ES2639233T3 - Composición de encolado para lana mineral y productos aislantes obtenidos - Google Patents

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Abstract

Composición de encolado para productos aislantes a base de lana mineral, principalmente de roca o de vidrio, caracterizada porque comprende: - al menos un sacárido reductor, - al menos un sacárido hidrogenado, - al menos un agente de reticulación polifuncional, y - al menos un poliglicerol.

Description

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DESCRIPCION
Composicion de encolado para lana mineral y productos aislantes obtenidos
La presente invencion se refiere al campo de productos de aislamiento, termicos y/o acusticos, a base de lana mineral, en particular de vidrio o de roca, y un aglutinante organico exento de formaldehndo.
La invencion se refiere mas particularmente a una composicion de encolado capaz de reticular para formar dicho aglutinante organico, que contiene un sacarido reductor, un sacarido hidrogenado, un agente reticulante polifuncional y un poliglicerol.
La invencion tiene igualmente por objeto los productos aislantes acusticos y/o termicos a base de lana mineral resul- tantes.
La fabricacion de productos de aislamiento a base de lana mineral comprende generalmente una etapa de fabricacion de la lana propiamente dicha, que se puede realizar por diferentes procedimientos, por ejemplo segun la tecnica conocida de formacion de fibras por centrifugacion interna o externa.
La centrifugacion interna consiste en introducir el material mineral fundido (vidrio o roca) en un dispositivo centnfugo que comprende una pluralidad de pequenos orificios, proyectandose el material hacia la pared periferica del dispositivo bajo la accion de la fuerza centnfuga y saliendo en forma de filamentos. A la salida del dispositivo centnfugo, los filamentos son estirados y arrastrados hasta un elemento receptor por una corriente gaseosa que tiene una tempera- tura y una velocidad altas para formar una capa de fibras (o lana mineral).
La centrifugacion externa consiste, a su vez, en verter el material fundido sobre la superficie periferica externa de los elementos rotatorios llamados rotores, de los cuales el material fundido es expulsado bajo la accion de la fuerza centnfuga. Igualmente estan previstos medios de estiramiento por una corriente gaseosa y de recogida sobre un elemento receptor.
Con el fin de asegurar el ensamblaje de las fibras entre sf y permitir que la capa tenga cohesion, se proyecta sobre las fibras, en el recorrido que va desde la salida del dispositivo centnfugo hacia el elemento receptor, una composicion de encolado que contiene una resina termoendurecible. La capa de fibras recubiertas de la composicion de encolado se somete a un tratamiento termico, a una temperatura generalmente superior a 100°C, con el fin de efectuar la policondensacion de la resina y obtener asf un producto de aislamiento termico y/o acustico que tenga propieda- des espedficas, principalmente una estabilidad dimensional, una resistencia a la traccion, una recuperacion del es- pesor despues de la compresion y un color homogeneo.
La composicion de encolado que se va a proyectar sobre la lana mineral se presenta generalmente en forma de una solucion acuosa que contiene la resina termoendurecible y aditivos, tales como un catalizador de reticulacion de la resina, un silano promotor de la adherencia, un aceite mineral anti-polvo, etc. La composicion de encolado se aplica mas frecuentemente a las fibras por pulverizacion.
Las propiedades de la composicion de encolado dependen en gran medida de las caractensticas de la resina. Desde el punto de vista de la aplicacion, es necesario que la composicion de encolado presente una buena capacidad de pulverizacion y que pueda depositarse sobre la superficie de las fibras con el fin de unirlas eficazmente.
La resina debe ser estable durante un periodo de tiempo dado antes de ser utilizada para formar la composicion de encolado, preparandose dicha composicion, generalmente en el momento de su uso, mezclando la resina y los aditivos mencionados anteriormente.
En el plano reglamentario, es necesario que la resina sea considerada no contaminante, es decir que contenga - y que genere durante la etapa de encolado o posteriormente - los menos compuestos posibles que puedan ser noci- vos para la salud humana o el medio ambiente.
Las resinas termoendurecibles mas comunmente utilizadas son resinas fenolicas pertenecientes a la familia de los resoles. Ademas de su buena capacidad para reticular en las condiciones termicas antes mencionadas, estas resinas son solubles en agua, poseen una buena afinidad por las fibras minerales, especialmente de vidrio, y son relati- vamente poco costosas.
Los resoles mas habituales se obtienen por condensacion de fenol y formaldehndo, en presencia de un catalizador basico. Al final, estos resoles contienen una cierta proporcion de monomeros sin reaccionar, en particular formal- dehndo, cuya presencia no es deseable debido a sus probados efectos nocivos.
Por esta razon, las resinas a base de resol se tratan generalmente con urea que reacciona con el formaldetndo libre atrapandolo en forma de condensados de urea-formaldehndo no volatiles. La presencia de urea en la resina propor- ciona ademas una cierta ventaja economica debido a su bajo coste, pues se puede introducir en una cantidad relati- vamente grande sin afectar las calidades de uso de la resina, principalmente sin perjudicar las propiedades mecani- cas del producto final, lo que reduce notablemente el coste total de la resina.
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Sin embargo, se ha observado que, en las condiciones de temperatura a las que se somete la capa para obtener la reticulacion de la resina, los condensados de urea-formaldetudo no son estables; se descomponen volviendo al for- maldetudo y la urea, a su vez degradados al menos parcialmente a amomaco, que son liberados a la atmosfera de la fabrica.
