ES2620014T3

ES2620014T3 - Bioaglutinante

Info

Publication number: ES2620014T3
Application number: ES14182162.9T
Authority: ES
Inventors: Erling Lennart Hansen; Thomas Hjelmgaard; Povl Nissen; Lars Naerum
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2034-08-25
Also published as: RU2017109817A3; US20170233910A1; US11242629B2; EP3186400A1; EA037504B1; EA201790468A1; PL2990494T3; RU2017109817A; RU2694960C2; EP2990494B1; LT2990494T; CN106573834A; HUE031364T2; RS55839B1; WO2016030343A1; CA2958111A1; EP3186400B1; EP2990494A1

Abstract

Una composición acuosa de aglutinante para fibras minerales que comprende un componente (i) en forma de uno o más compuestos seleccionados de - compuestos de la fórmula, y cualesquiera sales de los mismos: en la que R1 corresponde a H, alquilo, monohidroxialquilo, dihidroxialquilo, polihidroxialquilo, alquileno, alcoxi, amina; - compuestos de la fórmula, y cualesquiera sales de los mismos: en la que R2 corresponde a H, alquilo, monohidroxialquilo, dihidroxialquilo, polihidroxialquilo, alquileno, alcoxi, amina; un componente (ii) en forma de uno o más compuestos seleccionados del grupo de amoniaco, aminas o cualesquiera sales de los mismos; un componente (iii) en forma de uno o más carbohidratos.

Description

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DESCRIPCION

Bioaglutinante Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un aglutinante acuoso para productos de fibra mineral, a un metodo para producir un producto de fibra mineral unido utilizando dicho aglutinante, y a un producto de fibra mineral que comprende fibras minerales en contacto con el aglutinante curado.

Antecedentes de la invencion

Los productos de fibra mineral comprenden generalmente fibras vitreas artificiales (MMVF) tales como, por ejemplo, fibras de vidrio, fibras ceramicas, fibras de basalto, lana de escoria, lana mineral y lana de piedra (lana de roca), que se unen entre si mediante un material aglutinante polimerico termoendurecible curado. Para su uso como productos de aislamiento termico o acustico, las esteras de fibra mineral unidas se producen generalmente convirtiendo un fundido hecho de materias primas adecuadas en fibras de manera convencional, por ejemplo, mediante procesos de hilatura o mediante procesos con rotor en cascada. Las fibras se soplan al interior de una camara de conformacion y, mientras se transportan por el aire y mientras siguen calientes, se pulverizan con una solucion aglutinante y se depositan al azar en forma de estera o banda sobre un transportador en movimiento. La estera de fibra se transfiere a continuacion a un horno de curado donde aire calentado se sopla a traves de la estera para curar el aglutinante y unir de forma rigida las fibras minerales entre si.

En el pasado, las resinas aglutinantes de eleccion eran resinas de fenol-formaldehido que se pueden producir economicamente y se pueden extender con urea antes de su uso como aglutinante. Sin embargo, la legislacion existente y propuesta dirigida a la disminucion o eliminacion de las emisiones de formaldehido han conducido al desarrollo de aglutinantes exentos de formaldehido tales como, por ejemplo, las composiciones de aglutinante a base de polimeros de policarboxilo y polioles o poliaminas, segun se describe en los documentos EP-A-583086, EP-A-990727, EP-A-1741726, US-A-5.318.990 y US-A-2007/0173588.

Otro grupo de aglutinantes no de fenol-formaldehido son los productos de reaccion de adicion/eliminacion de anhidridos alifaticos y/o aromaticos con alcanolaminas, por ejemplo, segun se describe en los documentos WO 99/36368, WO 01/05725, WO 01/96460, WO 02/06178, WO 2004/007615 y WO 2006/061249. Estas composiciones de aglutinante son solubles en agua y presentan excelentes propiedades de union en terminos de velocidad de curado y densidad de curado. El documento WO 2008/023032 describe aglutinantes modificados con urea del tipo que proporciona productos de lana mineral que tienen una captacion de humedad reducida.

Puesto que algunos de los materiales de partida utilizados en la produccion de estos aglutinantes son productos quimicos bastante caros, existe una necesidad continuada de proporcionar aglutinantes exentos de formaldehido que se produzcan economicamente.

Un efecto adicional vinculado a las composiciones acuosas de aglutinante anteriormente conocidas de fibras minerales es que al menos la mayoria de los materiales de partida usados para las producciones de estos aglutinantes procede de combustibles fosiles. Existe una tendencia continuada de los consumidores a preferir productos que estan completamente o al menos parcialmente producidos a partir de materiales renovables y existe por tanto una necesidad de proporcionar aglutinantes para lana mineral que esten producidos al menos parcialmente a partir de materiales renovables.

Sumario de la invencion

Por tanto, era un objeto de la presente invencion proporcionar una composicion acuosa de aglutinante que sea particularmente adecuada para unir fibras minerales, se produzca de forma economica y utilice materiales renovables como productos de partida para la preparacion de la composicion acuosa de aglutinante.

Un objeto adicional de la presente invencion era proporcionar un producto de fibra mineral unido con una composicion de aglutinante de este tipo.

Segun un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona una composicion acuosa de aglutinante para fibras minerales que comprende:

un componente (i) en forma de uno o mas compuestos seleccionados de - compuestos de la formula, y cualesquiera sales de los mismos:

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en la que R1 corresponde a H, alquilo, monohidroxialquilo, dihidroxialquilo, polihidroxialquilo, alquileno, alcoxi, amina; - compuestos de la formula, y cualesquiera sales de los mismos:

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en la que R2 corresponde a H, alquilo, monohidroxialquilo, dihidroxialquilo, polihidroxialquilo, alquileno, alcoxi, amina.

un componente (ii) en forma de uno o mas compuestos seleccionados de amoniaco, aminas o cualesquiera sales de los mismos;

un componente (iii) en forma de uno o mas carbohidratos.

Segun un segundo aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo para producir un producto de fibra mineral unida que comprende las etapas de poner en contacto las fibras minerales con la composicion acuosa de aglutinante y curar la composicion de aglutinante.

Segun un tercer aspecto de la presente invencion, se proporciona un producto de fibra mineral que comprende fibras minerales en contacto con la composicion de aglutinante curada definida anteriormente.

Los presentes inventores han descubierto sorprendentemente que es posible preparar una composicion de aglutinante para fibras minerales que utiliza en gran medida materiales de partida que son renovables y que permiten, al mismo tiempo, la produccion economica del aglutinante. Puesto que una parte significativa de los materiales de partida utilizados para el aglutinante segun la presente invencion procede de biomasa y, al mismo tiempo, los materiales usados tienen un precio comparativamente bajo, el aglutinante segun la presente invencion es tanto economica como ecologicamente ventajoso. La combinacion de estos dos aspectos es particularmente notable, ya que los “biomateriales” suelen ser mas caros que los materiales convencionales.

Al mismo tiempo, los aglutinantes segun la presente invencion muestran excelentes propiedades cuando se utilizan para unir fibras minerales. La resistencia mecanica se mejora, y tiene tambien un elevado nivel inesperado cuando se somete a condiciones de envejecimiento.

Una ventaja adicional de los aglutinantes segun la presente invencion es que tienen una velocidad de curado comparativamente elevada a una baja temperatura de curado.

Ademas, los aglutinantes segun una realization de la presente invencion no son fuertemente acidos y, por tanto, superan los problemas de corrosion asociados con los aglutinantes fuertemente acidos conocidos del estado de la tecnica.

Descripcion de las realizaciones preferidas

La composicion acuosa de aglutinante segun la presente invencion comprende: un componente (i) en forma de uno o mas compuestos seleccionados de - compuestos de la formula, y cualesquiera sales de los mismos:

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en la que R2 corresponde a H, alquilo, monohidroxialquilo, dihidroxialquilo, polihidroxialquilo, alquileno, alcoxi, amina;

un componente (iii) en forma de uno o mas carbohidratos.

