ES2589055T3

ES2589055T3 - Procedimiento para preparar un sistema aglutinante acuoso

Info

Publication number: ES2589055T3
Application number: ES12745878.4T
Authority: ES
Inventors: Kathrin Michl; Theo SMIT; Holger Schilling
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2016-11-08
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: EP2744837B1; CN103748124A; WO2013024084A1; EP2744837A1; CN103748124B

Abstract

Procedimiento para preparar un sistema aglutinante acuoso caracterizado porque en una primera etapa del procedimiento se polimerizan por radicales libres en un medio acuoso >= 50 y <= 100 partes en peso de al menos un ácido mono- o dicarboxílico α,β-monoetilénicamente insaturado y/o su anhídrido (monómero A1), y >= 0 y <= 50 partes en peso de al menos otro compuesto etilénicamente insaturado que es copolimerizable (monómero A2) con el monómero A1, en donde las cantidades totales de los monómeros A1 y A2 suman 100 partes en peso [cantidad total de monómeros], en presencia de >= 0,1 y <= 150 % en peso, respecto de la cantidad total de monómeros, de al menos un compuesto de sacárido B, y después de esto, en una segunda etapa de procedimiento, a la mezcla de polimerización obtenida en la primera etapa del procedimiento se añade >= 0,1 y <= 70 % en peso, respecto de la cantidad total de monómeros, de al menos una alcanolamina con al menos dos grupos hidroxilo (alcanolamina C), en donde el compuesto de sacárido B tiene un peso molecular medio en peso >= 3000 y 10000 g/mol y la cantidad total de compuestos de sacárido B es >= 30 y <= 100 % en peso, respecto de la cantidad total de monómeros.

Description

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Después de terminada la reacción de polimerización y opcionalmente después de efectuado el tratamiento posterior, la mezcla acuosa de polimerización obtenida se ajusta a contenido de sólidos ≥ 30 y ≤ 60 % en peso añadiendo o sacando agua.

De acuerdo con la invención, a la mezcla de polimerización obtenida en la primera etapa de procedimiento se añaden ≥ 0,1 y ≤ 70 % en peso, preferiblemente ≥ 10 y ≤ 50 % en peso y principalmente preferible ≥ 20 y ≤ 40 % en peso, cada caso respecto de los monómeros totales, de al menos una alcanolamina C.

Como alcanolaminas C se emplean principalmente compuestos de la fórmula general (I)

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Fórmula I

en la cual R1 representa un átomo de H, un grupo alquilo de C1 a C10 o un grupo hidroxi alquilo de C2 a C10 y R2 y R3 representan un grupo hidroxialquilo de C2 a C10.

De manera particularmente preferida, R2 y R3 representan independientemente entre sí un grupo hidroxialquilo de C2 a C5 y R1 representa un átomo de H, un grupo alquilo de C1 a C5 o un grupo hidroxialquilo de C2 a C5.

Como alcanolaminas C se emplean, sin embargo, de manera principalmente ventajosa dietanolamina, trietanolamina, diisopropanolamina, triisopropanolamina, metildietanolamina, butildietanolamina y/o metildiisopropanolamina, en donde principalmente se prefiere trietanolamina.

Por lo regular, la cantidad total de la alcanolaminas C, al menos una, se añade a la mezcla acuosa de polimerización obtenida en la primera etapa del procedimiento a una temperatura ≥ 0 y ≤ 70 °C y ventajosamente ≥ 10 y ≤ 50 °C de manera discontinua, en una o varias porciones, o de manera continua con caudales constantes o variables, y la mezcla obtenida se mezcla para que sea homogénea.

El sistema aglutinante acuoso de la invención pueden contener aceleradores de reacción que contienen fósforo, cuya cantidad total es preferentemente ≤ 5 % en peso, con frecuencia ≤ 1,0 % en peso, más frecuentemente ≤ 0,5 % en peso así como con frecuencia ≥ 0,1 % en peso y más frecuentemente ≥ 0,3 % en peso, respecto de la suma de las cantidades totales de monómero A1, monómero A2 y alcanolaminas C (sólidos/sólido). Los aceleradores de reacción que contienen fósforos se divulgan, por ejemplo, en los documentos EP-A 583086 y EP-A 651088. Estos son principalmente hipofosfitos, fosfitos, polifosfatos, dihidrofosfatos de metal alcalino, ácido polifosfórico, ácido hipofosfórico, ácido fosfórico, ácido alquilofosfínico u oligómeros o polímeros de estas sales y éstos ácidos.

