BRPI0614664B1 - aglutinantes e materiais feitos com estes - Google Patents
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Abstract
aglutinantes e materiais feitos com estes. aglutinantes para produzir ou promover a coesão em substância nào ou livremente reunida. os aglutinantes compreendem reagentes de maillard incluindo amina e carboidrato; opcionalmente um composto contendo silício e/ou um inibidor de corrosão.
Description
“AGLUTINANTES E MATERIAIS FEITOS COM ESTES”
REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS [001]Este pedido reivindica o benefício sob 35 U.S.C. § 119 (e) do Pedido Provisório dos U.S No. Serial 60/702.456, depositado em 26 de julho de 2005, e Pedido Provisória dos U.S. No. Serial 60/743,071, depositado em 22 de dezembro de 2005, as descrições das quais estão por este meio aqui incorporadas através de referência.
ANTECEDENTE [002] Aglutinantes são úteis na fabricação de materiais de substância não ou livremente reunida. Por exemplo, aglutinantes permitem duas ou mais superfícies ser unidas. Aglutinantes podem ser classificados amplamente em dois grupos principais: orgânicos e inorgânicos, com os materiais orgânicos sendo subdivididos nesses de origem animal, vegetal e sintética. Outro modo de classificar aglutinantes é com base na natureza química destes compostos: (1) proteína ou derivados de proteína; (2) amido, celulose ou gomas e seus derivados; (3) resinas sintéticas termoplásticas; (4) resinas sintéticas termocuráveis; (5) resinas naturais e betume; (6) borrachas naturais e sintéticas; e (7) aglutinantes inorgânicos. Aglutinantes podem da mesma forma ser classificados de acordo com o propósito ao qual eles são utilizados: (1) ligar superfícies rígidas, tais como, plásticos rígidos e metais; e (2) ligar superfícies flexíveis, tais como, plásticos flexíveis e chapas metálicas finas, entre outros.
[003]Aglutinantes termoplásticos compreendem uma variedade de materiais polimerizados tais como acetato de polivinila, polivinil butiral, álcool polivinílico, e outras resinas de polivinila; resina de poliestireno; resinas de éster de ácido acrílico e metacrílico; cianoacrilatos; e várias outras resinas sintéticas tais como poliamidas de poliisobutileno, produtos de curmaronaideno e silicones. Tais aglutinantes termoplásticos podem ter fusibilidade e solubilidade permanente de forma que eles deslizem sob tensão e amoleçam quando aquecidos. Eles são utilizados para
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2/78 fabricar vários produtos, por exemplo, fitas.
[004]Aglutinantes termocuráveis compreendem uma variedade de fenolaldeído, uréia, aldeído, melamina-aldeído e outros materiais de condensaçãopolimerização como o furano e resinas de poliuretano. Aglutinantes termocuráveis podem ser caracterizados por ser transformados em materiais insolúveis e infusíveis por meio de calor ou ação catalítica. Composições de aglutinante contendo fenol-, resorcinol-, uréia-, melamina-formaldeído, fenolfurfuraldeído e similares são utilizadas para a ligação de tecidos, plásticos, borrachas e muitos outros materiais.
[005]Como indicado acima, aglutinantes são úteis na fabricação de materiais de substância não ou livremente reunida. Consequentemente, composições capazes de funcionar como um aglutinante são desejáveis
SUMÁRIO [006]Aglutinantes curados ou não curados de acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção podem compreender um ou mais dentre os seguintes aspectos ou combinações destes. Além disso, materiais de acordo com a presente invenção podem compreender um ou mais dos aspectos seguintes ou combinações destes:
[007]Inicialmente deve ser apreciado que os aglutinantes da presente invenção podem ser utilizados em uma variedade de aplicações de fabricação para produzir ou promover a coesão em uma coleção de substância não ou livremente reunida. Uma coleção inclui dois ou mais componentes. Os aglutinantes produzem ou promovem a coesão em pelo menos dois dos componentes da coleção. Por exemplo, aglutinantes objetos são capazes de sustentar uma coleção de substância juntamente tal que a substância adere de uma maneira para resistir a separação. Os aglutinantes descritos aqui podem ser utilizados na fabricação de qualquer material.
[008]Um aspecto potencial dos aglutinantes presentes é que eles são livre de formaldeído. Adequadamente, os materiais de aglutinantes são dispostos podem ser livre de formaldeído, (por exemplo, fiberglass). Além disso, os aglutinantes
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3/78 presentes podem ter um teor de trimetilamina reduzido quando comparado a outros aglutinantes conhecidos.
[009]Com respeito aos constituintes químicos do aglutinante presente, podem incluir compostos de éster e/ou poliéster. Os aglutinantes podem incluir compostos de éster e/ou poliéster em combinação com um óleo vegetal, tal como óleo soja. Além disso, os aglutinantes podem incluir compostos de éster e/ou poliéster em combinação com sais de sódio de ácidos orgânicos. Os aglutinantes podem incluir sais de sódio de ácidos inorgânicos. Os aglutinantes podem da mesma forma incluir sais de potássio de ácidos orgânicos. Além disso, os aglutinantes podem incluir sais de potássio de ácidos inorgânicos. Os aglutinantes descritos podem incluir compostos de éster e/ou poliéster em combinação com um aditivo de argila, tal como montmorilonita.
[010]Além disso, os aglutinantes da presente invenção podem incluir um produto de uma reação de Maillard. Por exemplo, veja Fig. 2. Como mostrado na Fig. 2, reações de Maillard produzem melanoidinas, isto é, peso molecular alto, anel de furano e polímeros contendo nitrogênio que variam na estrutura que depende dos reagentes e condições de sua preparação. Melanoidinas exibem uma relação de C:N, grau de insaturação, e aromaticidade química que aumenta com temperatura e tempo de aquecimento. (Veja, Ames, J.M. em The Maillard Browning Reaction uma atualização, Chemistry and Industry (Great Britain), 1988, 7, 558-561, a descrição da qual está por este meio aqui incorporada através de referência). Consequentemente, os aglutinantes objetos podem ser feitos por uma reação de Maillard e assim conter melanoidinas. Deve ser apreciado que os aglutinantes objetos podem conter melanoidinas, ou outros produtos de reação de Maillard, cujos produtos são gerados através de um processo separado e em seguida simplesmente adicionado à composição que prepara o aglutinante. As melanoidinas no aglutinante podem ser insolúveis em água. Além disso, os aglutinantes podem ser aglutinantes termocuráveis.
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4/78 [011]Os reagentes de Maillard para produzir uma melanoidina podem incluir um reagente de amina reagido com um reagente de carboidrato de açúcar redutor. Por exemplo, um sal de amônio de um ácido policarboxílico monomérico pode ser reagido com (i) um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose ou (ii) um polissacarídeo ou (iii) com combinações destes. Em outra variação, um sal de amônio de um ácido policarboxílico polimérico pode ser contatado com (i) um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose ou (ii) um polissacarídeo ou (iii) com combinações destes. Em ainda outra variação, um aminoácido pode ser contatado com (i) um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose, ou (ii) com um polissacarídeo ou (iii) com combinações destes. Além disso, um peptídeo pode ser contatado com (i) um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose ou (ii) com um polissacarídeo ou (iii) com combinações destes. Além disso, uma proteína pode ser contatada com (i) um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose ou (ii) com um polissacarídeo ou (iii) com combinações destes.
[012] Deve da mesma forma ser apreciado que os aglutinantes da presente invenção podem incluir melanoidinas produzidas em variantes sem açúcar de reações de Maillard. Nestas reações, um reagente de amina é contatado com um reagente de carbonila de não carboidrato. Em uma variação ilustrativa, um sal de amônio de um ácido policarboxílico monomérico com um reagente de carbonila de não carboidrato tal como, piruvaldeído, acetaldeído, crotonaldeído, 2-furaldeído, quinona, ácido ascórbico ou similares, ou com combinações destes. Em outra variação, um sal de amônio de um ácido policarboxílico polimérico pode ser contatado com um reagente de carbonila de não carboidrato tal como, piruvaldeído, acetaldeído, crotonaldeído, 2-furaldeído, quinona, ácido ascórbico, ou similares, ou com combinações destes. Em ainda outra variação ilustrativa, um aminoácido pode ser contatado com um reagente de carbonila de não carboidrato tal como, piruvaldeído, acetaldeído, crotonaldeído, 2-furaldeído, quinona, ácido ascórbico ou similares, ou com combinações destes. Em outra variação ilustrativa, um peptídeo
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5/78 pode ser contatado com um reagente de carbonila de não carboidrato tal como, piruvaldeído, acetaldeído, crotonaldeído, 2-furaldeído, quinona, ácido ascórbico ou similares, ou com combinações destes. Em ainda outra variação ilustrativa, uma proteína pode ser contatado com um reagente de carbonila de não carboidrato tal como, piruvaldeído, acetaldeído, crotonaldeído, 2-furaldeído, quinona, ácido ascórbico e similares, ou com combinações destes.
[013]As melanoidinas discutidas aqui podem ser gerados de compostos de reagente de melanoidina. Estes compostos de reagente estão dispostos em uma solução aquosa em um pH alcalino e, portanto, não são corrosivos. Isto é, a solução alcalina previne ou inibe a destruição ou deterioração longe de uma substância, tal como metal, causado por decomposição química realizada por, por exemplo, um ácido. Os compostos de reagente podem incluir um reagente de carboidrato de açúcar redutor e um reagente de amina. Além disso, os compostos de reagente podem incluir um reagente de carbonila de não carboidrato e um reagente de amina.
[014]Deve da mesma forma ser entendido que os aglutinantes descritos aqui podem ser feitos de compostos de reagente de melanoidina. Isto é, logo que os reagentes de Maillard são misturados, esta mistura pode funcionar como um aglutinante da presente invenção. Estes aglutinantes podem ser utilizados para fabricar substância livre de formaldeído, não curado, tais como materiais fibrosos.
[015]Na alternativa, um aglutinante feito dos reagentes de uma reação de Maillard pode ser curado. Estes aglutinantes podem ser utilizados para fabricar substância livre de formaldeído curada, tais como, composições fibrosas. Estas composições são resistentes à água e, como indicado acima, incluem melanoidinas insolúveis em água.
[016]Deve ser apreciado que os aglutinantes descritos aqui podem ser utilizados na fabricação de produtos de uma coleção de substância não ou livremente reunida. Por exemplo, estes aglutinantes podem ser empregados para fabricar produtos de fibra. Estes produtos podem ser feitos de fibras tecidas ou não
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6/78 tecidas. As fibras podem ser resistentes ao calor ou fibras não resistentes ao calor ou combinações destes. Em uma modalidade ilustrativa, os aglutinantes são utilizados para ligar fibras de vidro para preparar fiberglass. Em outra modalidade ilustrativa, os aglutinantes são utilizados para preparar composições celulósicas. Com respeito às composições celulósicas, os aglutinantes podem ser utilizados para ligar substância celulósica para fabricar, por exemplo, folha de fibra de madeira que tem propriedades físicas desejáveis (por exemplo, resistência mecânica).
[017]Uma modalidade da invenção é direcionada a um método para fabricar produtos de uma coleção de substância não ou livremente reunida. Um exemplo da utilização deste método está na fabricação de fiberglass. Entretanto, como indicado acima este método pode ser utilizado na fabricação de qualquer material, contanto que o método produza ou promova a coesão quando utilizado. O método pode incluir o contato das fibras com um aglutinante termicamente curável, aquoso. O aglutinante pode incluir (i) um sal de amônio de um reagente de ácido policarboxílico e (ii) um reagente de carboidrato de açúcar redutor. Estes dois reagentes são reagentes de melanoidina (isto é, estes reagentes produzem melanoidinas quando reagidas sob condições para iniciar uma reação de Maillard). O método pode também incluir a remoção de água do aglutinante em contato com as fibras (isto é, o aglutinante é desidratado). O método pode da mesma forma incluir a cura do aglutinante em contato com as fibras de vidro (por exemplo, curar termicamente o aglutinante).
[018]Outro exemplo de utilização deste método está na fabricação de materiais celulósicos. O método pode incluir o contato do material celulósico (por exemplo, fibras de celulose) com um aglutinante termicamente curável, aquoso. O aglutinante pode incluir (i) um sal de amônio de um reagente de ácido policarboxílico e (ii) um reagente de carboidrato de açúcar redutor. Como indicado acima, estes dois reagentes são compostos de reagente de melanoidina. O método pode da mesma forma incluir a remoção de água do aglutinante em contato com o material
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7/78 celulósico. Como anteriormente, o método pode da mesma forma incluir a cura do aglutinante (por exemplo, cura térmica). Um modo de usar os aglutinantes é ligar as fibras de vidro juntas tal que elas fiquem organizadas em uma esteira de fiberglass. A esteira de fiberglass pode ser processada para formar um dos vários tipos de materiais de fiberglass, tal como isolamento de fiberglass. Em um exemplo, o material de fiberglass pode ter fibras de vidro presentes na faixa de cera de 80% a cerca de 99% em peso. O aglutinante não curado pode funcionar para unir as fibras de vidro. O aglutinante curado pode funcionar para unir as fibras de vidro.
[019]Além disso, um produto fibroso é descrito o qual inclui um aglutinante em contato com fibras celulosas, tal como aqueles em uma esteira de raspaduras de madeira ou serragem. A esteira pode ser processada para formar um dos vários tipos de produtos de tábua de fibra de madeira. Em uma variação, o aglutinante é não curado. Nesta variação, o aglutinante não curado pode funcionar para unir as fibras celulósicas. Na alternativa, o aglutinante curado pode funcionar para unir as fibras celulósicas.
[020]Características adicionais da presente invenção se tornarão evidentes para aqueles versados na técnica sob consideração da seguinte descrição detalhada das modalidades ilustrativas que exemplificam o melhor modo de realizar a invenção como atualmente percebida.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [021]Fig. 1 mostra vários reagentes ilustrativos para produzir melanoidinas;
[022]Fig. 2 ilustra um esquemático de reação de Maillard ao reagir um açúcar de redução com um composto amino;
[023]Fig. 3 mostra o espectro de FT-IR de uma modalidade ilustrativa de um aglutinante seco da presente descrição;
[024]Fig. 4 mostra o espectro de FT-IR de uma modalidade ilustrativa de um aglutinante curado da presente descrição;
[025]Fig. 5 mostra o desempenho de superfície quente a 343,33oC de um
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8/78 material de isolamento de tubo de fiberglass fabricado com uma modalidade ilustrativa de um aglutinante da presente descrição;
[026]Fig. 6 mostra o desempenho de superfície quente a 537,77oC de um material de isolamento de tubo de fiberglass fabricado com uma modalidade ilustrativa de um aglutinante da presente descrição.
DESCRIÇÃO DETALHADA [027]Ao mesmo tempo em que a invenção é suscetível a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas serão descritas aqui em detalhes. Deveria ser entendido, porém, que não há nenhuma intenção de limitar a invenção às formas particulares descritas, porém pelo contrário, a invenção é para abranger todas as modificações, equivalentes, e alternativas que se incluem dentro do espírito e escopo da invenção.
[028]Quando aqui empregado, a frase livres de formaldeído significa que um aglutinante ou um material que incorpora um aglutinante libera menos do que cerca de 1 ppm de formaldeído como um resultado da secagem e/ou cura. O 1 ppm é com base no peso da amostra sendo medida para liberação de formaldeído.
[029]Curado indica que o aglutinante foi exposto as condições para iniciar uma alteração química. Os exemplos destas alterações químicas incluem, porém não estão limitados a, (i) ligação covalente, (ii) ligação de hidrogênio de componentes aglutinantes, e reticulação química dos oligômeros e/ou polímeros no aglutinante. Estas alterações podem aumentar a durabilidade do aglutinante e a resistência de solvente quando comparado com o aglutinante não curado. A cura de um aglutinante pode resultar na formação de um material termo curável. Além disso, a cura pode incluir a geração de melanoidinas. Estas melanoidinas podem ser geradas de uma reação de Maillard de compostos de reagente de melanoidina. Além disso, um aglutinante curado pode resultar em um aumento na adesão entre o material em uma coleta quando comparado a um aglutinante não curado. A cura pode ser iniciada através de, por exemplo, calor, radiação eletromagnética ou, feixes
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9/78 de elétron.
[030] Em uma situação onde a alteração química no aglutinante resulta na liberação de água, por exemplo, polimerização e reticulação, uma cura pode ser determinada pela quantidade de água liberada acima daquela ocorrida da secagem sozinha. As técnicas empregadas para medir a quantidade de água liberada durante a secagem como comparado quando um aglutinante é curado, são bem conhecidas na técnica.
[031] De acordo com o parágrafo acima, um aglutinante não curado é um que não tenha sido curado.
[032] Quando aqui empregado, o termo alcalino indica uma solução que tem um pH que é maior do que ou igual a cerca de 7. Por exemplo, o pH da solução pode ser menor do que ou igual a cerca de 10. Além disso, a solução pode ter um pH de cerca de 7 a cerca de 10, ou de cerca de 8 a cerca de 10, ou de cerca de 9 a cerca de 10.
[033] Quando aqui empregado, o termo amônio inclui, porém não está limitado a, +NH4, +NH3R1, e +NH2R1R2 onde R1 e R2 são independentemente cada qual selecionado em +NH2R1R2, e onde R1 e R2 são selecionados de alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, heterociclila, arila, e heteroarila.
[034]O termo alquila se refere a uma cadeia monovalente saturada de átomos de carbono, que pode ser opcionalmente ramificada; o termo cicloalquila se refere a uma cadeia monovalente de átomos de carbono, uma porção da qual forma um anel; o termo alquenila se refere a uma cadeia monovalente não saturada de átomos de carbono incluindo pelo menos uma ligação dupla, que pode ser opcionalmente ramificada; o termo cicloalquenila se refere a uma cadeia monovalente não saturada de átomos de carbono, uma porção da qual forma um anel; o termo heterociclila se refere a uma cadeia monovalente de carbono e heteroátomos, onde os heteroátomos são selecionados de nitrogênio, oxigênio, e enxofre, uma porção da qual, incluindo pelo menos um heteroátomo, forma um anel;
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10/78 o termo arila se refere a um anel mono ou policíclico aromático de átomos de carbono, tal como fenila, naftila, e outros; e o termo heteroarila se refere a um anel mono ou policíclico aromático de átomos de carbono e pelo menos um heteroátomo selecionado de nitrogênio, oxigênio, e enxofre, tal como piridinila, pirimidinila, indolila, benzoxazolila, e outros. Deve ser entendido que cada dentre alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, e heterociclila podem ser substituídos opcionalmente com grupos independentemente selecionados tal como alquila, haloalquila, hidroxialquila, aminoalquila, ácido carboxílico e derivados destes, incluindo ésteres, amidas, e nitrilas, hidróxi, alcóxi, acilóxi, amino, alquila e dialquilamio, acilamino, tio, e outros, e combinações destes. Será também entendido que cada um de arila e heteroarila pode ser substituído opcionalmente com um ou mais substituintes independentemente selecionados, tal como halo, hidróxi, amino, alquila ou dialquilamino, alcóxi, alquilsulfonila, ciano, nitro, e outros.
[035]Quando aqui empregado, o termo ácido policarboxílico indica um ácido dicarboxílico, tricarboxílico, tetracarboxíilico, pentacarboxílico, e outros ácidos policarboxílicos monoméricos, e anidridos, e combinações destes, como também ácidos policarboxílicos poliméricos, anidridos, vidrolímeros, e combinações destes. Em um aspecto, o reagente de sal de amônio de amônio de ácido policarboxílico é suficientemente não volátil para maximizar sua capacidade de permanecer disponível para reação com o reagente de carboidrato de uma reação de Maillard (descrita acima). Em outro aspecto, o reagente de sal de amônio de ácido policarboxílico pode ser substituído com outros grupos funcionais químicos.
[036]Ilustrativamente, um ácido policrboxílico monomérico pode ser um ácido dicarboxílico, incluindo, porém não limitado a, ácidos dicarboxílicos alifáticos não saturados, ácidos dicarboxílicos alifáticos saturados, ácidos dicarboxílicos aromáticos, ácidos dicarboxílicos cíclicos não saturados, ácidos dicarboxílicos cíclicos saturados, derivados substituídos por hidróxi destes, e outros. Ou, ilustrativamente, o ácido(s) policarboxílico pode ser um ácido tricarboxílico, incluindo,
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11/78 porém não limitado, ácidos tricarboxílicos alifáticos não saturados, ácidos tricarboxílicos alifáticos saturados, ácidos tricarboxílicos aromáticos, ácidos tricarboxílicos cíclicos não saturados, ácidos tricarboxílicos cíclicos saturados, derivados substituídos por hidróxi destes, e outros. É apreciado que qualquer tal ácido policarboxílico possa ser substituído opcionalmente, tal como com hidróxi, halo, alquila, alcóxi, e outros. Em uma variação, o ácido policarboxílico é o ácido tricarboxílico alifático saturado, ácido cítrico. Outros ácidos policarboxílicos adequados são contemplados para incluir, porém não estão limitados a, ácido aconítico, ácido adípico, ácido azeláico, diidreto de ácido tetracarboxílico de butano, ácido tricarboxílico de butano, ácido clorêndico, ácido citracônico, aduções de ácido diciclopentadieno-maléico, ácido pentaacético de dietilenotriamina, aduções de ácido maléico e dipenteno, ácido tetraacético de etilenodiamina (EDTA), rosina completamente maleada, ácidos graxos de talóleo maleados, ácido fumárico, ácido glutárico, ácido isoftálico, ácido itacônico, rosina maleada oxidada com peróxido de potássio para álcool em seguida ácido carboxílico, ácido maléico, ácido málico, ácido mesacônico, bisfenol A ou bisfenol F reagido pela reação de KOLBE-Schmidt com gás carbônico para introduzir 3-4 grupos carboxila, ácido oxálico, ácido ftálico, ácido sebácico, ácido sucínico, ácido tartárico, ácido tereftálico, ácido tetrabromoftálico, ácido tetracloroftálico, ácido tetraidroftálico, ácido trimelítico, ácido trimésico, e outros, e anidridos, e combinações destes.