Preferiblemente, los aglutinantes segun la presente invencion tienen un pH de 6-9.

Preferiblemente, alquilo es alquilo C1-C10.

Preferiblemente, monohidroxialquilo es monohidroxialquilo C1-C10.

Preferiblemente, dihidroxialquilo es dihidroxialquilo C1-C10.

Preferiblemente, polihidroxialquilo es polihidroxialquilo C1-C10.

Preferiblemente, alquileno es alquilenalquilo C1-C10.

Preferiblemente, alcoxi es alcoxialquilo C1-C10.

Preferiblemente, los aglutinantes segun la presente invencion estan exentos de formaldehido.

Para el fin de la presente solicitud, se define que la expresion “exento de formaldehido” caracteriza un producto de lana mineral donde la emision esta por debajo de 5 pg/m2/h de formaldehido procedente del producto de lana mineral, preferiblemente por debajo de 3 pg/m2/h. Preferiblemente, el ensayo se lleva a cabo de acuerdo con la norma ISO 16000 para analizar las emisiones de aldehido.

Componente (i) del aglutinante

Preferiblemente, el componente (i) esta en forma de uno o mas componentes seleccionados de acido ascorbico o isomeros o sales o derivados, preferiblemente derivados oxidados, de los mismos.

Los presentes inventores han descubierto sorprendentemente que el acido ascorbico, que es un material comparativamente barato y que se puede producir a partir de biomasa, o sus derivados, se puede usar como base para una composicion de aglutinante para fibras minerales.

El acido ascorbico, o vitamina C, es un compuesto organico no toxico, de origen natural, con propiedades antioxidantes. Desde el punto de vista industrial, el acido ascorbico se puede obtener, por ejemplo, mediante la fermentacion de glucosa. La estructura principal del acido ascorbico contiene un unico anillo de cinco miembros, una Y-lactona, que contiene un enodiol. De esta forma, el acido ascorbico se puede clasificar como una 3,4-dihidroxi-furan-2-ona.

Incluso aunque el acido ascorbico no contenga una funcionalidad acido carboxilico, los 3 grupos hidroxi son bastante acidos (pKa = 4,04) ya que el anion ascorbato resultante esta estabilizado por deslocalizacion de la carga.

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En una realizacion preferida, el componente (i) se selecciona de acido L-ascorbico, acido D-isoascorbico, acido 5,6- isopropilidenascorbico, acido deshidroascorbico y/o cualquier sal de los compuestos, preferiblemente sales de calcio, sodio, potasio, magnesio o hierro.

En una realizacion especialmente preferida, el componente (i) se selecciona de acido L-ascorbico, acido D- isoascorbico, acido 5,6-isopropilidenascorbico y acido deshidroascorbico.

Componente (ii) del aglutinante

El componente (ii) se selecciona de amoniaco, aminas o cualesquiera sales de los mismos. En una realizacion preferida, el componente (ii) se selecciona de amoniaco, piperazina, hexadimetilendiamina, m-xililendiamina, dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina, monoetanolamina, dietanolamina y/o trietanolamina.

Componente (iii) del aglutinante

El componente (iii) esta en forma de uno o mas carbohidratos.

Se puede usar almidon como materia prima para varios carbohidratos tales como jarabes de glucosa y dextrosa. Dependiendo de las condiciones de reaccion empleadas en la hidrolisis del almidon, se obtiene una variedad de mezclas de dextrosa y productos intermedios que se pueden caracterizar mediante su numero ED. ED es la abreviatura de Equivalente de Dextrosa, y se define como el contenido de azucares reductores, expresado como el numero de gramos de D-glucosa anhidra por 100 g de materia seca en la muestra, cuando se determina por el metodo especificado en la Norma Internacional ISO 5377-1981 (E). Este metodo mide los grupos terminales reductores, y asigna un valor ED 100 a la dextrosa pura, y un valor ED 0 al almidon puro.

En una realizacion preferida, el carbohidrato se selecciona de sacarosa, azucares reductores, en particular dextrosa, policarbohidratos, y mezclas de los mismos, preferiblemente dextrinas y maltodextrinas, mas preferiblemente jarabes de glucosa, y mas preferiblemente jarabes de glucosa con un valor equivalente de dextrosa ED = 20-99, tal como ED = 50-85, tal como ED = 60-99. El termino “dextrosa” tal como se usa en la presente solicitud se define para abarcar la glucosa y sus hidratos.

En una realizacion especialmente preferida, el componente (iii) se selecciona de dextrosa, jarabe de glucosa, xilosa, fructosa o sacarosa.

Relaciones en peso de los componentes de la composicion acuosa de aglutinante

En una realizacion preferida, la proporcion de los componentes (i), (ii) y (iii) esta comprendida en el intervalo de 1 % a 50 % en peso de componente (i) basandose en la masa de los componentes (i) y (iii), de 50 % a 99 % en peso del componente (iii) basandose en la masa de los componentes (i) y (iii), y de 0,1 a 10,0 equivalentes molares de componente (ii) con respecto a componente (i).

Componente (iv) del aglutinante

En una realizacion preferida, la composicion de aglutinante segun la presente invencion comprende ademas un componente (iv) en forma de uno o mas aditivos. Estos aditivos tambien pueden estar en forma de uno o mas catalizadores.

En una realizacion especialmente preferida, el aditivo es un acido mineral o sales del mismo, y esta preferiblemente presente en una cantidad de 0,05 % a 10 % en peso, tal como de 1 al 7 % en peso, basandose en la masa de los componentes (i) y (iii), por lo que el componente (ii) esta preferiblemente presente en la cantidad de 0,1 a 10 equivalentes molares de componente (ii) con respecto a los equivalentes molares combinados del componente (i) y el componente (iv).

En una realizacion particularmente preferida, el aditivo se selecciona de la lista que consiste en sales de sulfato de amonio, sales de fosfato de amonio, sales de nitrato de amonio y sales de carbonato de amonio.

Las sales de sulfato de amonio pueden incluir (NH4)2SO4, (NH4)HSO4 y (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O. Las sales de carbonato de amonio pueden incluir (NH4)2CO3 y NH4HCO3. Las sales de fosfato de amonio pueden incluir H(NH4)2PO4, NH4H2PO4 y polifosfato de amonio.

En una realizacion particularmente preferida, el aditivo se selecciona del grupo que consiste en acido sulfurico, acido nitrico, acido borico, acido hipofosforoso y acido fosforico, y sales de los mismos, preferiblemente la sal sodica del acido hipofosforoso.

Se ha descubierto sorprendentemente que, mediante la adicion de un acido mineral como el acido hipofosforoso a la composicion acuosa de aglutinante, las propiedades de la composicion acuosa de aglutinante segun la presente invencion se pueden mejorar considerablemente.

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En particular, los presentes inventores han descubierto que, mediante la inclusion de un acido mineral tal como el acido hipofosforoso o acido sulfurico en la composicion de aglutinante segun la presente invencion, la temperatura inicial y final de curado se puede reducir considerablemente. Ademas, la perdida de reaccion se puede reducir mediante la inclusion de un acido mineral, como un acido hipofosforoso o acido sulfurico, conservando al mismo tiempo las propiedades mecanicas del producto de fibra mineral que comprende fibras minerales en contacto con las composiciones de aglutinante endurecidas.

Se puede conseguir una perdida de reaccion incluso inferior mediante la inclusion de una sal de sulfato de amonio, tal como la adicion de acido sulfurico con amoniaco, como aditivo en la composicion de aglutinante segun la presente invencion.

