ES2220497T3 - Resina para un ligante de lana mineral que comprende el producto de reaccion de una amina con un primero y un segundo anhidrido. - Google Patents

Abstract

Resina para un ligante adecuado para enlazar fibras minerales como la lana de vidrio o de piedra, de manera que dicha resina comprenda el producto de reacción de una mezcla libre de polímeros de una amina con un primer anhídrido y un segundo anhídrido, caracterizada por que dichos primer y segundo anhídridos son anhídridos cíclicos diferentes, siendo el primer anhídrido cíclico un anhídrido alifático y el segundo anhídrido cíclico un anhídrido aromático.

Description

Resina para un ligante de lana mineral que comprende el producto de reacción de una amina con un primero y un segundo anhídrido.

Campo de la invención

La invención hace referencia a un compuesto o a sales del mismo adecuadas para su uso como un ligante para fibras minerales, es decir, fibras vítreas hechas por los hombres (MMVF), por ejemplo, escoria de vidrio o lana de piedra, es decir, lana mineral, en particular lana de roca, una composición ligante que comprende dicho compuesto, un proceso que proporciona dicho compuesto y composición, un producto a base de fibra mineral que se suministra con dicho ligante y el uso de dicho compuesto y composición como un ligante de fibra mineral.

Las resinas de fenol y de formaldehído que se utilizan principalmente como ligantes para la escoria de vidrio o la lana de piedra liberan sustancias tóxicas durante el proceso de curado, por ejemplo, formaldehído.

Durante la aplicación y el curado de los ligantes, después del suministro de los mismos a las fibras minerales, se liberan fenol, formaldehído y amoníaco. Esto no es deseable desde un punto de vista ambiental.

Además durante la aplicación, principalmente por pulverizado, del ligante sobre el vidrio hilado o las fibras de piedra, se pierde una gran cantidad de ligante, que es casi imposible de recuperar para una reutilización.

En la solicitud de patente publicada W09936360 se ha descrito una resina libre de formaldehído y de fenol, adecuada para un ligante para fibras de lana mineral. La EP-A-0354361 describe resinas formadas por la reacción de una amina con dos anhídridos aromáticos cíclicos diferentes.

La EP-A-0726252 describe el producto de reacción del anhídrido ftálico y de una amina.

La US-A-4074988 describe un ligante para fibras de vidrio, que comprende el producto de condensación de un anhídrido con una amina polifuncional.

La EP-A-0826710 describe una composición endurecible para enlazar fibras de vidrio, que comprende el producto de reacción de un poliácido, un compuesto H activo con al menos dos H y acelerador.

La US-A-3767671 describe un compuesto imida ftálico para el dimensionamiento de fibras de vidrio.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una resina para un ligante apropiado para fibras minerales como el vidrio o la lana de piedra conforme a las reivindicaciones 1-6.

Los inventores han descubierto que las resinas obtenidas al mezclar diferentes anhídridos cíclicos, es decir, un anhídrido alifático y un anhídrido aromático en una mezcla libre de polímeros con una amina, da lugar a una resina adecuada para un ligante de lana mineral, que tiene unos tiempos de curado deseables.

Los inventores son de la teoría de que la elevada velocidad de curado quizás no se relaciona únicamente con el uso combinado de anhídridos cíclicos, sino que también con el ajuste del pH, preferiblemente entre 2,5 y 4,2, mediante el empleo de ácidos carboxílicos aromáticos. Estos ácidos carboxílicos son más ácidos que los alifáticos. El anhídrido trimelítico es incluso más ácido debido a la presencia de un grupo que arranca un electrón extra.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un ligante conforme a las reivindicaciones 7-10.

De acuerdo con otro aspecto adicional de la presente invención, se aporta un proceso para proporcionar una resina libre de polímero para un ligante adecuado para enlazar productos de fibras minerales conforme a la reivindicación 11.

De acuerdo con otro uso de la presente invención, se indica el uso de la resina a la que antes se hace referencia en un ligante de lana mineral.

La invención se aclarará además mediante la siguiente descripción respecto a los ejemplos.

Tres composiciones ligantes se preparaban conforme a los cocientes molares tal como se muestra en la tabla 1, donde varios aceleradores se añadían a estas composiciones (ver la columna 3 de la tabla 1).

Ejemplo 1 Ligante 1

Se utiliza un reactor de vidrio con camisa exterior doble, calentado con agua caliente, dispuesto con un agitador magnético y un condensador a reflujo.

En el reactor se colocaban 158 g de dietanolamina (DEA) y 100 g de agua y se calentaban a 70ºC.

Luego se añadían 228 g de anhídrido tetrahidroftálico (THPA) y se dejaba que la temperatura ascendiera a 90ºC. Esto indica un cociente molar DEA:THPA = 1:1.

Se dejaba que el tiempo de reacción fuera de 120 minutos antes de enfriar la resina.

Del mismo modo, se preparaba otra resina con un cociente molar DEA (158 g):THPA (365 g) = 1:1,4.

