 lbs 138.5 lbs 131.9 lbs 131.9 lbs 153.9 lbs
Hipofosfito de sódio (41.5% Sólidos) 26.5 lbs 26.5 lbs 26.5 lbs
Glicerol (100% Sólidos)
Trietanolamina (100% Sólidos) 22.0 lbs 23.1 lbs
Dietanolamina (85% Sólidos) 25.9 lbs 12.9 lbs
Emulsão de Óleo (50% Sólidos) 68.4 lbs 68.4 lbs 68.4 lbs 68.4 lbs 68.4 lbs
gamaaminopropiltrihidróxi-silano (solução 1,24%) 34.6 lbs 34.6 lbs 34.6 lbs 34.6 lbs 34.6 lbs
Água 2227.4 lbs 2234.9 lbs 2224.2 lbs 2221.6 lbs 2224.9 lbs
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, G = glicerol, TEOA = 5
Trietanolamina, DEOA = Dietanolamina, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 21
Amostra 6 Amostra 7 Amostra 8 Amostra 9 Amostra 10
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45/55
Rigidez/Sag (grau) 11.85 12.28 9.82 9.85 12.11
[086] Como mostrado nas Tabelas 18-21, a adição de glicerol, dietanolamina e/ou trietanoamina ao ligante baseado em material biológico rendeu produtos isolantes de fibra de vidro tendo boas propriedades de desempenho, tais como rigidez/sag. Além disso, formulações de ligante contendo uma mistura de maltodextrina e ácido cítrico sem a presença de um catalisador curado sob condições de fabricação típicas e produziu desempenho de rigidez/sag aceitável.
Exemplo 8:
[087] As formulações de ligante exibidas na Tabela 22 foram utilizadas para formar placas de forração de espessura de 1 polegada de fibra de vidro de 5 pcf, de uma maneira convencional conhecida daqueles versados na técnica. As placas de forração possuem uma perda de ignição alvo (LOI) de 13%. As propriedades mecânicas das placas de forração foram determinadas sob condições ambiente. Os resultados foram exibidos na Tabela 23. Amostras comparativas 1-3 são apresentadas na Tabela 22 e Amostra 4, o Controle neste experimento, embora não identificado especificamente na Tabela 22, é uma placa de forração de espessura de 1 polegada de 5 libras por pés cúbicos (pcf), um produto comercialmente disponível.
TABELA 22
Formulação de ligante baseado em material biológico para placas de forração de espessura de 1 polegada de 5 libras por pés cúbicos (pcf).
Componente Amostra 1 70:30 MD-CA p/5% SHP Amostra 2 50:35:15 MD-CA-G p/ 5% SHP Amostra 3 60:30:10 MD- CA-TEOA w/ 5% SHP
Maltodextrina (50% Sólidas) 709.1 lbs 506.5 lbs 607.8 lbs
Ácido Cítrico (50% Sólidos) 303.9 lbs 354.5 lbs 303.9 lbs
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46/55
Hipofosfito de sódio (41.5% Sólidos) 61.0 lbs 61.0 lbs 61.0 lbs
Glicerol (100% Sólidos) 76.0 lbs
Trietanolamina (100% Sólidos) 50.6 lbs
Surfinol 465 (100% Sólidos) 1.1 lbs 1.1 lbs 1.1 lbs
Emulsão de Óleo (50% Sólidos) 56.4 lbs 56.4 lbs 56.4 lbs
gamaaminopropiltrihidróxisilano (solução 24.8%) 4.0 lbs 4.0 lbs 4.0 lbs
Água 1384.3 lbs 1447.1 lbs 1426.2 lbs
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, G= glicerol, TEOA =
Trietanolamina, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 23
Desempenho do produto para placas de forração de espessura de 1 polegada de 5 pcf.