La reglamentacion en materia de proteccion del medio ambiente al volverse mas restrictiva obliga a los fabricantes de productos de aislamiento a buscar soluciones que permitan reducir aun mas los niveles de emisiones indesea- bles, en particular de formaldetudo.
Soluciones que sustituyen a los resoles en las composiciones de encolado son conocidas y se basan en el uso de un acido carboxflico y un alcohol.
En la patente de EE.UU. 5.340.868, la composicion de encolado comprende un polfmero policarboxflico, una p- hidroxilamina y un acido carboxflico monomerico al menos trifuncional.
Se describen tambien composiciones de encolado que comprenden una alcanolamina que contiene al menos dos grupos hidroxilo y un polfmero policarboxflico (Patentes de Ee.UU. 6.071.994, 6.099.773 y 6.146.746) que pueden estar asociados en un copolfmero (Patente de EE.UU. 6.299.936).
Tambien se han propuesto composiciones de encolado que comprenden un polfmero policarboxflico y un poliol (Solicitudes de patentes de EE.UU. 2002/0091185 y 2002/0091185). Estas composiciones pueden contener ademas un catalizador que puede ser un compuesto que contiene fosforo (Patentes de Ee.UU. 5.318.990, 5.661.213, 6.331.350 y solicitud de patente de EE.UU. 2003/0008978), un fluoroborato (Patente de EE.UU. 5.977.232) o bien una ciana- mida, una dicianamida o una cianoguanidina (Patente de EE.UU. 5.932.689) o un tensioactivo cationico, anfotero o no ionico (Solicitud de patente de EE.UU. 2002/0188055) o incluso un agente de acoplamiento de tipo silano (Solicitud de patente de EE.UU. 2004/0002567).
En el documento WO 2006/120523 se describe una composicion de encolado que comprende: (a) un poli(alcohol vimlico), (b) un agente de reticulacion multifuncional seleccionado entre poliacidos no polimericos o sus sales, anhf- dridos o un polialdetudo no polimerico y (c) eventualmente un catalizador, variando la relacion en peso (a)/(b) de 95:5 a 35:65 y siendo el pH al menos igual a 1,25.
Igualmente se conoce por el documento WO 2008/053332 una composicion de encolado que comprende un aducto (a) de un polfmero de azucar y (b) un agente de reticulacion multifuncional elegido entre poliacidos monomericos o sus sales y anhfdridos, que se obtiene en condiciones tales que la relacion en peso (a)/(b) vane de 95:5 a 35:65.
Ademas, se han descrito composiciones de encolado cuya totalidad o parte del alcohol esta sustituida por uno o va- rios sacaridos.
En la solicitud de patente de EE.UU. 2005/0215153, la composicion de encolado esta formada a partir de un preaglu- tinante que contiene un polfmero de acido carboxflico y un poliol, y una dextrina como co-aglutinante.
En la Patente de EE.UU. 5.895.804, la composicion de encolado comprende un polfmero policarboxflico de peso molecular al menos igual a 1000 y un polisacarido de peso molecular al menos igual a 10.000.
En el documento WO 2009/080938, la composicion de encolado comprende al menos un acido organico policarboxf- lico de masa molar inferior o igual a 1000 y al menos un monosacarido y/o polisacarido.
Se conoce por el documento WO 2010/029266 una composicion de encolado que comprende al menos un azucar hidrogenado y un agente de reticulacion polifuncional.
Finalmente, en el documento WO 2013/021112 se describe una composicion de encolado para lana mineral que comprende al menos un sacarido reductor, al menos un sacarido hidrogenado y al menos un agente de reticulacion polifuncional, y en cuya composicion el sacarido hidrogenado representa de 10 a 90% del peso total del sacarido reductor y del sacarido hidrogenado.
Por ultimo en el documento WO 2012/138723 se describe una composicion de encolado para productos aislantes a base de lana mineral que comprende al menos un hidrato de carbono, un agente reticulante y un producto de reac- cion de un alcohol o de un poliol con un acido policarboxflico monomerico o polimerico.
El objetivo de la presente invencion es mejorar la composicion de encolado antes mencionada para conferir mejores propiedades mecanicas a los productos aislantes a base de lana mineral, en particular una recuperacion del espesor despues de una compresion creciente, sin reducir la resistencia a la traccion. En algunos casos, esta ultima incluso se puede aumentar.
Este objetivo se consigue mediante la adicion a la composicion de encolado de al menos un poliglicerol.
Mas exactamente, la composicion de encolado para un producto aislante a base de lana mineral, principalmente de vidrio o de roca, comprende:
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- al menos un sacarido reductor,
- al menos un sacarido hidrogenado,
- al menos un agente de reticulacion polifuncional, y
- al menos un poliglicerol.
La expresion “sacarido reductor” debe entenderse en el sentido convencional, es decir que califica a un monosacari- do o un polisacarido portador de un grupo OH hemiacetalico libre, teniendo este grupo principalmente una accion reductora sobre soluciones cupro-alcalinas.