No obstante, los sistemas aglutinantes acuosos de la invención preferiblemente no contienen aceleradores de reacción que contienen fósforo o no contienen cantidades efectivas de un compuesto que contiene fósforo para la aceleración de la reacción. Sin embargo, los sistemas aglutinantes de la invención pueden contener catalizadores de esterificación familiares para el experto en la materia, tales como un ejemplo ácido sulfúrico o ácido ptoluenosulfónico, o titanatos o circonatos.

Además, los sistemas aglutinantes acuosos de la invención también pueden contener otras sustancias auxiliares opcionales, de un tipo y en una cantidad que son familiares para el experto en la materia, tales como por ejemplo los llamados espesantes, antiespumantes, agentes de neutralización, sustancias reguladoras de pH, agentes conservantes, materiales de carga inertes, en forma de partículas finas, tales como silicato de aluminio, cuarzo, ácido silícico precipitado o pirogénico, sulfato calificó o barita, talco o dolomita, pigmentos colorantes tales como blanco de titanio, blanco de zinc o negro de óxido de hierro, agentes de acoplamiento y/o agentes ignífugos.

Si un sistema aglutinante acuoso de la invención va a usarse como aglutinante para fibras minerales y/o fibras de vidrio, o fieltros producidos a partir de las mismas, entonces al sistema aglutinante acuoso se añaden ventajosamente ≥ 0,001 y ≤ 5 % en peso y de manera principalmente ventajosa ≥ 0,05 y ≤ 2 % en peso, respecto de la suma de las cantidades totales de monómero A1, monómero A2 y alcanolaminas C (sólidos/sólido) de al menos un compuesto orgánico que contiene silicio (reticulador), por ejemplo de un alcoxisilano tal como metiltrimetoxisilano, n-propiltrimetoxisilano, n-octiltrimetoxisilano, n-deciltrietoxisilano, n-hexadeciltrimetoxisilano, dimetildimetoxisilano, trimetilmetoxisilano, 3-xcetoxipropiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrietoxisilano, 3cloropropiltrimetoxisilano, (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano, 3-mercaptopropiltrimetoxisilano y/o feniltrimetoxisilano, en donde particularmente se prefieren alcoxisilanos funcionalizados tales como 3-acetoxipropiltrimetoxisilano, 3aminopropiltrimetoxisilano, 3-aminopropiltrietoxisilano, 3-cloropropiltrimetoxisilano, (3-glicidiloxipropil)trimetoxisilano y/o 3-mercaptopropiltrimetoxisilano.

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Los sistemas aglutinantes acuosos de la invención tienen habitualmente contenidos de sólidos (formados de la suma de la cantidad total de monómero A1, monómero A2, compuesto de sacárido B y alcanolaminas C que se calculan como sólidos) de ≥ 1 y ≤ 70 % en peso, con frecuencia ≥ 5 y ≤ 65 % en peso y más frecuentemente ≥ 10 y ≤ 55 % en peso, cada caso con respecto del sistema aglutinante acuoso.

Los sistemas aglutinantes acuosos de la invención tienen habitualmente valores de pH (medidos a 23 °C; diluidos con agua desionizada hasta un contenido de sólidos de 10 % en peso) en el intervalo de ≥ 1 y ≤ 10, ventajosamente ≥ 2 y ≤ 6 y de manera principalmente ventajosa ≥ 3 y ≤ 5. En tal caso, para ajustar el valor de pH pueden emplearse todos los compuestos básicos, familiares para el experto en la materia. Sin embargo, con frecuencia se usan compuestos básicos que no son volátiles a las temperaturas existentes durante el secado o el curado, tales como, por ejemplo, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio o carbonato de sodio.

Los sistemas aglutinantes acuosos previamente mencionados son adecuados de manera ventajosa para producir adhesivos, composiciones sellantes, enlucidos plásticos, composiciones para pintar papel, cuerpos moldeados, pinturas y modificadores de viscosidad así como para modificar aglutinantes minerales y plásticos.