Amostra 1 70:30 MD-CA w/5% SHP Amostra 2 50:35:15 MD-CA-G w/ 5%SHP Amostra 3 60:30:10 MD-CATEOA w/5% SHP Amostra 4 PhenolUrea/ Formaldehyde (Control/'
Módulo Flex (ksi) 1931 2080 2000 1946
Carga Compressiva @ 10% Deformação (lbs) 37.1 32.5 37.1 31.1
(1) Owens Corning 5 libras-por-pés-cúbicos (pcf) placa de forração de espessura de 1 polegada, um produto comercialmente disponível.
[088] Como mostrado nas Tabelas 22 e 23, o ligante baseado em material biológico produziu placas de forração tendo boas propriedades de desempenho, tais
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47/55 como módulos flexíveis (ou equivalentes) melhorados e deformação de carga compressiva melhorada.
Exemplo 9:
[089] As formulações de ligante exibidas na Tabela 24 foram utilizadas para formar meio de duto flexível de fibra de vidro R-6 (FDM) de uma maneira convencional por aqueles versados na técnica. O meio de duto flexível possui um LOI alvo de 6%. As propriedades mecânicas do meio de duto flexível foram determinadas sob condições ambientes. Os resultados foram exibidos na Tabela 25.
TABELA 24
Formulação de ligante baseado em material biológico para Meio de Duto Flexível
Componente Amostra 1 70:30 MD-CA p/5% SHP
Maltodextrina (50% Sólidos) 529.9lbs
Ácido Cítrico (50% Sólidos) 227.1 lbs
Hipofosfito de Sódio (41.5% Sólidos) 45.6lbs
Tinta Vermelha (35% Sólidos) 9.2 lbs
Emulsão de Óleo (50% Sólidos) 106.9 lbs
gamaaminopropiltrihidróxisilano (solução 24.8%) 59.6lbs
Água 3567.2 lbs
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 25
Desempenho de Produto para Isolante de Meio de Duto Flexível R-6
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48/55
Amostra 1 70:30 MD-CA p/5% SHP Isolante de Meio de Duto Flexível de Fenol/Uréia/ Formaldeído Owens Corning R-6 (Controle)
Força de Tensão (lbf) 17 20
[090] Como mostrado nas Tabelas 24 e 25, o isolamento de meio de duto flexível R-6 produzido baseado em material biológico que processou uma força de tensão comparável àquela de um produto comercial de isolante de meio de duto flexível R-6 existente.
Exemplo 10:
[091]As formulações de ligante exibidas na Tabela 26 foram utilizadas para formar isolante de construção de metal de fibra de vidro R-13 (MBI) de uma maneira convencional conhecida daqueles versados na técnica. As placas de forração possuem um LOI alvo de 6,5%. As propriedades mecânicas do isolante de construção de metal foram determinadas sob condições ambientes. Os resultados foram exibidos na Tabela 27.
TABELA 26
Formulação de Ligante baseado em material biológico para Isolante de Construção de Metal
Componente Amostra 1 70:30 MD-CA p/5% SHP
Maltodextrina (50% Sólidos) 463.9 lbs
Ácido Cítrico (50% Sólidos) 198.8 lbs
Hipofosfito de Sódio (41.5% Sólidos) 39.9 lbs
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49/55
Tinta Vermelha (35% Sólidos) 7.3 lbs
Emulsão de Óleo (50% Sólidos) 84.9 lbs
gamaaminopropiltrihidróxisilano (solução 24.8%) 52.2lbs
Água 1806 lbs
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, SHP = hipofosfito de sódio
TABELA 27
Desem penho de Produto para Isolante de Construção de Metal R -13
Amostra 1 70:30 MD-CA p/5% SHP Owens Corning R-13 Isolante de Construção de Metal Fenol/Uréia/ Formaldeído (Controle)
Espessura (polegada) 4.64 4.66
[092] Como mostrado nas Tabelas 26 e 27, o ligante baseado em material biológico produziu isolante de construção R-13 que possuía uma espessura comparável àquela do produto isolante de construção de metal R-13 comercialmente disponível.