Como se puede observar a partir de los resultados experimentales documentados en los ejemplos siguientes, la composicion acuosa de aglutinante segun la presente invencion, incluso aunque no contiene el componente (iv) en forma de uno o mas aditivos, tiene una perdida de reaccion considerablemente inferior a la del aglutinante A de referencia. La inclusion de un aditivo, por ejemplo, en forma de acido hipofosforoso o sal de sulfato de amonio, reduce aun mas esta perdida de reaccion ya disminuida. La perdida de reaccion conseguida mediante la inclusion de dichos aditivos en los aglutinantes segun la presente invencion esta en el mismo nivel que la perdida de reaccion para los aglutinantes de referencia B, C y D (veanse los ejemplos siguientes). Sin embargo, a diferencia de los aglutinantes segun la presente invencion, estos aglutinantes de referencia B, C y D requieren una reaccion previa para la preparacion de los aglutinantes.

Por tanto, los aglutinantes segun la presente invencion son claramente ventajosos con respecto a los aglutinantes conocidos del estado de la tecnica. Por una parte, la perdida de reaccion para los aglutinantes segun la presente invencion es claramente menor que la perdida de reaccion para un aglutinante de referencia (veanse los ejemplos siguientes). Por otra parte, los aglutinantes segun la presente invencion consiguen las misma baja perdida de reaccion que los aglutinantes de referencia B, C y D (veanse los ejemplos siguientes) y, al mismo tiempo, no necesitan una reaccion previa. La combinacion de una baja perdida de reaccion y la ausencia de la necesidad de hacer reaccionar previamente los componentes no se consigue por ninguno de los aglutinantes del estado de la tecnica.

Componente (v) del aglutinante

De manera opcional, la composicion acuosa de aglutinante segun la presente invencion comprende un componente adicional (v), que esta en forma de una o mas siliconas reactivas o no reactivas.

En una realizacion preferida, el componente (v) se selecciona del grupo que consiste en silicona constituida por una cadena principal compuesta por restos organosiloxano, especialmente restos difenilsiloxano, restos alquilsiloxano, preferiblemente restos dimetilsiloxano, que portan al menos un grupo funcional hidroxilo, carboxilo o anhidrido, amina, epoxi o vinilo que puede reaccionar con al menos uno de los componentes de la composicion de aglutinante y esta preferiblemente presente en una cantidad de 0,1 % a 15 % en peso, preferiblemente de 0,1 % a 10 % en peso, mas preferiblemente de 0,3 % a 8 % en peso, basandose en los solidos aglutinantes.

Componente (vi) del aglutinante

De manera opcional, la composicion acuosa de aglutinante segun la presente invencion comprende ademas un componente (vi) en forma de urea, preferiblemente en una cantidad de 0 % a 40 % en peso de urea, preferiblemente de 0 % a 20 % en peso de urea, basandose en la masa de los componentes (i) y (iii).

Componentes adicionales de la composicion de aglutinante

De manera opcional, la composicion acuosa de aglutinante segun la presente invencion puede contener otros componentes, ademas de los componentes (i), (ii), (iii), (iv), (v) y (vi) anteriormente mencionados. Sin embargo, en una realizacion preferida, >95 % en peso del contenido en solidos total de la composicion esta formado por componente (i), componente (ii), componente (iii), componente (iv), componente (v) y componente (vi), basandose en el contenido en solidos de componente de aglutinante.

En otras palabras, cualesquiera componentes adicionales, si estan presentes, estan presentes preferiblemente en una cantidad <5 % en peso del contenido en solidos total de la composicion de aglutinante.

La presente invencion tambien se refiere a un metodo para producir un producto de fibra mineral unida que comprende las etapas de poner en contacto las fibras minerales con la composicion de aglutinante segun la presente invencion, y curar la composicion de aglutinante.

La presente invencion se refiere tambien a un producto de fibra mineral, que comprende fibras minerales en contacto con la composicion de aglutinante curada anteriormente descrita.

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Producto de fibra mineral

Las fibras minerales utilizadas pueden ser cualquier fibra vitrea artificial (MMVF), fibras de vidrio, fibras ceramicas, fibras de basalto, fibras de escoria, fibras de roca, fibras de piedra y otras. Estas fibras pueden estar presentes como un producto de lana, por ejemplo, como un producto de lana de roca.

Los metodos de formacion de fibra adecuados, y las posteriores etapas de produccion para fabricar el producto de fibra mineral son los convencionales en la tecnica. En general, el aglutinante se pulveriza inmediatamente despues de la fabricacion de fibras de material fundido mineral sobre las fibras minerales transportadas por aire. La composicion acuosa de aglutinante se aplica normalmente en una cantidad de 0,1 % a 18 %, preferiblemente de 0,2 % a 8 % en peso, del producto de fibra mineral unido sobre una base seca.

La banda de fibra mineral recubierta con la pulverizacion generalmente se cura en un horno de curado por medio de una corriente de aire caliente. La corriente de aire caliente se puede introducir en la banda de fibra mineral desde abajo, o desde arriba, o desde direcciones alternantes en zonas diferentes en la direccion de la longitud del horno de curado.

Normalmente, el horno de curado se hace funcionar a una temperatura de aproximadamente 150 0C a aproximadamente 350 0C. Preferiblemente, los intervalos de temperatura de curado estan comprendidos de aproximadamente 200 0C a aproximadamente 300 0C. De forma general, el tiempo de residencia en el horno de curado es de 30 segundos a 20 minutos, dependiendo de, por ejemplo, la densidad del producto.

Si se desea, la banda de lana mineral se puede someter a un proceso de conformacion antes del curado. El producto de fibra mineral unida que sale del horno de curado se puede cortar al formato deseado, por ejemplo, en forma de una guata. Asi, los productos de fibra mineral producidos, por ejemplo, tienen la forma de telas tejidas y no tejidas, esteras, guatas, lanas, laminas, placas, tiras, rodillos, granulados y otros articulos conformados que son de utilidad, por ejemplo, como materiales de aislamiento termico o acustico, amortiguacion de vibraciones, materiales de construccion, aislamiento de fachadas, materiales de refuerzo o aplicaciones para techos o suelos, como bolsa de filtro, como medio de cultivo horticola y en otras aplicaciones.

Segun la presente invencion, es tambien posible producir materiales compuestos combinando el producto de fibra mineral unida con capas de material compuesto o capas estratificadas adecuadas tales como, por ejemplo, metal, esteras de superficie brillante y otros materiales tejidos o no tejidos.

Los productos de fibra mineral segun la presente invencion tienen por lo general una densidad dentro del intervalo de 6 a 250 kg/m3, preferiblemente de 20 a 200 kg/m3. Los productos de fibra mineral tienen generalmente una perdida por calcinacion (LOI) en el intervalo de 0,3 % a 18,0 %, preferiblemente de 0,5 % a 8,0 %.

Aunque la composicion acuosa de aglutinante segun la presente invencion es especialmente util para unir fibras minerales, tambien se puede emplear en otras aplicaciones tipicas para aglutinantes y agentes de dimensionado, por ejemplo, como aglutinante para arena de fundicion, conglomerado, tejido de fibra de vidrio, fibras celulosicas, productos de papel no tejidos, materiales compuestos, articulos moldeados, recubrimientos, etc.

Los siguientes ejemplos estan previstos para ilustrar de forma adicional la invencion sin limitar su alcance.

Ejemplos

En los ejemplos siguientes, varios aglutinantes que estan comprendidos en la definicion de la presente invencion se prepararon y se compararon con aglutinantes segun el estado de la tecnica

Se determinaron las siguientes propiedades de los aglutinantes segun la presente invencion y de los aglutinantes segun el estado de la tecnica, respectivamente:

Contenido en solidos de componente de aglutinante

El contenido de cada uno de los componentes en una solucion de aglutinante dada antes del curado se basa en la masa anhidra de los componentes.