Los sistemas aglutinantes acuosos previamente mencionados son adecuados, no obstante, de modo principalmente ventajoso como aglutinantes para sustratos fibrosos y/o granulados. Los sistemas aglutinantes acuosos mencionados pueden emplearse ventajosamente, por lo tanto, para producir cuerpos moldeados a partir de sustratos fibrosos y/o granulados.

Los sustratos granulados y/o fibrosos son familiares para el experto en la materia. A manera de ejemplo, estos son en este caso virutas de madera, fibras de madera, fibras de celulosa, fibras textiles, fibras plásticas, fibras de vidrio, fibras minerales o fibras naturales como yute, lino, cáñamo o sisal, aunque también virutas de corcho, arena así como otros compuestos granulados y/o fibrosos, naturales y/o sintéticos, orgánicos o inorgánicos, cuya extensión más larga en caso de sustratos granulados es ≤ 10 mm, preferiblemente ≤ 5 mm y principalmente ≤ 2 mm. Obviamente, el término sustrato también abarca fieltros de fibras que pueden obtenerse a partir de fibras, tales como, por ejemplo, los llamados fieltros de fibras solidificadas mecánicamente (por ejemplo punzonados) o aglutinadas químicamente, por ejemplo con resinas de melamina/formaldehído o alcohol polivinílico. Principalmente es ventajoso que el sistema aglutinante acuoso de la invención sea adecuado como aglutinante libre de formaldehído para las fibras previamente mencionadas o los fieltros de fibras formados a partir de las mismas.

El procedimiento para producir un cuerpo moldeado a partir de un sustrato granulado y/o fibroso y del sistema aglutinante acuoso según la invención se efectúa ventajosamente de tal manera que el sistema aglutinante acuoso de la invención se aplica de manera homogénea sobre los sustratos granulados y/o fibrosos o los sustratos granulados y/o fibrosos se impregnan con el sistema aglutinante acuoso de la invención, opcionalmente los sustratos granulados y/o fibrosos tratados con el sistema aglutinante acuoso se llevan a moldes y los sustratos granulados y/o fibrosos tratados se someten a continuación a un paso de tratamiento térmico a una temperatura ≥ 110 °C.

El tratamiento (impregnación) de los sustratos granulados y/o fibrosos con el sistema aglutinante acuoso de la invención se efectúa por lo regular de tal forma que el sistema aglutinante acuoso previamente mencionado se aplica de manera homogénea sobre la superficie de los sustratos granulados y/o fibrosos. En tal caso, la cantidad de sistema aglutinante acuoso se selecciona de tal manera que por 100 g de sustrato granulado y/o fibroso se usan ≥ 0,1 g y ≤ 100 g, preferiblemente ≥ 1 g y ≤ 50 g y de modo principalmente preferido ≥ 5 g y ≤ 30 g de aglutinante (calculado como la suma de las cantidades totales de monómero A1, monómero A2, compuestos de sacárido B y alcanolaminas C con base en los sólidos). La impregnación de los sustratos granulados y/o fibrosos es familiar para el experto en la materia y se efectúa por ejemplo empapando o remojando los sustratos granulados y/o fibrosos.

Después de la aplicación del sistema aglutinante acuoso, el sustrato granulado y/o fibroso se lleva a la forma deseada, por ejemplo introduciendo en una prensa o molde capaz de calentarse. Después de esto, el sustrato granulado y/o fibroso impregnado, puesto en el molde, se seca y cura de un modo familiar para el experto en la materia.

Con frecuencia, el secado y el curado del sustrato granulado y/o fibroso impregnado se efectúan en dos etapas de temperatura, en donde la etapa de secado se efectúa a una temperatura < 110 °C, preferiblemente ≥ 20 °C y ≤ 100 °C y principalmente preferible ≥ 40 y ≤ 100 °C y la etapa de curado se efectúa a una temperatura ≥ 110 °C, preferiblemente ≥ 130 y ≤ 250 °C o ≥ 160 y ≤ 220 °C y principalmente preferible ≥ 170 °C y ≤ 210 °C.

