ES2952098T3 - Proceso para fabricar lana mineral - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para fabricar productos aislantes a base de lana mineral, que comprende - la aplicación, a fibras de lana mineral, de un compuesto aglutinante que contiene (a) al menos un carbohidrato elegido entre azúcares reductores, azúcares no reductores, azúcares hidrogenados y una mezcla de los mismos, (b) al menos un agente para reticular el (los) carbohidrato(s), - la evaporación de la fase disolvente del compuesto aglutinante y - el endurecimiento térmico de la fracción no volátil del compuesto, caracterizándose dicho proceso por el hecho de que al compuesto aglutinante, preferiblemente inmediatamente antes de su aplicación a las fibras de lana mineral, se le añade una emulsión de aceite en agua que comprende agua, un aceite mineral, al menos un tensioactivo no iónico y un polisacárido soluble en agua, siendo el diámetro medio de las gotitas de aceite de la emulsión estable de aceite en agua, determinado mediante análisis del tamaño de partículas por difracción láser, superior a 5 μm. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Proceso para fabricar lana mineral

La presente solicitud se refiere a un proceso para fabricar productos de aislamiento térmico basados en lana mineral usando agentes antipolvo de tipo emulsión de aceite en agua.

La fabricación de productos aislantes basados en lana mineral generalmente comprende una etapa de fabricación de fibras de vidrio o fibras de roca mediante un proceso de centrifugación. En su jornada entre el dispositivo de centrifugación y la cinta de recogida de fibra, se pulveriza una composición acuosa de aglutinación, también denominada aglutinante, sobre las fibras mientras todavía están calientes, y la composición se somete a una reacción de termoendurecimiento a temperaturas de aproximadamente 200 0C.

Las resinas fenólicas que se han utilizado durante varias décadas como aglutinantes se reemplazan cada vez más con productos derivados de fuentes renovables y que emiten muy poco o nada de formaldehído, que es un compuesto considerado potencialmente perjudicial para la salud humana.

Por lo tanto, es una práctica conocida, por ejemplo, de los documentos US-8197587 y US-2011/0223364, unir fibras minerales con composiciones de aglutinación acuosas libres de formaldehído que contienen, como reactivos térmicamente reticulables, carbohidratos y ácidos policarboxílicos.

Además, se sabe que se incorpora a una composición acuosa aglutinante para fibras minerales, un agente para reducir el polvo. El agente antipolvo usado más comúnmente es un aceite mineral. Para garantizar un mezclado homogéneo del aceite mineral con la composición acuosa aglutinante y una cantidad de agente antipolvo aplicado que sea estable a lo largo del tiempo, se ha propuesto envasar el aceite mineral en forma de una emulsión de aceite en agua estabilizada por tensioactivos y/o espesantes de la fase acuosa.

Los documentos WO 2015/132518 y WO 2015/181458 describen un proceso para fabricar productos aislantes basados en lana mineral que comprende la aplicación a las fibras minerales de una composición acuosa de aglutinante basada en azúcares y el endurecimiento térmico de la composición. Se añade una emulsión de aceite en agua de un mineral a la composición acuosa de aglutinante con el fin de reducir la formación de polvo en el producto de aislamiento. La emulsión antipolvo usada (HydroWax® 88) contiene gotas de aceite mineral con un diámetro de aproximadamente 1,8 μm.

El documento WO 2012/118939 también describe un proceso para fabricar productos aislantes basados en fibras minerales usando una composición acuosa de aglutinante basada en dextrinas (azúcares oligoméricos). Se añade una emulsión antipolvo (emulsión de aceite) a la composición de aglutinante. Esta solicitud no contiene información sobre el tamaño de las gotas de aceite de emulsión.

Se buscan generalmente emulsiones que son tan finas y tan estables como sea posible. La presente invención se basa en el descubrimiento de que la gran estabilidad y finura de las emulsiones de aceite en agua utilizadas hasta la fecha podrían limitar la efectividad de los agentes anti-polvo.

Específicamente, se supone generalmente que la fracción de aceite mineral eficaz para retener el polvo es la fracción que se extiende sobre la superficie de la capa de aglutinante (que está en la interfase aglutinante/aire) curada al final de la etapa de curado. Por lo tanto, el aceite mineral debe separarse-durante la etapa de aplicación sobre las fibras o inmediatamente después de los otros ingredientes de la composición aglutinante para formar una capa superficial que recubra la capa de aglutinante. Específicamente, las gotas de aceite mineral atrapadas en el aglutinante curado serían ineficaces para retener las partículas de polvo.