[037]Ilustrativamente, um ácido policarboxílico polimérico pode ser um ácido, por exemplo, ácido poliacrílico, ácido polimetacrílico, ácido polimaléico, e outros ácidos policarboxílicos poliméricos, copolímeros destes, anidridos destes, e misturas destes. Os exemplos de ácidos poliacrílicos comercialmente disponíveis incluem AQUASET-529 (Rohm & Haas, Filadélfia, PA, U.S.), CRITERION 2000 (Kemira, Helsinki, Finland, Europe), NFl (H.B. Fuller, St. Paul, MN, o E.U.A.), e SOKALAN (BASF, Ludwigshafen, Alemanha, Europa). Com respeito a SOKALAN, este é um copolímero poliacrílico solúvel em água de ácido acrílico e ácido maléico, tendo um
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12/78 peso molecular de cerca de 4000. AQUASET-529 é uma composição contendo [038] Ácido poliacrílico reticulado com glicerol, também contendo hipofosfito de sódio como um catalisador. CRITERION 2000 é uma solução ácida de um sal parcial de ácido poliacrílico, tendo um peso molecular de cerca de 2000. Com respeito a NF1, este é um copolímero que contém funcionalidade de ácido carboxílico e funcionalidade de hidróxi, como também unidades com nenhuma funcionalidade; NFl também contém os agentes de transferência de cadeia, tal como hidrofosfito de sódio ou catalisadores de organofosfato.
[039]Além disso, as composições que incluem ácidos policarboxílicos poliméricos também são contempladas por serem úteis na preparação dos aglutinantes descritos aqui, tal como aquelas composições descritas nas Patentes U.S. Nos. 5.318.990, 5.661.213, 6.136.916, e 6.331.350, as descrições das quais estão aqui por meio desta incorporadas por referência. Em particular, nas Patentes U.S. Nos. 5.318.990 e 6.331.350 uma solução aquosa de um ácido policarboxílico polimérico, um poliol, e um catalisador são descritos.
[040]Como descrito nas Patentes U.S. Nos. 5.318.990 e 6.331.350, o ácido policarboxílico polimérico compreende um polímero orgânico ou oligômero que contém mais de um grupo carbóxi pendente. O ácido policarboxílico polimérico pode ser um homopolímero ou copolímero preparado de ácidos carboxílicos não saturados incluindo, porém não necessariamente limitados a, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotônico, ácido isocrotônico, ácido maléico, ácido cinâmico, ácido
2-metilmaléico, ácido itacônico, ácido 2-metilitacônico, ácido α,β-metilenoglutárico, e outros. Alternativamente, o ácido policarboxílico polimérico pode ser preparado de anidridos não saturados incluindo, porém não necessariamente limitado a, anidrido maléico, anidrido itacônico, anidrido acrílico, anidrido metacrílico, e outros, como também misturas destes. Os métodos para polimerizar estes ácidos e anidridos são bem conhecidos na técnica química. O ácido policarboxílico polimérico pode adicionalmente compreender um copolímero de um ou mais dos anidridos ou ácidos
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13/78 carboxílicos não saturados acima mencionados e um ou mais compostos de vinila incluindo, porém não necessariamente limitados a, estireno, α-metilestireno, acrilonitrila, metacrilonitrila, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de n-butila, acrilato de isobutila, metacrilato de metila, metacrilato de n-butila, metacrilato de isobutila, metacrilato de glicidila, éter de metila de vinila, acetato de vinila, e outros. Os métodos para preparar estes copolímeros são bem conhecidos na técnica. Os ácidos policarboxílicos poliméricos podem compreender homopolímeros e copolímeros de ácido poliacrílico. O peso molecular do ácido policarboxílico polimérico, e em particular ácido poliacrílico polimérico, pode ser menor do que 10000, menor do que 5000, ou cerca de 3000 ou menor. Por exemplo, o peso molecular pode ser 2000.
[041]Como descrito nas Patentes U.S. Nos. 5.318.990 e 6.331.350, o poliol (em uma composição incluindo um ácido policarboxílico polimérico) contém pelo menos dois grupos de hidroxila. O poliol deveria ser suficientemente não volátil tal que substancialmente permanecesse disponível para reação com o ácido policarboxílico polimérico na composição durante as operações de aquecimento e cura. O poliol pode ser um composto com um peso molecular menor do que cerca de 1000, transportando pelo menos dois grupos hidroxila tal como, etileno glicol, glicerol, pentaeritritol, propano de trimetilol, sorbitol, sacarose, glicose, resorcinol, catecol, pirogalol, uréias glicoladas, diol de 1,4-cicloexano, dietanolamina, trietanolamina, e certos polióis reativos, por exemplo, β-hidroxialquilamidas tal como, por exemplo, bis[N,N-di(P-hidroxietl)]adipamida, ou pode ser um polímero de adição que contém pelo menos dois grupos hidroxila tal como, álcool polivinílico, acetato de polivinila parcialmente hidrolisado, e homopolímeros ou copolímeros de hidroxietil(met)acrilato, hidroxipropila(met)acrilato, e outros.
[042]Como descrito nas Patentes U.S. Nos. 5.318.990 e 6.331.350, o catalisador (em uma composição incluindo um ácido policarboxílico polimérico) é um acelerador contendo fósforo que pode ser um composto com um peso molecular
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14/78 menor do que cerca de 1000 tal como, um polifosfato de metal de álcali, um fosfato de diidrogênio de metal de álcali, um ácido polifosfórico, e um ácido fosfônico de alquila ou pode ser um oligômero ou polímero transportando grupos contendo fósforo, por exemplo, polímeros de adição de ácidos maléico e/ou acrílicos formados na presença de hipofosfito de sódio, polímeros de adição preparados de monômeros etilenicamente não saturados na presença de terminadores ou agentes de transferência de cadeia de sal fosforosos, e polímeros de adição que contêm resíduos de monômeros ácido-funcionais, por exemplo, metacrilato de fosfoetila copolimerizado, e outros ésteres de ácido foafônico, e monômeros de ácido vinilsulfônico copolimerizados, e seus sais. O acelerador contendo fósforo pode ser empregado a um nível de cerca de 1% a cerca de 40%, em peso com base mo peso combinado do ácido policarboxílico polimérico e no poliol. Um nível de acelerador contendo fósforo de cerca de 2,5% a cerca de 10%, em peso com base no peso combinado do ácido policarboxílico polimérico e no poliol, pode ser empregado. Os exemplos de tais catalisadores incluem, porém não estão limitados a, hipofosfito de sódio, fosfito de sódio, fosfito de potássio, pirofosfato de dissódio, pirofosfato de tetrassódio, tripolifosfato de sódio, hexametafosfato de sódio, fosfato de potássio, polimetafosfato de potássio, polifosfato de potássio, tripolifosfato de potássio, trimetafosfato de sódio, e tetrametafosfato de sódio, bem como misturas destes.
[043]As composições que incluem ácidos policarboxílicos poliméricos descritos nas Patentes U.S. Nos. 5.661.213 e 6.136.916, que são contempladas por serem úteis na preparação dos aglutinantes descritos aqui, compreendem uma solução aquosa de um ácido policarboxílico polimérico, um poliol que contém pelo menos dois grupos hidroxila, e um acelerador contendo fósforo, onde a relação do número de equivalentes de grupos de ácido carboxílico para o número de equivalentes de grupos de hidroxila é de cerca de 1:0,01 a cerca de 1:3 [044]Como descrito nas Patentes U.S. Nos. 5.661.213 e 6.136.916, o ácido policarboxílico polimérico pode ser, um poliéster que contém pelo menos dois grupos
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15/78 de ácido carboxílico ou um polímero de adição ou oligômero que contêm pelo menos dois monômeros ácido-funcionais carboxílicos copolimerizados. O ácido policarboxílico polimérico é preferivelmente um polímero de adição formado de pelo menos um monômero etilenicamente não saturado. O polímero de adição pode estar na forma de uma solução do polímero de adição em um meio aquoso tal como, uma resina solúvel em álcali que tenha sido solubilizada em um meio básico; na forma de uma dispersão aquosa, por exemplo, uma dispersão polimerizada por emulsão; ou na forma de uma suspensão aquosa. O polímero de adição tem que conter pelo menos dois grupos de ácido carboxílico, grupo anidrido, ou sais destes. Os ácidos carboxílicos etilenicamente não saturados tal como, ácido metacrílico, ácido acrílico, ácido crotônico, ácido fumárico, ácido maléico, ácido maléico, ácido maléico de 2metila, ácido itacônico, ácido itacônico de 2-metila, ácido glutárico de α,β-metileno, maleatos de monoalquila, e fumaratos de monoalquila; anidridos etilenicamente não saturados, por exemplo, anidrido maléico, anidrido itacônico, anidrido acrílico, e anidrido metacrílico; e sais destes, a um nível de cerca de 1% a 100%, em peso, com base no peso do polímero de adição, podem ser empregados. O monômero etilenicamente não saturado adicional pode incluir monômeros de éster acrílico incluindo acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de butila, acrilato de 2-etilexila, acrilato de decila, metacrilato de metila, [045] 5 metacrilato de butila, metacrilato de isodecila, acrilato de hidroxietila, metacrilato de hidroxietila, e metacrilato de hidroxipropila; acrilamida ou acrilamidas substituídas; estireno ou estirenos substituídos; butadienos; acetato de vinila ou outros ésteres vinílicos; acrilonitrila ou metacrilonitrila; e outros. O polímero de adição que contém pelo menos dois grupos de ácido carboxílico, grupo anidrido, ou sais destes pode ter um peso molecular de cerca de 300 a cerca de 10.000.000. Um peso molecular de cerca de 1000 a cerca de 250.000 pode ser empregado. Quando o polímero de adição é uma resina solúvel em álcali que tem um ácido carboxílico, anidrido, ou sal deste, teor de cerca de 5% a cerca de 30%, em peso com base no
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16/78 peso total do polímero de adição, um peso molecular de cerca de 10.000 a cerca de 100.000 pode ser utilizado. Os métodos para preparar estes polímeros adicionais são bem conhecidos na técnica.
[046]Como descrito nas Patentes U.S. Nos. 5.661.213 e 6.136.916, o poliol (em uma composição incluindo um ácido policarboxílico polimérico) contém pelo menos dois grupos hidroxila e deveria ser suficientemente não volátil o qual permaneça substancialmente disponível para reação com o ácido policarboxílico polimérico na composição durante as operações de aquecimento e cura. O poliol pode ser um composto com um peso molecular menor do que cerca de 1000 transportando pelo menos dois grupos hidroxila, por exemplo, etileno glicol, glicerol, pentaeritritol, propano de trimetilol, sorbitol, sacarose, glicose, resorcinol, catecol, pirogalol, uréias glicoladas, diol de 1,4-cicloexano, dietanolamina, tietanolamina, e certos polióis reativos, por exemplo, β-hidroxialquilamidas, por exemplo, bis-[N,Ndi(P-hidroxietil)]adipamida, bis[N,N-di(P-hidroxipropil)]azelamida, bis[N-N-di(Phidroxipropil)]adipamida, bis[N-N-di(P -hidroxipropil)]glutaramida, bis[N-N-di(Phidroxipropil)]sucinamida, e bis[N-metil-N(p-hidroxietil)] oxamida, ou pode ser um polímero de adição que contém pelo menos dois grupos hidroxila tal como, álcool polivinílico acetato de polivinila parcialmente de hidrolisado, e homopolímeros ou copolímeros de hidroxietil(met)acrilato, hidroxipropil (met)acrilato, e outros.
[047]Como descrito nas Patentes U.S. 5.661.213 e 6.136.916, o acelerador contendo fósforo (em uma composição incluindo um ácido policarboxílico polimérico) pode ser um composto com um peso molecular menor do que cerca de 1000 tal como, um sal de hipofosfito de metal de álcali, um fosfito de metal de álcali, um polifosfato de metal de álcali, um fosfato de diidrogênio de metal de álcali, um ácido polifosfórico, e um ácido fosfínico de alquila ou pode ser um oligômero ou polímero transportando grupos contendo fósforo tal como, polímeros de adição de ácidos maléicos e/ou acrílicos formados na presença de hipofosfito de sódio, polímeros de adição preparados de monômeros etilenicamente não saturados na presença de
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17/78 terminadores ou agentes de transferência de cadeia de sal fosforoso, e polímeros de adição que contêm resíduos de monômero ácido-funcionais tal como, metacrilato de fosfoetila copolimerizado, e outros ésteres de ácido fosfônico, e monômeros de ácido vinilsulfônico copolimerizados, e seus sais. O acelerador contendo fósforo pode ser empregado a um nível de cerca de 1% a cerca de 40%, em peso com base no peso combinado do poliácido e do poliol. Um nível de acelerador contendo fósforo de cerca de 2,5% a cerca de 10%, em peso com base no peso combinado do poliácido e do poliol, pode ser utilizado.
[048]Quando aqui empregado, o termo base de amina inclui, porém não está limitado, amônio, uma amina primária, isto é, NH2R1, e uma amina secundária, isto é, NHR1R2, onde R1 e R2 são independentemente cada qual selecionados em NHR1R2, e onde R1 e R2 são selecionados de alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, heterociclila, arila, e heteroarila, como definido aqui. Ilustrativamente, a base de amina pode ser substancialmente volátil ou substancialmente não volátil sob condições suficientes para promover a formação do aglutinante termo curável durante a cura térmica. Ilustrativamente, a base de amina pode ser uma base substancialmente volátil, tal como, amônio, etilamina, dietilamina, dimetilamina, e etilpropilamina. Alternativamente, a base de amina pode ser uma base substancialmente não volátil, por exemplo, anilina, 1-naftilamina, 2-naftilamina, e pa/a-aminofenol.
[049]Quando aqui empregado, açúcar de redução indica um ou mais açúcares que contêm grupo aldeído, ou que pode isomerizar, isto é, tautomerizar, para conter grupos aldeído, cujos grupos são reativos com um grupo amino sob condições de reação de Maillard e cujos grupos podem ser oxidados com, por exemplo, Cu+2 para proporcionar ácidos carboxílicos. Também é apreciado que qualquer tal reagente de carboidrato possa ser substituído opcionalmente, tal como com hidróxi, halo, alquila, alcóxi, e outros. É também apreciado que em qualquer tal reagente de carboidrato, um ou mais centros quirais estejam presentes, e que
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18/78 ambos os possíveis isômeros ópticos em cada centro quiral seja contemplado ser incluído na invenção descrita aqui. Além disso, também será entendido que várias misturas, incluindo misturas racêmicas, ou outras misturas diastereoméricas dos vários isômeros ópticos de qualquer tal reagente de carboidrato, como também vários isômeros geométricos destes, podem ser empregadas em uma ou mais modalidades descritas aqui.
[050]Quando aqui empregado, o termo fiberglass, indica fibras resistentes ao calor adequadas para resistir a temperaturas elevadas. Os exemplos de tais fibras incluem, porém não estão limitados, às fibras minerais, fibras de aramid, fibras de cerâmica, fibras de metal, fibras de carbono, fibras de poliimida, certas fibras de poliéster, fibras de raiom, e fibras de vidro. Ilustrativamente, tais fibras são substancialmente não afetadas por exposição a temperaturas acima de cerca de 120°C.
[051]Fig. 1 mostra exemplos de reagentes para uma reação de Maillard. Os exemplos de reagentes de amina incluem proteínas, peptídeos, aminoácidos, sais de amônio de ácidos policarboxílicos poliméricos, e sais de amônio de ácidos policarboxílicos monoméricos. Como ilustrado, amônio pode ser [+NH4]x, [+NH3R1]x, e [+NH2R1R2]x, onde x é pelo menos cerca de 1. Com respeito à +NH2R1R2, R1 e R2 são independentemente cada qual selecionados. Além disso, R1 e R2 são selecionados de alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, heterociclila, arila, e heteroarila, como descrito acima. Fig. 1 também ilustra exemplos de reagentes de açúcar de redução para produzir melanoidinas, incluindo monossacarídeos, na sua forma de aldose ou cetose, polissacarídeos, ou combinações destes. Os reagentes de carbonila de não carboidrato ilustrativos para produzir melanoidinas também são mostrados na Fig. 1 e incluem vários aldeídos, por exemplo, piruvaldeído e furfural, bem como compostos tal como ácido ascórbico e quinona.
[052]Fig. 2 mostra um esquemático de uma reação de Maillard, que culmina na produção de melanoidinas. Em sua fase inicial, uma reação de Maillard envolve
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19/78 um reagente de carboidrato, por exemplo, um açúcar de redução (nota que o reagente de carboidrato pode vir de uma substância capaz de produzir um açúcar de redução sob condições de reação de Maillard). A reação também envolve condensar o regente de carboidrato (por exemplo, açúcar de redução) com um reagente de amina, isto é, um composto possuindo um grupo amino. Em outras palavras, o reagente de carboidrato e o reagente de amina são os reagentes de melanoidina para uma reação de Maillard. A condensação destes dois constituintes produz uma glicosilamina N-substituída. Para uma descrição mais detalhada da reação de Maillard, veja, Hodge, J.E. Chemistry of Browning Reactions in Model Systems J. Agric. Food Chem. 1953, 1, 928-943, a descrição do qual está por meio desta aqui incorporado por referência. O composto possuindo um grupo amino livre em uma reação de Maillard pode estar presente na forma de um aminoácido. O grupo amino livre também pode vir de uma proteína onde os grupos aminos livres estejam disponíveis na forma de, por exemplo, o grupo ε-amino de resíduos de lisina, e/ou o grupo α-amino do aminoácido terminal.
[053]Outro aspecto de conduzir uma reação de Maillard como descrito aqui é que, inicialmente, a solução de reagente de Maillard aquosa (que também é um aglutinante), como descrito acima, tem um pH alcalino. Entretanto, uma vez que a solução está disposta em uma coleta material livremente montado, e a cura é iniciada, o pH diminui (isto é, o aglutinante fica ácido). Deveria ser entendido que ao fabricar um material, a quantidade de contato entre o aglutinante e componentes de maquinaria empregados na fabricação é maior antes da cura, (isto é, quando a solução de aglutinante é alcalina) como comparado após o aglutinante ser curado (isto é, quando o aglutinante é ácido). Uma composição alcalina é menos corrosiva que uma composição ácida. Consequentemente, a corrosividade do processo de fabricação é diminuída.
[054]Deveria ser apreciado que se empregando a solução de reagente de Maillard aquosa descrita aqui, a maquinaria empregada para fabricar fiberglass não
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20/78 está tão exposta a uma solução ácida porque, como descrito acima, o pH da solução de reagente de Maillard é alcalino. Além disso, durante a fabricação a única hora em que uma condição ácida se desenvolve é após o aglutinante ter sido aplicado às fibras de vidro. Uma vez que o aglutinante é aplicado às fibras de vidro, o aglutinante e o material que incorpora o aglutinante, tem contatos relativamente não frequentes com os componentes da maquinaria quando comparado ao tempo antes de aplicar o aglutinante às fibras de vidro. Consequentemente, a corrosividade da fabricação de fiberglass (e a fabricação de outros materiais) é diminuída. Sem estar ligado a teoria, a reação covalente do sal de amônio de ácido policarboxílico e reagentes de açúcar de redução de uma reação de Maillard, que como descrito aqui, ocorre substancialmente durante corrente a cura térmica para produzir melanoidinas copoliméricas e poliméricas de nitrogênio de cor marrom de estrutura variada, é considerado envolver reação de Maillard inicial de amônia com uma fração de aldeído de um reagente de carboidrato de açúcar de redução para proporcionar glicosilamina N-substituída, como mostrado na Fig. 2. O consumo de amônio de um tal modo, com amônio e uma combinação de reagente de carboidrato de açúcar de redução funcionando como um catalisador de ácido latente, seria esperado resultar em uma diminuição no pH, cuja diminuição acredita-se promover o processo de esterificação e/ou desidratação do ácido policarboxílico para proporcionar seu derivado de anidrido correspondente. Em pH <7, o produto de re-disposição Amadori de glicosamina N-substituída, isto é, 1-amino-l-deóxi-2-cetose, seria esperado sofrer 1,2-enolização principalmente com a formação de furfural quando, por exemplo, pentoses estão envolvidas, ou hidroximetilfurfural quando, por exemplo, hexoses são envolvidas, como um prelúdio para produção de melanoidina. Simultaneamente, contemporaneamente, ou consecutivamente com a produção de melanoidinas, os processos de esterificação podem ocorrer envolvendo melanoidinas, ácido policarboxílico e/ou seu derivado de anidrido correspondente, e carboidrato residual, cujo processa leva a reticulação extensiva. Acompanhado por
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21/78 reações de desidratação de açúcar, depois das quais ligações duplas conjugadas são produzidas, as quais podem sofrer polimerização, um aglutinante termo curável resistente à água é produzido de acordo com as aduções de poliéster interconectadas por uma rede de ligações únicas de carbono-carbono. De acordo com o anterior, o cenário de reação é uma absorbância forte de quase 1734 cm- no espectro de FT-1R de um aglutinante curado descrito aqui, cuja absorbância está dentro da faixa de 1750-1730 cm-1 esperada de vibrações de carbonila de éster C-O. O espectro acima mencionado é mostrado na Fig. 4.