Salvo por el ascorbato de calcio dihidrato (Sigma Aldrich), una solucion acuosa de amoniaco al 28 % (Sigma Aldrich), un jarabe acuoso de glucosa al 75 % con un valor ED de 95 a menos de 100 (C*sweet D 02767 de Cargill), y una solucion acuosa al 50 % de acido hipofosforoso (Sigma Aldrich), el resto de los componentes se suministraron en alta pureza por Sigma-Aldrich.

Solidos aglutinantes

El contenido de aglutinante tras el curado se denomina “solidos aglutinantes”.

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Muestras de lana de piedra en forma de disco (diametro: 5 cm; altura 1 cm) se recortaron de lana mineral y se trataron termicamente a 580 °C durante al menos 30 minutos para eliminar todos los compuestos organicos. Los solidos aglutinantes de una solucion aglutinante dada se midieron distribuyendo dos muestras de la solucion aglutinante (cada una de aproximadamente 2,0 g) sobre dos de los discos de lana mineral tratada termicamente que se pesaron antes y despues de la aplicacion de la solucion aglutinante. Los discos de lana mineral cargados de aglutinante se calentaron posteriormente a 200 °C durante 1 hora. Tras enfriar y almacenar a temperatura ambiente durante 10 minutos, las muestras se pesaron, y los solidos aglutinantes se calcularon como promedio de los dos resultados. A continuacion se puede producir un aglutinante con el contenido en solidos aglutinantes deseado mediante dilucion con la cantidad necesaria de agua, o agua y solucion acuosa de silano al 10 % (Momentive VS-142).

Perdida de reaccion

La perdida de reaccion se define como la diferencia entre los solidos de componente de aglutinante y los solidos aglutinantes.

Caracteristicas del curado - Mediciones de DMA (analisis mecanico dinamico)

Una solucion de solidos aglutinantes al 15 % se obtuvo tal como se ha descrito anteriormente. Filtros de microfibra de vidrio cortados y pesados de vidrio Whatman™ (GF/B, 150 mm 0, n.° cat. 1821 150) (2,5 x 1 cm) se sumergieron en la solucion de aglutinante durante 10 segundos. El filtro empapado de aglutinante resultante se seco a continuacion en un “sandwich” que consiste en (1) una placa de metal de 8 X 8 X 1 cm de 0,60 kg, (2) cuatro capas de papeles de filtro convencionales, (3) el filtro de microfibra de vidrio empapado de aglutinante, (4) cuatro capas de papeles de filtro convencionales, (5) una placa de metal de 8 x 8 x 1 cm de 0,60 kg, durante aproximadamente 2x2 minutos aplicando un peso de 3,21 kg sobre la parte superior del “sandwich”. En un experimento tipico, el filtro de microfibra de vidrio Whatman™ cortado pesaria 0,035 g antes de la aplicacion del aglutinante y 0,125 g despues de la aplicacion y secado, lo que corresponde a una carga de la solucion aglutinante del 72 %. Todas las mediciones de DMA se realizaron con cargas de solucion de aglutinante del 72±1 %.

Las mediciones de DMA se tomaron en un equipo Mettler Toledo DMA 1 calibrado frente a un termometro certificado a temperatura ambiente y los puntos de fusion de indio y estano certificados. El aparato se hizo funcionar en modo de flexion en voladizo simple; pinzas de titanio; distancia entre pinzas: 1,0 cm; tipo de segmento de temperatura; intervalo de temperatura 40-280 °C; velocidad de calentamiento 3 °C / min; desplazamiento 20 pm; frecuencia 1 Hz; modo de oscilacion de frecuencia unica. El principio y el fin del curado se evaluaron con el programa informatico STARe Version 12.00.

Estudios de resistencia mecanica

La resistencia mecanica de los aglutinantes se analizo en un ensayo con tablillas. Para cada aglutinante, se fabricaron cuatro tablillas a partir de una mezcla del aglutinante y trozos de lana mineral procedentes de la produccion de lana mineral por hilado. Los trozos son particulas que tienen la misma composicion del fundido que las fibras de lana mineral, y los trozos se consideran normalmente un producto residual del proceso de hilatura. Los trozos usados para la fabricacion del comprimido tienen un tamano de 0,25-0,50 mm.

Se obtuvo una solucion de aglutinante con 15 % de solidos aglutinantes que contiene 0,5 % de silano (Momentive VS- 142) de solidos aglutinantes, tal como se ha descrito anteriormente. A continuacion, cuatro muestras de la solucion aglutinante (cada una de 4,0 g) se mezclaron bien con cuatro muestras de trozos (cada una de 20,0 g). Las cuatro mezclas resultantes se transfirieron a continuacion a cuatro recipientes de lamina de aluminio redondos (fondo 0 = 4,5 cm, superior 0 = 7,5 cm, altura = 1,5 cm). Una por una, las mezclas se presionaron fuertemente con un vaso de precipitados de vidrio de fondo plano adecuadamente dimensionado para conseguir una superficie uniforme de la tablilla. Las tablillas resultantes se curaron a continuacion a 250 0C durante 1 h. Despues de enfriar a temperatura ambiente, las tablillas se sacaron cuidadosamente de los recipientes. Dos de las cuatro tablillas se sumergieron a continuacion en un bano de agua a 80 °C durante 3 h para simular el envejecimiento. Despues de secar durante 1-2 dias, las tablillas se rompieron manualmente en dos mitades, por lo que se puede evaluar la capacidad de un aglutinante dado para unir trozos entre si. Los aglutinantes recibieron las notas fuerte (***), medio (**) o debil (*).

Para investigar las propiedades de los aglutinantes segun la presente invencion, se preparo un numero elevado de composiciones de aglutinante segun la presente invencion, que se usaron para unir trozos de mineral y se compararon con los resultados correspondientes de aglutinantes segun el estado de la tecnica.

Los resultados de la evaluacion de los aglutinantes segun la presente invencion y lo aglutinantes segun el estado de la tecnica se resumen en la Tabla 1.

Aglutinantes de referencia del estado de la tecnica preparados como ejemplos comparativos Aglutinante de ejemplo, aglutinante de referencia A

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Una mezcla de acido citrico anhidro (1,7 g, 8,84 mmol) y dextrosa monohidrato (9,55 g; asi eficazmente 8,68 g, 48,2 mmol de dextrosa) en agua (26,3 g) se agito a temperatura ambiente hasta que se obtuvo una solucion transparente. Una solucion acuosa de amoniaco al 28 % (1,30 g; asi eficazmente 0,36 g, 21,4 mmol de amoniaco) se anadio gota a gota a continuacion (pH = 5,18. A continuacion se midieron los solidos aglutinantes (16,8 %).

Para los estudios de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,121 g / g de mezcla aglutinante). Para los estudios de resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,113 g/g de mezcla aglutinante) y una solucion acuosa de silano al 10 % (0,008 g/g de mezcla aglutinante). La mezcla de aglutinante final para los estudios de resistencia mecanica tenia un pH = 5,0.

Aglutinante de ejemplo, aglutinante de referencia B

Este aglutinante es una resina de fenol-formaldehido modificada con urea, una PUF-resol.

Se preparo una resina de fenol-formaldehido haciendo reaccionar una solucion acuosa de formaldehido al 37 % (606 g) y fenol (189 g) en presencia de una solucion acuosa de hidroxido de potasio al 46 % (25,5 g) a una temperatura de reaccion de 84 0C precedida por una velocidad de calentamiento de aproximadamente 1 0C por minuto. La reaccion se continua a 84 0C hasta que la tolerancia a acido de la resina sea 4, y la mayoria del fenol se ha convertido. A continuacion se anade urea (241 g) y la mezcla se enfria.