La solución ligante se preparaba diluyendo la resina hasta aproximadamente un 40% de sólidos con agua. Cuando se usaban aceleradores, estos se añadían a la solución ligante cuando estaba preparada para el análisis.

Ligante 2

Se usaba el mismo equipo y procedimiento que para el ligante 1, a excepción de que el anhídrido ftálico (PTA) se añadía a la mezcla cuando se había disuelto todo el THPA.

Se preparaban 3 resinas con diferentes cocientes molares de los compuestos.

Los cocientes molares usados son:

DEA(158 g): THPA(228 g): PTA (89 g)= 1:1:0,4

DEA(158 g): THPA(183 g): PTA(133 g)= 1:0,8:0,6

DEA(158 g): THPA(137 g): PTA(178 g)= 1:0,6:0,8

La solución ligante se preparaba diluyendo la resina hasta aproximadamente un 40% de sólidos con agua. Cuando se empleaban aceleradores, éstos se añadían a la solución ligante cuando estaba preparada para el análisis.

Ligante 3

El mismo equipo y procedimiento se usaban como para el ligante 1, a excepción de que el anhídrido trimelítico (TMA) se añadía a la mezcla cuando todo el THPA se había disuelto.

Se preparaban 4 resinas con diferentes cocientes molares de los compuestos.

Los cocientes molares usados son:

DEA(158 g): THPA(297 g): TMA (29 g)= 1:1,3:0,1

DEA(158 g): THPA(274 g): TMA (58 g)= 1:1,2:0,2

DEA(158 g): THPA(228 g): TMA(115 g)= 1:1:0,4

DEA(158 g): THPA(183 g): TMA (173g)= 1:0,8:0,6

La solución ligante se preparaba diluyendo la resina hasta aproximadamente un 40% de sólidos con agua. Cuando se empleaban aceleradores, éstos se añadían a la solución ligante cuando estaba preparada para el análisis.

Ejemplo 2

Se medían las características del curado de los ligantes 1-4 y se plasmaban los resultados en la tabla 1. Estos indican el tiempo de reacción a una cierta temperatura, medida como el tiempo necesario para obtener un comportamiento "no fluido" del ligante que se expresa como "tiempo de flujo".

Procedimiento

3 gotitas de solución ligante se colocan sobre un "cubreobjetos de vidrio del microscopio" y se secan en un incubador a 90ºC durante 45 minutos.

El "tiempo de flujo" se mide colocando el "cubreobjetos del microscopio" previamente secado sobre una placa metálica a una temperatura prefijada a 200ºC. (Usada como una mesa calefactora Stork-Tronic Preziterm).

Una espátula muy fina o similar se utiliza para agitar el ligante. Cuando el ligante se vuelve muy viscoso y se pega a la espátula, se mide el tiempo como el "tiempo de flujo".

\newpage

Se preparan 5 muestras, y por experiencia de lo anterior esperas lo máximo posible antes de empezar a agitar para evitar que se produzca el enfriamiento.

La media de las dos últimas muestras se emplea como el "tiempo de flujo".

TABLA 1

1

Conclusión

La adición de anhídridos aromáticos como PTA y TMA 15 reduce el "tiempo de flujo" con un factor 2.

Los aceleradores como el ácido cítrico, ácido fosfónico o fosfinato sódico reducen el "tiempo de flujo" en un factor 2 cuando se usa THPA como el único anhídrido. Los aceleradores no disminuyen el "tiempo de flujo" cuando en la formulación existen anhídridos aromáticos. Ellos actúan propiamente como un acelerador.

Ejemplo 3 Estabilidad en el almacenamiento de resinas fabricadas a 90ºC. Temperatura de reacción comparada a 70ºC

La temperatura de reacción preferida es de 90 a 100ºC usando formulaciones que contienen hasta un 30% P/P de agua del peso de anhídrido. El agua se mezcla con la dietanolamina antes de que se añada el anhídrido.

Usando una temperatura de reacción inferior puede producirse la precipitación si se almacena más de 2 semanas una proporción en sólidos superior al 75%.

Si se diluye enseguida con agua hasta un contenido en sólidos inferior al 60% no se observa ninguna precipitación.

Desde el punto de vista del almacenamiento y del transporte resulta ventajoso que el contenido en sólidos sea lo más elevado posible.

Ejemplo 4 Reactor secuencial

Se inicia el enfriamiento a reflujo.

Se bombean 40 Kg. de dietanolamina (60ºC) en el reactor

El agitador se pone en marcha, se añaden 24 Kg. de agua desmineralizada y la temperatura alcanza los 70ºC.

Se añaden 80 Kg. de anhídrido tetrahidroftálico por partes durante aproximadamente 15 minutos, sin dejar que la temperatura exceda los 95ºC. El reactor se enfría si es preciso.

La temperatura de reacción se mantiene a 90-95ºC durante 15 minutos una vez se ha disuelto todo el anhídrido.

Después de 15 minutos, la resina se enfría a temperatura ambiente.

La resina contenía aproximadamente un 80% de sólidos determinados a 200ºC.