Exemplo 11:
[093] Tensões de superfície dos ligantes baseados em matéria biológica contendo surfactantes para diminuir a tensão de superfície do ligante, para melhorar atomização de pulverização de ligante, para melhorar a uniformidade de distribuição de ligante e para melhorar o enxágüe do ligante e movimentação do ligante para junções fibra a fibra, foram comparadas com um padrão de ligante
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50/55 fenol/uréia/formaldeído. Tensões de superfície das composições de ligante baseado em material biológico inventivo foram medidas usando um Tensiômetro de Superfície 6000 (fabricado por SensaDyne Instrument Division do Grupo de Pesquisa ChemDyne). O instrumento foi calibrado com água deionizada. Dados foram gravados a cada 5 segundos. Após o sistema ter sido estabilizado e o teste começar, o valor médio sobre um período de teste de um minuto foi obtido para cada amostra. Os resultados são exibidos na Tabela 28.
TABELA 28
Tensão de superfície do ligante baseado em material biológico e adição de surfactante
Mistura de Ligante (10% dos sólidos total) Surfactante % sobre sólidos de ligante Tensão de Superfície (dina/cm)
fenol/uréia/formaldeído (Controle) nenhum nenhum 72.0
80:20 MD-CA p/5% SHP None nenhum 77.7
80:20 MD-CA p/5% SHP Stanfax(i) 0.1 46.0
0.3 41.3
0.5 41.9
80:20 MD-CA p/5% SHP Surfinol 465(2) 0.1 51.0
0.3 49.4
0.5 46.2
80:20 MD-CA p/5% SHP Triton™ GR PG70(3) 0.1 35.6
0.3 31.3
0.5 30.1
80:20 MD-CA w/5% SHP Dodecil Sulfato De Sódio 0.1 60
0.3 51.9
0.5 50.8
80:20 MD-CA p/5% SHP Triton™ CF-10 0.1 39.1
0.3 39.3
0.5 40
(1) Stanfax - lauril sulfato de sódio (2) Surfinol 465 - etoxilado 2,4,7,9-tetrametil 5 decin-4,7-diol (3) TritonTM GR-PG70 - 1,4-bis(2-etilhexil) sulfosuccinato de sódio (4) TritonTM CF-10 - poli(óxi-1,2-etanodiil), alfa-(fenilmetil)-omega-
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51/55 (1,1,3,3-tetrametilbutil)fenóxi ** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, SHP = hipofosfito de sódio [094]Concluiu-se da observação dos resultados exibidos na Tabela 28 que a tensão de superfície do ligante baseado em material biológico foi reduzida adicionando surfactantes.
TABELA 29
Agentes de acoplamento para as formulações de ligante baseadas em material biológico - Folhas Experimentais de Fibra de Vidro
Componente Amostra 1 70:30 MD-CA p/5% SHP Amostra 2 70:30 MD-CA p/5% SHP e 0.19% Tyzor® TE Amostra 3 70:30 MD-CA p/5% SHP e 0.38% Tyzor® TE Amostra 4 70:30 MD-CA p/5% SHP e 0.19% Tyzor® AA-75 Amostra 5 70:30 MD-CA p/5% SHP e 0.38% Tyzor® AA-75 Amostra 6 70:30 MD-CA p/5% SHP e 0.19% Tyzor® TPT
Maltodextrina (50% conc.) (DE 11.0) 90.3g 90.3g 90.0g 90.3g 90.0g 90.3g
Ácido cítrico 19.4g 19.4g 19.3g 19.4g 19.3g 19.4g
gamaaminopropiltrihidróxi-silano (solução 1.24%) 10.2g
Hipofosfito de sódio (41.5% conc.) 3.9g 3.9g 3.9g 3.9g 3.9g 3.9g
Tyzor® TE (80% Conc.) 0.16g 0.32g
Tyzor® AA-75 (75% Conc.) 0.17g 0.34g
Tyzor® TPT (100% Conc.) 0.13g
Água 676.2 686.3 686.5 686.3 686.5 686.3
Total 800g 800g 800g 800g 800g 800g
**MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, SHP = hipofosfito de sódio
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52/55