La tolerancia a acido (AT) expresa el numero de veces que un volumen dado de aglutinante se puede diluir con acido sin que la mezcla se enturbie (precipite el aglutinante). Se uso acido sulfurico para determinar el criterio de finalizacion en una produccion de aglutinante, y una tolerancia a acido menor de 4 indica el final de la reaccion aglutinante.

Para medir la AT, se preparo un agente de titulacion diluyendo 2,5 ml de acido sulfurico conc. (>99 %) con 1 l de agua de intercambio ionico. Se valoraron volumetricamente a continuacion 5 ml del aglutinante a investigar a temperatura ambiente con este agente de titulacion manteniendo el aglutinante en movimiento con agitacion mecanica; se prefiere, el uso de un agitador magnetico y una varilla magnetica. La valoracion volumetrica se continua hasta que aparece una ligera turbidez en el aglutinante, que no desaparece cuando el aglutinante se agita.

La tolerancia a acido (AT) se calcula dividiendo la cantidad de acido utilizada en la valoracion volumetrica (ml) por la cantidad de muestra (ml):

AT= (Volumen usado en la valoracion volumetrica [ml]) / (Volumen de muestra [ml])

Usando la resina de fenol-formaldehido modificada con urea obtenida, se prepara un aglutinante mediante la adicion de una solucion acuosa de amoniaco al 25 % (90 ml) y sulfato de amonio (13,2 g) seguido por agua (1,30 kg).

A continuacion se midieron los solidos aglutinantes como se ha descrito anteriormente y la mezcla se diluyo con la cantidad de agua requerida para las mediciones de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), o agua y silano (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes) para mediciones de resistencia mecanica.

Aglutinante de ejemplo, aglutinante de referencia C

Este aglutinante se basa en los productos de reaccion de alcanolamina-anhidrido de acido policarboxilico.

Se introduce dietanolamina (DEA, 231,4 g) en un reactor de 5 litros de vidrio provisto de agitador y camisa de calentamiento/enfriamiento. La temperatura de la dietanolamina se eleva a 60 0C, momento en que se anade anhidrido tetrahidroftalico (THPA, 128,9 g). Despues de elevar la temperatura y mantenerla a 130 0C, se anade una segunda porcion de anhidrido tetrahidroftalico (64,5 g) seguido por anhidrido trimelitico (TMA, 128,9 g). Despues de reaccionar a 130 0C durante 1 hora, la mezcla se enfria a 95 0C. Se anade agua (190,8 g) y la agitacion continua durante 1 hora. Despues de enfriar a temperatura ambiente, la mezcla se vierte en agua (3,40 kg) y se anade una solucion acuosa de acido hipofosforoso al 50 % (9,6 g) y una solucion acuosa de amoniaco al 25 % (107,9 g) con agitacion. Se calienta jarabe de glucosa (1,11 kg) a 60 0C y, a continuacion, se anade con agitacion seguido por una solucion acuosa al 50 % de silano (Momentive VS-142) (5,0 g).

A continuacion se midieron los solidos aglutinantes como se ha descrito anteriormente, y la mezcla se diluyo con la cantidad requerida de agua para las mediciones de DMA y resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %).

Aglutinante de ejemplo, aglutinante de referencia D

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Se introduce dietanolamina (DEA, 120,5 g) en un reactor de 5 litros de vidrio provisto de agitador y camisa de calentamiento/enfriamiento. La temperatura de la dietanolamina se eleva a 60 0C, momento en que se anade anhidrido tetrahidroftalico (THPA, 67,1 g). Despues de elevar la temperatura y mantenerla a 130 °C, se anade una segunda porcion de anhidrido tetrahidroftalico (33,6 g) seguido por anhidrido trimelitico (TMA, 67,1 g). Despues de reaccionar a 130 °C durante 1 hora, la mezcla se enfria a 95 °C. Se anade agua (241,7 g) y la agitacion continua durante 1 hora. A continuacion se anade urea (216,1 g), y la agitacion continua hasta que todo el solido se hubo disuelto. Despues de enfriar a temperatura ambiente, la mezcla se vierte en agua (3,32 kg) y se anade una solucion acuosa de acido hipofosforoso al 50 % (5,0 g) y una solucion acuosa de amoniaco al 25 % (56,3 g) con agitacion.

Se calienta jarabe de glucosa (1,24 kg) a 60 0C y, a continuacion, se anade con agitacion seguido por una solucion acuosa al 50 % de silano (Momentive VS-142) (5,0 g).

Composiciones de aglutinante segun la presente invencion

En lo sucesivo, el numero de entrada de los ejemplos de aglutinante corresponde al numero de entrada usado en la Tabla 1.

Aglutinante de ejemplo, entrada 2

Una mezcla de acido L-ascorbico (3,75 g, 21,3 mmol) y una solucion acuosa de jarabe de glucosa al 75,1 % (15,0 g; asi eficazmente, 11,3 g de jarabe de glucosa) en agua (31,3 g) se agito a temperatura ambiente hasta que se obtuvo una solucion transparente (pH 1,9). Una solucion acuosa de amoniaco al 28 % (1,64 g; asi eficazmente 0,46 g, 27,0 mmol de amoniaco) se anadio gota a gota a continuacion hasta pH = 6,1. A continuacion se midieron los solidos aglutinantes (18,6 %).

Para los estudios de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,240 g / g de mezcla aglutinante). Para los estudios de resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,231 g/g de mezcla aglutinante) y una solucion acuosa de silano al 10 % (0,009 g/g de mezcla aglutinante). La mezcla de aglutinante final para los estudios de resistencia mecanica tenia un pH = 6,1.

Aglutinante de ejemplo, entrada 12

Una mezcla de acido L-ascorbico (1,50 g, 8,52 mmol) y una solucion acuosa de jarabe de glucosa al 75,1 % (18,0 g; asi eficazmente, 13,5 g de jarabe de glucosa) en agua (30,5 g) se agito a temperatura ambiente hasta que se obtuvo una solucion transparente (pH 1,8). Una solucion acuosa de amoniaco al 28 % (0,76 g; asi eficazmente 0,21 g, 12,5 mmol de amoniaco) se anadio gota a gota a continuacion hasta pH = 6,7. A continuacion se midieron los solidos aglutinantes (18,8 %).

Para los estudios de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,250 g / g de mezcla aglutinante). Para los estudios de resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,241 g/g de mezcla aglutinante) y una solucion acuosa de silano al 10 % (0,009 g/g de mezcla aglutinante). La mezcla de aglutinante final para los estudios de resistencia mecanica tenia un pH = 6,7.

Aglutinante de ejemplo, entrada 19

Una mezcla de acido L-ascorbico (3,75 g, 21,3 mmol) y una solucion acuosa de jarabe de glucosa al 75,1 % (15,0 g; asi eficazmente, 11,3 g de jarabe de glucosa) en agua (31,3 g) se agito a temperatura ambiente hasta que se obtuvo una solucion transparente (pH 2,0). A continuacion se anadio trietanolamina (3,22 g, 21,6 mmol) gota a gota hasta pH = 6,1. A continuacion se midieron los solidos aglutinantes (18,6 %).

Para los estudios de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,238 g / g mezcla aglutinante). Para los estudios de resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,229 g/g de mezcla aglutinante) y una solucion acuosa de silano al 10 % (0,009 g/g de mezcla aglutinante). La mezcla de aglutinante final para los estudios de resistencia mecanica tenia un pH = 6,1.

Aglutinante de ejemplo, entrada 23

Una mezcla de acido L-ascorbico (3,75 g, 21,3 mmol) y una solucion acuosa de jarabe de glucosa al 75,1 % (15,0 g; asi eficazmente, 11,3 g de jarabe de glucosa) en agua (31,3 g) se agito a temperatura ambiente hasta que se obtuvo una

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

solucion transparente (pH 1,8). Una solucion acuosa de amoniaco al 28 % (1,89 g; asi eficazmente 0,53 g, 31,1 mmol) se anadio gota a gota a continuacion hasta pH = 8,5. A continuacion se midieron los solidos aglutinantes (19,1 %).