Ejemplo 5 Reactor continuo

Se utiliza un reactor de tubo de acero inoxidable con doble envuelta exterior con un mezclador estático a la entrada. La temperatura en el reactor se mantiene mediante el enfriamiento o calentamiento con agua.

La dietanolamina a 60ºC y una suspensión acuosa de anhídrido tetrahidroftálico se bombean en el reactor de tubo y se mezclan cuando pasan al mezclador estático. La temperatura asciende y se ajusta a 90-95ºC. La dietanolamina y la suspensión acuosa de anhídrido tetrahidroftálico son bombeadas de depósitos distintos en una proporción previamente fijada para la formulación de la resina.

El flujo de los componentes se ajusta de manera que el tiempo empleado por la mezcla de reacción para pasar al mezclador estático y salir del reactor es de aproximadamente 20 minutos. El volumen del reactor de tubo es de 33 litros. El flujo es aproximadamente de 100 Kg. por hora, o de 20 Kg. de dietanolamina y 80 Kg. de suspensión que contiene 40 Kg. de anhídrido tetrahidroftálico en 40 Kg. de agua, todo por hora.

Cuando la mezcla de reacción deja el reactor puede diluirse con agua hasta un 30% en sólidos, enfriarse a temperatura ambiente y ya está lista para su uso.

Otros aditivos como el agente de acoplamiento del silano, los aceleradores del curado, el agente hidrofílico o hidrofóbico etc. se pueden añadirse al ligante "en circulación" después del reactor.

La invención no se limita a la descripción anterior; los derechos requeridos se determinan bien por las reivindicaciones siguientes.

Claims (13)

1. Resina para un ligante adecuado para enlazar fibras minerales como la lana de vidrio o de piedra, de manera que dicha resina comprenda el producto de reacción de una mezcla libre de polímeros de una amina con un primer anhídrido y un segundo anhídrido, caracterizada porque dichos primer y segundo anhídridos son anhídridos cíclicos diferentes, siendo el primer anhídrido cíclico un anhídrido alifático y el segundo anhídrido cíclico un anhídrido aromático.

2. Resina conforme a la reivindicación 1, de manera que dicha resina comprende el producto de reacción de una amina y dicho primero y segundo anhídridos a un pH entre 2,5 y 4,2.

3. Resina conforme a las reivindicaciones 1 ó 2, donde el anhídrido alifático se selecciona a partir del anhídrido tetrahidroalifático, el anhídrido hexahidroalifático, el anhídrido metiltetrahidroalifático, anhídrido succínico, anhídrido nádico, anhídrido maleico, anhídrido glutárico y mezclas de los mismos.

4. Resina conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el anhídrido aromático se selecciona a partir del anhídrido ftálico, anhídrido trimelítico, dianhídrido piromelítico, anhídrido metilftálico y mezclas de los mismos.

5. Resina conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde la amina es una \beta-hidroxialquilamina N-sustituida seleccionada a partir de la (di)etanolamina, 1-(m)etiletanolamina, n-butiletanolamina, 1-(m)etilisopro-panolamina, 3-amino-1,2-propanodiol, 2-amino-1,3-propa-nodiol, tris(hidroximetil)aminometano, preferiblemente la dietanolamina.

6. Resina conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la concentración del anhídrido alifático es superior a la concentración del anhídrido aromático.

7. Ligante para fibras minerales como la lana de vidrio o de piedra, de manera que dicho ligante comprende una resina conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-6 o a una sal de las mismas.

8. Ligante conforme a la reivindicación 7, que además comprende un acelerador y uno o más aditivos de resina como el aminopropil siloxano, para mejorar la adherencia al vidrio, térmica y estabilizadores UV, compuestos tensoactivos, rellenos como la arcilla, silicatos, sulfato de magnesio y pigmentos, como el óxido de titanio, agentes hidrofobizantes como los compuestos de flúor, aceites, minerales y aceites de silicona.

9. Ligante conforme a la reivindicación 8, donde el acelerador se selecciona a partir del fosfinato sódico, ácido fosfínico, ácido cítrico, ácido adípico y \beta-hidroxialquilamida.

10. Resina conforme a las reivindicaciones 8 ó 9, donde los aditivos se seleccionan a partir de mono-, di-, y polisacáridos, como la sacarosa, jarabe de glucosa, almidón modificado y almidón, urea, diciandiamida, poliglicoles, acrílicos, furfural, carboximetilcelulosa, celulosa y alcohol de polivinilo.

11. Proceso para preparar una resina para un ligante adecuado para enlazar fibras minerales, de manera que dicho proceso comprende la etapa de mezcla, en unas condiciones de reacción, de una amina con un primer anhídrido y un segundo anhídrido, en una mezcla libre de polímeros, siendo dicho primer y segundo anhídridos, anhídridos cíclicos diferentes, siendo el primer anhídrido cíclico un anhídrido alifático y el segundo anhídrido cíclico un anhídrido aromático.

12. Uso de un ligante conforme a cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 para enlazar fibras minerales como la lana de vidrio o de piedra.

13. Producto de fibra mineral, en particular producto de lana mineral, enlazado por un ligante curado conforme a cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.