[055]A seguinte discussão está voltada aos (i) exemplos de reagentes de carboidrato e amina que podem ser empregados em uma reação de Maillard e (ii) como estes reagentes podem ser combinados. Primeiro, deveria ser entendido que qualquer carboidrato e/ou de composto possuindo um grupo amino primário ou secundário, que atuará como um reagente em uma reação de Maillard, pode ser utilizado nos aglutinantes da presente invenção. Tais compostos podem ser identificados e podem ser utilizados por alguém de experiência ordinária na técnica com as diretrizes descritas aqui.
[056]Com respeito aos reagentes exemplares, deveria ser também apreciado que empregando um sal de amônio de um ácido policarboxílico como um reagente de amina é um reagente eficaz em uma reação de Maillard. O sal de amônio de ácidos policarboxílicos pode ser gerado neutralizando-se os grupos ácidos com uma base de amina, desse modo produzindo os grupos de sal de amônio de ácido policarboxílico. A neutralização completa, isto é, cerca de 100% calculado sobre uma base de equivalentes, pode eliminar qualquer necessidade de titular ou parcialmente neutralizar os grupos ácidos no ácido(s) policarboxílico antes da formação de aglutinante. Entretanto, é esperado que neutralização menos do que completa não inibiria a formação do aglutinante. Note que a neutralização dos grupos ácidos do ácido(s) policarboxílico pode ser realizada antes ou após o ácido(s) policarboxílico ser misturado com o carboidrato(s).
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22/78 [057]Com respeito ao reagente de carboidrato, ele pode incluir um ou mais reagentes que têm um ou mais açúcares de redução. Em um aspecto, qualquer reagente de carboidrato deveria ser suficientemente não volátil para maximizar sua capacidade de permanecer disponível para reação com o reagente de sal de amônio de ácido policarboxílico. O reagente de carboidrato pode ser um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose, incluindo uma triose, uma tetrose, uma pentose, uma hexose, ou uma heptose; ou um polissacarídeo; ou combinações destes. Um reagente de carboidrato pode ser um açúcar de redução, ou um que produza um ou mais açúcares de redução in situ sob condições de cura térmica. Por exemplo, quando uma triose serve como o reagente de carboidrato, ou é empregada em combinação com outros açúcares de redução e/ou um polissacarídeo, um açúcar de aldotiose ou um açúcar de cetotriose pode ser utilizado, tal como gliceraldeído e diidroxiacetona, respectivamente. Quando uma tetrose serve como o reagente de carboidrato, ou é empregada em combinação com outros açúcares de redução e/ou polissacarídeo, açucares de aldotetrose, tal como eritrose e treose; e açucares de cetotetrose, tal como eritrulose, podem ser utilizados. Quando uma pentose serve como o reagente de carboidrato, ou é empregado em combinação com outros açúcares de redução e/ou um polissacarídeo, açúcares de aldopentose, tal como ribose, arabinose, xilose, e lixose; e açúcares de cetopentose, tal como ribulose, arabulose, xilulose, e lixulose, podem ser utilizados. Quando uma hexose serve como o reagente de carboidrato, ou é empregada em combinação com outros açúcares de redução e/ou um polissacarídeo, açúcar de aldoexose, tal como glicose (isto é, dextrose), manose, galactose, alose, altrose, talose, gulose, e idose; e açúcares de cetoexose, tal como frutose, psicose, sorbose e tagatose, podem ser utilizados. Quando uma heptose serve como o reagente de carboidrato, ou é empregada em combinação com outros açúcares de redução e/ou um polissacarídeo, um açúcar de cetoeptose tal como sedoeptulose pode ser utilizado. Outros estereoisômeros de tais reagentes de carboidrato não conhecidos por ocorrer naturalmente também são
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23/78 contemplados por serem úteis na preparação das composições aglutinantes como descrito aqui. Quando um polissacarídeo serve como o carboidrato, ou é empregado em combinação com monossacarídeos, sacarose, lactose, maltose, amido, e celulose podem ser utilizados.
[058]Além disso, o reagente de carboidrato na reação de Maillard pode ser empregado em combinação com um reagente de poliidróxi de não carboidrato. Os exemplos de reagentes de poliidróxi de não carboidrato que podem ser empregados em combinação com o reagente de carboidrato incluem, porém não estão limitados, trimetilolpropano, glicerol, pentaeritritol, álcool polivinílico, acetato de polivinila parcialmente hidrolisado, acetato de polivinila completamente hidrolisado, e misturas destes. Em um aspecto, o reagente de poliidróxi de não carboidrato é suficientemente não volátil para maximizar sua capacidade de permanecer disponível para reação com um reagente de ácido monomérico ou polimérico policarboxílico. É apreciado que a hidrofobicidade do reagente de poliidróxi de não carboidrato possa ser um fator na determinação das propriedades físicas de um aglutinante preparado como descrito aqui.
[059] Quando um acetato de polivinila parcialmente hidrolisado serve como um reagente de poliidróxi de não carboidrato, um composto comercialmente disponível tal como um acetato de polivinila hidrolisado de 87-89%, pode ser utilizado, tal como, DuPont ELVANOL 51-05. DuPont ELVANOL 51-05 tem um peso molecular de cerca de 22.000-26.000 Da e uma viscosidade de cerca de 5,0-6,0 centipoises. Outros acetatos de polivinila parcialmente hidrlisados contemplados por serem úteis na preparação das composições aglutinantes como descrito aqui incluem, porém não está limitado, acetatos de polivinila hidrolisados a 87-89% que diferem em peso molecular e viscosidade de ELVANOL 51-05, tal como, por exemplo, DuPont ELVANOL 51-04, ELVANOL 51-08, ELVANOL 50-14, ELVANOL 52-22, ELVANOL 50-26, ELVANOL 50-42; e acetatos de polivinila parcialmente hidrolisados que diferem em peso molecular, viscosidade, e/ou grau de hidrólise de
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ELVANOL, 30 51-05, tal como, DuPont ELVANOL 51-03 (86-89% hidrolisado), ELVANOL 70-14 (95,0-97,0% hidrolisado), ELVANOL 70-27 (95,5-96,5% hidrolisado), ELVANOL 60-30 (90-93% hidrolisado). Outros acetatos de polivinila parcialmente hidrolisados contemplados por serem úteis na preparação de composições aglutinantes como descrito aqui incluem, porém não estão limitados a, Clariant MOWIOL 15-79, MOWIOL 3-83, MOWIOL 4-88, MOWIOL 5-88, MOWIOL 888, MOWIOL 18-88, MOWIOL 23-88, MOWIOL 26-88, MOWIOL 40-88, MOWIOL 47-88, e MOWIOL 30-92, bem como Celanese CELVOL 203, CELVOL 205, CELVOL 502, CELVOL 504, CELVOL 513, CELVOL 523, CELVOL 523TV, CELVOL 530, CELVOL 540, CELVOL 540TV, CELVOL 418, CELVOL 425, e CELVOL 443. Também contemplados para serem úteis são os acetatos de polivinila parcialmente hidrolisados similares ou análogos disponíveis de outros fornecedores comerciais.
[060]Quando um acetato de polivinila completamente hidrolisado serve como um reagente de poliidróxi de não carboidrato, Clariant MOWIOL 4-98, tendo um peso molecular de cerca de 27.000 Da, pode ser utilizado. Outros acetatos de polivinila completamente hidrolisados contemplados por serem úteis incluem, porém não estão limitados, DuPont ELVANOL 70-03 (98,0-98,8% hidrolisado), ELVANOL 70-04 (98,0-98,8% hidrolisado), ELVANOL 70-06 (98,5-99,2% hidrolisado), ELVANOL 9050 (99,0-99,8% hidrolisado), ELVANOL 70-20 (98,5-99,2% hidrolisado), ELVANOL 70-30 (98,5-99,2% hidrolisado), ELVANOL 71-30 (99,0-99,8% hidrolisado), ELVANOL 70-62 (98,4-99,8% hidrolisado), ELVANOL 70-63 (98,5-99,2% hidrolisado), ELVANOL 70-75 (98,5-99,2% hidrolisado), Clariant MOWIOL 3-98, MOWIOL 6-98, MOWIOL 10-98, MOWIOL 20-98, MOWIOL 56-98, MOWIOL 28-99, e Celanese CELVOL 103, CELVOL 107, CELVOL 305, CELVOL 310, CELVOL 325, CELVOL 325LA, e CELVOL 350, como também acetato de polivinila completamente hidrolisado similar ou análogo de outros fornecedores comerciais.
[061]Os reagentes de Maillard acima mencionados podem ser combinados para fabricar uma composição aquosa que inclui um reagente de carboidrato e um
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25/78 reagente de amina. Estes aglutinantes aquosos representam exemplos de aglutinantes não curados. Como descrito abaixo, estas composições aquosas podem ser empregadas como aglutinantes da presente invenção. Estes aglutinantes são composições aglutinantes aquosas, alcalinas, curáveis, livres de formaldeído. Além disso, como indicado acima, o reagente de carboidrato dos reagentes de Maillard pode ser empregado em combinação com um reagente de poliidróxi de não carboidrato. Consequentemente, a qualquer hora que o reagente de carboidrato for mencionado deve ser entendido que ele pode ser empregado em combinação com um reagente de poliidróxi de não carboidrato.
[062]Em uma modalidade ilustrativa, a solução aquosa de reagentes de Maillard pode incluir (i) um sal de amônio de um ou mais reagentes de ácido policarboxílico e (ii) um ou mais reagentes de carboidrato que têm um açúcar de redução. O pH desta solução antes de colocá-la em contato com o material a ser ligado pode ser maior do que ou igual a cerca de 7. Além disso, esta solução pode ter um pH menor do que ou igual a cerca de 10. A relação do número de moles do reagente(s) de ácido policarboxílico para o número de moles do reagente(s) de carboidrato pode estar na faixa de cerca de 1:4 a cerca de 1:15. Em um exemplo, a relação do número de moles do reagente(s) de ácido policarboxílico para o número de moles do reagente(s) de carboidrato na composição aglutinante é cerca de 1:5. Em outro exemplo, a relação do número de moles do reagente(s) de ácido policarboxílico para o número de moles de reagente(s) de carboidrato é cerca de 1:6. Em ainda outro exemplo, a relação do número de moles de reagente(s) de ácido policarboxílico para o número de moles do reagente(s) de carboidrato é cerca de 1:7.
[063]Como descrito acima, a composição aglutinante aquosa inclui (i) um sal de amônio de um ou mais reagentes de ácido policarboxílico e (ii) um ou mais reagentes de carboidrato que têm um açúcar de redução. Deveria ser apreciado que quando um sal de amônio de um ácido policarboxílico monomérico ou polimérico for
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26/78 empregado como um reagente de amina, os equivalentes de molares de íon de amônio podem ou não podem ser iguais aos equivalentes molares de grupos de sal de ácido presentes no ácido policarboxílico. Em um exemplo ilustrativo, um sal de amônio pode ser monobásico, dibásico, ou tribásico quando um ácido tricarboxílico é empregado como um reagente de ácido policarboxílico. Desse modo, os equivalentes molares do íon de amônio podem estar presentes em uma quantidade menor do que ou aproximadamente igual aos equivalentes de grupos de sal de ácido presentes em um ácido policarboxílico. Consequentemente, o sal pode ser monobásico ou dibásico quando o reagente de ácido policarboxílico é um ácido dicarboxílico. Além disso, os equivalentes molares de íon de amônio podem estar presentes em uma quantidade menor do que, ou aproximadamente igual aos equivalentes molares de grupos de sal de ácido presentes em um ácido policarboxílico polimérico, e assim por diante. Quando um sal monobásico de um ácido dicarboxílico é empregado, ou quando um sal dibásico de um ácido tricarboxílico é empregado, ou quando os equivalentes molares de íons de amônio estão presentes em uma quantidade menor do que dos equivalentes molares de grupos de sal ácido, presentes em um ácido policarboxílico polimérico, o pH da composição aglutinante pode requerer ajuste para obter alcalinidade.
[064]A composição aglutinante, aquosa, alcalina, termicamente curável, livre de formaldeído, não curada pode ser empregada para fabricar vários materiais diferentes. Em particular, estes aglutinantes podem ser empregados para produzir ou promover coesão em material não ou livremente montado colocando-se o aglutinante em contato com o material a ser ligado. Qualquer número de técnicas bem conhecidas pode ser empregado para colocar o aglutinante aquoso em contato com o material a ser ligado. Por exemplo, o aglutinante aquoso pode ser pulverizado em (por exemplo, durante a ligação das fibras de vidro) ou aplicado por um aparato de revestimento por rolo.
[065]Estes aglutinantes aquosos podem ser aplicados a uma esteira de
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27/78 fibras de vidro (por exemplo, pulverizados sobre a esteira), durante a produção de produtos de isolamento de fiberglass. Uma vez que o aglutinante aquoso entra em contato com as fibras de vidro o calor residual das fibras de vidro (nota que as fibras de vidro são feitas de vidro fundido e assim contêm calor residual) e o fluxo de ar através da esteira fibrosa evaporarão (isto é, remove) a água do aglutinante. A remoção da água deixa os componentes restantes do aglutinante nas fibras como um revestimento de líquido com alto teor de sólido semi-viscoso ou viscoso. Este revestimento de líquido com alto teor de sólido viscoso ou semi-viscoso funciona como um aglutinante. Neste momento, a esteira não foi curada. Em outras palavras, o aglutinante não curado funciona para ligar as fibras de vidro na esteira.
[066]Além disso, deveria ser entendido que os aglutinantes aquosos descritos acima podem ser curados. Por exemplo, quaisquer dos aglutinantes aquosos descritos acima podem ser dispostos (por exemplo, pulverizados) no material a ser ligado, e em seguida aquecido. Por exemplo, no caso de fabricação de produtos de isolamento de fiberglass, após o aglutinante aquoso ter sido aplicados a esteira, a esteira revestida de aglutinante é transferida para um forno de cura. No forno de cura a esteira é aquecido (por exemplo, de cerca de 148,88°C a cerca de 315,55°C) e o aglutinante é curado. O aglutinante curado é um aglutinante termo curável, livre de formaldeído, resistente a água que junta as fibras de vidro da esteira. Nota que a secagem e cura térmica podem ocorrer ou sequencialmente, contemporaneamente, consecutivamente ou simultaneamente.
[067]Com respeito à fabricação dos aglutinantes, que são insolúveis em água quando curados, deveria ser apreciado que a relação do número de equivalentes molares de grupos de sal de ácido presentes no reagente(s) de ácido policarboxílico para o número de equivalentes molares de grupos hidroxila presentes no reagente(s) de carboidrato pode ser na faixa de cerca de 0,04:1 a cerca de 0,15:1. Após a cura, estas formulações resultam em um aglutinante termo curável resistente a água. Em uma variação, o número de equivalentes molares de grupos
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28/78 hidroxila presentes no reagente(s) de carboidrato é aproximadamente vinte cinco vezes maior do que o número de equivalentes molares de grupos de sal de ácido presentes no reagente(s) de ácido policarboxílico. Em outra variação, o número de equivalentes molares de grupos hidroxila presentes no reagente(s) de carboidrato é cerca de dez vezes maior do que o número de equivalentes molares de grupos de sal de ácido presentes no reagente(s) de ácido policarboxílico. Em ainda outra variação, o número de equivalentes molares de grupos de hidroxila presentes no reagente(s) de carboidrato é cerca de seis vezes maior do que o número de equivalentes molares de grupos de sal de ácido presentes no reagente(s) de ácido policarboxílico.
[068]Em outras modalidades da invenção, um aglutinante que já está curado pode estar disposto sobre um material a ser ligado. Como indicado acima, a maioria dos aglutinantes curados tipicamente conterá melanoidinas insolúveis em água. Consequentemente, estes aglutinantes também serão aglutinantes termocuráveis resistentes a água.
[069] Como descrito abaixo, vários aditivos podem ser incorporados na composição de aglutinante. Estes aditivos produzem os aglutinantes da presente invenção com características desejáveis adicionais. Por exemplo, o aglutinante pode incluir um agente de acoplamento contendo silicone. Muitos agentes de acoplamento contendo silicone estão comercialmente disponíveis da Dow-Corning Corporatio, Petrarch Systems, e pela General Electric Company. Ilustrativamente, o agente de acoplamento contendo silicone inclui compostos tais como sililéteres e éteres de alquilsilila cada dos quais podem ser substituídos opcionalmente tal como com halogênio, alcóxi, amino, e outros. Em uma variação, o composto contendo silicone é um silane substituído por amino, tal como, silano de gama-aminopropiltrietóxi (General Electric Silicones, SILQUEST A-1101; Wilton, CT; USA). Em outra variação, o composto contendo silicone é um silano substituído por amino, por exemplo, aminoetilaminopropiltrimetóxi(Dow Z-6020; Dow Chemical, Midland, MI;
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USA). Em outra variação, o composto contendo silicone é gamaglicidoxipropiltrimetoxissilano (General Electric Silicones, SILQUEST A-187). Em ainda outra variação, o composto contendo silicone, é um silano de n-propilarnina (Creanova (anteriormente Huls America) HYDROSIL 2627; Creanova; Somerset, N.J.; U.S.A.).
[070]Os agentes de acoplamento contendo silicone estão tipicamente presentes no aglutinante na faixa de cerca de 0,1 por cento a cerca de 1 por cento em peso com base nos sólidos de aglutinante dissolvidos (isto é, cerca de 0,1 por cento a cerca de 1 por cento com base no peso dos sólidos adicionados à solução aquosa). Em uma aplicação, um ou mais destes compostos contendo silicone pode ser adicionado ao aglutinante não curado aquoso. O aglutinante é então aplicado ao material a ser ligado. Por conseguinte, o aglutinante pode ser curado se desejado. Estes compostos contendo silicone realçam a capacidade do aglutinante de aderir ao material e que o aglutinante está disposto sobre, tal como fibras de vidro. O realce da capacidade do aglutinante de aderir ao material melhora, por exemplo, sua capacidade de produzir ou promover coesão em substância(s) não ou livremente montada.
[071]Um aglutinante que inclui um agente de acoplamento contendo silicone pode ser preparado através de mistura de cerca de 10 a cerca de 50 por cento em peso de solução aquosa de um ou mais reagentes de ácido policarboxílico, já neutralizado com uma base de amina ou neutralizado in situ, com cerca de 10-50 por cento em peso de solução aquosa de um ou mais reagentes de carboidrato tendo açúcar de redução, e uma quantidade eficaz de um agente de acoplamento contendo silicone. Em uma variação, um ou mais reagentes de ácido policarboxílico e um ou mais reagentes de carboidrato, o último tendo açúcar de redução, podem ser combinados como sólidos, misturados com água, e em seguida a mistura tratada com base de amina aquosa (para neutralizar o um ou mais reagentes de ácido policarboxílico) e agente de acoplamento contendo silicone para gerar uma solução
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30/78 aquosa de 10-50 por cento em peso em cada reagente de ácido policarboxílico e cada reagente de carboidrato.
[072]Em outra modalidade ilustrativa, um aglutinante da presente invenção pode incluir um ou mais inibidores de corrosão. Estes inibidores de corrosão previnem ou inibem o consumo ou uso fora de uma substância, tal como, metal causado por decomposição química provocada por um ácido. Quando um inibidor de corrosão é incluído em um aglutinante da presente invenção, a corrosividade do aglutinante é diminuída quando comparada com a corrosividade do aglutinante sem o presente inibidor. Em uma modalidade, estes inibidores de corrosão podem ser utilizados para diminuir a corrosividade das composições contendo fibra de vidro descritas aqui. Ilustrativamente, os inibidores de corrosão incluem um ou mais dos seguintes, um óleo de desempoeiramento, ou um fosfato de monoamônio, pentaidrato de metassilicato de sódio, melamina, estanho(II)oxalato, e/ou emulsão fluida de silicone de metil hidrogênio. Quando incluídos em um aglutinante da presente invenção, os inibidores de corrosão estão tipicamente presentes no aglutinante na faixa de cerca de 0,5 por cento a cerca de 2 por cento em peso com base nos sólidos de aglutinante dissolvidos.