Para los estudios de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,272 g / g de mezcla aglutinante). Para los estudios de resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,262 g/g de mezcla aglutinante) y una solucion acuosa de silano al 10 % (0,010 g/g de mezcla aglutinante). La mezcla de aglutinante final para los estudios de resistencia mecanica tenia un pH = 8,5.

Aglutinante de ejemplo, entrada 25

Una mezcla de acido L-ascorbico (3,75 g, 21,3 mmol) y xilosa (11,3 g, 62,5 mmol) en agua (35,0 g) se agito a temperatura ambiente hasta obtener una solucion transparente (pH 2,0). Una solucion acuosa de amoniaco al 28 % (1,72 g; asi eficazmente 0,48 g, 28,3 mmol) se anadio gota a gota a continuacion hasta pH = 6,0. A continuacion se midieron los solidos aglutinantes (17,5 %).

Para los estudios de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,168 g / g de mezcla aglutinante). Para los estudios de resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,159 g/g de mezcla aglutinante) y una solucion acuosa de silano al 10 % (0,009 g/g de mezcla aglutinante). La mezcla de aglutinante final para los estudios de resistencia mecanica tenia un pH = 6,0.

Aglutinante de ejemplo, entrada 30

Una mezcla de acido deshidroascorbico (3,75 g, 21,5 mmol) y una solucion acuosa de jarabe de glucosa al 75,1 % (15,0 g; asi eficazmente, 11,3 g de jarabe de glucosa) en agua (31,3 g) se agito a temperatura ambiente hasta que se obtuvo una solucion transparente (pH 1,6). Una solucion acuosa de amoniaco al 28 % (5,11 g; asi eficazmente 1,43 g, 84,0 mmol) se anadio gota a gota a continuacion hasta pH = 6,4. A continuacion se midieron los solidos aglutinantes (18,8 %).

Para los estudios de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,253 g / g de mezcla aglutinante). Para los estudios de resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,244 g/g de mezcla aglutinante) y una solucion acuosa de silano al 10 % (0,009 g/g de mezcla aglutinante). La mezcla de aglutinante final para los estudios de resistencia mecanica tenia un pH = 6,4.

Aglutinante de ejemplo, entrada 38

Una mezcla de acido L-ascorbico (1,50 g, 8,52 mmol) y una solucion acuosa de jarabe de glucosa al 75,1 % (18,0 g; asi eficazmente, 13,5 g de jarabe de glucosa) en agua (30,5 g) se agito a temperatura ambiente hasta que se obtuvo una solucion transparente. Una solucion acuosa de acido hipofosforoso al 50 % (0,60 g; asi eficazmente 0,30 g, 4,55 mmol de acido hipofosforoso) se anadio a continuacion (pH 1,3). Una solucion acuosa de amoniaco al 28 % (0,99 g; asi eficazmente 0,28 g, 16,3 mmol de amoniaco) se anadio gota a gota a continuacion hasta pH = 6,7. A continuacion se midieron los solidos aglutinantes (20,1 %).

Para los estudios de DMA (solucion de solidos aglutinantes al 15 %), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,341 g / g de mezcla aglutinante). Para los estudios de resistencia mecanica (solucion de solidos aglutinantes al 15 %, 0,5 % de silano de solidos aglutinantes), la mezcla aglutinante se diluyo con agua (0,331 g/g de mezcla aglutinante) y una solucion acuosa de silano al 10 % (0,010 g/g de mezcla aglutinante). La mezcla de aglutinante final para los estudios de resistencia mecanica tenia un pH = 6,4.

El resto de aglutinantes mencionados en la Tabla 1 se prepararon de una forma analoga a la preparacion anteriormente mostrada.

Tabla 1-1

: Aglutinantes de referencia Acido ascorbico o deriv., jarabe de glucosa, amoniaco Acido ascorbico + jarabe de glucosa + amoniaco

Entrada: Q O m < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 10 11 12 13

Composicion de aglutinante Acido ascorbico o deriv. (% en peso) [a] Acido L-ascorbico Acido D-isoascorbico Ascorbato de calcio Ascorbato de sodio: - - - - 100 25 - - 100 25 - - - 25 - - - - - - - 25 - - - 50 75 25 20 15 10 5

Acido deshidroascorbico Acido 5,6-isopropilidenascorbico: ------- - - - - - - -

Carbohidrato (% en peso) [a] Jarabe de glucosa Xilosa Fructosa Sacarosa: - - - - - - - 75 - 75 100 50 25 75 80 85 90 95

Aditivo (% en peso) [a] Urea Acido hipofosforoso Acido sulfurico Acido fosforico Acido borico: - - - - - - - - - - - - - - - - -

Amina (equiv.) [b] Amoniaco Piperazina Hexametilendiamina m-Xililendiamina Dietilentriamina Dietanolamina Trietanolamina: - - - - 1,4 1,3 - - - - - 1,1 1,1 1,3 1,4 1,3 1,5 1,5

Entrada: A B C D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 10 11 12 13

Propiedades del aglutinante Inicio del curado (° C) Fin del curado (° C) Perdida de reaccion (%) pH de sol. al 15 % Resistencia mecanica, no envejecido Resistencia mecanica, envejecido: 144 159 178 196 166 172 210 220 39,328,5 28,9 30,6 5,0 10,0 6,1 6,2 *** *** *** ** ** ** *** ** 167 171 181 185 193 212 221 183 194 212 207 208 239 247 40,437,841,844,230,4 28,6 - 5,9 6,1 6,8 7,1 1,8 2,2 8,4 * *** * * * *** * ** * * * * ** 160 167 171 184 193 202 208 184 183 194 202 209 218 228 40,441,0 37,8 37,9 38,0 37,4 39,3 6,1 6,1 6,1 6,4 6,2 6,7 7,5 *** *** *** *** *** * * ** *** *** *** **

[a] De acido ascorbico (o derivado) derivado) + acido mineral.: + carbohidrato. [b] Equivalentes molares con respecto a acido ascorbico (o

Tabla 1-2

Entrada

Composicion de aglutinante

Acido ascorbico o deriv. (% en peso) Acido L-Ascorbico o Acido D-Isoascorbico Ascorbato de calcio Ascorbato de sodio Acido deshidroascorbico Acido 5,6-isopropilidenascorbico

Acido ascorbico + jarabe de glucosa + amina

Acido ascorbico + jarabe de

14: 15 16 2 17 18 19 20 21 22 23 2

25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25
25

[a]

Carbohidrato (% en peso) [a] Jarabe de glucosa Xilosa Fructosa Sacarosa

75 75 75 75 75 75 75

75 75 75 75 75 75

Aditivo (% en peso) [a]

Urea

Acido hipofosforoso

Acido sulfurico

Acido fosforico

Acido borico

Amina (equiv.) [b]

Amoniaco: - - - 1,3 - - - - - - 1,5 1,3 1,0

Piperazina: 1,3

Hexametilendiamina: - 1,0 - - - - - 1,0 1,0 0,9 - - -

m-Xililendiamina: - - 1,0 - - - - - - - - - -

Dietilentriamina: - - - - 1,4 - - - - - - - -

Dietanolamina: - - - - - 1,0 - - - - - - -

Trietanolamina: - - - - - - 1,0 - - - - - -

Propiedades del aglutinante

: Acido ascorbico + jarabe de glucosa + Acido ascorbico + jarabe de




: amina glucosa + amina, pH

Entrada: 14 15 16 2 17 18 19 20 21 22 23 2 24

Inicio del curado (° C): 147 168 171 171 182 183 191 168 168 172 170 171 174

Fin del curado (° C): 174 194 195 194 201 208 212 194 194 196 194 194 196

Perdida de reaccion (%): 43,0 38,2 33,3 37,8 37,0 44,1 45,7 38,2 36,0 36,0 36,2 37,8 36,3

pH de sol. al 15 %: 5,5 6,4 6,2 6,1 5,7 6,2 6,1 6,4 8,1 5,0 8,5 6,1 5,2

Resistencia mecanica, no envejecido: * ** ** *** ** *** *** ** *** *** *** *** **

Resistencia mecanica, envejecido: * ** ** ** *** *** ** ** ** ** ** **

[a] De acido ascorbico (o derivado) + carbohidrato. [b] Equivalentes molares con respecto a acido ascorbico (o derivado) + acido mineral.