Como ejemplos de monosacaridos reductores, se pueden citar los sacaridos reductores que contienen de 3 a 8 ato- mos de carbono, preferiblemente aldosas y ventajosamente aldosas que contienen de 5 a 7 atomos de carbono. Las aldosas particularmente preferidas son aldosas naturales (pertenecientes a la serie D), principalmente hexosas, tales como glucosa, manosa y galactosa.
El polisacarido reductor de acuerdo con la invencion se elige entre polisacaridos reductores que tienen una masa molar media en peso inferior a 100.000, preferiblemente inferior a 50.000, ventajosamente inferior a 10.000 e incluso mejor superior a 180.
Ventajosamente, el polisacarido reductor tiene un mdice de polidispersidad (IP) definido por la relacion entre la masa molar media en peso y la masa molar media numerica que es inferior o igual a 10.
Preferiblemente, el polisacarido reductor contiene al menos un resto seleccionado entre las aldosas antes mencio- nadas, ventajosamente glucosa. Son particularmente preferidos los polisacaridos reductores que estan constituidos mayoritariamente (mas del 50% en peso) por restos de glucosa.
Segun un modo de realizacion preferido, la invencion utiliza una mezcla de monosacarido(s) y/o polisacarido(s) reductores, particularmente obtenidos a partir de plantas, en particular una dextrina.
Las dextrinas son compuestos que responden a la formula general (C6H-i0O5)n obtenidas por hidrolisis parcial de almidon. Los procedimientos de preparacion de las dextrinas son conocidos. Por ejemplo, las dextrinas se pueden preparar por calentamiento o secado hasta sequedad de un almidon, generalmente en presencia de un catalizador acido, lo que conduce a la rotura de las moleculas de amilosa y amilopectina que constituyen dicho almidon en pro- ductos de masa molar menor. Las dextrinas se pueden obtener tambien por tratamiento del almidon por via enzima- tica con una o varias amilasas, principalmente microbianas, capaces de hidrolizar los enlaces del almidon. La natura- leza de tratamiento (qmmica o enzimatica) y las condiciones de hidrolisis tienen una incidencia directa sobre la masa molar media y la distribucion de las masas molares de la dextrina.
Las dextrinas de acuerdo con la invencion se pueden obtener a partir de almidon o de derivados del almidon de ori- gen vegetal variado, por ejemplo procedentes de tuberculos tales como patata, mandioca, maranta y batata, proce- dentes de semillas, tales como trigo, mafz, centeno, arroz, cebada, mijo, avena y sorgo, procedentes de frutas tales como la castana, la castana silvestre y la avellana, o procedentes de legumbres, tales como guisantes yjudfas.
En particular se prefieren las dextrinas que tienen un equivalente de dextrosa DE (“Dextrose Equivalent” en ingles) superior o igual a 5, preferiblemente superior o igual a 10, ventajosamente superior o igual a 15, e incluso mejor inferior a 100.
Convencionalmente, el equivalente de dextrosa DE se define por la siguiente relacion:
numero de enlaces alLcosldlcos rotos
DE = 100 x
£
■ .-.l ■
Umero de enlaces gllcos I dicos en el almidon inldal
Por “sacarido hidrogenado” se entiende el conjunto de productos resultantes de la reduccion, de cualquier manera que sea, de un sacarido seleccionado entre monosacaridos, oligosacaridos, polisacaridos lineales, ramificados o dclicos y mezclas de estos productos, principalmente hidrolizados de almidon.
La hidrogenacion del sacarido se puede efectuar por metodos conocidos que trabajan en condiciones de presion de hidrogeno y de temperatura elevadas, en presencia de un catalizador seleccionado de los grupos IB, IIB, IVB, VI, VII y VIII la tabla periodica de los elementos, preferiblemente del grupo que comprende mquel, platino, paladio, cobalto, molibdeno y sus mezclas. El catalizador preferido es mquel Raney. La hidrogenacion transforma el sacarido o la mezcla de sacaridos (por ejemplo, un hidrolizado de almidon) en los polioles correspondientes.
Aunque no se prefiere, la hidrogenacion puede realizarse en ausencia de catalizador de hidrogenacion, y en presencia de una fuente de hidrogeno distinta de hidrogeno gaseoso, por ejemplo un borohidruro de metal alcalino tal como borohidruro sodico.
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Como ejemplos de sacaridos hidrogenados, se puede citar eritritol, arabitol, xilitol, sorbitol, manitol, iditol, maltitol, isomaltitol, lactitol, celobitol, palatinitol, maltotritol y los productos de hidrogenacion de hidrolizados de almidon, prin- cipalmente comercializados por la sociedad Roquette con el nombre Polysorb®. Preferiblemente, se utilizan los productos de hidrogenacion de hidrolizados de almidon, ventajosamente un jarabe de maltitol.
El sacarido hidrogenado de acuerdo con la invencion tiene una masa molar media numerica inferior a 100.000, preferiblemente inferior a 50.000, ventajosamente inferior a 5000, mas particularmente inferior a 1000, e incluso mejor superior a 150.
En la composicion de encolado, el(los) sacarido(s) hidrogenado(s) representa(n) preferiblemente 18 a 80% del peso total del (de los) sacarido(s) reductor(es) y del (de los) sacarido(s) hidrogenado(s), ventajosamente 30 a 70% y mejor aun 35 a 60%.