La etapa de secado se efectúa en tal caso preferiblemente de tal manera que a una temperatura < 100 °C se seque hasta que el sustrato granulado y/o fibroso impregnado puesto en el molde, el cual con frecuencia todavía no tiene su forma final (llamado producto semiacabado), tenga una humedad residual ≤ 30 % en peso, preferiblemente ≤ 15 % en peso y principalmente preferible ≤ 10 % en peso. En tal caso, la humedad residual se determina de modo general pesando a temperatura ambiente aproximadamente 1 g del producto semiacabado obtenido, después éste se seca a continuación durante 2 minutos a 110 °C y después de esto se enfría y se pesa nuevamente a temperatura ambiente. En este caso, la humedad residual corresponde a la diferencia de peso del producto

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La preparación del sistema de polímero 3 se efectuó de manera análoga a la preparación del sistema de polímero 1 con la diferencia de que se cargaron inicialmente 442 g en lugar de 420 g de agua desionizada, 95 g en lugar de 127 g anhídrido maleico y 469 g en lugar de 313 g de Maltosweet® y se añadieron 676 g de una solución acuosa de ácido acrílico al 50 % en peso en lugar de 803 g de una solución acuosa de ácido acrílico al 56 % en peso y 120 g de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno al 13,8 % en peso en lugar de 138 g de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno al 16 % en peso.

La solución acuosa de polímero obtenida tenía un contenido de sólidos de 50,2 % en peso. La viscosidad se determinó a 212 mPas (husillo 3, 60 rpm).

Sistema de polímero 4

La preparación del sistema de polímero 4 se efectuó de manera análoga a la preparación del sistema de polímero 2 con la diferencia de que se cargaron inicialmente 286 g en lugar de 579 g de agua desionizada, 95 g en lugar de 127 g de anhídrido maleico y 625 g en lugar de 417 g de C*Sweet 01403 y se dosificaron 676 g de una solución acuosa de ácido acrílico al 50 % en peso en lugar de 803 g de una solución acuosa de ácido acrílico al 56 % en peso y se añadieron 120 g de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno al 13,8 % en peso en lugar de 138 g de una solución acuosa de peróxido de hidrógeno al 16 % en peso.

La solución acuosa de polímero obtenida tenía un contenido de sólidos de 49,7 % en peso. La viscosidad se determinó a 190 mPas (husillo 2, 60 rpm).

Polímero de comparación V

Como polímero de comparación se usó una solución acuosa de polímero de ácido acrílico/ácido maleico (ácido acrílico/ácido maleico en proporción de peso 75:25) al 47 % en peso, con un peso molecular medio en peso de 87000 g/mol.

B) Estudios de aplicación industrial

Preparación de los líquidos de aglutinante

La preparación de los líquidos de aglutinante se efectuó de tal manera que los sistemas acuosos de polímeros 1 a 4 se ajustaron a un contenido de sólidos de 45 % en peso a temperatura ambiente diluyendo con agua desionizada. A continuación, se tomaron porciones de 100 g respectivamente de los sistemas acuosos diluidos de polímeros 1 a 4 y se mezclaron con las cantidades de dietanolamina, indicadas en la tabla 1, mientras se agitaban.

Para producir los líquidos de aglutinante de comparación, a cada 500 g del polímero de comparación V se añadieron 122 g o 244 g de Maltosweet® 300 o 163 g o 326 g de C*Sweet 01403 mientras se agitaba. Añadiendo a continuación agua desionizada, las soluciones obtenidas se ajustaron a un contenido de sólidos de 45 % en peso. Las soluciones diluidas obtenidas correspondientemente se denominan sistemas de polímeros V1 y V3 o V2 y V4. Después de esto, se tomaron porciones de 100 g respectivamente de los sistemas de polímeros V1 a V4 obtenidos y estas se mezclaron con las cantidades de trietanolamina indicadas en la tabla 1, mientras se agitaba.

Tabla 1: Cantidades añadidas de trietanolamina y sistemas de polímeros resultantes

Sistema de polímero empleado [No.]: Cantidad de trietanolamina [en g] Sistema de polímero resultante [No.]

1: 3,0 1.1

1: 6,0 1.2

1: 9,0 1.3

1: 12,0 1.4

2: 6,0 2.1

2: 9,0 2.2

3: 4,5 3.1

3: 6,8 3.2

4: 4,5 4.1

4: 6,8 4.2

V1: 3,0 V1.1

V1: 6,0 V1.2

V1: 9,0 V1.3

V1: 12,0 V1.4

V2: 6,0 V2.1

V2: 9,0 V2.2

V3: 4,5 V3.1

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Claims

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