[073]Seguindo as diretrizes descritas, alguém de experiência ordinária na técnica será capaz de variar as concentrações dos reagentes do aglutinante aquoso para produzir uma ampla faixa de composições aglutinantes. Em particular, as composições aglutinantes aquosas podem ser formuladas para ter um pH alcalino. Por exemplo, um pH na faixa de maior do que ou igual a cerca de 7 a menos do que ou igual a cerca de 10. Os exemplos dos reagentes de aglutinante que podem ser manipulados incluem (i) o reagente(s) de ácido policarboxílico, (ii) a base de amina, (iii) o reagente(s) de carboidrato, (iv) o agente de acoplamento contendo silicone, e (v) os compostos inibidores de corrosão. Tendo o pH dos aglutinantes aquosos (por exemplo, aglutinantes não curados) da presente invenção na faixa alcalina inibe a corrosão de materiais quando o aglutinante entra em contato com, tal como
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31/78 máquinas utilizadas no processo industrial (por exemplo, na fabricação de fiberglass). Note que isto é especialmente verdade quando a corrosividade de aglutinantes ácidos é comparada com os aglutinantes da presente invenção. Consequentemente, a vida útil da maquinaria aumenta ao mesmo tempo em que o custo para manter estas máquinas diminui. Além disso, o equipamento padrão pode ser empregado com os aglutinantes da presente invenção, ao invés de ter que utilizar componentes de máquina relativamente resistentes à corrosão que entram em contato com os aglutinantes ácidos, tal como componentes de aço inoxidável. Portanto, os aglutinantes descritos aqui diminuem o custo da fabricação dos materiais de ligação.
[074]Os seguintes exemplos ilustram as modalidades específicas em detalhes adicionais. Estes exemplos são fornecidos para propósitos ilustrativos e não deveriam ser interpretados como limitando a invenção ou o conceito inventivo a qualquer configuração física particular. Por exemplo, embora 25% (por cento em peso) de soluções aquosas cada de citrato de triamônio e monoidrato de dextrose tenham sido misturados no EXEMPLO 1 para preparar aglutinantes aquosos, deve ser entendido que, em variações das modalidades descritas aqui, o percentual em peso da solução de reagente de sal de amônio de ácido policarboxílico aquosa, e o percentual em peso da solução de reagente de carboidrato de açúcar de redução aquosa podem ser alterados sem afetar a natureza da invenção descrita. Por exemplo, misturando-se as soluções aquosas do reagente de sal de amônio de ácido policarboxílico e o reagente de carboidrato de açúcar de redução as porcentagens em peso dos quais incluem-se dentro da faixa de cerca de 10-50 % em peso. Também, as soluções aquosas 10-50% (porcentagem em peso) em citrato de triamônio e monoidrato de dextrose sólidos foram empregadas nos EXEMPLOS 8-12 para preparar composições de aglutinante/fibra de vidro, deve ser entendido que a porcentagem em peso da solução contendo reagente de sal de amônio de ácido policarboxílico aquoso / reagente de carboidrato de açúcar de redução pode
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32/78 ser alterada sem afetar a natureza da invenção descrita. Por exemplo, preparar soluções aquosas incluindo o reagente de sal de amônio de ácido policarboxílico e o reagente de carboidrato de açúcar de redução e as porcentagens em peso dos quais incluem-se fora da faixa de cerca de 10-50 % em peso. Além disso, embora os seguintes exemplos incluam amônio, isto é, +NH4, o sal de um ácido policarboxílico como o reagente de sal de amônio de ácido policarboxílico, deve ser entendido que os reagentes de amina alternativos podem ser empregados sem afetar a natureza da invenção descrita, tal como, incluindo um sal de amina primária ou um sal de amina secundária de um ácido policarboxílico.
EXEMPLO 1
Preparação de Aglutinantes de citrato-dextrose de triamônio aquosos [075]Os aglutinantes de citrato-dextrose de triamônio aquosos foram preparados de acordo com o seguinte procedimento: soluções aquosas (25%) de citrato de triamônio (81,9 g de ácido cítrico, 203,7 g de água, e 114,4 g de 19% de solução de amônia) e monoidrato de dextrose (50,0 g de monoidrato de dextrose em 150,0 g de água) foram combinados em temperatura ambiente nas seguintes proporções por volume: 1:24, 1:12, 1:8, 1:6, 1:5, 1:4, e 1:3, onde o volume relativo de citrato de triamônio é listado como 1. Por exemplo, 10 mL de citrato de triamônio aquoso misturado com 50 mL de monoidrato de dextrose aquoso forneceu uma solução 1:5, em que a relação de massa de citrato de triamônio para monoidrato de dextrose é de cerca de 1:5, a relação molar de citrato de triamônio para monoidrato de dextrose é de cerca de 1:6, e a relação do número de equivalentes molares de grupos de sal de ácido, presentes no citrato de triamônio, para o número de equivalentes molares de grupos hidroxila, presente no monoidrato de dextrose, é de cerca de 0,10:1. As soluções resultantes foram agitadas em temperatura ambiente durante vários minutos, tempo no qual 2 g de amostras foram removidos e termicamente curados como descrito no Exemplo 2.
EXEMPLO 2
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Preparação de Amostras de Aglutinante de dextrose-citrato de triamônio curado de Aglutinantes de dextrose-citrato de triamônio aquoso [076]2-g de amostras de cada aglutinante, como preparado no Exemplo 1, foram colocados em cada uma das três panelas de cozimento de alumínio de 1 g individual. Cada aglutinante foi em seguida submetido às seguintes três condições convencionais de cozimento / cura em fornos de convecção com termostato préaquecidos a fim de produzir a amostra de aglutinante curado correspondente: 15 minutos a 204,4 °C, 30 minutos a 176,6 °C, e 30 minutos a 148,8 °C.
EXEMPLO 3
Teste/Avaliação de Amostras de Aglutinante de dextrose-citrato de triamônio curado produzidas de Aglutinantes de dextrose-citrato de triamônio aquoso [077]A resistência à umidade foi determinada para cada amostra de aglutinante de dextrose-citrato de triamônio curado, como preparado no Exemplo 2, pela extensão na qual uma amostra de aglutinante curada pareceu permanecer intacta e resistir à dissolução, após a adição de água à panela de alumínio cozimento e subseqüente repouso em temperatura ambiente. A resistência à umidade foi notada quando dissolvido (para nenhuma resistência à umidade), parcialmente dissolvido (para resistência à umidade mínima), amaciado (para resistência à umidade intermediária), ou impermeável (para resistência à umidade elevada, insolúvel em água). A cor da água resultante de seu contato com as amostras de aglutinante de dextrose-citrato de amônio curado foi também determinada. A tabela 1 abaixo exibe exemplos ilustrativos de aglutinantes de citrato de triamônio-dextrose preparado de acordo com o Exemplo 1, as condições de cura para eles de acordo com o Exemplo 2, e os resultados do teste e avaliação de acordo com o Exemplo 3.
EXEMPLO 4
Análise elementar de Amostras de Aglutinante de dextrose-citrato de triamônio curado (1:6)
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34/78 [078] Análises elementares para carbono, hidrogênio, e nitrogênio (isto é, C, H, N) foram conduzidas sobre 5 g de amostras de 15% de aglutinante de dextrose-citrato de triamônio (1:6), preparados como descrito no Exemplo 1 e curados como descrito abaixo, que 0,75 g de amostras curadas incluíram uma relação molar de citrato de triamônio para monoidrato de dextrose de cerca de 1:6. As amostras de aglutinante foram curadas como uma função de temperatura e tempo como segue: 148,8 °C durante 1 hora; 176,6 °C durante 0,5 hora; e 204,4 °C durante 0,33 hora. As análises elementares foram conduzidas em Galbraith Laboratories, Inc. em Knoxville, TN. Como mostrado na Tabela 2, as análises elementares revelaram um aumento na relação de C:N como uma função de aumento de temperatura na faixa de 148,8 °C a 176,6 °C, cujos resultados são consistentes com um aglutinante contendo melanoidina que foram preparados. Também, um aumento na relação de C:H como uma função de aumento de temperatura, é também mostrado na Tabela 2, cujos resultados são consistentes com desidratação, um processo conhecido ocorre durante a formação de melanoidinas, ocorrendo durante a cura do aglutinante.
EXEMPLO 5
Preparação de Aglutinantes de açúcar de policarboxilato de amônio empregados para Shell Bones de conta de vidro, Esteiras contendo fibra de vidro, e Composições de papelão de fibra de madeira [079]Os aglutinantes de dextrose-citrato de triamônio aquoso (1:6), cujos aglutinantes foram empregados para construir Shell Bones de conta de vidro e esteiras contendo fibra de vidro, foram preparados pelo seguinte procedimento geral: monoidrato de dextrose em pó (915 g) e ácido cítrico anidroso em pó (152,5 g) foram combinados em um vaso de reação de 1-gallon ao qual 880 g de água destilada foi adicionado. A esta mistura foram adicionados 265 g de 19% de amônia aquosa com agitação, e a agitação foi continuada durante vários minutos para obter a dissolução completa dos sólidos. À solução resultante foram adicionados 3,3 g de silano
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SILQUEST A-1101 para produzir uma solução de pH ~ 8-9 (empregando-se papel de pH), cuja solução continha aproximadamente 50% de monoidrato de dextrose dissolvido e sólidos de citrato de amônio dissolvidos (como uma porcentagem de peso total de solução); 2-g de amostra desta solução, na cura térmica a 204,4 °C durante 30 minutos, produziría 30% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante a formação de aglutinante de termocura). Onde o silano exceto SILQUEST A-1101 foi incluído no aglutinante de dextrose-citrato de triamônio (1:6), as substituições foram feitas com silano SILQUEST 25 A-187, silano HYDROSIL 2627, ou silano Z-6020. Quando os aditivos foram incluídos no aglutinante de dextrose-citrato de triamônio (1:6) para produzir variantes de aglutinantes, a solução padrão foi distribuída entre os frascos em alíquotas de 300-g aos quais os aditivos individuais foram em seguida fornecidos.
[080]O espectro de FT-IR de um aglutinante de dextrose-citrato de triamônio seco (não curado), cujo espectro foi obtido como uma película fina microscópica de uma amostra de 10-g de 30% de aglutinante (sólidos aglutinantes dissolvidos) seco em vácuo, é mostrado na Figura 3. O espectro de FT-IR de um aglutinante Maillard de dextrose-citrato de triamônio curado (1:6),cujo espectro foi obtido como uma película fina microscópica de 10-g de amostra de 30% de aglutinante (sólidos de aglutinante dissolvidos) após a cura, é mostrado na Figura 4.
[081]Quando ácidos policarboxílicos exceto ácido cítrico, açúcares exceto dextrose, e/ou aditivos foram empregados para preparar variantes de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio aquoso, o mesmo procedimento geral foi empregado como aquele descrito acima para a preparação de um aglutinante de dextrose- citrato de triamônio aquoso (1:6). Para as variantes de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio, ajustes foram feitos quando necessário para acomodar a inclusão de, por exemplo, um ácido dicarboxílico ou um ácido policarboxílico polimérico no lugar de ácido cítrico, ou para acomodar a inclusão de, por exemplo, triose no lugar de dextrose, ou para acomodar a inclusão de, por
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36/78 exemplo, um ou mais aditivos. Tais ajustes incluíram, por exemplo, ajustar o volume de amônia aquosa necessária para gerar o sal de amônio, ajustar as quantidades de grama de reagentes necessários para obter uma relação molar desejada de policarboxilato de amônio para açúcar, e/ou incluindo um aditivo em uma porcentagem de peso desejada.
EXEMPLO 6
Preparação/Intempéries/Teste de Composições de Shell Bone de vidro preparadas com Aglutinantes de açúcar de policarboxilato de amônio [082]Quando avaliado pela sua resistência tênsil à intempérie, as composições de Shell Bone contendo conta de vidro preparadas com um aglutinante fornecido fornecem uma indicação da resistência provavelmente tênsil e provavelmente durabilidade, respectivamente, do isolamento do fiberglass preparado com aquele aglutinante particular. A durabilidade prognosticada é baseada na resistência tênsil à intempérie de Shell Bone: relação de resistência tênsil seca. Os Shell Bones foram preparados, para intempéries, e testados como segue:
Procedimento de preparação para Shell Bones:
[083]Um molde de Shell Bone (Dietert Foundry Testing Equipment; Heated Shell Curing Accessory, Modelo 366, e Shell Mold Accessory) foi determinado a uma temperatura desejada, geralmente 218,3 °C, e deixado aquecer durante pelo menos uma hora. Ao mesmo tempo que o molde de Shell Bone foi aquecendo, aproximadamente 100 g de um aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio aquoso (geralmente 30% em sólidos aglutinantes) foi preparado como descrito no Exemplo 5. Empregando-se um béquer de vidro grande 727,5 g de contas de vidro (Quality Ballotini Impact Beads, Spec. AD, Peneira US 70-140, 106-212 mícron-#7, de Potters industries, inc.) foram pesados por diferença. As contas de vidro foram derramadas em uma tigela de mistura seca e limpa, cuja tigela foi montada sobre uma plataforma misturadora elétrica. Aproximadamente 75 g de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio aquoso foram obtidos, e o aglutinante em
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37/78 seguida derramado vagarosamente nas contas de vidro na tigela de mistura.
[084]O misturador elétrico foi em seguida ligado e a mistura de aglutinante de contas de vidro / açúcar de policarboxilato de amônio foi agitada durante um minuto. Empregando-se uma espátula grande, os lados do whisk (misturador) foram raspados para remover quaisquer grumos de aglutinante, ao mesmo tempo que também raspando as bordas onde as contas de vidro depositam-se na base da tigela. O misturador foi em seguida religado durante mais um minuto, em seguida o whisk (misturador) foi removido da unidade, seguido pela remoção da tigela de mistura contendo a mistura de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio/contas de vidro. Empregando-se uma espátula grande, tanto aglutinante e contas de vidro ligados ao whisk (misturador) quanto possível foram removidos e em seguida agitados na mistura de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio / contas de vidro na tigela de mistura. Os lados da tigela foram em seguida raspados para misturar em qualquer excesso de aglutinante que deve ter acumulado nos lados. Neste ponto, a mistura de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio / contas de vidro foi preparada para moldagem em um molde de Shell Bone.
[085]As lâminas do molde de Shell Bone foram confirmadas estarem alinhadas dentro do cilindro de molde de base. Usando uma espátula grande, uma mistura de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio / contas de vidro foi em seguida rapidamente adicionada nas três cavidades do molde dentro do molde de Shell Bone. A superfície da mistura em cada cavidade foi nivelada, ao mesmo tempo que raspando o excesso de mistura para fornecer uma área de superfície uniforme ao Shell Bone. Quaisquer inconsistências ou lacunas que existam em qualquer uma das cavidades foram enchidas com mais mistura de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio / contas de vidro e em seguida niveladas. Logo que a mistura de aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio / contas de vidro foi colocada nas cavidades de Shell Bone, e a mistura foi exposta ao calor, a cura começou. Como a manipulação do tempo pode afetar os resultados do teste,
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38/78 por exemplo, os Shell Bones com duas camadas diferencialmente curadas podem ser produzidas, os Shell Bones foram preparados consistentemente e rapidamente. Com o molde de Shell Bone carregado, o cilindro de topo foi rapidamente colocado sobre o cilindro de base. Ao mesmo tempo, ou logo após isto, a medição do tempo de cura foi iniciada por meio de um cronômetro, durante o que a temperatura de cura do cilindro de base variou de cerca de 204,4 °C a cerca de 221,1 °C, ao mesmo tempo que a temperatura do cilindro de topo variou de cerca de 226,6 °C a cerca de 243,3 °C. Após ter passado sete minutos, o cilindro de topo foi removido e as lâminas arrancadas para que todos os três Shell Bones possam ser removidos. Os Shell Bones recentemente preparados foram em seguida colocados em uma estante de arame, adjacente ao cilindro de molde de Shell Bone, e deixado resfriar à temperatura ambiente.
[086]Depois disso, cada Shell Bone foi rotulado e colocado individualmente em uma bolsa de armazenagem plástica apropriadamente rotulada. Se os Shell Bones não podem ser testados no dia que eles foram preparados, as bolsas plásticas contendo Shell Bone foram colocadas em uma unidade dessecante.
Procedimento condicionante (intempérie) para Shell Bones:
[087]Uma câmara de umidade Blue M foi ligada e em seguida fixada para fornecer condições de resistência à intempérie de 32,2 °C e 90% de umidade relativa (isto é, 32,2 °C / 90% de rH). O reservatório de água do lado da câmara de umidade foi checado e carregado regularmente, usualmente cada vez que ele foi ligado. A câmara de umidade foi deixada alcançar as condições de intempérie específicas durante um período de pelo menos 4 horas, com um período de equilíbrio ao longo do dia sendo típico. Os Shell Bones a serem expostos às intempéries foram rapidamente carregados (uma vez que as portas são abertas, tanto a umidade quanto a temperatura diminuem), de uma vez através das portas da câmara de umidade abertas, sobre a superior, prateleira entalhada da câmara de umidade. O tempo que os Shell Bones foram colocados na câmara de umidade foi observado, e
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39/78 a intempérie conduzida durante um período de 24 horas. Depois disso, as portas da câmara de umidade foram abertas e um grupo de Shell Bones foi removido rapidamente de uma só vez e colocado individualmente nas respectivas bolsas de armazenagem plásticas, sendo completamente seladas. Geralmente, de um a quatro grupos de Shell Bones de uma só vez foram expostos à intempérie como acima descrito. Os Shell Bones expostos à intempérie foram imediatamente levados para a sala Ínstron e testados.
Procedimento de Teste para quebrar Shell Bones:
[088]Na sala de Ínstron, o método de teste de Shell Bone foi carregado na máquina de Ínstron 5500 R enquanto assegurando que a célula de carga própria fosse instalada (isto é, Célula de Carga Estática 5 kN), e a máquina deixada aquecer durante quinze. Durante este período de tempo, os grampos de teste de Shell Bone foram verificados como sendo instalados na máquina. A célula de carga foi zerada e balanceada, e em seguida um grupo de Shell Bones foi testado de uma vez como segue: Um Shell Bone foi removido de sua bolsa de armazenagem plástica e em seguida pesado. O peso (em gramas) foi em seguida introduzido no computador associado com a máquina de Ínstron. A espessura medida do Shell Bone (em polegadas) foi em seguida introduzida, como espessura de espécime, três vezes no computador associado com a máquina de Ínstron. Um espécime de Shell Bone foi em seguida colocada nos grampos na máquina de Ínstron, e o teste iniciado por meio do teclado numérico na máquina de Ínstron. Após a remoção da espécime de Shell Bone, o ponto de quebra medido foi introduzido no computador associado com a máquina de Ínstron, e o teste continuado até todos os Shell Bones em um grupo serem testados.
[089]Os resultados do teste são mostrados nas Tabelas 3-6, cujos resultados são resistência tênsil seca média (psi), resistência tênsil média à intempérie (psi), e relação de resistência à exposição à intempérie: tênsil seca.
EXEMPLO 7
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Preparação/intempérie/Teste de Esteiras contendo fibra de vidro preparadas com Aglutinantes de açúcar de policarboxilato de amônio (1:6) [090]Quando avaliadas pela sua resistência tênsil à intempérie e seca, as esteiras contendo fibra de vidro preparadas com um aglutinante fornecido fornecem uma indicação da provável resistência tênsil e provável durabilidade, respectivamente, do isolamento de fiberglass preparado com aquele aglutinante particular. A durabilidade prognosticada é baseada em uma relação de resistência tênsil à intempérie das esteiras de fibra de vidro: resistência tênsil seca. As esteiras de fibra de vidro foram preparadas, expostas à intempérie e testadas como segue:
Procedimento de preparação para esteiras contendo fibra de vidro:
[091]Uma caixa Deckel, 33,02 cm de altura x 33,02 cm de largura x 35,56 cm de profundidade, foi construída de folha acrílica clara e ligada a uma estrutura de metal articulada. Sob a caixa Deckel, como uma transição da caixa a um cano de drenagem de 7,62 cm, foi instalado um sistema de uma placa perfurada e uma peneira de metal áspera. Um cinto plástico tecido (denominado um fio) foi preso sob a caixa Deckel. Para propósitos de mistura, um balde de 5 galões equipado com uma viga vertical interna e um misturador de motor a ar de cisalhamento elevado foram utilizados. Tipicamente, 4 galões de água e fibras de E-vidro (isto é, vidro de temperatura elevada) (11 g, 22 g, ou 33 g) foram misturados durante dois minutos. Um E-vidro típico tem a seguinte composição porcentual em peso: SiO2, 52,5%; Na2O, 0,3%; CaO, 22,5%; MgO, 1,2%; A12O3, 14,5%; FeO/Fe2O3, 0,2%; K2O, 0,2%; e B2O3, 8,6%. O tubo de drenagem e a transição sob o fio previamente foi carregado com água tal que o fundo da caixa Deckel foi umidificado. A mistura de fibra de vidro aquosa foi derramada na caixa Deckel e agitada verticalmente com uma placa contendo quarenta e nove (49) buracos de 2,54 cm. A válvula de escoamento na base da linha de drenagem foi aberta rapidamente e as fibras de vidro colocadas sobre o fio. Uma estrutura revestida por peneira, já no lugar sob o fio, facilitou a transferência da amostra de fibra de vidro. A amostra foi dessecada passando-se
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41/78 por um entalhe extrator com 63,5 - 101,6 cm de sucção de coluna de água. Uma passagem foi utilizada para uma amostra de 11-g, duas passagens foram utilizadas para uma amostra de 22-g, e três passagens foram utilizadas para uma amostra de 33-g. A amostra foi transferida para uma segunda estrutura revestida por peneira e o fio de formação removido. A amostra foi em seguida secada e separada da peneira. Subseqüentemente, a amostra foi passada por um cilindro aplicador de 7,62 cm de diâmetro girando em um banho contendo um aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio aquoso (contendo 15% de sólidos de aglutinante dissolvidos, preparados como descrito no Exemplo 5), em que as fibras de vidro foram saturadas com aglutinante. O excesso de aglutinante foi extraído passando-se através de uma fenda extratora novamente para produzir esteiras contendo fibra de vidro, cujas esteiras foram curadas a 190,5 °C durante 30 minutos em um forno tendo ar de convecção forçado por fluxo ascendente.