El agente de reticulacion polifuncional es capaz de reaccionar con los grupos hidroxilo del sacarido reductor, del sacarido hidrogenado y del poliglicerol bajo el efecto del calor para formar enlaces esteres que conducen a la obten- cion de un retmulo polimerico en el aglutinante final. Dicho retmulo polimerico permite establecer enlaces al nivel de los puntos de union de las fibras en la lana mineral.
El agente de reticulacion polifuncional se elige entre los acidos organicos policarboxflicos o las sales de estos aci- dos, los anhfdridos y los polialdehfdos.
Por “acido organico policarboxflico” se entiende un acido organico que comprende al menos dos funciones carboxfli- cas, preferiblemente como maximo 300 y ventajosamente como maximo 70 e incluso mejor como maximo 15 funciones carboxflicas.
El acido organico policarboxflico puede ser un acido no polimerico o polimerico, presenta una masa molar numerica en general inferior o igual a 50.000, preferiblemente inferior o igual a 10.000 y ventajosamente inferior o igual a 5000.
El acido organico policarboxflico no polimerico es un acido adclico, ramificado o no, saturado o insaturado, un acido dclico o un acido aromatico.
El acido organico policarboxflico no polimerico puede ser un acido dicarboxflico, por ejemplo acido oxalico, acido malonico, acido succmico, acido glutarico, acido adfpico, acido pimelico, acido suberico, acido azelaico, acido seba- cico, acido malico, acido tartarico, acido tartronico, acido aspartico, acido glutamico, acido fumarico, acido itaconico, acido maleico, acido traumatico, acido canforico, acido ftalico y sus derivados, principalmente que contengan al menos un atomo de boro o cloro, acido tetrahidroftalico y sus derivados, principalmente que contengan al menos un atomo de cloro tal como el acido clorendico, acido isoftalico, acido tereftalico, acido mesaconico y acido citraconico; un acido tricarboxflico, por ejemplo acido cftrico, acido tricarbalflico, acido 1,2,4-butanotricarboxflico, acido acomtico, acido hemimelttico, acido trimelttico y acido trimesico; un acido tetracarboxflico, por ejemplo acido 1,2,3,4- butanotetracarboxflico y acido piromelftico.
De manera particularmente ventajosa, el acido organico policarboxflico no polimerico contiene dos a cuatro funciones carboxflicas.
Como ejemplos de acido organico policarboxflico polimerico, se pueden citar los homopolfmeros de acido carboxflico insaturado, tales como acido (met)acnlico, acido crotonico, acido isocrotonico, acido maleico, acido cinamico, acido 2-metilmaleico, acido fumarico, acido itaconico, acido 2-metilitaconico, acido a,p-metilenglutarico y monoesteres de acidos dicarbox^licos insaturados, tales como maleatos y fumaratos de alquilo de C1-C10, y copol^meros de al menos un acido carboxflico insaturado antes citado y al menos un monomero vimlico, tal como estireno, sustituido o no sus- tituido con grupos alquilo, hidroxialquilo o sulfonilo, o con un atomo de halogeno, (met)acrilonitrilo, (met)acrilamida, sustituida o no sustituida con grupos alquilo de C1-C10, (met)acrilatos de alquilo, principalmente (met)acrilato de meti- lo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de n-butilo y (met)acrilato de isobutilo, (met)acrilato de glicidilo, butadieno y un ester vimlico, principalmente acetato de vinilo.
Preferiblemente, la composicion de encolado comprende al menos un acido organico policarboxflico no polimerico que tiene una masa molar numerica inferior o igual a 1000, preferiblemente inferior o igual a 750 y ventajosamente inferior o igual a 500, y que contiene dos a cuatro funciones carboxflicas, eventualmente mezclado con al menos un acido organico polimerico.
El agente de reticulacion polifuncional puede ser tambien un anhfdrido, principalmente anhfdrido maleico, anhfdrido succmico o anhfdrido ftalico. Sin embargo, la adicion de un anhfdrido a la composicion de encolado hace que el pH descienda bruscamente, lo que conduce a problemas de corrosion de las instalaciones en la cadena de produccion y de hidrolisis del sacarido hidrogenado. La introduccion de una base permite llevar el pH de la composicion de encolado a un valor suficiente para evitar estos problemas. El coste relacionado con la adicion suplementaria de la base hace que no se prefiera el uso de anhfdrido.
El agente de reticulacion polifuncional puede ser incluso un polialdehfdo.
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Por “polialdehndo” se entiende un aldehndo que comprende al menos dos funciones aldehndo.
Preferiblemente, el polialdehndo es un dialdehndo no polimerico, por ejemplo glioxal, glutaraldehndo, 1,6-hexanodial o dialdehndo 1,4-tereftalico.
Los polialdehndos tienen una reactividad muy alta frente a los grupos hidroxilo del sacarido reductor y del sacarido hidrogenado pero tambien frente a grupos hidroxilo en general, lo que puede presentar inconvenientes, principal- mente una disminucion de la estabilidad y/o una pregelificacion de la composicion de encolado antes del tratamiento de reticulacion termica. Para prevenir estos inconvenientes, las funciones aldehndo del polialdehndo se bloquean ven- tajosamente para impedir la reaccion con los constituyentes presentes en la composicion de encolado antes de la entrada de la lana mineral en el horno. Como ejemplo de agente que permite el bloqueo de las funciones aldehndo, se pueden citar la urea y las ureas dclicas.