Tabla 1-3


: Acido ascorbico + Derivado de acido ascorbico + jarabe de

: carbohidrato + amoniaco glucosa + amoniaco

Entrada: 25 2 26 27 2 28 29 30 31 32

Composicion de aglutinante Acido ascorbico o deriv. (% en peso)

Acido L-ascorbico: 25 25 25 25 25 - 18,8 - 18,8 -

Acido D-isoascorbico: - - - - - 25 - - - -

Ascorbato de calcio: - - - - - - 6,2 - - -

Ascorbato de sodio: - - - - - - - - 6,2 -

Acido deshidroascorbico: - - - - - - - 25 - -

Acido 5,6-isopropilidenascorbico: - - - - - - - - 25

Carbohidrato (% en peso)

Jarabe de glucosa: - 75 - - 75 75 75 75 75 75

Xilosa: 75 - - - - - - - - -

Fructosa: - - 75 - - - - - - -

Sacarosa: - - - 75 - - - - - -

Aditivo (% en peso) [a]

Urea: - - - - - - - - - -

Acido hipofosforoso: - - - - - - - - - -

Acido sulfurico: - - - - - - - - - -

Acido fosforico: - - - - - - - - - -

Acido borico: - - - - - - - - - -

Amina (equiv.) [b]

Amoniaco Piperazina: 1,3 1,3 1,3 1,4 1,3 1,3 1,1 3,9 1,1 1,7

Hexametilendiamina: - - - - - - - - - -

m-Xililendiamina: - - - - - - - - - -

Dietilentriamina: - - - - - - - - - -

Dietanolamina: - - - - - - - - - -

Trietanolamina: - - - - - - - - - -

Propiedades del aglutinante

Inicio del curado (° C): 166 171 184 197 171 173 176 181 181 185

Fin del curado (° C): 185 194 207 221 194 197 197 203 199 204

Perdida de reaccion (%): 41,5 37,8 40,8 36,9 37,8 37,9 37,6 36,9 38,3 40,2

pH de sol. al 15 %: 6,0 6,1 6,4 6,4 6,1 6,3 6,1 6,4 6,2 6,1

Resistencia mecanica, no envejecido: ** *** ** *** *** *** *** ** *** ***

Resistencia mecanica, envejecido: ** ** ** ** ** ** ** ** ** ***

[a] De acido ascorbico (o derivado) + carbohidrato. derivado) + acido mineral.: PA Equivalentes molares con respecto a acido ascorbico (o

Tabla 1-4

: Acido ascorbico + jarabe de glucosa + acido mineral + amoniaco

Entrada: 33 34 35 36 2 37 38 39 40 41 42 43 12 44 13 45

Composicion de aglutinante

Acido ascorbico o deriv. (% en peso) [a]

Acido L-ascorbico: 25 25 25 25 25 10 10 10 10 10 10 10 10 5 5 -

Acido D-isoascorbico

Ascorbato de calcio

Ascorbato de sodio

Acido deshidroascorbico

Acido 5,6-isopropilidenascorbico

Carbohidrato (% en peso) [a]

Jarabe de glucosa: 75 75 75 75 75 90 90 90 90 90 90 90 90 95 95 100

Xilosa

Fructosa

Sacarosa

Aditivo (% en peso) [a]

Urea

Acido hipofosforoso: 5 2 1 0,5 5 2 - - 1 0,5 - - 5 - 2

Acido sulfurico: - - - - - - - 2 - - - - - - - -

Acido fosforico: - - - - - - - - 2 - - - - - - -

Acido borico: - - - - - - - - - - - 2 - - - -

Amina (equiv.) [b]

Amoniaco: 1,1 1,2 1,2 1,2 1,3 1,2 1,2 1,5 1,4 1,4 1,2 1,1 1,5 1,2 1,5 1,7

Piperazina

Hexametilendiamina

m-Xililendiamina

Dietilentriamina

Trietanolamina

Propiedades del aglutinante

Inicio del curado (° C): 139 144 159 166 171 148 172 175 185 187 196 200 202 155 208 205

Fin del curado (° C): 157 179 190 193 194 169 193 199 203 206 214 221 218 175 228 236

Perdida de reaccion (%): 33,8 35,6 36,2 36,8 37,8 33,8 33,4 30,8 34,7 33,5 34,8 30,837,4 34,039,3 28,0

: Acido ascorbico + jarabe de glucosa + acido mineral + amoniaco

Entrada: 33 34 35 36 2 37 38 39 40 41 42 43 12 44 13 45

pH de sol. al 15 %: 6,1 6,0 6,3 6,1 6,1 6,4 6,4 6,2 6,1 6,5 6,5 6,2 6,7 6,3 7,5 8,4

Resistencia mecanica, no envejecido: ** *** ** *** *** *** *** *** ** *** *** *** *** ** *** ***

Resistencia mecanica, envejecido: ** ** ** ** ** ** *** ** * ** *** *** *** * ** *

[a] De acido ascorbico (o derivado) + carbohidrato. [D] Equivalentes molares con respecto a acido ascorbico (o derivado) + acido mineral._________________________'_____________________________________________

Tabla 1-5

: Acido ascorbico + jarabe de glucosa + acido mineral y/o urea + amoniaco

Entrada: 46 34 47 48 2 49 38 50 51 12

Composicion de aglutinante Acido ascorbico o deriv. (% en peso) [a]

Acido L-ascorbico: 25 25 25 25 25 10 10 10 10 10

Acido D-isoascorbico: - - - - - - - - - -

Ascorbato de calcio: - - - - - - - - - -

Ascorbato de sodio: - - - - - - - - - -

Acido deshidroascorbico: - - - - - - -

Acido 5,6-isopropilidenascorbico: - - - - - - -

Carbohidrato (% en peso) [a]

Jarabe de glucosa: 75 75 75 75 75 90 90 90 90 90

Xilosa: - - - - - - - - - -

Fructosa: - - - - - - -

Sacarosa: - - - - - - -

Aditivo (% en peso) [a]

Urea: 10 - 10 20 10 10 20

Acido hipofosforoso: 2 2 - - - 2 2 - - -

Acido sulfurico: - - - - - - - - - -

Acido fosforico: - - - - - - -

Acido borico: - - - - - - -

Amina (equiv.) [b]

Amoniaco: 1,1 1,2 1,2 1,5 1,3 1,2 1,2 1,7 1,4 1,5

Piperazina: - - - - - - - - - -

Hexametilendiamina: - - - - - - - - - -

m-Xililendiamina: - - - - - - -

Dietilentriamina: - - - - - - - - - -

Dietanolamina: - - - - - - - - - -

Trietanolamina: - - - - - - - - - -

Propiedades del aglutinante

Inicio del curado (° C): 156 144 177 183 171 166 172 194 195 202

Fin del curado (° C): 195 179 204 209 194 195 193 217 215 218

Perdida de reaccion (%): 37,6 35,6 39,2 40,4 37,8 35,3 33,4 37,5 38,6 37,4

pH de sol. al 15 %: 6,1 6,0 6,0 6,1 6,1 6,5 6,4 6,1 6,3 6,7

Resistencia mecanica, no envejecido: * *** * * *** ** *** * ***

Resistencia mecanica, envejecido: * ** * * ** * *** * * ***

[a] De acido ascorbico (o derivado) + carbohidrato.: [b] Equivalentes molares con respecto a acido ascorbico (o

derivado) + acido mineral.