Procedimento Condicionamento (intempérie) para Esteiras de fibra de vidro:
[092]As amostras de esteira contendo fibra de vidro a serem condicionadas foram colocadas sobre cinto trançado áspero revestido por TEFLON e pesadas para prevenir flutuação. Um par de esteiras de amostra foi preparado para cada aglutinante de açúcar de policarboxilato de amônio sob avaliação. As esteiras foram condicionadas em temperatura ambiente e a umidade em um ar condicionado, porém não em sala de umidade controlada durante pelo menos um dia. Sete espécimes de teste foram cortados de cada esteira usando uma matriz com o perfil próprio; seis espécimes foram cortados em uma direção perpendicular, com cada espécime mantido separado. Cada espécime era de 5,08 cm de largura e reduzida a
2,54 cm de largura na meia-seção, ao mesmo tempo que sendo aproximadamente de 30,48 cm de comprimento. Três espécimes de cada esteira foram colocados em uma câmara de intempérie a 37 - 38 °C e 90% de umidade relativa durante 24 horas. Os espécimes expostos à intempérie foram removidos da câmara e armazenados em bolsas plásticas seladas, cada bolsa contendo uma toalha de
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42/78 papel úmida, até imediatamente antes do teste.
Procedimento de Teste para ruptura das Esteiras de fibra de vidro:
[093]Um verificador tênsil foi estabelecido com uma velocidade de cruzeta de 1,27 cm por minuto. As pinças do grampo tinham 5,08 cm de largura e tinham grampos de aproximadamente 3,81 cm. Três espécimes secos e três espécimes expostos à intempérie foram testados de cada esteira. Os espécimes secos foram utilizados para medir o teor de aglutinante, como determinado pela perda na ignição (LOI).
[094]Os resultados do teste são exibidos na Tabela 7, cujos resultados são % média de LOI, resistência tênsil seca média (força lb), resistência tênsil à intempérie média (força lb), e relação de resistência à intempérie: tênsil seca.
EXEMPLO 8
Preparação de Aglutinante de citrato de triamônio-Dextrose (1:6) / Composições de fibra de vidro:
Manta curada e Manta não curada [095] Monoidrato de dextrose em pó (136,07 kg) e ácido cítrico anidroso em pó (22,67 kg) foram combinados em uma sacola de 260 galões. Água mole foi em seguida adicionada para alcançar um volume de 235 galões. A esta mistura foi adicionada 9,5 galões de amônia aquosa a 19%, e a mistura resultante foi agitada para alcançar a dissolução completa dos sólidos. À solução resultante foi adicionado 226,79 gramas de silano SILQUEST A-1101 para produzir uma solução a 15,5% em monoidrato de dextrose dissolvido e sólidos de citrato de amônio dissolvido (como uma porcentagem de peso total de solução); uma amostra de 2-g desta solução, em cura térmica a 204,4 °C durante 30 minutos, produziría 9,3% de sólidos (a perda de peso atribuída a desidratação durante a formação de aglutinante de termocura). A solução foi agitada durante vários minutos antes de ser transportada a uma bomba de aglutinante onde ela foi utilizada na fabricação do isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de material referido como manta úmida, ou manta
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43/78 não curada e manta âmbar ou manta curada.
[096] A manta curada e a manta não curada foram preparadas usando procedimentos de fabricação de fiberglass convencionais; tais procedimentos são descritos geralmente abaixo e na Patente dos Estados Unidos n° 5.318.990, a descrição da qual é incorporada aqui por referência. Tipicamente, um aglutinante é aplicado às fibras de vidro como elas estão sendo produzidas e formadas em uma esteira, água é volatilizada do aglutinante, e a esteira de vidro fibrosa revestida por sólidos elevados é aquecida para curar o aglutinante e desse modo produzir um bastão de vidro fibroso polido o qual pode ser utilizado, por exemplo, como um produto de isolamento acústico ou térmico, um reforço para um compósito subseqüentemente produzido, etc.
[097] Uma esteira porosa de fibra de vidro foi produzida por fiberização de vidro fundido e imediatamente formando uma esteira de fibra de vidro sobre uma transportadora móvel. O vidro foi fundido em um tanque e abastecido a um dispositivo de formação de fibra tal como uma fiandeira ou um embuchamento. As fibras de vidra foram diluídas do dispositivo e em seguida enchidas geralmente descendentes dentro de uma câmara de formação. As fibras de vidro tipicamente possuem um diâmetro de cerca de 2 a cerca de 9 mícrons e possuem um comprimento de cerca de 0,635 cm a cerca de 7,62 cm. Tipicamente, as fibras de vidro variam de diâmetro de cerca de 3 a cerca de 6 mícrons, e possuem um comprimento de cerca de 1,27 cm a cerca de 3,81 cm. As fibras de vidro foram depositadas em uma transportadora de formação incessante perfurada. Um aglutinante foi aplicado às fibras de vidro, conforme elas foram sendo formadas, por meio de aplicadores de spray adequados a fim de resultar em uma distribuição do aglutinante por toda a esteira formada de vidro fibroso. As fibras de vidro, tendo o aglutinante não curado aderido a elas, foram reunidas e formadas em uma esteira sobre a transportadora incessante dentro da câmara de formação com o auxílio de uma extração a vácuo através da esteira abaixo da transportadora de formação. O calor residual contido nas fibras de vidro
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44/78 bem como o fluxo de ar através da esteira motivaram a maioria da água volatilizar da esteira antes da saída da câmara de formação. (A água foi removida ao ponto que o aglutinante não curado funcionou como um aglutinante; a quantidade de água a ser removida para qualquer aplicação particular pode ser determinada por alguém versado na técnica com experimentação de rotina) [098] Quando a esteira de vidro fibroso revestida por aglutinantes sólidos elevados emergiu da câmara de formação, ela verticalmente expandiu devido a elasticidade das fibras de vidro. Esteira expandida foi em seguida transportada a e através de um forno de cura onde o ar aquecido é passado através da esteira para curar o aglutinante. As fugas acima e abaixo da esteira levemente comprimiram a esteira para fornecer o produto acabado em um acabamento de superfície e espessura predeterminada. Tipicamente, o forno de cura foi operado em uma temperatura em uma faixa de cerca de 176,6 °C a cerca de 315,5 °C. Geralmente, a esteira reside dentro do forno durante um período de tempo de cerca de 0,5 minuto a cerca de 3 minutos. Para a fabricação de produtos de isolamento acústico ou térmico convencionais, o tempo varia de cerca de 0,75 minuto a cerca de 1,5 minuto. O vidro fibroso tendo uma matriz de aglutinante rígida curada emergiu do forno na forma de um bastão que pode ser comprimido para embalagem e expedição e que depois disso substancialmente recuperará sua dimensão vertical como feito quando não comprimido. Como forma de exemplo, um bastão de vidro fibroso que é cerca de 3,17 cm de espessura quando ele existe da câmara de formação, expandirá a uma espessura vertical de cerca de 22,86 cm na zona de transferência, e será levemente comprimido a uma espessura vertical de cerca de 15,24 cm no forno de cura.
[099] As especificações nominais do produto de manta curado preparado como acima descrito foram de cerca de 40,82 g por pé quadrado em peso, cerca de
317,5 g por densidade de pé cúbico, cerca de 3,81 cm de espessura, o diâmetro da fibra de cerca de 22 centésimos de milésimo de uma polegada (5,6 microns), cerca
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45/78 de 11% de teor de aglutinante após a cura, e cerca de 0,7% de teor de óleo mineral para desempoeirar (óleo para desempoeiramento). A temperatura do forno de cura foi fixada em cerca de 237,7 °C. A manta não curada saiu da câmara de formação branca a não totalmente branca na cor aparente, enquanto a manta curada saiu do forno marrom escuro na cor aparente e bem ligada. Após coletar alguns rolos da manta curada, a esteira foi interrompida antes do forno, e a manta não curada foi também coletada para experimetação.
EXEMPLO 9
Preparação de Aglutinante de citrato de triamônio-Dextrose (1:6) /Composição de fibra de vidro:
Borda de duto de ar [0100] Monoidrato de dextrose em pó (816,4 kg) e ácido cítrico anidroso em pó (136 kg) foram combinados em um tanque de mistura de 2000 galões que continha
743,2 galões de água mole. A esta mistura foram adicionados 52,9 galões de 19% de amônia aquosa sob agitação, e a agitação foi continuada durante aproximadamente 30 minutos para obter a dissolução completa dos sólidos. À solução resultante foram adicionados 4,08 kg de silano SILQUEST A-1101 para produzir uma solução de pH 8 (usando papel de pH), cuja solução continha aproximadamente 25% de monoidrato de dextrose dissolvido e sólidos de citrato de amônio dissolvidos (como uma porcentagem do peso total de solução); uma amostra de 2-g desta solução, na cura térmica a 204,4 °C durante 30 minutos, produziría 15% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante a formação de aglutinante de termocura). A solução foi agitada durante vários minutos antes de ser transferida a um tanque de retenção de aglutinante do qual ela foi utilizada na fabricação de isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de um produto chamado borda de duto de ar.
[0101]A borda de duto de ar foi preparada usando procedimentos de fabricação de fiberglass; tais procedimentos são descritos geralmente no Exemplo 8.
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As especificações nominais do produto de borda de duto de ar foram cerca de 181,4 g por densidade de pé quadrado, cerca de 2,04 kg por densidade de pé cúbico, em
2,54 cm de espessura, com um diâmetro de fibra de cerca de 3200 milésimos de uma polegada (8,1 mícron), e um conteúdo de aglutinante de cerca de 14,3%, com óleo mineral a 0,7% para remoção de pó (óleo removedor de pó). A temperatura de forno de cura foi estabelecida em cerca de 550 °F. O produto saiu do forno marrom escuro em cor visível e bem ligado.
EXEMPLO 10
Preparação de Composição de Aglutinante de Citrato de Triamônio-Dextrose (1:6)/Fibra de Vidro: Manta Residencial R30 [0102]Monoidrato de dextrose em pó (1200 libras) e ácido cítrico anidroso em pó (200 libras) foram combinados em um tanque de mistura de 2000 galões que continha 1104 galões de água macia. Para esta mistura foram adicionados 42,3 galões de amônio aquosos a 19% sob agitação, e agitação foi continuada durante aproximadamente 30 minutos para obter dissolução completa dos sólidos. À solução resultante foram adicionados 6 libras de silano SILQUEST A-1101 para produzir um solução pH ~ 8 (utilizando papel de pH), cuja solução continha aproximadamente 13,4% de monoidrato de dextrose dissolvidos e sólidos de citrato de amônio dissolvidos (como uma porcentagem de peso total de solução); uma amostra de 2 g desta solução, em cura térmica a 400 °F durante 30 minutos, produz 8% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante formação de aglutinante de termocura). A solução foi agitada durante vários minutos antes de ser transferida para um tanque de manutenção de aglutinante do qual ela foi utilizada na fabricação de isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de um produto chamado “manta residencial R30”.
[0103]A manta residencial R30 foi preparada utilizando procedimentos de fabricação de fiberglass convencional; tais procedimentos geralmente são descritos no Exemplo 8. As especificações nominais do produto de manta residencial R30
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47/78 foram cerca de 0,4 libra por pé quadrado de peso, uma recuperação alvo de 10 polegadas de espessura no fim da linha, com um diâmetro de fibra de 1800 milésimos de uma polegada (4,6 mícrons), 3,8% de conteúdo de aglutinante, e 0,7% de conteúdo de óleo mineral para remoção de pó (óleo removedor de pó). A temperatura de forno de cura foi estabelecida de cerca de 570 °F. O produto saiu do forno marrom em cor visível e bem ligado.
EXEMPLO 11
Preparação de Composição de Aglutinante de Citrato de triamônio-Dextrose (1:6)/Fibra de Vidro: Manta Residencial R19
Batelada A-1:
[0104]Monoidrato de dextrose em pó (1200 libras) e ácido cítrico anidroso em pó (200 libras) foram combinadas em um tanque de mistura de 2000 galões que continha 1104 galões de água macia. A esta mistura foram adicionados 35,3 galões de amônia a 19% sob agitação, e agitação foi continuada durante aproximadamente 30 minutos para obter dissolução completa de sólidos. À solução resultante foram adicionadas 6 libras de silano SILQUEST A-1101 para produzir uma solução de pH ~ 8 (utilizando papel de pH), cuja solução continha cerca de 13,3% de monoidrato de dextrose dissolvidos e sólidos de citrato de amônio (como uma porcentagem de peso total de solução); uma amostra de 2 g desta solução, em cura térmica a 400 °F durante 30 minutos, produz 8% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante formação de aglutinante de termocura). A solução foi agitada durante vários minutos antes de ser transferida para um tanque de manutenção de aglutinante do qual ela foi utilizada na fabricação de isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de um produto chamado “Manta Residencial R19”.
[0105]A Manta Residencial R19, Batelada A-1, foi preparada utilizando procedimentos de fabricação de fiberglass convencional; tais procedimentos são geralmente descritos no exemplo 8. As especificações nominais do produto de Manta Residencial R19 foram cerca de 0,2 libra por pé quadrado de peso, 0,2 libra
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48/78 por pé cúbico de densidade, uma recuperação alvo de 6,5 polegadas de espessura no fim da linha, com um diâmetro de fibra de 1800 milésimos de uma polegada (4,6 mícron), 3,8% de conteúdo de aglutinante, e 0,7% de conteúdo de óleo mineral (para remoção de pó). A temperatura de forno de cura foi estabelecida de cerca de 570°F. O produto saiu do forno marrom em cor visível e bem ligado.
Batelada A-2:
[0106]Monoidrato de dextrose em pó (1200 libras) e ácido cítrico anidroso em pó (200 libras) foram combinados em um tanque de mistura de 2000 galões que continha 558 galões de água macia. A esta mistura foram adicionados 35,3 galões de amônia a 19% sob agitação, e agitação foi continuada durante aproximadamente 30 minutos para obter dissolução completa de sólidos. À solução resultante foram adicionadas 5 libras de silano SILQUEST A-1101 para produzir uma solução de pH ~ 8 (utilizando papel de pH), cuja solução continha cerca de 20,5% de monoidrato de dextrose dissolvidos e sólidos de citrato de amônio (como uma porcentagem de peso total de solução); uma amostra de 2 g desta solução, em cura térmica a 400 °F durante 30 minutos, produz 12% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante formação de aglutinante de termocura). A solução foi agitada durante vários minutos antes de ser transferida para um tanque de manutenção de aglutinante do qual ela foi utilizada na fabricação de isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de um produto chamado “Manta Residencial R19”.
[0107]A Manta Residencial R19, Batelada A-2, foi preparada utilizando procedimentos de fabricação de fiberglass convencional; tais procedimentos são geralmente descritos no exemplo 8. As especificações nominais do produto de Manta Residencial R19 foram cerca de 0,2 libra por pé quadrado de peso, aproximadamente 0,4 libra por pé cúbico de densidade, uma recuperação alvo de
6,5 polegadas de espessura no fim da linha, com um diâmetro de fibra de 1800 milésimos de uma polegada (4,6 mícrons), 3,8% de conteúdo de aglutinante, e 0,7% de conteúdo de óleo mineral (para remoção de pó). A temperatura de forno de cura
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49/78 foi estabelecida de cerca de 570 °F. O produto saiu do forno marrom em cor visível e bem ligado.
Batelada B:
[0108]Monoidrato de dextrose em pó (300 libras) e ácido cítrico anidroso em pó (50 libras) foram combinados em um Recipiente de Volume Internacional de (IBC) 260 galões que já continha 167 galões de água destilada. A esta mistura foram adicionados 10,6 20 galões de amônia 19% sob agitação, e agitação foi continuada durante aproximadamente 30 minutos para obter dissolução completa de sólidos. À solução resultante foi adicionado 1,5 libra de silano SILQUEST A-1101 para produzir uma solução de pH ~ 8 (utilizando papel de pH), cuja solução continha cerca de 20,1% de monoidrato de dextrose dissolvidos e sólidos de citrato de amônio (como uma porcentagem de peso total de solução); uma amostra de 2 g desta solução, em cura térmica a 400°F durante 30 minutos, produz 12% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante formação de aglutinante de termocura). O IBC contendo o aglutinante aquoso foi transferido para uma área em cujo local o aglutinante foi bombeado nos anéis de spray de aglutinante na formação de capuz, diluído lá com água destilada, e em seguida utilizado na fabricação de isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de um produto chamado “Manta Residencial R19”.
[0109]A Manta Residencial R19, Grupo B, foi preparada utilizando procedimentos de fabricação de fiberglass convencional; tais procedimentos são geralmente descritos no Exemplo 8. Especificações nominais do produto de Manta Residencial R19 produzido foram cerca de 0,2 libra por pé quadrado de peso, e aproximadamente 0,4 libra por pé cúbico de densidade, uma recuperação alvo de
6,5 polegadas de espessura no fim da linha, com um diâmetro de fibra de 1800 milésimos de uma polegada (4,6 mícrons), 3,8% de conteúdo de aglutinante, e 0,7% de conteúdo de óleo mineral (para remoção de pó). A temperatura de forno de cura foi estabelecida de cerca de 570 °F. O produto saiu do forno marrom em cor visível e
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50/78 bem ligado.
Batelada C:
[0110]Monoidrato de dextrose em pó (300 libras) e ácido cítrico anidroso em pó (50 libras) foram combinados em um Recipiente de Volume Internacional (IBC) de 260 galões que já continha 167 galões de água destilada. A esta mistura foram adicionados 10,6 galões de amônia a 19% sob agitação, e agitação foi continuada durante aproximadamente 30 minutos para obter dissolução completa de sólidos. À solução resultante foram adicionados 1,5 libras de silano SILQUEST A-1101 seguido por 1,80 galões da emulsão de metil hidrogênio BS 1040 (fabricado por Wacker Chemical Corporation) para produzir uma solução de pH ~ 8 (utilizando papel de pH), cuja solução continha cerca de 20,2% de monoidrato de dextrose dissolvidos e sólidos de citrato de amônio (como uma porcentagem de peso total de solução); uma amostra de 2 g desta solução, em cura térmica a 400°F durante 30 minutos, produz 12% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante formação de aglutinante de termocura). O IBC contendo o aglutinante aquoso foi transferido para uma área em cujo local o aglutinante foi bombeado nos anéis de spray de aglutinante na formação de capuz, diluído lá com água destilada, e em seguida utilizado na fabricação de isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de um produto chamado “Manta Residencial R19”.
[0111]A Manta Residencial R19, Batelada C, foi preparada utilizando procedimentos de fabricação de fiberglass convencional; tais procedimentos são geralmente descritos no Exemplo 8. Especificações nominais do produto de Manta Residencial R19 produzido foram cerca de 0,2 libra por pé quadrado de densidade, aproximadamente 0,4 libra por pé cúbico de peso, uma recuperação alvo de 6,5 polegadas de espessura no fim da linha, com um diâmetro de fibra de 1800 milésimos de uma polegada (4,6 mícrons), 3,8% de conteúdo de aglutinante, e 0,7% de conteúdo de óleo mineral (para remoção de pó). A temperatura de forno de cura foi estabelecida de cerca de 570 °F. O produto saiu do forno marrom em cor visível e
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51/78 bem ligado.
Batelada D:
[0112]Monoidrato de dextrose em pó (300 libras) e ácido cítrico anidroso em pó (50 libras) foram combinados em um Recipiente de Volume Internacional (IBC) de 260 galões que já continha 167 galões de água destilada. A esta mistura foram adicionados 10,6 galões de amônia a 19% sob agitação, e agitação foi continuada durante aproximadamente 30 minutos para obter dissolução completa de sólidos. À solução resultante foram adicionados 1,5 libras de silano SILQUEST A-1101 seguido por 22 libras do produto de argila Bentalite L10 (fabricado por Southern Clay Products) para produzir uma solução de pH ~ 8 (utilizando papel de pH), cuja solução continha cerca de 21,0% de monoidrato de dextrose dissolvidos e sólidos de citrato de amônio (como uma porcentagem de peso total de solução); uma amostra de 2 g desta solução, em cura térmica a 400 °F durante 30 minutos, produz 12,6% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante formação de aglutinante de termocura). O IBC contendo o aglutinante de Maillard aquoso foi transferido para uma área em cujo local o aglutinante foi bombeada nos anéis de spray de aglutinante na formação de capuz, diluído lá com água destilada, e em seguida utilizado na fabricação de isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de um produto Chamado “Manta Residencial R19”.