Entre los agentes de reticulacion polifuncionales antes mencionados, se prefieren los acidos organicos policarboxfli- cos.
El poliglicerol de acuerdo con la invencion presenta un grado de polimerizacion que vana de 2 a 20, preferiblemente de 2 a 10 e incluso mejor de 2 a 8. Ventajosamente, se utiliza una mezcla de poligliceroles que contiene al menos 50% en peso de diglicerol, triglicerol y tetraglicerol e incluso mejor diglicerol y triglicerol.
En la composicion de encolado, el (los) sacarido(s) reductor(es) y el (los) sacarido(s) hidrogenado(s) representan 10 a 90% en peso de la mezcla constituida por el (los) sacarido(s) reductor(es), el (los) sacarido(s) hidrogenado(s) y el agente de reticulacion polifuncional, preferiblemente 20 a 85%, ventajosamente 30 a 80%, incluso mejor 40 a 65% y de manera particularmente ventajosa 45 a 65%.
El (los) poliglicerol(es) representa(n) generalmente 2 a 50% del peso total del (de los) sacarido(s) reductor(es), del (de los) sacarido(s) hidrogenado(s) y del agente de reticulacion, preferiblemente 5 a 25% y ventajosamente 7 a 15%.
En general, la composicion de encolado segun la invencion no contiene monoalquilamina, dialquilamina y alcanola- mina. En efecto, no se desea que estos compuestos (que son capaces de reaccionar con los otros constituyentes de la composicion de encolado) esten incorporados en el retfculo polimerico del aglutinante final.
La composicion de encolado puede comprender ademas un catalizador, acido o basico, que tiene principalmente como funcion ajustar la temperatura de inicio de la reticulacion.
El catalizador se puede seleccionar entre las bases y acidos de Lewis, tales como arcillas, sflice coloidal o no, aminas organicas, aminas cuaternarias, oxidos metalicos, sulfatos metalicos, cloruros metalicos, sulfatos de urea, cloru- ros de urea y catalizadores a base de silicatos.
El catalizador puede ser igualmente un compuesto que contiene fosforo, por ejemplo una sal hipofosfito de metal alcalino, un fosfito de metal alcalino, un polifosfato de metal alcalino, un hidrogenofosfato de metal alcalino, un acido fosforico o un acido alquilfosfonico. Preferiblemente, el metal alcalino es sodio o potasio.
El catalizador puede ser incluso un compuesto que contenga fluor y boro, por ejemplo acido tetrafluoroborico, o una sal de este acido, principalmente un tetrafluoroborato de metal alcalino, tal como sodio o potasio, un tetrafluoroborato de metal alcalino-terreo, tal como calcio o magnesio, un tetrafluoroborato de zinc y un tetrafluoroborato de amonio.
Preferiblemente, el catalizador es hipofosfito de sodio, fosfito de sodio y mezclas de estos compuestos.
La cantidad de catalizador introducida en la composicion de encolado puede representar hasta 20% del peso total del (de los) sacarido(s) reductor(es), del (de los) sacarido(s) hidrogenado(s) y del agente de reticulacion polifuncional, preferiblemente hasta el 10% y ventajosamente es al menos igual al 1%.
La composicion de encolado de acuerdo con la invencion puede comprender ademas los aditivos convencionales siguientes en las siguientes proporciones calculadas sobre la base de 100 partes en peso de sacarido(s) reduc- tor(es), de sacarido(s) hidrogenado(s) y de agente de reticulacion polifuncional:
- 0 a 2 partes de silano, en particular un aminosilano o epoxisilano,
- 0 a 20 partes de aceite, preferiblemente 4 a 15 partes,
- 0 a 5 partes de silicona,
- 0 a 20 partes de un poliol diferente del sacarido reductor, del sacarido hidrogenado y del poliglicerol antes citados,
- 0 a 30 partes de un “extendedor” seleccionado entre derivados de lignina, tales como lignosulfonato de amonio (LSA) o lignosulfonato de sodio, y protemas animales o vegetales.
El papel de los aditivos es conocido y recordandolo brevemente: el silano es un agente de acoplamiento entre las fibras y el aglutinante, y desempena igualmente el papel de agente anti-envejecimiento; los aceites son agentes anti-
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polvo e hidrofobos; la silicona es un agente hidrofobo que tiene la funcion de reducir la absorcion de agua por el pro- ducto de aislamiento; el “extendedor” es una carga organica soluble o dispersable en la composicion de encolado acuosa que permite principalmente disminuir el coste de la composicion de encolado.
El poliol anadido como aditivo es necesariamente diferente del sacarido reductor, del sacarido hidrogenado y del poliglicerol. Este poliol puede ser principalmente glicerol, un glicol, tal como etilenglicol, propilenglicol, butilenglicol y poli(alquilen)glicoles a base de estos glicoles, u homopolfmeros y copolfmeros de alcohol vimlico.
Cuando el agente de reticulacion polifuncional es un acido organico policarboxflico, la composicion de encolado pre- senta un pH acido, generalmente inferior o igual a 5 y preferiblemente superior o igual a 1,0. Ventajosamente, el pH se mantiene a un valor al menos igual a 1,5 con el fin de limitar los problemas de inestabilidad de la composicion de encolado y de corrosion de la cadena de produccion, gracias a la adicion de un compuesto de amina que no es ca- paz de reaccionar con el sacarido reductor ni con el sacarido hidrogenado, por ejemplo una amina terciaria, principalmente trietanolamina. La cantidad de compuesto de amina puede representar hasta 30 partes en peso del peso total del (de los) sacarido(s) reductor(es), del (de los) sacarido(s) hidrogenado(s) y del agente de reticulacion, en particular un acido organico policarboxflico.