TABELA 30
Propriedades mecânicas para folhas experimentais com as formulações de ligante baseado em material bioógico contendo agentes de acoplamento diferentes
Amostra 1 70:30 MD-CA Amostra 2 70:30 MD-CA Amostra 3 70:30 MD-CA Amostra 4 70:30 MD-CA Amostra 5 70:30 MD-CA Amostra 6 70:30 MD-CA
p/5% SHP p/5% SHP e 0.19% Tyzor® TE p/5% SHP e 0.38% Tyzor® TE p/5% SHP e 0.19% Tyzor® AA -75 p/5% SHP e 0.38% Tyzor® AA -75 p/5% SHP e 0.19% Tyzor® TPT
Força de Tensão (lbf) 16.13 16.43 15.79 15.2 15.05 20.17
L0I (%) 5.85 6.27 6.34 6.33 6.17 6.73
Tensão / LOI 2.76 2.62 2.49 2.4 2.44 3.00
Força de Tensão por envelhecimento após Vapor(lbf) 10.66 6.51 6.64 7.30 10.25 10.29
LOI após envelhecimento por Vapor (%) 5.03 6.06 6.36 6.58 6.46 8.44
Tensão após envelhecimento de Vapor / LOI 2.12 1.08 1.04 1.11 1.59 1.22
**MD = maltodextrin, CA = citric acid, SHP = sodium hypophosphite [095]A partir dos dados exibidos na Tabela 29 e 30, concluiu-se que as formulações baseadas em matéria biológica contendo agentes de acoplamento diferentes atingiram forças de tensão comparáveis àquelas dos atuais produtos comercialmente disponíveis.
Exemplo 12:
[096]O ligante baseado em material biológico emite um aroma dependendo do produto e condições de curagem. Para minimizar a emissão de
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53/55 aromas indesejados, vários alcanóis aminas foram adicionados à composição de ligante e produtos R-20 foram produzidos sob condições de fabricação (convencionais) típicas. Os materiais produzidos foram cortados em 8X8 (polegadas2), colocados em bolsas de fecho tipo zip e vedados. Dez painelistas foram providos com uma bolsa de amostra fresca e os painelistas classificaram individualmente cada uma das amostras de aroma mais forte (número mais alto) para o aroma mais fraco (número inferior). Os resultados estão presentes na Tabela 31.
TABELA 31
Aroma diminui no isolante feito com o ligante baseado em material b iológico
Amostra Descrição Classificação de Aroma (ordem descendente de intensidade)
Amostra 1 70:30 MD-CA w/5%SHP 4
Amostra 2 60:30:10 MD-CA-TEOA 3
Amostra 3 65:30:5 MD-CA-TEOA 2
p/5%SHP
Amostra 4 65:30:5 MD-CA-DEOA p/5%SHP 1
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, TEOA = Trietanolamina,
DEOA = dietanolamina, SHP = hipofosfito de sódio [097]Com base nos dados exibidos na Tabela 31, conclui-se que o aroma gerado pelo produto isolante curado foi reduzido utilizando um ligante baseado em material biológico contendo um alcanol amina.
Exemplo 13:
[098]As formulações de ligante da Amostra 1 e Amostra 2 exibiram na
Tabela 18 combinada com os aditivos resistente à umidade listados na Tabela 32 foram utilizadas para formar produtos isolantes R-13 de fibra de vidro de uma maneira convencional conhecida daqueles versados na técnica. Os produtos R-13 possuem um LOI alvo de 6,5%. As propriedades mecânicas do ligante de matéria
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54/55 biológica adicionado ao aditivo resistente à umidade foram determinadas sob condições ambiente. Os resultados são exibidos na Tabela 32.