Las siguientes observaciones y conclusiones se pueden obtener del trabajo experimental documentado en la 5 Tabla de 1-1 a 1-5:

Combinaciones de acido L-ascorbico, sales de ascorbato, jarabe de glucosa y amoniaco a pH 6

Los componentes aglutinantes acido L-ascorbico, sales de ascorbato, amoniaco y jarabe de glucosa se mezclaron 10 en varias combinaciones y cantidades.

Combinaciones de acido L-ascorbico, jarabe de glucosa y varias aminas a pH 6

Se sometio a ensayo una amplia y variada seleccion de aminas.

• Observaciones: Las temperaturas de curado se pueden modular considerablemente cambiando el componente de amina. Se pueden conseguir coincidencias o incluso mejores resistencias mecanicas mediante el uso de hexametilendiamina, m-Xililendiamina, dietanolamina o trietanolamina en lugar del amoniaco.

5

10

15

20

25

30

35

Combinaciones de acido L-ascorbico, jarabe de glucosa y aminas a pH 5-8,5 Se investigo la influencia del pH de la composicion de aglutinante.

Combinaciones de acido L-ascorbico, varios carbohidratos y amoniaco a pH 6 Se investigo una variada seleccion de carbohidratos.

Observaciones:

• Las temperaturas de curado se pueden modular considerablemente cambiando el componente de carbohidratos. Las propiedades mecanicas se conservan ampliamente.

Combinaciones de acido ascorbico, variantes y derivados, jarabe de glucosa y amoniaco a pH 6

Se sometio a ensayo una seleccion de variantes de acido ascorbico, tales como sales, estereoisomeros y acido ascorbico oxidado.

Observaciones:

• Las propiedades aglutinantes no cambian considerablemente. Las propiedades mecanicas se conservan ampliamente. Combinaciones de acido L-ascorbico, jarabe de glucosa, acidos minerales y amoniaco a pH 6

Una seleccion de acidos minerales se evaluo como aditivos.

Observaciones:

• La inclusion de acidos minerales disminuye las temperaturas de inicio de curado y de finalizacion del curado y disminuye las perdidas de reaccion, y las propiedades mecanicas se conservan ampliamente.

• La inclusion de acido hipofosforoso o acido sulfurico mejora ademas las propiedades de la composicion acuosa de aglutinante segun la presente invencion

Claims

1.

10

15

20

2.

25

3.

30

4.

35 5.

40 6.

45

7.

50 8.

REIVINDICACIONES

Una composicion acuosa de aglutinante para fibras minerales que comprende

imagen1

en la que R1 corresponde a H, alquilo, monohidroxialquilo, dihidroxialquilo, polihidroxialquilo, alquileno, alcoxi, amina;

- compuestos de la formula, y cualesquiera sales de los mismos:

imagen2

un componente (ii) en forma de uno o mas compuestos seleccionados del grupo de amoniaco, aminas

o cualesquiera sales de los mismos;

un componente (iii) en forma de uno o mas carbohidratos.

Una composicion acuosa de aglutinante de la reivindicacion 1, en donde el componente (i) se selecciona del grupo de acido L-ascorbico, acido D-isoascorbico, acido 5,6-isopropilidenascorbico, acido deshidroascorbico y/o cualquier sal de los compuestos, preferiblemente sales de calcio, sodio, potasio, magnesio o hierro.

Una composicion acuosa de aglutinante de la reivindicacion 1 o 2, en donde el componente (ii) se selecciona del grupo de amoniaco, piperazina, hexadimetilendiamina, m-xililendiamina, dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina, monoetanolamina, dietanolamina y/o trietanolamina.

Una composicion acuosa de aglutinante de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el componente (iii) se selecciona del grupo de dextrosa, jarabe de glucosa, xilosa, fructosa o sacarosa.

Una composicion acuosa de aglutinante de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende el componente (i) en forma de acido ascorbico; el componente (ii) en forma de amoniaco y/o dietanolamina y/o trietanolamina;

el componente (iii) en forma de dextrosa y/o un jarabe de glucosa con una ED de 60-99.

Un aglutinante acuoso segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la proporcion de componentes (i), (ii) y (iii) esta comprendida en el intervalo de 1 % a 50 % en peso de componente (i) basandose en la masa de componentes (i) y (iii), de 50 % a 99 % en peso de componente (iii) basandose en la masa de componentes (i) y (iii), y de 0,1 a 10,0 equivalentes molares de componente (ii) con respecto a componente (i).

Una composicion acuosa de aglutinante de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composicion acuosa de aglutinante comprende ademas un componente (iv) en forma de uno o mas aditivos, preferiblemente de uso catalitico.

Una composicion acuosa de aglutinante de la reivindicacion 7, en donde el componente (iv) es un acido mineral o sales del mismo, y esta preferiblemente presente en una cantidad de 0,05 % a 10 % en peso, tal como de 1 % a 7 % en peso, basandose en la masa de componentes (i) y (iii), por lo que el componente (ii) esta preferiblemente presente en la cantidad de 0,1 a 10 equivalentes molares de componente (ii) con respecto a los equivalentes molares combinados de componente (i) y componente (iv).

9.: Una composicion acuosa de aglutinante de la reivindicacion 8, en donde el aditivo se selecciona del grupo de sales de sulfato de amonio, sales de fosfato de amonio, sales de nitrato de amonio y sales de carbonato de amonio.

5 10.: Una composicion acuosa de aglutinante de la reivindicacion 8, en donde el aditivo se selecciona del grupo de acido sulfurico, acido nitrico, acido borico, acido hipofosforoso y acido fosforico.

11.: Una composicion acuosa de aglutinante de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composicion acuosa de aglutinante comprende ademas un componente (v) en forma de una o mas

10: siliconas reactivas o no reactivas.

12.: Una composicion acuosa de aglutinante de la reivindicacion 11, en donde el componente (v) se

15: selecciona del grupo que consiste en silicona constituida de una cadena principal compuesta de restos organosiloxano, especialmente restos difenilsiloxano, restos alquilsiloxano, preferiblemente restos dimetilsiloxano, que portan al menos un grupo funcional hidroxilo, carboxilo o anhidrido, amina, epoxi o vinilo que puede reaccionar con al menos uno de los constituyentes de la composicion de aglutinante y esta preferiblemente presente en una cantidad de 0,1 % a 15 % en peso, preferiblemente de 0,1 % a 10 % en peso, mas preferiblemente de 0,3 % a 8 % en peso, basandose en los solidos aglutinantes.

20 13.: Una composicion acuosa de aglutinante de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, por lo que la composicion acuosa de aglutinante comprende ademas un componente (vi) en forma de urea, preferiblemente en una cantidad de 0 % a 40 % en peso, preferiblemente de 0 % a 20 % en peso de urea, basandose en la masa de componentes (i) y (iii).

25 14.: Una composicion acuosa de aglutinante de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde >95 % en peso del contenido en solidos total de la composicion esta formado por componente (i), componente (ii), componente (iii), componente (iv), componente (v) y componente (vi), basandose en el contenido en solidos de componente de aglutinante.

30 15.: Un metodo para producir un producto de fibra mineral unida que comprende las etapas de poner en contacto las fibras minerales con una composicion de aglutinante segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, y curar la composicion de aglutinante.

16. 35: Producto de fibra mineral, que comprende fibras minerales en contacto con la composicion de aglutinante curada segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.