La composicion de encolado esta destinada a ser aplicada sobre la lana mineral, especialmente de vidrio o de roca.
Convencionalmente, la composicion de encolado se proyecta sobre las fibras minerales en la salida del dispositivo centnfugo y antes de su recogida en el elemento receptor en forma de una capa de fibras que despues se trata a una temperatura que permita la reticulacion del encolado y la formacion de un aglutinante infusible. La reticulacion del encolado segun la invencion se realiza a una temperatura comparable a la de una resina formofenolica clasica, a una temperatura superior o igual a 110°C, preferiblemente superior o igual a 130°C y ventajosamente superior o igual a 140°C.
Los productos aislantes acusticos y/o termicos obtenidos a partir de estas fibras encoladas constituyen tambien un objeto de la presente invencion.
Estos productos se presentan generalmente en forma de una esterilla o fieltro de lana mineral, de vidrio o de roca. Los ejemplos siguientes permiten ilustrar la invencion, aunque si limitarla.
En estos ejemplos, se miden:
- la viscosidad, expresada en mPa s, con ayuda de un reometro de tipo rotacional de cono-plano (diametro: 6 mm; 2°) con un cizallamiento que vana de 5 a 500 s'1, a 20°C.
- la humedad de los colchones constituidos por la lana de vidrio encolada no reticulada, antes de su paso por el horno, por pesada antes y despues de secado en un recinto a 105°C durante 1 hora. La humedad de la esterilla se expresa en %.
- la resistencia a la traccion segun la norma ASTM C 686-71 T en una muestra recortada por troquelamiento en el producto de aislamiento. La muestra tiene la forma de un toro de 122 mm de longitud, 46 mm de anchura, un radio de curvatura del corte del borde exterior igual a 38 mm y un radio de curvatura del corte del borde inferior igual a 12,5 mm.
La muestra se coloca entre dos mandriles cilmdricos de una maquina de ensayo, una de las cuales es movil y se desplaza a velocidad constante. Se mide la fuerza de rotura F (en newton) de la muestra y se calcula la resistencia a la traccion RT definida por la relacion entre la fuerza de rotura F y la masa de la muestra. La resistencia a la traccion se mide despues de la fabricacion (RTfab) y despues del tratamiento en un autoclave durante 15 minutos a 105°C y 100% de humedad relativa (RT15).
- el espesor inicial del producto de aislamiento y el espesor despues de diferentes penodos de tiempo bajo compresion con un mdice de compresion (definido como la relacion entre el espesor nominal y el espesor bajo compresion) igual a 8/1. Las mediciones del espesor permiten evaluar el buen comportamiento dimensional del producto.
Ejemplos 1 a 6
Estos ejemplos ilustran la fabricacion de productos de aislamiento a base de lana de vidrio en una lmea industrial.
La lana mineral se produce en continuo en una lmea de 2,4 m de ancho por la tecnica de centrifugacion interna en la que la composicion de vidrio fundido se transforma en fibras por medio de una herramienta denominada plato de centrifugacion, que comprende una cesta que forma una camara de recepcion de la composicion fundida y una banda periferica perforada por una multitud de orificios: el plato se hace girar alrededor de su eje de simetna dispuesto verticalmente, la composicion es expulsada a traves de los orificios bajo el efecto de la fuerza centnfuga y el material que sale de los orificios es estirado en fibras con la ayuda de una corriente de gas de estiramiento.
Convencionalmente, una corona de pulverizacion de encolado esta dispuesta debajo del plato de formacion de fibras con el fin de repartir regularmente la composicion de encolado sobre la lana de vidrio que acaba de ser formada.
La lana mineral asf encolada se recoge en un transportador de cinta equipado con cajas de aspiracion internas que retienen la lana mineral en forma de un fieltro o de una capa sobre la superficie del transportador. El transportador 5 pasa entonces en continuo a un horno a 270°C donde los constituyentes del encolado se polimerizan para formar un aglutinante.
El producto de aislamiento obtenido a la salida del horno presenta una densidad nominal igual a 10,6 kg/m3 y un espesor nominal igual a 80 mm. La cantidad de aglutinante representa 5,2 ± 0,5% del producto de aislamiento.
Las composiciones de encolado utilizadas se recogen en la Tabla 1, expresandose las cantidades en partes en pe- 10 so. Se prepararon por simple mezcla de los constituyentes en agua con agitacion energica hasta disolucion o dispersion completa de los constituyentes.
Los ejemplos 1 a 4 segun la invencion presentan una resistencia a la traccion mayor que en el ejemplo 6 comparati- vo, que contiene glicerol, y comparable o superior al ejemplo 5 comparativo que no los contiene.
El espesor despues de 30 dfas de los productos de los ejemplos 1 a 4 es superior al de los ejemplos 5 y 6 compara- 15 tivos.