TABELA 32
Aditivos adicionados para melhorar a resistência à água de isolante de fibra de vid ro feito com cobertores de ligante baseado em material biológico - R-13
Descrição Aditivo adicionado Quantia adicionada (% sobre Sólidos de Ligante) Rigidez/ Sag (grau)
80:20 MD-CA p/5%SHP 39
70:30 MD-CA p/5%SHP 28
70:30 MD-CA p/5%SHP Polon MF56 0.3 32
70:30 MD-CA p/5%SHP SVE-148 0.3 30
70:30 MD-CA p/5%SHP LE-743 0.3 31
70:30 MD-CA p/5%SHP Silres BS-1042 0.3 37
70:30 MD-CA p/5%SHP ICM-2153 0.3 35
70:30 MD-CA p/5%SHP Silquest Y-9669 0.3 40
** MD = maltodextrina, CA = ácido cítrico, SHP = hipofosfito de sódio [099]Com base nos dados exibidos na Tabela 32, concluiu-se que formulações de ligante baseado em material biológico contendo aditivos resistentes à umidade diferentes obtiveram um produto isolante de fibra de vidro com capacidades de desempenho comparáveis àquelas dos produtos isolantes de fibra de vidro comercialmente disponíveis.
[100] Um teste de emissão ambiental foi usar a formulação básica exibida como Amostra 1 da Tabela 18 junto com ou sozinho ou com um óleo de não empoeiramento de mineral emulsificado existente. O teste foi conduzido durante o período de pelo menos 5 horas usando uma linha de produção convencional para fazer um produto isolante R-19 para cada formulação incluindo um controle. Um procedimento analítico de amostragem de emissão típica foi seguido e a emissão particulada filtrada e emissão de formaldeído foram listados na Tabela 33.
TABELA 33
Resultado de Testes de Emissão de Formação
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55/55
Composto/Treino de Amostra Tipo de Ligante MDCA lbs/hora Tipo de Ligante MDCA -Oléo Veg. lbs/hora Tipo de Ligante Fenol/Uréia/ Formaldeído (Controle) lbs/hora
Partículas Filtradas, M5/202 5.499 5.064 6.737
Formaldeído M316 0.028 0.023 0.414
[101] A partir dos dados exibidos na Tabela 33, concluiu-se que o ligante baseado em material biológico, quando aplicado em um processo de fabricação isolante de fibra de vidro convencional, emissão particulada de formação reduzida por 18% ou mais e emissão de formaldeído quase eliminado durante a formação do isolante. É observado que a quantia pequena de formaldeído detectado pode ter sido derivada do resíduo de ligante de formaldeído ou alguma outra contaminação.
[102] A invenção desse pedido foi descrita acima tanto genericamente como com relação às modalidades específicas. Embora a invenção tenha sido exibida em que se acredita para ser as modalidades preferenciais, uma ampla variedade de alternativas conhecidas daqueles versados na técnica podem ser selecionadas dentro da revelação genérica. A invenção não é limitada de outra forma, exceto ao declarado nas reivindicações exibidas abaixo.

Claims (18)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Composição de ligante aquosa para uso na formação de tapetes de nãotecido e isolantes de fibra de vidro, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:
    maltodextrina tendo um número equivalente de dextrose de 9 a 14, a referida maltodextrina compreendendo de 40% a 95% por peso dos sólidos totais da referida composição de ligante; e pelo menos um agente de ligação cruzada selecionado de ácido policarboxílico monomérico, ácido cítrico, ou os seus sais correspondentes, o referido pelo menos um agente de ligação cruzada compreendendo de 5% a 40% por peso dos sólidos totais da referida composição de ligante, o referido pelo menos um agente de ligação cruzada tendo um peso molecular de 90 a 10.000.
  2. 2. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a referida maltodextrina tem um número de peso molecular médio de 1.000 a 8.000.
  3. 3. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o referido agente de ligação cruzada é ácido cítrico ou sal do mesmo.
  4. 4. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o referido pelo menos um agente de ligação cruzada tem um peso molecular de 190 a 4.000.