[0113]A Manta Residencial R19, Batelada D, foi preparada utilizando procedimentos de fabricação de fiberglass convencional; tais procedimentos são geralmente descritos no Exemplo 8. As especificações nominais do Produto de Manta Residencial R19 produzido desta maneira foram cerca de 0,2 libra por pé quadrado de peso, aproximadamente 0,4 libra por pé cúbico de densidade, uma recuperação alvo de 6,5 polegadas de espessura no fim da linha, com um diâmetro de fibra de 1800 milésimos de uma polegada (4,6 mícrons), 3,8% de conteúdo de aglutinante, e 0,7% de conteúdo de óleo mineral (para remoção de pó). A temperatura de forno de cura foi estabelecida em cerca de 570°F. O produto saiu do
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52/78 forno marrom em cor visível e bem ligado.
EXEMPLO 12
Preparação de Composição de Aglutinante de Citrato de triamônio-Dextrose (1:6)/Fibra de Vidro: Isolamento de Tubo Não Curado [0114]Monoidrato de dextrose em pó (1200 libras) e ácido cítrico anidroso em pó (200 libras) foram combinados em um tanque de mistura de 2000 galões que continha 215 galões de água macia. A esta mistura foram adicionados 42,3 galões de amônia aquosa a 19% sob agitação, e agitação foi continuada durante aproximadamente 30 minutos para obter dissolução completa de sólidos. À solução resultante foram adicionadas 6 libras de silano SILQUEST A-1101 para produzir uma solução de pH ~ 8 (utilizando papel de pH), cuja solução continha aproximadamente 41,7% de monoidrato de dextrose dissolvidos e sólidos de citrato de amônio dissolvidos (como uma porcentagem de peso total de solução); uma amostra de 2 g desta solução, em cura térmica a 400 °F durante 30 minutos, produz 25% de sólidos (a perda de peso sendo atribuída a desidratação durante formação de aglutinante de termocura). A solução foi agitada durante vários minutos antes de ser transferida para um tanque de manutenção de aglutinante do qual ela foi utilizada na fabricação de isolamento de fibra de vidro, especificamente, na formação de um produto chamado “isolamento de tubo não curado”.
[0115]O isolamento de tubo não curado foi preparado utilizando procedimentos de fabricação de fiberglass convencional; tais procedimentos são geralmente descritos no Exemplo 8. A especificações nominais do produto de isolamento de tubo não curado foram cerca de 0,07 libra por pé quadrado de peso, aproximadamente 0,85 libra por pé cúbico de densidade, uma espessura calculada de 1 polegada, um diâmetro de fibra de 3000 milésimos de uma polegada (7,6 mícrons), e um conteúdo de aglutinante de 7% quando curado. O isolamento de tubo não curado foi transportado para uma área de formação de isolamento de tubo, onde este foi fundido em conchas cilíndricas, com paredes de 6 polegadas e um buraco
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53/78 de 3 polegadas de diâmetro e 4 libra por pé cúbico de densidade, para ser utilizado como isolamento de tubo. Estas conchas foram curadas com o forno de cura ajustado em aproximadamente 450 °F para produzir produto de isolamento de tubo bem ligado marrom escuro. As conchas curadas a temperaturas elevadas exibiram material de má qualidade e não pôde ser utilizado novamente para teste.
EXEMPLO 13
Preparação de Composição de Aglutinante de Citrato de triamônio-Dextrose (1:6)/Fibra de celulose: Tábua de Fibra Vegetal [0116]Vários métodos foram utilizados para produzir tábuas/lâminas de fibra vegetal ligadas com aglutinante citrato de triamônio-dextrose (1:6). Um método representativo, cujo método produziu amostras uniformes fortes, é como segue: Madeira na forma de cavacos e serragem de madeira de pinho sortidos foram adquiridos de um depósito de fornecimento de fazenda local. Amostras de tábuas de fibra vegetal foram produzidas com a madeira “tal como recebida” e também material segregado nos cavacos e componentes de serragem. A madeira foi primeiramente secada em um forno a aproximadamente 200 °F durante a noite, cuja secagem resultou na remoção de umidade de 14 - 15% para os cavacos de madeira e aproximadamente 11% para a serragem. Depois disso, a madeira secada foi colocada em um recipiente de plástico de 8 polegadas de altura x 12 polegadas de largura 10,5 polegadas de profundidade (dimensões aproximadas). O aglutinante de citrato de triamônio-dextrose (1:6) foi preparado (36% em sólidos de aglutinante) como descrito no Exemplo 5, e em seguida 160 g do aglutinante foram borrifadas por meio de um bocal hidráulico sobre uma amostra de 400 g de madeira no recipiente de plástico enquanto o recipiente foi inclinado 30 - 40 graus do vertical e girado lentamente (aproximadamente 5 - 15 rpm). Durante este tratamento, a madeira foi suavemente rolada ao mesmo tempo que tornando-se uniformemente revestida.
[0117]As amostras de madeira de resinada foram colocadas em uma
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54/78 estrutura dobrável e comprimidas em cilindros aquecidos sob as condições seguintes: cavacos de madeira resinada, 21,092 kg/cm2; serragem resinada, 42,184 kg/cm2. Para cada amostra resinada, as condições de cura foram 350 °F durante 25 a 30 minutos. As tábuas de amostra resultantes foram aproximadamente de 10 polegadas de comprimento x 10 polegadas largura, e cerca de 0,4 polegadas de espessura antes das aparas, bem ligadas internamente, de superfície lisa e feito um corte perfeito quando aparadas na serra de fita. A densidade de amostra aparada e o tamanho de cada tábua de amostra aparada produzida foram como segue: tábua de amostra de cavacos de madeira, densidade de ~54 pcf, tamanho de ~ 8,3 polegadas de comprimento x 9 polegadas de largura x 0,36 polegadas de espessura; tábua de amostra de serragem, densidade ~ 44 pcf, tamanho de ~x 8,7 polegadas de comprimento x 8,8 polegadas de largura x 0,41 polegadas de espessura. O conteúdo de aglutinante calculado de cada tábua de amostra foi ~12,6%.
EXEMPLO 14
Teste/Avaliação de Composições Aglutinante de Citrato de TriamônioDextrose (1:6)/Fibra de Vidro [0118]As composições de aglutinante de citrato de triamônio-dextrose (1:6)/fibra de vidro de Exemplos 8 - 12, isto é, manta curada, placas de conduto de ar, manta residencial R30, Manta Residencial R19, e isolamento de tubo não curado, foram testados contra uma correspondente composição de fenol-aglutinante de formaldeído (PF)/fibra de vidro para um ou mais dos seguintes: emissões de produto, densidade, perda em ignição, Recuperação de Espessura, pó, resistência à tração, resistência à separação, durabilidade da resistência à separação, intensidade de ligação, absorção de água, desempenho de superfície quente, corrosividade em aço, rigidez de flexura, dureza-rigidez, resistência compressiva, resistência compressiva condicionada, módulo compressivo, módulo compressivo condicionado, e desenvolvimento de fumaça na ignição. Os resultados destes testes
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55/78 são mostrados nas Tabelas 8 - 13. Foram determinados também os compostos gasosos produzidos durante pirólise da manta curada do Exemplo 8, e os compostos gasosos produzidos durante a cura térmica de isolamento de tubo não curado do Exemplo 12; estes resultados de teste são mostrados nas Tabelas 14 - 15. O desempenho de superfície quente para isolamento de tubo curado é mostrado em Fig. 5 e Fig. 6. Testes específicos conduzidos e condições para realização destes testes são como segue:
Testes de Emissões de Produto [0119]Emissões de produto para manta curada do Exemplo 8 e placas de conduto de ar do Exemplo 9 foram determinadas de acordo com procedimentos de teste AQS Greenguard. Os produtos de isolamento foram monitorados quanto a emissões de compostos orgânicos voláteis totais (TVOCs), formaldeído, aldeídos selecionados totais de acordo com ASTM D5116 (“Guia Padrão para Determinações de Câmara Ambiental em Pequena Escala de Emissões Orgânicas de Materiais/Produtos em recinto fechado”), a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA), e a Especificação de IAQ do Estado de Washington de janeiro de 1994. Os dados de emissão foram coletados em um período de exposição de uma semana e as concentrações de ar resultantes foram determinadas para cada uma das substâncias acima mencionadas. Predições de concentração de ar foram monitoradas por computador com base nas exigências do Estado de Washington, que incluem um carregamento de ambiente padrão e condições de ventilação ASHRAE Standard 62-1999. O carregamento de produto é baseado no uso de parede padrão de 28,1 m2 em um ambiente de 32 m3.
Teste de Emissões - Aldeídos Selecionados [0120]Os produtos de isolamento foram testados em uma câmara ambiental de tamanho pequeno de 0,0855 m3 de volume com as emissões químicas analiticamente medidas. A emissão de aldeídos selecionados, incluindo formaldeído, foram medidas seguindo ASTM D5197 (“Método de Teste de Padrão para
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Determinação de Formaldeído e Outros Compostos de Carbonila no Ar (Metodologia de Amostrador Ativo)) empregando-se cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC). Cartuchos de sorvente sólido com 2,4-dinitrofenilidrazina (DNPH) foram utilizados para coletar formaldeído e outros compostos de carbonila de baixo peso molecular no ar de câmara. O reagente de DNPH no cartucho reagiu com compostos de carbonila coletados para formar os derivados de hidrazona estáveis retidos pelo cartucho. Os derivados de hidrazona foram eluídos de um cartucho com acetonitrilo de grau de HPLC. Uma alíquota da amostra foi analisada com relação aos derivados de hidrazona de aldeído de baixo peso molecular utilizando-se cromatografia líquida de alto desempenho de fase reversa (HPLC) com detecção de UV. As absorvências dos derivados foram medidas a 360 nm. As respostas de massa dos picos resultantes foram determinadas utilizando-se curvas de calibração de múltiplos pontos preparadas a partir de soluções padrões dos derivados de hidrazona. As medições foram informadas a um nível quantificável de 0,2 ug baseado em uma coleta de volume de ar padrão de 45 L.
Teste de Emissões - Compostos Orgânicos Voláteis (VOC) [0121]Medições de VOC foram feitas utilizando-se cromatografia gasosa com detecção espectrométrica de massa (GC/MS). O ar de câmara foi coletado em um sorvente sólido que foi em seguida termicamente dessorvido na GC/MS. A metodologia de técnica de coleta de sorvente, separação, e análise de detecção foi adaptada de técnicas apresentadas pela USEPA e outros pesquisadores. A técnica segue o Método 1P-1B da USEPA e é geralmente aplicável a C5 - C16 substâncias químicas orgânicas com um ponto de ebulição variando de 35°C a 250 °C. As medições foram informadas a um nível quantificável de 0,4 ug baseado em uma coleta de volume de ar padrão de 18 L. VOCs individuais foram separados e detectados por GC/MS. As medições de VOC total foram feitas somando-se todas as respostas de VOC individuais obtidas pelo espectrômetro de massa e calibração da massa total relativa a tolueno.
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Teste de Emissões - Determinações da Concentração de Ar [0122]Taxas de emissão de formaldeído, aldeídos totais, e TVOC foram utilizadas em um modelo de exposição de computador para determinar as concentrações de ar potenciais das substâncias. O modelo de computador utilizou as mudanças de taxa de emissão medida durante o período de tempo de uma semana para determinar a mudança em concentrações de ar que consequentemente ocorreriam. As medições do modelo foram feitas com as seguintes suposições: o ar com áreas de trabalho abertas na construção é bem misturado na zona de nível de respiração do espaço ocupado; as condições ambientais são mantidas a umidade relativa de a 50% e 73 °F (23 °C); não há nenhuma fonte adicional destas substâncias; e não há nenhuma pia ou fonte reemissora potencial dentro do espaço para estas substâncias. O Modelo de Exposição de Ar em recinto fechado da USEPA, Versão 2.0, foi especificamente modificado para acomodar este produto e substâncias químicas de interesse. Parâmetros de ventilação e ocupação foram fornecidos em ASHRAE Standard 621999.
Densidade [0123]A densidade da manta curada do Exemplo 8 foi determinada de acordo com o método de teste interno PTL-1, “Método de Teste para Densidade e Espessura de Manta ou Isolamento Térmico de Bloco de Material Fibroso”, cujo método de teste é virtualmente idêntico a ASTM C 167. A densidade de placa de conduto de ar do Exemplo 9 foi determinada de acordo com o método de teste interno PTL-3, “Procedimento de Teste para Isolamento Térmico do Tipo Bloco PréFormado por Densidade”, cujo método de teste é virtualmente idêntico a ASTM C 303.
Perda em Ignição (LOI) [0124]A perda em ignição para manta a curada do Exemplo 8 e a placa de conduto de ar do Exemplo 9 foi determinada de acordo com o método de teste
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58/78 interno K-157, “Perda em Ignição de Manta Curada (LOI). “O teste foi executado em uma amostra em uma bandeja de arame colocada em um forno a 1000 °F, +/- 50 °F, durante 15 a 20 minutos para assegurar oxidação completa depois de cujo tratamento a amostra resultante foi pesada.
Resistência à Separação [0125]A resistência a separação da manta curada do Exemplo 8, manta residencial R30 de Exemplo 10, e Manta Residencial R19 do Exemplo 11 foram determinadas de acordo com o método de teste interno KRD-161 cujo método de teste é virtualmente idêntico à ASTM C 686, “Resistência à Separação de Isolamento do Tipo Manta e Bloco de Material Fibroso de Fibra Mineral”
Durabilidade de Resistência à Separação [0126]A durabilidade da resistência à separação para a manta residencial R30 do Exemplo 10 e Manta Residencial R19 do Exemplo 11 foram determinadas de acordo com ASTM C 686, “Resistência à Separação de Isolamento do Tipo Manta e Bloco de Material Fibroso de Fibra Mineral”, seguindo um condicionamento de uma semana a 90°F e umidade relativa de 95%.
Resistência à Tensão [0127]A resistência à tensão de manta curada do Exemplo 8 e Manta Residencial R19 do Exemplo 11 foi determinada de acordo com um método de teste interno KRD-161, “Procedimento de Teste de Resistência à Tensão”. O teste foi executado em amostras tanto na direção de máquina de corte de moldes quanto na direção de máquina de corte transversal. As amostras foram condicionadas durante 24 horas a 75 °F e umidade relativa de 50%. Dez amostras em cada direção de máquina foram testadas em um ambiente de teste de 75 °F, umidade relativa de 50%. O espécime de osso de cachorro foi como especificado em ASTM D638, “Método de Teste de Padrão para Propriedades de Tensão de Plásticos.” Uma velocidade de cruzeta de 2 polegadas /minuto foi utilizada para todos os testes.
Intensidade de Ligação
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59/78 [0128]A intensidade de ligação inter-laminar da manta curada de Exemplo 8, manta residencial R30 do Exemplo 10, e manta residencial R19 do Exemplo 11 foi determinada utilizando-se um método de teste interno KRD-159, “Intensidade de Ligação de Produtos de Placa e Manta de Fiberglass. Espécimes moldados com uma área de corte transversal de 6 polegadas com 6 polegadas foram colados a placa de montagem de espécimes de 6 polegadas por 7 polegadas e colocados em uma instalação que aplicou a força perpendicular para à superfície do espécime. A velocidade de cruzeta de 12 polegadas por minuto foi utilizada para todos os testes.
Recuperação de Espessura [0129] Testes fora da embalagem e de espessura de viramento foram executados na manta curada do Exemplo 8 utilizando-se métodos de teste internos K-123, “Espessura Recuperada - Método de Pino Morto de Fim de Linha - Produtos em Rolo”, e K-109, “Procedimento de Teste para Espessura Recuperada de Produtos em Rolo - Método de Viramento”. A espessura recuperada foi medida forçando um gabarito de pino através de uma amostra de manta curada de um produto de rolo, ou 15 minutos depois da embalagem ou em um ponto posterior no tempo, até que o pino contate uma superfície dura plana sustentando a amostra, e em seguida medindo a espessura recuperada com régua de aço. Testes de espessura foram executados na manta residencial R30 do Exemplo 10 e manta residencial R19 do Exemplo 11 utilizando métodos de teste internos K-120, “Procedimento de Teste para Determinação da Espessura de Pino Morto de Fim de Linha - Bloco de Material Fibroso”, e K-128, “Procedimento de Teste para Espessura Recuperada de Produtos de Bloco de Material Fibroso - Método da Gota”, cujos métodos de teste são similares a ASTM C 167, “Métodos de Teste Padrões para Espessura e Densidade de Isolamentos Térmicos de Manta ou Bloco de Material Fibroso”.
Teste de Pó [0130]O teste de pó foi executado em manta curada do Exemplo 8, manta
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60/78 residencial R30 do Exemplo 10, e manta residencial R19 do Exemplo 11 utilizando o procedimento de teste interno K-102, “Teste de Pó de Fibra de Vidro Embalado, Método de Bloco de Material Fibroso”. O pó liberado de amostras aleatoriamente selecionadas (blocos de material fibroso) de manta curada, manta residencial R30, e manta residencial R19 deixado cair em uma caixa de coleta de pó foi coletado em um filtro e a quantidade de pó determinada por pesagem da diferença.
Absorção de Água [0131]Os testes de absorção de água (% em peso) foram executados na manta curada do Exemplo 8 e Manta Residencial R19 do Exemplo 11 utilizando ASTM C 1104, “Método de Teste para Determinar da Absorção de Vapor de Água de Isolamento de Fibra Mineral Não Revestido”.
Rigidez de Flexura (EI) [0132]A rigidez de flexura da placa de conduto de ar do Exemplo 9 que é o par de força requerido para dobrar a placa de conduto de ar rígida, isto é, o produto de E, o módulo da elasticidade, e I, o momento de flexão de inércia, foi determinada de acordo com NAIMA AHS 100-74, “Método de Teste para Rigidez de Flexura de Materiais de Condutos Rígidos Retangulares”.
Dureza-Rigidez [0133]O teste de dureza-rigidez foi executado em uma Manta Residencial R19 do Exemplo 11 utilizando o procedimento de teste interno K-117, “Procedimento de Teste para Rigidez de Isolamento de Construção”. Uma amostra de Manta Residencial R19, aproximadamente 47,5 polegadas de comprimento ( ± 0,5 polegada), foi colocada na barra de suporte do centro de um mecanismo de teste de dureza, cujo mecanismo incluía uma escala de transferidor diretamente atrás da barra de suporte do centro. Com as extremidades da amostra pendendo livre, o ângulo (em graus) a cada extremidade da amostra foi registrado por observação ao longo da borda da parte inferior da amostra ao mesmo tempo que lendo a escala de transferidor.
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Resistência Compressiva [0134]A resistência compressiva da placa de conduto de ar do Exemplo 9 foi determinada de acordo com ASTM C 165, Método de Teste Padrão para Medição das Propriedades Compressivas de Isolamentos Térmicos.
Resistência Compressiva Condicionada [0135]A resistência compressiva condicionada da placa de conduto de ar do Exemplo 9, depois de uma semana a 90°F e umidade relativa de 95%, foi determinada de acordo com ASTM C 165, “Método de Teste Padrão para Medição das Propriedades Compressivas de Isolamentos Térmicos”
Módulo Compressivo [0136]O módulo compressivo da placa de conduto de ar do Exemplo 9 foi determinado de acordo com ASTM C 165, “Método de Teste Padrão para Medição das Propriedades Compressivas de Isolamentos Térmicos”.
Módulo Compressivo Condicionado [0137]O módulo compressivo condicionado da placa de conduto de ar do Exemplo 9, depois de uma semana a 90°F e umidade relativa de 95%, foi determinada de acordo com ASTM C 165, “Método de Teste Padrão para Medição das Propriedades Compressivas de Isolamentos Térmicos”
Desempenho de Superfície Quente [0138] a- Testes de desempenho de superfície quente foram executados na manta curada do Exemplo 8, manta residencial R30 do Exemplo 10, e Manta Residencial do Exemplo 11 utilizando ASTM C 411, “Método de Teste para Desempenho de Superfície Quente de Isolamento Térmico de Alta Temperatura”. Os testes de desempenho de superfície quente foram conduzidos em seções 3 x 6 polegadas de produto de isolamento de tubo curado do Exemplo 12 a 650 °F e 1000 °F utilizando ASTM C 411, “Método de Teste para Desempenho de Superfície Quente de Isolamento Térmico de Alta Temperatura”. Não houve nenhuma elevação de temperatura interna mensurável no isolamento acima da temperatura de
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62/78 superfície quente de tubo.
Corrosividade em Aço [0139]O teste de corrosividade foi executado na manta residencial R30 do Exemplo 10 e Manta Residencial R19 do Exemplo 11 versus amostra de testes de aço utilizando procedimento de teste interno Knauf PTL-14 que é virtualmente idêntico a ASTM C 665.
Desenvolvimento de Fumaça na Ignição [0140]O desenvolvimento de Fumaça na ignição para a manta curada do Exemplo 8, com cálculo de área de extinção específica (SEA), foi determinado por calorimetria cônica utilizando ASTM E 1354, “Método de Teste para Taxas de Liberação de Aquecimento e Fumaça Visível para Materiais e Produtos Utilizando um Calorímetro de Consumo de Oxigênio”.