Con relacion a los ejemplos 5 y 6 comparativos, la presencia de poliglicerol en los ejemplos 1a 4 tiene la ventaja de reducir fuertemente (al menos la mitad) la humedad de la esterilla encolada y mantener su valor a un nivel comparable con el obtenido con glicerol.
Ejemplos 7 y 8
20 Se procede en las condiciones de los ejemplos 1 a 6 modificadas en que la temperatura del horno es igual a 260°C, que el producto de aislamiento obtenido tiene una densidad nominal igual a 17,5 kg/m3 y un espesor nominal igual a 75 mm y que la composicion de encolado tiene la composicion indicada en la tabla 2 siguiente, estando expresadas las cantidades en partes en peso.
Tabla 2
Ej. 7 Ej. 8 (comp.)
Composicion
Dextrina(1)
31,00 55,00
Jarabe de maltitol(2)
24,00 -
Acido cftrico
45,00 45,00
Poliglicerol
Oxicure® 510(4)
10,00 10,00
Hipofosfito de sodio
5,00 5,00
Y-Aminopropiltrietoxisilano
0,50 0,50
Aceite mineral
8,00 8,00
Silicona
0,90 0,90
Propiedades del producto
Resistencia a la traccion (N/g)
RTfab
3,77 2,57
RT15
2,90 2,00
Espesor (mm)
inicial
106 82
despues de 30 dfas
90 71
El ejemplo 7, que contiene un azucar hidrogenado, presenta una resistencia a la traccion (despues de la fabricacion y despues de tratamiento en autoclave) y un espesor (inicial y despues de 30 dfas) mayor que el del ejemplo 8 com- parativo que no lo contiene.
Tabla 1
Ej. 1 Ej. 2 Ej. 3 Ej. 4 Ej. 5 (comp.) Ej. 6 (comp.)
Composicion
Dextrina(1)
31,00 31,00 31,00 33,10 31,00 31,00
Jarabe de maltitol(2)
24,00 24,00 24,00 17,90 24,00 24,00
Acido cftrico
45,00 45,00 45,00 49,00 45,00 45,00
Poliglicerol
Diglicerol
10,00 - - - - -
PGLC3(3)
- 10,00 - - - -
Oxicure® 510(4)
- - 10,00 7,25 - -
Glicerol
- - - - - 10,00
Hipofosfito de sodio
5,00 5,00 5,00 5,30 5,00 5,00
Y-Aminopropiltrietoxisilano
0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50
Aceite mineral
8,00 8,00 8,00 8,50 8,00 8,00
Silicona
0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90
Propiedades de la esterilla encolada antes de pa- sar por el horno
Humedad (%)
5,0 6,5 5,5 6,0 12,0 5,0
Propiedades del producto
Resistencia a la traccion (N/g)
1,76 1,94 1,93 1,90 1,80 1,69
Espesor despues de 30 dfas (mm)
124 123 124 121 118 119
(1) dextrina procedente de almidon de mafz; masa molar media
en peso: 3510; mdice de polidispersidad IP: 5,2;
equivalente de dextrosa DE: 30; comercializada con la referencia Roclys® C3072S por ROQUETTE FRERES
(2) jarabe de maltitol con 75% de materias secas que contienen 55% de maltitol; comercializado con la referencia
Maltilite® 5575 por TEREOS-SYRAL
(3) mezcla que contiene (en % en peso): diglicerol (25,3%), triglicerol (46,6%), tetraglicerol (18,8%), pentaglicerol (6,0%), hexaglicerol (2,0%) y heptaglicerol (0,7%); comercializado por Solvay
(4) mezcla que contiene (en % en peso): glicerol (29,0%), diglicerol (30,0%), triglicerol (19,0%), tetraglicerol
(11,0%), pentaglicerol (6,0%), hexaglicerol (3,0%), heptaglicerol (1,0%) y octaglicerol (1%);
comercializado por
Cargill n. d. : no determinado

Claims (26)

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    20
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    REIVINDICACIONES
    1. Composicion de encolado para productos aislantes a base de lana mineral, principalmente de roca o de vidrio, caracterizada porque comprende:
    - al menos un sacarido reductor,
    - al menos un sacarido hidrogenado,
    - al menos un agente de reticulacion polifuncional, y
    - al menos un poliglicerol.
  2. 2. Composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el sacarido reductor se reductores que contienen 3 a 8 atomos de carbono, preferiblemente 5 a 7.
  3. 3. Composicion segun la reivindicacion 2, caracterizada porque el monosacarido reductor
  4. 4. Composicion segun la reivindicacion 3, caracterizada porque la aldosa es una hexosa, y galactosa.
  5. 5. Composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque el sacarido reductor es un polisacarido reductor que presenta una masa molar media en peso inferior a 100.000, preferiblemente inferior a 50.000, ventajosamente inferior a 10.000 e incluso mejor inferior a 180.
  6. 6. Composicion segun la reivindicacion 5, caracterizada porque el polisacarido reductor esta constituido como maximo por 50% en peso de restos de glucosa.
  7. 7. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el sacarido reductor es una mezcla de monosacarido(s) reductor(es) y/o polisacarido(s) reductor(es), en particular una dextrina.
  8. 8. Composicion segun la reivindicacion 7, caracterizada porque la dextrina presenta un equivalente de dextrosa superior o igual a 5, preferiblemente superior o igual a 10, ventajosamente superior o igual a 15, e incluso mejor inferior a 100.