  5. 5. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a referida composição de ligante compreende ainda pelo menos um membro selecionado do grupo consistindo em um agente de acoplamento, um auxiliador de processo, um extensor, um ajustador de pH, um catalisador, um intensificador de densidade de ligação cruzada, um desodorante, um antioxidante, um agente supressor de poeira, um biocida, um inibidor de corrosão, um agente resistente à umidade e combinações dos mesmos.
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    2/4
  6. 6. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o referido catalisador compreende um catalisador de hipofosfito de sódio.
  7. 7. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o referido auxiliador de processo compreende um ou mais de um surfactante não iônico e óleos vegetais.
  8. 8. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o referido agente de acoplamento compreende um agente de acoplamento de silano.
  9. 9. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o referido ligante compreende uma quantidade de biocida de até 10% em peso.
  10. 10. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a referida composição de ligante compreende ainda um aditivo corante.
  11. 11. Composição de ligante, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que referida composição de ligante compreende ainda um auxiliador de processo selecionado do grupo consistindo em glicerol, 1,2,4butanotriol, 1,4-butanodiol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, poli(etileno glicol), e misturas dos mesmos.
  12. 12. Produto isolante fibroso CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
    uma pluralidade de fibras orientadas aleatoriamente; e uma composição de ligante aplicada a pelo menos uma porção das referidas fibras, a referida composição de ligante compreendendo o produto de reação de:
    maltodextrina tendo um número equivalente de dextrose de 9 a 14, a referida maltodextrina compreendendo de 40% a 95% por peso dos sólidos totais da referida composição de ligante; e
    Petição 870190103420, de 14/10/2019, pág. 66/72
    3/4 pelo menos um agente de ligação cruzada selecionado de ácido policarboxílico monomérico, ácido cítrico, ou os seus sais correspondentes, o referido pelo menos um agente de ligação cruzada compreendendo de 5% a 40% por peso dos sólidos totais da referida composição de ligante, o referido pelo menos um agente de ligação cruzada tendo um peso molecular de 90 a 10.000.
  13. 13. Produto isolante fibroso, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida composição de ligante em um estado curado compreende pelo menos um poliéster.
  14. 14. Produto isolante fibroso, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido produto isolante é livre de formaldeído.
  15. 15. Tapete não tecido CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
    uma pluralidade de fibras de vidro orientadas aleatoriamente na forma de um tapete tendo uma primeira superfície principal e uma segunda superfície principal; e uma composição de ligante revestindo pelo menos parcialmente a referida primeira superfície principal do referido tapete, a referida composição de ligante compreendendo o produto de reação de:
    maltodextrina tendo um número equivalente de dextrose de 9 a 14, a referida maltodextrina compreendendo de 40% a 95% por peso dos sólidos totais da referida composição de ligante; e pelo menos um agente de ligação cruzada selecionado de ácido policarboxílico monomérico, ácido cítrico, ou os seus sais correspondentes, o referido pelo menos um agente de ligação cruzada compreendendo de 5% a 40% por peso dos sólidos totais da referida composição de ligante, o referido pelo menos um agente de ligação cruzada tendo um peso molecular de 90 a 10.000.
  16. 16. Tapete não tecido, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida composição de ligante em um estado curado compreende pelo menos um poliéster.
    Petição 870190103420, de 14/10/2019, pág. 67/72
    4/4
  17. 17. Processo para formar o produto isolante fibroso, como definido na reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o processo compreende as seguintes etapas:
    formar uma pluralidade de fibras de vidro orientadas aleatoriamente;
    aplicar a composição de ligante às referidas fibras de vidro para formar uma manta isolante fibrosa; e curar o referido ligante da referida manta isolante fibrosa para formar um produto isolante, em que o referido ligante curado no referido produto isolante fibroso compreende pelo menos um poliéster.
  18. 18. Processo, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida etapa de cura compreende: passar a referida manta isolante através de um forno.
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