Compostos gasosos Produzidos Durante Pirólise [0141]A produção de compostos gasosos durante pirólise de manta curada do exemplo 8 foi determinada como segue: Aproximadamente 10 g de manta curada foram colocados em um tubo de teste, cujo tubo foi em seguida aquecido para 1000 °F durante 2,5 minutos em cujo tempo o topo livre foi testado e analisado por cromatografia gasosa/Espectrometria de massa (GC/MS) sob as condições seguintes: Forno, 50 °C durante um minuto - 10°C/minuto até 300 °C durante 10 minutos; Entrada, 280 °C sem cisão de; Coluna, HP-5 30 mm x 0,32 mm x 0,25 um; Fluxo de coluna, 1,11 mL/minuto de Hélio; Detector, MSD 280 °C; Volume de injeção, 1 mL; Modo de detector, varredura 34-700 u.m.a.; Limiar, 50; e Taxa de Amostragem, 22 varreduras/segundo. Uma pesquisa por computador do espectro de massa de um pico cromatográfico na amostra foi feita contra a biblioteca de Wiley de espectros de massa. A melhor partida foi informada. Um índice de qualidade (proximidade da partida aos espectros de biblioteca) variando de 0 a 99 foi gerado. Somente a identidade de picos com um índice de qualidade maior que ou igual a 90 foi informada.
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Compostos Gasosos Produzidos Durante a cura Térmica [0142]A produção de compostos gasosos durante cura térmica de isolamento de tubo não curado do Exemplo 12 foi determinada como segue: Aproximadamente 0,6 g de isolamento de tubo não curado foi colocado em um tubo de teste cujo tubo foi em seguida aquecido para 540 °F durante 2,5 minutos em cujo tempo o topo livre foi testado e analisado por cromatografia gasosa/ espectrometria de massa sob as condições seguintes: Forno, 50 °C durante um minuto 10°C/minuto até 300 °C durante 10 minutos; Entrada, 280 °C sem cisão de; Coluna, HP-5 30 mm x 0,32 mm x 0,25 um; Fluxo de coluna, 1,11 mL/minuto de Hélio; Detector, MSD 280 °C; Volume de injeção, 1 mL; Modo de detector, varredura 34700 u.m.a.; Limiar, 50; e Taxa de Amostragem, 22 varreduras/segundo. Uma pesquisa por computador do espectro de massa de um pico cromatográfico na amostra foi feita contra a biblioteca de Wiley de espectros de massa. A melhor partida foi informada. Um índice de qualidade (proximidade da partida aos espectros de biblioteca) variando de 0 a 99 foi gerado. Somente a identidade de picos com um índice de qualidade maior que ou igual a 90 foi relatada.
Tabela 1: Resultados de Teste / Avaliação para Amostrasa de Aglutinante de Citrato de Triamônio - Dextrose Curadas
COMPOSIÇÃO DE AGLUTINANTE Citrato de Triamôniob: Dextrose.H2Oc Rel. em Massa Rel. Molard Rel. de COOH:OH | Resistência à Umidade (204,44oC) | Cor da Água (204,44oC) | Resistência à Umidade (176,67oC) | Cor da Água (176,67oC) | Resistência à Umidade (148,89oC) | Cor daÁgua (148,89oC) |
1:24 (1:30) 0,02:1 | Dissolvido | Corcaramelo claro | Dissolvido | Cor caramelo claro | Dissolvido | Cor caramelo claro |
1:12 (1:15) 0,04:1 | Impermeável | Claro e incolor | Dissolvido | Cor de caramelo | Dissolvido | Cor de caramelo |
1:8 (1:10) 0,06:1 | Impermeável | Claro e incolor | Parcialmente dissolvido | Cor de caramelo | Dissolvido | Cor de caramelo |
1:6 (1:7) 0,08:1 | Impermeável | Claro e incolor | Amolecido | Amarelo claro | Dissolvido | Cor de caramelo |
1:5 (1:6) 0,10:1 | Impermeável | Claro e incolor | Amolecido | Amarelo claro | Dissolvido | Cor de caramelo |
1:4e (1:5)e 0,12:1e | Impermeável | Claro e incolor | Amolecido | Amarelo claro | Dissolvido | Cor de caramelo |
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1:3e (1:4)e 0,15:1e | Impermeável | Claro e incolor | Amolecido | Laranja claro | Dissolvido | Cor de caramelo |
aDo Exemplo 1 bMW = 243 g/mol; 25% (percentual em peso) da solução cMW = 198 g/mol; 25% (percentual em peso) da soluçãod Aproximado eAssociado com olfato cheiro amônio distinto
Tabela 2 Resultados da Análise Elementar para Amostrasa de Aglutinante de Citrato de Triamônio - Dextrose Curadas (1:6) como uma Função de Temperatura e Tempo
Temp. de Cura | Tempo de Cura | Análise Elementar | Resultados da Análise Elementar | |||
C:H | C:N | |||||
148,89°C | 1 hora | CarbonoHidrogênio Nitrogênio | 48,75% 5,60% 4,10% | 8,70 | 11,89 | |
148,89°C | 1 hora | Carbono Hidrogênio Nitrogênio | 49,47% 5,55% 4,12% | 8,91 | 12,00 | |
148,89°C | 1 hora | Carbono Hidrogênio Nitrogênio | 50,35% 5,41% 4,18% | Média: | 9,31 | 12,04 |
8,97 | 11,98 | |||||
176,67°C | 0,5 hora | Carbono Hidrogênio Nitrogênio | 52,55% 5,20% 4,25% | 10,10 | 12,36 | |
176,67°C | 0,5 hora | Carbono Hidrogênio Nitrogênio | 54,19% 5,08% 4,40% | 10,67 | 12,31 | |
176,67°C | 0,5 hora | Carbono Hidrogênio Nitrogênio | 52,86% 5,17% 4,24% | Média: | 10,22 | 12,47 |
10,33 | 12,38 | |||||
204,44°C | 0,33 hora | Carbono Hidrogênio Nitrogênio | 54,35% 5,09% 4,45% | 10,68 | 12,21 | |
204,44°C | 0,33 hora | Carbono Hidrogênio Nitrogênio | 55,63% 5,06% 4,58% | 10,99 | 12,15 | |
204,44°C | 0,33 hora | Carbono Hidrogênio Nitrogênio | 56,10% 4,89% 4,65% | Média: | 11,47 | 12,06 |
11,05 | 12,14 |
aDo Exemplo 4
Tabela 3 Resistência à Tração Medida para Composiçõesa de Shell Bone de Conta de Vidro Preparadas Com Aglutinanteb de Citrato de Triamônio - Dextrose vs.
Aglutinante de PF Padrão
Descrição do Aglutinante | Relação de Resistência à Tração Seca:Desgastada | Resistência à Tração Seca Médiac (kg/cm2) | Resistência à Tração Desgastada Médiac (kg/cm2) |
Citrato de Triamônio-Dextrosed | 0,71 | 201,08 | 142,02 |
Citrato de Triamônio-Dextrosed | 0,76 | 258,73 | 197,56 |
Citrato de Triamônio-Dextrosed | 0,79 | 242,56 | 190,53 |
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Citrato de Triamônio-Dextrosed | 0,77 | 234,12 | 179,98 |
Citrato de Triamônio-Dextrosed | 0,82 | 242,56 | 199,67 |
Citrato de Triamônio-Dextrosed | 0,75 | 266,46 | 201,08 |
Citrato de Triamônio-Dextrosed | 0,74 | 314,27 | 232,01 |
Citrato de Triamônio-Dextrosee | 0,76e | 251,70e | 191,94e |
Citrato de Triamônio-Dextrose: | |||
Day Binder Made | 0,79 | 242,56 | 190,53 |
1 Dia Depois do Aglutinante Feito | 0,76 | 247,48 | 187,02 |
2 Dias Depois do Aglutinante Feito | 0,72 | 266,46 | 191,23 |
1 semana deposi do Aglutinante Feito | 0,88 | 253,81 | 222,17 |
2 Semanas Depois do Aglutinante Feito | 0,82 | 240,45 | 196,86 |
Citrato de Triamônio-Dextrose Com Substituição de Silano: | |||
SILQUEST A-187 silano substituído 1:1 em peso para | 0,69 | 227,79 | 156,08 |
SILQUEST A-187 silane substituído 2:1 em peso para SILQUEST A1101 | 0,71 | 246,78 | 175,77 |
HYDROSIL 2627 silano substituído 1:1 em peso para SILQUEST A-1101 | 0,87 | 236,93 | 206,00 |
HYDROSIL 2627 silano substituído 2:1 em peso para SILQUEST A-1101 | 0,99 | 222,17 | 219,36 |
Z-6020 silano substituído 1:1 empeso para SILQUEST A-1101 | 0,78 | 250,99 | 196,16 |
Z-6020 silano substituído 2:1 em peso para SILQUEST A-1101 | 0,78 | 262,24 | 204,59 |
Standard PF (Ductliner) Binder | 0,79 | 447,85 | 355,05 |
a Do Exemplo 6 b Do Exemplo 5 cMédia de nove amostras de Shell Bone d Uma de sete bateladas diferentes de aglutinante de citrato de triamônio - dextrose (1:6) feito surante um período de cinco meses e Médida de sete bateladas diferentes de aglutinante de citrato de triamônio dextrose (1:6) feito surante um período de cinco meses
Tabela 4 Resistência à Tração Medida para Composiçõesa de Shell Bone de Conta de Vidro Preparadas Com Variantesb de Aglutinanteb de Citrato de Triamônio Dextrose vs. Aglutinante de PF Padrão
Quanlidade de | Relação de | Resist. | Resist. à Tração | |
Descrição do Aglutinante | Aditivo em 300g | Resist. à | à Tração Seca | Desgastada |
de aglutinante | Tração Seca: | Médiac(kg/cm2 | Médiac |
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(gramas) | Desgastada | ) | (kg/cm2) | |
Citrato de Triamônio-Dextrosed | - | 0,76d | 251,70d | 191,94d |
Citrato de Triamônio-Dextrose | ||||
Com Aditivcr | ||||
-Silres BS 1042e | 1,6 | 0,84 | 267,87 | 228,50 |
Silres BS 1042 | 3,2 | 0,94 | 272,79 | 255,21 |
-Silres BS 1042 | 4,8 | 1,01 | 251,70 | 254,51 |
-Carbonato de Sódio | 0,45 | 0,88 | 197,56 | 174,36 |
-Carbonato de Sódio | 0,9 | 0,71 | 238,34 | 170,14 |
-Carbonato de Sódio | 1,35 | 0,89 | 198,26 | 176,47 |
-Silres BS 1042+ Carbonato de Sódio | 1,6+1,35 | 0,84 | 235,53 | 196,85 |
-Silres BS 1042+ Carbonato de Sódio | 3,2+0,9 | 0,93 | 210,22 | 194,75 |
-Silres BS 1042+ -Carbonato de Sódio | 4,8+0,48 | 0,73 | 258,73 | 189,83 |
-Carbonato de Sódiof | 0,9 | 0,83 | 148,35 | 123,04 |
-Carbonato de Sódiof | 0,9 | 0,69 | 272,09 | 187,02 |
-Carbonato de Sódio | 1,8 | 0,81 | 156,08 | 126,55 |
-Carbonato de Sódiog | 1,8 | 0,66 | 277,01 | 182,09 |
-LE 46h | 6,4 | 0,80 | 217,25 | 174,36 |
-LE 46 | 12,9 | 0,98 | 183,50 | 179,98 |
TPX5688/AQUA-TRETE BSM401 | 5,6 | 0,78 | 224,98 | 175,77 |
-Silres BS 1042 | 6,4 | 0,91 | 216,54 | 196,86 |
-Trimetilmetoxissilano | 0,9 | 0,78 | 184,20 | 144,13 |
-Permanganato de Potássio | 0,2 | 0,69 | 212,33 | 145,53 |
-PGNj | 9 | 0,82 | 172,95 | 141,32 |
-Cloiside Na+k | 9 | 0,71 | 196,86 | 139,91 |
-Emulsão de Soja Soprada (25%)l | 18 | 1,04 | 168,03 | 174,36 |
-Emulsão de Soja Soprada (25%) | 18 | 0,90 | 254,51 | 229,20 |
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-Bentolite L-10m | 9 | 1,00 | 202,48 | 202,48 |
-Emulsão de PE Michem 45745 (50%)n | 9 | 0,81 | 235,53 | 189,83 |
-Soluçãoo de Bone Glue | 15 | 0,82 | 305,83 | 251,70 |
-Ácido Tânico | 4,5 | 0,79 | 333,25 | 263,65 |
-Glicina | 4,5 | 0,80 | 243,26 | 194,75 |
-Glicerol | 5,28 | 0,69 | 253,81 | 175,06 |
-Decaidrato de Tetraborato de Sódio + Glicerol | 0,9+4,5 | 0,74 | 265,76 | 196,86 |
-Decaidrato de Tetraborato de Sódio 1% | 0,9 | 0,86 | 272,09 | 232,71 |
-Decaidrato de Tetraborato de Sódio 2% | 1,8 | 0,80 | 235,53 | 187,72 |
-Decaidrato de Tetraborato de Sódio 3% | 2,5 | 0,84 | 234,82 | 198,26 |
Axel INT-26-LF95p | 0,9 | 0,70 | 262,95 | 184,91 |
-ISO Chill Wheyq 1% | 0,9 | 0,74 | 312,16 | 230,61 |
-ISO Chill Whey 2% | 1,8 | 1,01 | 286,61 | 289,66 |
-ISO Chill Whey 5% | 4,5 | NCr | 332,55 | NMs |
-Resorcinol | 4,5 | 0,76 | 232,71 | 176,47 |
-Maltitol | 3,23 | 0,82 | 218,65 | 179,98 |
Aglutinante de PF (Ductliner) Padrão | - | 0,79 | 447,85 | 355,05 |
aDo Exemplo 6 bDo Exemplo 5 cMédia de nove amostras de Shell Bone dMédia de sete grupos diferentes de aglutinante de citrato de triamônio-dextrose (1:6) feito de um período de cinco meses eSilres BS 1042 a ser 50% de emulsão de sólidos de metilidrogenopolissiloxano fAmostras replicadas gAmostras replicadas
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68/78 hLE 46 a ser 35% de emulsão de sólidos de polidimetilsiloxano 'TPX56881AQUA-TRETE BSM40 a ser 40% de emulsão de alquilsilano jPGN, um grau de argila, montmorilonita, de Nanocor, kCloisite NA+, o sal de sódio de uma argila de Southern Clay Products, lEmulsão de Soja Soprada (25%), uma emulsão de sólidos a 25% de óleo de soja com dioleato de PEG 400 (4% em sólidos) e goma guar (1% em sólidos) mBentolite L-10, uma argila de Southern Clay Products nEmulsão de PE de Michem 45745 (50%), uma emulsão de sólidos a 25% de polietileno de baixo peso molecular oSolução de Bone Glue, uma solução de sólidos a 30%, pAxel INT-26-LF95, uma emulsão/agente de liberação de matriz, com base em gordura qISO Chill Whey 9010 rNão calculado sNão medido
Tabela 5 Resistência à Tração Medida para Composiçõesa de Shell Bone de Casca de Conta de Vidro Preparadas Com Variantes de Aglutinanteb de Policarboxilato de
Amônio - Dextrose vs. Aglut | inante com Base em Ácido Policarboxílico | ||
Descrição do Aglutinante | Relação de Resistência à Tração Seca:Desgastada | Resistência à Tração Seca Médiac(kg/cm2) | Resistência à Tração Desgastada Médiac(kg/cm2) |
Citrato de Triamônio-Dextrose (1:6)d | 0,76d | 25,19d | 19,19 |
Citrato de Triamônio-Dextrose (1:5) | 0,68 | 26,50 | 18,07 |
+ Carbonato de potássio (0,9 g) | 0,71 | 23,97 | 17,08 |
+ Carbonato de potássio (1,8 g) | 0,78 | 22,00 | 17,08 |
AQUASET-529+Dex+Amôniae | 0,41 | 35,08 | 14,41 |
AQUASET-529+Dex+Silanof | 0,57 | 38,03 | 21,51 |
AQUASET-529+Amômia+Silanog | 0,11 | 22,07 | 2,32 |
AQUASET-529+Silanoh | 0,48 | 42,53 | 20,60 |
PETol+Ácido Maléico+Silanoi | 0,73 | 45,98 | 33,54 |
PETol+Ácido Maléico+TSA+Silanoi | 0,64 | 43,17 | 27,42 |
[Aglutinantej + Amônia+Dex+Silano]k | 0,58 | 29,53 | 17,22 |
PETol+Ácido Cítrico+Silanol | 0,56 | 37,89 | 21,30 |
CRITERION 200 + Glicerolm | 0,26 | 37,40 | 9,56 |
CRITERION 200 + Gliceroln | 0,20 | 33,18 | 6,68 |
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69/78
SOKALAN + Dex + Amôniao | 0,66 | 46,68 | 30,72 |
NF1 + Dex + Amôniap | 0,50 | 61,66 | 31,14 |
Aglutinante de PF Padrão(Ductliner) | 0,79 | 47,78 | 35,50 |
aDo Exemplo 6 bDo Exemplo 5 cMédia de nove amostras de Shell Bone dMédia de sete bateladas diferentes de aglutinante de citrato de triamônio - dextrose (1:6) feito durante um período de cinco meses e200g AQUASET-529 + 87g de amônia a 19% + 301g de Dextrose + 301g de água a ser uma solução a 30% f300 mL de solução de aglutinntee + 0,32 g de SILQUEST A-1101 g200g de AQUASET-529 + 87g de amônia a 19% + 101 g de água + 0,6g de SILQUEST A-1101 hAQUASET-529 + SILQUEST A-1101 (em sólidos de aglutinante a 0,5%), diluído a 30% de sólidos i136g de pentaeritritol + 98g de anidrido maléico + 130g de água, refluxados durante 30 minutos; 232g de solução resultante misturada com 170g de água e 0,6g de SILQUEST A-1101 j136g de pentaeritritol + 98g de anidrido maléico + 130g de água + 1,5mL of ácido p-toluenossulfônico a 66%, refluxados durante 30 minutos; 232g de solução resultante misturada com 170g de água e 0,6g de SILQUEST A-1101 k220g de aglutinantei + 39g de amônia a 19% + 135g de Dextrose + 97g de água + 0,65g de SILQUEST A-1101 l1128 g de ácido cítrico + 45 g de pentaeritritol + 125 g de água, refluxados durante 20 minutos; mistura resultante diluída a 30% de sólidos e SILQUEST A-1101 adicionado a 0,5% em sólidos m200g de Kemira CRITERION 2000 + 23g de glicerol + 123g de água + 0,5g de SILQUEST A-1101
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70/78 n200g de Kemira CRITERION 2000 + 30g de glicerol + 164g de água + 0,6g de SILQUEST A-1101 o100g de BASF SOKALAN CP 10 S + 57g de amônia a 19% + 198g de Dextrose + 180g de água + 0,8g de SILQUEST A-1101 P211g de H.B. Fuller NF1 + 93g + amônia a 19% + 321g de Dextrose + 222g de água + 1,33g de SILQUEST A-1101
Tabela 6 Resistência à Tração Medida para Composiçõesa de Shell Bone de Conta de Vidro Preparadas Com Variantesb de Aglutinante de Policarboxilato de Amônio Açúcar vs. Aglutinante de PF Padrão
Descrição do Aglutinante | Relação Molar | Relação de Resist. à Tração Seca:Desgastada | Resist.à Tração Seca Médiac (kg/cm2) | Resist. à Tração Desgastada Médiac (kg/cm2) |
Citrato de TriamônioDextrosed | Dextrose=2xCOOH | 0,76d | 25,17 | 19,19 |
Citrato de TriamônioDHAe | DHA = 2xCOOH | 1,02 | 9,14 | 9,28 |
Citrato de TriamônioXilose | Xilose = 2xCOOH | 0,75 | 22,64 | 16,94 |
Citrato de TriamônioFrutose | Frutose = 2xCOOH | 0,79 | 25,52 | 20,11 |
Tartarato de DiamônioDextrose | Dextrose=2xCOOH | 0,76 | 22,07 | 16,80 |
Maleato de DiamônioDextrose | Dextrose=2xCOOH | 0,78 | 27,63 | 21,65 |
Maliato de DiamônioDextrose | Dextrose=2xCOOH | 0,67 | 3,44 | 19,68 |
Sucinato de DiamônioDextrose | Dextrose=2xCOOH | 0,70 | 28,12 | 19,75 |
Lactatof de AmônioDextrose | Dextrose=2xCOOH | 0,68 | 18,07 | 12,30 |
Amônia+ácido tânicogDextrose | Dextrose=2xNH4+h | 0,50 | 27,77 | 13,99 |
Aglutinante de PF Padrão (Ductliner) | --- | 0,79 | 44,78 | 35,50 |
a Do Exemplo 6 b Do Exemplo 5 c Média de nove amostras de Shell Bone d Média de sete bateladas e DHA = diidroxiacetato
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71/78 f Monocarboxilato g Ácido não carboxílico h pH > 7
Tabela 7 Resistência à Tração Medida e Perda na Ignição para Esteirasa de Fibra de vidro Preparadas Com Variantesb de Aglutinante de Policarboxilato de Amônio Açúcar vs. Aglutinante de PF Padrão
Descrição do Aglutinante | % de LOIMédia | Relação de Resistência à Tração SecaDesgastada | Resistência à Tração Seca Médiac (força em lb) | Resistência à Tração Desgastada Médiac (força em lb) |
Citrato de Triamônio-Dexd | 5,90 | 0,63 | 11,4 | 7,2 |
Citrato de Triamônio-Dex | 6,69 | 0,72 | 14,6 | 10,5 |
Maliato de diamônio-Dex | 5,02 | 0,86 | 10,2 | 8,8 |
Maliato de diamônio-Dex | 6,36 | 0,78 | 10,6 | 8,3 |
Sucinato de diamônio-Dex | 5,12 | 0,61 | 8,0 | 4,9 |