  9. 9. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el sacarido hidrogenado se selecciona entre eritritol, arabitol, xilitol, sorbitol, manitol, iditol, maltitol, isomaltitol, lactitol, celobitol, palatinitol, maltotritol y los productos de hidrogenacion de hidrolizados de almidon.
  10. 10. Composicion segun la reivindicacion 9, caracterizada porque el sacarido hidrogenado es el producto de hidroge- nacion de un hidrolizado de almidon, preferiblemente un jarabe de maltitol.
  11. 11. Composicion segun la reivindicacion 9 o 10, caracterizada porque el sacarido hidrogenado tiene una masa molar media numerica inferior a 100.000, preferiblemente inferior a 50.000, ventajosamente inferior a 5000, mas particu- larmente inferior a 1000 e incluso mejor superior a 150.
  12. 12. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el poliglicerol presenta un grado de polimerizacion que vana de 2 a 20, preferiblemente de 2 a 10 e incluso mejor de 2 a 8.
  13. 13. Composicion segun la reivindicacion 12, caracterizada porque el poliglicerol es una mezcla de poliglicerol que contiene al menos 50% en peso de diglicerol, triglicerol y tetraglicerol, e incluso mejor diglicerol y triglicerol.
  14. 14. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el (los) sacarido(s) hidrogenado(s) representa(n) 18 a 80% del peso total del (de los) sacarido(s) reductor(es) y del (de los) sacarido(s) hidrogenado(s), preferiblemente 30 a 70% y ventajosamente 35 a 60%.
  15. 15. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque el agente de reticulacion polifuncional se elige entre los acidos organicos policarboxflicos o las sales de estos acidos, los antudridos y los polialdetudos.
  16. 16. Composicion segun la reivindicacion 15, caracterizada porque el acido organico policarboxflico comprende al menos dos funciones carboxflicas, preferiblemente como maximo 300 y ventajosamente como maximo 70 e incluso mejor como maximo 15 funciones carboxflicas.
  17. 17. Composicion segun la reivindicacion 16, caracterizada porque el acido organico policarboxflico es un acido no polimerico o polimerico y porque presenta una masa molar media numerica en general inferior o igual a 50.000, preferiblemente inferior o igual a 10.000 y ventajosamente inferior o igual a 5000.
  18. 18. Composicion segun la reivindicacion 16 o 17, caracterizada porque el acido organico policarboxflico es no polimerico y contiene de dos a cuatro funciones carboxflicas.
    elige entre monosacaridos
    es una aldosa.
    tal como glucosa, manosa
    5
    10
    15
    20
    25
  19. 19. Composicion segun la reivindicacion 15, caracterizada porque el anhudrido es anhudrido maleico, anhudrido suc- cmico o anhudrido ftalico.
  20. 20. Composicion segun la reivindicacion 15, caracterizada porque el polialdehudo es un dialdehudo no polimerico, tal como glioxal, glutaraldehudo, 1,6-hexanodial o dialdehudo 1,4-tereftalico.
  21. 21. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizada porque el (los) sacarido(s) reductor(es) y el (los) sacarido(s) hidrogenado(s) representan 10 a 90% del peso de la mezcla constituida por el (los) sacarido(s) re- ductor(es), el (los) sacarido(s) hidrogenado(s) y el agente de reticulacion polifuncional, preferiblemente 20 a 85%, ventajosamente 30 a 80%, incluso mejor 40 a 65% y particularmente ventajoso 45 a 65%.
  22. 22. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque el (los) poliglicerol(es) represen- ta(n) 2 a 50% del peso total de (de los) sacarido(s) reductor(es), de (de los) sacarido(s) hidrogenado(s) y del agente de reticulacion polifuncional, preferiblemente 5 a 25% y ventajosamente 7 a 15%.
  23. 23. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizada porque comprende ademas un catalizador seleccionado entre acidos y bases de Lewis, compuestos que contienen fosforo y compuestos que contienen fluor y boro.
  24. 24. Composicion segun la reivindicacion 20, caracterizada porque el catalizador representa hasta el 20% del peso total del (de los) sacarido(s) reductor(es), del (de los) sacarido(s) hidrogenado(s) y del agente de reticulacion polifuncional, preferiblemente hasta 10%, y ventajosamente es al menos igual a 1%.
  25. 25. Composicion segun una de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizada porque comprende ademas los aditivos siguientes en las siguientes proporciones calculadas sobre la base de 100 partes en peso de sacarido(s) reduc- tor(es), de sacarido(s) hidrogenado(s) y de agente de reticulacion polifuncional:
    - 0 a 2 partes de silano, en particular un aminosilano o epoxisilano,
    - 0 a 20 partes de aceite, preferiblemente 4 a 15 partes,
    - 0 a 5 partes de silicona,
    - 0 a 20 partes de un poliol diferente del sacarido reductor, del sacarido hidrogenado y del poliglicerol antes citados,
    - 0 a 30 partes de un “extendedor” seleccionado entre derivados de lignina, tales como lignosulfonato de amonio (LSA) o lignosulfonato de sodio, y protemas animales o vegetales.
  26. 26. Producto aislante acustico y/o termico a base de lana mineral, principalmente de vidrio o de roca, encolado con ayuda de la composicion de encolado segun una de las reivindicaciones 1 a 25.
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