Sucinato de diamônio-Dex | 4,97 | 0,76 | 7,5 | 5,7 |
Citrato de triamônio-Frute | 5,80 | 0,57 | 11,9 | 6,8 |
Citrato de triamônio-Frut | 5,96 | 0,60 | 11,4 | 6,8 |
Maliato de diamônio-Frut | 6,01 | 0,60 | 9,0 | 5,4 |
Maliato de diamônio-Frut | 5,74 | 0,71 | 7,9 | 5,6 |
Sucinato de diamônio-Frut | 4,60 | 1,05 | 3,7 | 3,9 |
Sucinato de diamônio-Frut | 4,13 | 0,79 | 4,4 | 3,5 |
Citrato de triamônio-DHAf | 4,45 | 0,96 | 4,7 | 4,5 |
Citrato de triamônio-DHA | 4,28 | 0,74 | 5,4 | 4,0 |
Citrato de triamônb-DHA-Glicerolg | 3,75 | 0,52 | 8,5 | 4,4 |
Citrato de triamônb-DHA-Glicerolg | 3,38 | 0,59 | 8,0 | 4,7 |
Citrato de triamônio-DHA-PETolh | 4,96 | 0,61 | 10,7 | 6,5 |
Citrato de triamônio-DHA-PETolh | 5,23 | 0,65 | 9,4 | 6,1 |
Citrato de triamônio-DHA-PVOHi | 5,11 | 0,74 | 15,7 | 11,6 |
Citrato de triamônio-DHA-PVOHi | 5,23 | 0,85 | 14,9 | 12,6 |
Aglutinantej de PF Padrão | 7,22 | 0,75 | 15,9 | 12,0 |
Aglutinantej de PF Padrão | 8,05 | 0,75 | 18,8 | 14,2 |
a Do Exemplo 7 b Do Exemplo 5 c Média de três esteiras de fibra de vidro d Dex = Dextrose e Fruc = Frutose f DHA = Diidroxiacetona g Glicerol substiuído por 25% de DHA em peso h PETol = Pentaeritritol substituído por 25% de DHA em peso
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72/78 i PVOH = Álcool polivinílico (86-89% de acetato de polivinila hidrolisado, MW ~ 22K26K), substituído por 20% de DHA em peso j Aglutinante de Ductliner
Tabela 8. Resultados de Teste para Manta Curada do Exemplo 8: Aglutinante de
Citrato de Triamônio-Dextrose (1:6) vs. Ag | utinante de PF Padrão | ||
TESTE | Manda Curada de Fibra de Vidro-Melanoidina AGLUTINANTE | Manda Curada de Fibra de Vidro- Aglutinante de PF STANDARD | %de AGLUTINANTE DE PADRÃO |
Densidade | 0,65 | 0,67 | 97% |
Perda na Ignição (%) | 13,24% | 10,32% | 128% |
Recuperação da espessura (morte, in.) | 1,46 | 1,59 | 92% |
Recuperação da espessura (queda, in.) | 1,55 | 1,64 | 94% |
Poeira (mg) | 8,93 | 8,80 | 102% |
Resistência à tração(lb/in. Largura) | |||
Direção da Máquina | 2,77 | 3,81 | 73% |
Dir. Da Máq. Transversal | 1,93 | 2,33 | 83% |
Média | 2,35 | 3,07 | 76% |
Resist. de partida)(g/g) | |||
Direção da Máquina | 439,22 | 511,92 | 86% |
Dir. Da Máq. Transversal | 315,95 | 468,99 | 67% |
Média. | 377,59 | 490,46 | 77% |
Resist. de Lig.(lb/ft2) | 11,58 | 14,23 | 81% |
Absorção de Água (% em peso) | 1,24% | 1,06% | 116% |
Desemp. da Sup. Quente Surface Performance | Pass | Pass | -- |
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Emissões do Produto (em 96 Horas) | |||
VOCs Totais (pg/m3) | 0 | 6 | 0% |
HCHO Total (ppm) | 0 | 56 | 0% |
Aldeídos Totais (ppm) | 6 | 56 | 11% |
Tabela 9 Desenvolvimento de Fumaça sobre a Ignição para Manta Curada do
Exemplo 8: Aglutinante de Citrato de Triamônio -Dextrose (1:6) vs. Aglutinante
Padrão de PF
SEAa Média | ||
Fluxo de Calor Externo 35 kW/m2 35 kW/m2 35 kW/m2 | MantaCurada de Melanoidina-Fiberglass | Manta Curada de Aglutinante de PF-Fiberglasso |
2,396 m2lkg 1,496 m2/kg 3,738 m2/kg | 4,923 m2/kg 11,488 m2/kg 6,848 m2/kg | |
Média Total =2,543 m2/kg | Média Total=7,756 m2/kg | |
50 kW/m2 | 2,079 m2/kg | 7,305 m2/kg |
50 kW/m2 | 3,336 m2/kg | 6,476 m2/kg |
50 kW/m2 | 1,467 m2/kg | !/kg |
Média Total =2,294 m2/kg | Média Total =4 979 | |
m2/kg |
a SEA = área de extinção específica
Tabela 10. Resultados de Teste para Borda de Canal de Ar do Exemplo 9:
Aglutinante de Citrato de Triamônio-Dextrose (1:6) vs. Aglutinante Padrão de PF
TESTE | Borda do Canal de Ar de Melanoidina-Fibra de vidro AGLUTINANTE | Borda do Canal de Ar de Aglutinante de PF-Fibra de vidro AGLUTINANTE | % de AGLUTINANTE DEPADRÃO |
Densidade | 4,72 | 4,66 | 101% |
Perda na Ignição (%) | 18,5% | 16,8% | 110% |
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Rigidiz Flexural (Ih in2/in de largura) | |||
Direção da Máquina | 724 | 837 | 86% |
Dir. da Máq. Transv | 550 | 544 | 101% |
Média | 637 | 691 | 92% |
Resistência Compressiva (kg/cm2)em 10% | 0,67 | 0,73 | 92% |
Resistência Compressiva (kg/cm2)em 20% | 1,34 | 1,34 | 100% |
Resist. Compressiva (kg/cm2)Condicionada em 10% | 0,719 | 0,661 | 109% |
Resist. Compressiva (kg/cm2)Condicionada em 20% | 1,31 | 1,24 | 106% |
Módulo Compressivo (kg/cm2) | 6,85 | 7,02 | 97% |
Módulo Compressivo Condicionado (kg/cm2) | 6,57 | 6,44 | 102% |
Emissões de Produto (em 96 Horas) | |||
VOCs Totais (pg/m3) | 40 | 39 | 102% |
HCHO Total (ppm) | 0,007 | 0,043 | 16% |
Aldeídos Totais (ppm) | 0,007 | 0,043 | 16% |
Tabela 11. Resultados de teste para Manta Residencial R30 do Exemplo 10:
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lutinante de Citrato de triamônio-Dext | rose (1:6) vs. Aglutinante de P | F Padrão | ||
Teste | Aglutinante a (% de Padrão) | Aglutinante b (% de Padrão) | Aglutinante c (% de Padrão) | Padrão de Aglutinante de PF |
Recuperação de espessura | 10,05 (97%) | 10,36 (99%) | 9,75 (94%) | 10,38 |
(morte, in.): 1 semana 6 semanas | 7,17 (91%) | 7,45 (94%) | 7,28 (92%) | 7,90 |
Recuperação de espessura | 11,06 (101%) | 4,23 (102%) | 11,01 (100%) | 11,00 |
(queda, em.): 1 semana 6 semanas | 9,07 (101%) | 9,06 (101%) | 9,31 (103%) | 8,99 |
Resist. de Partida(g/g) | 214,62 (78%) | 186,80 (68%) | 228,22 (83%) | 275,65 |
Direção da Máquina | 219,23 (75%) | 202,80 (70%) | 210,62 (77%) | 290,12 |
Dir. da Máq.Transversal Média | 216,93 (77%) | 194,69 (68%) | 219,42 (61%) | 282,89 |
Durabilidade da Resistência | 214,62 (84%) | 209,54 (82%) | 259,58 (102) | 254,11 |
de Partida (g/g) | 219,23 (87%) | 204,12(81%) | 221,44(88%)240,51 | 252,14 |
Direção da Máquina Dir. da Máq.Transversal Média | 216,93 (86%) | 206,83(82%) | (95%) | 253,13 |
Resistência de Ligação | 1,86 (84%) | NMd | NMd | 2,20 |
(lb/ft2) | 0,0113 (79%) | 0,0137 (96%) | 0,0101 (71%) | 0,0142 |
Poeira(mg) | Passagem | Passagem | Passagem | Passagem |
Desempenho de Superfície Quente (passagem/falha Corrosividade (aço) (passagem/falha) | Passagem | Passagem | Passagem | Passagem |
aAglutinante de melanoidina; condição da máquina nominal para produzir a perda na ignição de 5% bAglutinante de Melanoidina; ajuste da máquina para aumentar a perda na ignição para 6,3% cAglutinante de Melanoidina; ajuste de máquina para aumentar a perda na ignição para 6,6% dNão medido
Tabela 12. Resultados de Teste para Manta Residencial R19 do Exemplo 11 (Batelada A-1): Aglutinante de Citrato de Triamônio-Dextrose (1:6) vs. Aglutinante de PF Padrão
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TESTE | MelanoidinaFibra de vidro Residencial R19 AGLUTINANTE | Aglutinante de PF-Fibra de vidro Residencial R19 PADRÃO | %DE AGLUTINANTE PADRÃO |
Recuperação de espessura | 6,02 | 6,05 | 9% |
(morte, in.): | 6,15 | 6,67 | 2% |
1 semana | 4,97 | 5,14 | 97% |
5 semanas 6 semanas 3 semanas | 6,63 | 6,20 | 107% |
Recuperação de espessura | 6,79 | 6,69 | 101% |
(queda, em.): 1 semana | 6,92 | 7,11 | 97% |
4 semanas | 5,83 | 6,07 | 96% |
6 semanas | 7,27 | 6,79 | 107% |
3 meses | |||
Poeira (mg) | 2,88 | 8,03 | 36% |
Resist. à Tração(lb/in. de | |||
Larg) | |||
Direção da Máquina | 2,42 | 3,47 | 70% |
Dir. da Máq. Transversal | 2,00 | 3,03 | 66% |
Média | 2,21 | 3,25 | 68% |
Resist. de Partida(g/g) | |||
Direção da Máquina | 128,18 | 173,98 | 74% |
Dir. da Máq. Transversal | 118,75 | 159,42 | 74% |
Média | 123,47 | 166,70 | 74% |
Durabilidade da Resistência | |||
de Partida (g/g)(g/g) | |||
Direção da Máquina | 143,69 | 161,73 | 89% |
Dir. da Máq. Transversal | 127,30 | 149,20 | 85% |
Média | 135,50 | 155,47 | 87% |
Resist. de Ligação (lb/ft2) | 1,97 | 2,37 | 83% |
Absorção de água(%) | 7,1 | 7,21 | 98% |
Desempenho da Superf. | Passagem | Passagem | -- |
Quente | |||
Corrosão | Passagem | Passagem | -- |
Dureza-Rigidez | 49,31 | 44,94 | 110% |
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Tabela 13: Resultados de teste para Manta Residencial R19 do Exemplo 11:
Variantes de Aglutinante de Citrato de triamô ros (1:6) vs. Aglutinante de PF
Padrão
Teste | Batelada de Aglutinante A-2a (% de Padrão) | Batelada de Aglutinante Ba (% de Padrão) | Batelada de Aglutinante Ca (% de Padrão) | Batelada de Aglutinante Da (% de Padrão) | Padrão de Aglutinante de PF |
Recuperação de | 5,94 (99%) | 5,86 (98%) | 6,09 (101%) | 6,25 (104%) | 6,01 |
espessura (morte, in.): 1 semana 6 semanas | 4,86 (91%) | 5,29 (99%) | 5,0 (93%) | 5,10 (95%) | |
Recuperação de | 6,83 (105%) | 6,7025 (103%) | 6,81 (104%) | 6,88 (105%) | 6,00 |
espessura (queda, em.): 1 semana 6 semanas | 5,76 (86%) | 6,02 (100%) | 5,89 (98%) | 6,00 (100%) | |
Resist.à | 1,28 (36%) | 1,40 (39%) | 1,71 (48%) | 1,55 (43%) | 3,58 |
Tração(lb/in.) | 1,65% (71%) | 1,21 (52%) | 1,12 (48%) | 1,12 (48%) | 2,31 |
Direção da Máquina Dir. da Máq. Transv. Média | 1,47 (50%) | 1,31 (44%) | 1,42 (48%) | 1,34 (45%) | 2,95 |
Resist. de | 111,82 (42%) | 164,73 (62%) | 136,00 (51%) | 164,56 (62%) | 264,81 |
Partida(g/g) | 140,11 (85%) | 127,93 (78%) | 126,46 (77%) | 108,44 (66%) | 164,60 |
Direção da Máquina Dir. da Máq.Transversal Média | 125,97 (59%) | 146,33 (68%) | 131,23 (61%) | 136,50 (64%) | 214,71 |
Durabilidade da | 138,55 (72%) | 745,65 (76%) | 113,37 (59%) | 176,63 (92%) | 191,20 |
Resistência de | 158,17 (104%) | 116,44 (77%) | 97,10 (64%) | 162,81 (107%) | 151,49 |
Partida (g/g) Direção da Máquina Dir. da Máq.Transversal Média | 148,36 (86%) | 131,03 (76%) | 105,24 (61%) | 169,72 (99%) | 171,35 |
Resistência de Ligação | 1,30 (52%) | 1,50 (60%) | 1,60 (64%) | 1,60 (64%) | 2,50 |
(lb/ft2) | 0,0038 (86%) | 0,0079 (179%) | 0,0053 (120%) | 0,0056 (126%) | 0,0044 |
Poeira(mg) Dureza-Rigidez a Aglutinante de Melanoidina | 57,50 (N/A) | 55,50 (N/A) | 61,44 (N/A) | 59,06 (N/A) | 39,38 |
Tabela 14 Análise de GC/MS de Compostos Gasosos Produzidos Durante a Pirólise de Manta Curada (do Exemplo 8) Preparada com Citrato de Amônio-Dextrose (1:6) .
Tempo de Retention (min.) | Identificação da Tentativa | % da Área de Pico |
1,15 | 2-ciclopenten- 1-ona | 10,67 |
1,34 | 2,5-dimetil-furano | 5,84 |
3,54 | Furano | 2,15 |
3,60 | 3-metil-2,5-furandiona | 3,93 |
Petição 870170060891, de 21/08/2017, pág. 90/101
78/78
4,07 | fenol | 0,38 |
4,89 | 2,3-dimetil-2-ciclopenten-1-ona | 1,24 |
5,11 | 2-metil fenol | 1,19 |
5,42 | 4-metil fenol | 2,17 |
6,46 | 2,4-dimetil-fenol | 1,13 |
10,57 | Dimetilftalato | 0,97 |
17,89 | Ácido octadecanóico | 1,00 |
22,75 | erucilamida | 9,72 |
Tabela 15 Análise de GC/MS de Compostos Gasosos Produzidos Durante a Cura
Térmica de Isolamento de Tubo Não Curado (do Exemplo 12) preparado com
Aglutinante de Citrato de Amônio-Dextrose (1:6)
Tempo de Retenção (min) | Identificação | % Área de Pico |
1,33 | 2,5-dimetilfurano | 1,02 |
2,25 | furfural OR 3-furaldeído | 2,61 |
2,48 | 2-furanmetanol OR 3-furanmetanol | 1,08 |
3,13 | 1-(2-furanil)-etanona | 0,52 |
3,55 | Furano | 4,92 |
3,62 | 2-piridinacarboxialdeído | 0,47 |
3,81 | 5-metilfurfural | 3,01 |
3,99 | ácido furancarboxílico,éster metílico | 0,34 |
4,88 | 3,4-dimetil-2,5-furandiona | 0,53 |
5,41 | Ácido 2-furancarboxílico | 1,01 |
6,37 | 2-amino-6-hidroximetilpiridina | 1,08 |
6,67 | 6-metil-3-piridinol | 0,49 |
7,59 | 2-furancarboxaldeído | 0,47 |
7,98 | Picolinamida | 0,24 |
10,34 | 2H-1-benzopiran-2-ona | 0,23 |
16,03 | Ácido hexadecanóico | 0,21 |
17,90 | Ácido octadecanóico | 2,97 |
22,74 | Erucilamida | 10,02 |
[0143]Enquanto certas modalidades da presente invenção foram descritas e/ou exemplificadas acima, é considerado que variação considerável e modificação destas são possíveis. Consequentemente, a presente invenção não está limitada às modalidades particulares descritas e/ou exemplificadas aqui.
Claims (17)
- REIVINDICAÇÕES1. Composição, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma coleção de substância e um aglutinante livre de formaldeído, em que a coleção de substância é um produto de isolamento térmico ou acústico de fiberglass, que compreende fibras de fiberglass selecionadas a partir de fibras minerais e fibras de vidro, em que as ditas fibras de fiberglass estão presentes no produto de isolamento de fiberglass na faixa de 80% a 99% em peso, o produto de isolamento de fiberglass é fabricado através de:- pulverização de uma solução aquosa de aglutinante livre de formaldeído sobre uma esteira das fibras, a solução aquosa de aglutinante compreendendo reagentes de Maillard incluindo (i) um reagente de amina selecionado a partir do grupo consistindo em um sal de amônio de um ou mais ácidos policarboxílicos monoméricos, um sal de amônio de um ou mais ácidos policarboxílicos poliméricos e um composto possuindo um grupo amino primário e (ii) um reagente de carboidrato, em que o reagente de carboidrato é selecionado a partir de um ou mais reagentes de carboidrato tendo um ou mais açúcares redutores, um reagente de carboidrato que produz um ou mais açúcares redutores in situ sob condições térmicas de cura e suas combinações;- transferência da esteira revestida com aglutinante para um forno de cura; e- aquecimento da esteira revestida com aglutinante no forno de cura e curar o aglutinante de modo a produzir o produto de isolamento térmico ou acústico de fiberglass, e em que a cura dos reagentes de Maillard da solução aquosa de aglutinante produz produtos de reação de Maillard curados que se ligam as fibras em conjunto de modo que elas se tornem organizadas em uma esteira de fiberglass.
- 2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o aglutinante curado compreende ainda um ou mais compostos de poliéster.Petição 870190074975, de 05/08/2019, pág. 18/412/3
- 3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a cura dos reagentes de Maillard da solução aquosa de aglutinante consiste essencialmente em uma reação de Maillard.
- 4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição compreende ainda um composto contendo silício.
- 5. Composição, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de que o composto contendo silício é selecionado a partir do grupo que consiste em gama-aminopropiltrietoxisilano, gama-glicidoxipropiltrimetoxisilano, aminoetilaminopropiltrimetoxisilano, n-propilamina silano e misturas destes.
- 6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras de fiberglass compreendem fibras de vidro.
- 7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição compreende ainda um inibidor de corrosão, em que o inibidor de corrosão diminui a corrosividade das fibras minerais.
- 8. Composição, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADA pelo fato de que o inibidor de corrosão é selecionado a partir do grupo que consiste em óleo de desempoeiramento, fosfato de monoamônio, pentaidrato de metassilicato de sódio, melamina, oxalato de estanho (II), e uma emulsão de fluido de silicone de metil hidrogênio.
- 9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que o carboidrato é um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose.
- 10. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADA pelo fato de que o carboidrato é selecionado a partir do grupo que consiste em dextrose, xilose, frutose, diidroxiacetona e misturas destas.
- 11. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10,Petição 870190074975, de 05/08/2019, pág. 19/413/3CARACTERIZADA pelo fato de que o carboidrato é dextrose.
- 12. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADA pelo fato de que o reagente de amina é um ácido policarboxílico monomérico.
- 13. Composição, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADA pelo fato de que uma razão de número de mols do ácido policarboxílico monomérico para o número de mols do carboidrato está na faixa de 1:4 a 1:15.
- 14. Composição, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, CARACTERIZADA pelo fato de que o ácido policarboxílico monomérico é selecionado a partir do grupo que consiste em ácido cítrico, ácido maléico, ácido tartárico, ácido málico, ácido succínico e misturas destes.
- 15. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, CARACTERIZADA pelo fato de que o ácido policarboxílico é ácido cítrico.
- 16. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, CARACTERIZADA pelo fato de que a solução aquosa de aglutinante aplicada à esteira de fibras tem um pH alcalino.
- 17. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, CARACTERIZADA pelo fato de que o aglutinante em contato com as fibras é desidratado e subsequentemente curado.
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