El problema técnico detrás de la presente invención, por lo tanto, resulta de una restricción de dos veces, concretamente

- de la necesidad de proporcionar una emulsión de aceite en agua de agente antipolvo que sea estable hasta el momento en que se aplique la composición de aglutinante, y

- de la necesidad, cuando se pulveriza la composición aglutinante, desestabiliza rápidamente la emulsión para formar una capa de aceite sobre la superficie de la capa de aglutinante.

El solicitante, en el contexto de sus estudios de investigación dirigidos a optimizar las emulsiones antipolvo para lana mineral unida por aglutinantes de base biológica, ha descubierto que un parámetro importante a tener en cuenta es el tamaño de las gotas de aceite. Las emulsiones que contienen gotas relativamente grandes, que tienen un tamaño del orden de varias micras a varias decenas de micras, fueron más efectivas que emulsiones más finas con gotas del orden de gotas de un micrón o submicrónicas.

Sin desear quedar ligado a teoría alguna, los inventores creen que este efecto se debe a una desestabilización acelerada de la emulsión. En el proceso de fabricación de lana mineral, los aspectos cinéticos son específicamente importantes: la emulsión anti-polvo, preferentemente estable durante el almacenamiento, se inyecta en la línea que alimenta el anillo de encolado con la composición de aglutinación acuosa. Varios segundos más tarde, la mezcla de composición de aglutinación/emulsión anti-polvo se dispersa en el aire por boquillas de pulverización y entra en contacto con fibras minerales que todavía están calientes. La viscosidad de la composición aglutinante aplicada aumenta muy rápidamente después de la evaporación de la fase acuosa y el aglutinante se cura permanentemente calentando en el horno de secado varias decenas de segundos más tarde. Por lo tanto, en los primeros segundos después de la aplicación sobre las fibras, las gotas de aceite mineral antipolvo deben coalescer y formar una película sobre la superficie de la capa de aglutinante. Si las gotas de aceite son demasiado pequeñas, la desestabilización de la emulsión es demasiado lenta y una fracción demasiado grande de aceite corre el riesgo de quedar atrapada en forma de gotas finas en el volumen del aglutinante curado.

Las emulsiones de aceite en agua usadas en la presente invención son, por lo tanto, más efectivas que las de la técnica anterior porque contienen gotitas de aceite más grandes que coalescen más fácilmente y migran más rápidamente a la interfase aglutinante/aire. La ruptura facilitada de la emulsión acelera la migración del aceite a la interfase aglutinante/aire y reduce, o incluso elimina, la cantidad de aceite atrapado en el volumen del aglutinante curado. El resultado de esto es un aumento en la eficacia del antipolvo.

Por lo tanto, la presente invención se refiere a un proceso para fabricar productos aislantes basados en lana mineral, como se define en la reivindicación 1. La expresión “agente de reticulación para los carbohidratos de reticulación” se entiende en la presente solicitud para significar un compuesto capaz de reaccionar, opcionalmente en presencia de un catalizador, con los carbohidratos y de formar con estos últimos una red tridimensional que es al menos parcialmente insoluble.

Por lo tanto, el proceso según la invención comprende las siguientes cuatro etapas:

(1) mezclar la composición aglutinante con la emulsión de aceite en agua, denominada en lo sucesivo emulsión antipolvo,

(2) aplicar la mezcla obtenida a las fibras de lana mineral, preferiblemente mediante pulverización (dispersión de la composición de aglutinante en el aire),

(3) evaporar la fase volátil de la mezcla de la composición de aglutinante y de la emulsión anti-polvo, y (4) curado térmico de la fracción no volátil a alta temperatura, generalmente al menos igual a 200 0C.

La emulsión de aceite en agua usada en la presente invención es preferiblemente una emulsión estable. Esto significa que puede almacenarse, en ausencia de agitación, durante varias semanas a una temperatura entre 20 °C y 50 °C sin que el diámetro medio de las gotas de aceite que contiene aumente significativamente.

El contenido de aceite de las emulsiones antipolvo de la presente invención es entre el 30 % y el 70 % en peso, preferiblemente entre el 40 % y el 65 % en peso y en particular entre el 45 % y el 60 % en peso.

Las emulsiones antipolvo usadas en la presente invención contienen, como agente antipolvo, aceite mineral también denominado parafina líquida. De forma ventajosa tiene una viscosidad cinemática a 20 °C entre 100 y 6000 mm 2/s. El solicitante ha obtenido resultados particularmente ventajosos con un aceite mineral de “alta viscosidad” que tiene una viscosidad cinemática a 20 0C (ISO 3104) entre 1000 y 5000 mm2/s. En consecuencia, este intervalo de viscosidad cinemática del aceite mineral es particularmente preferido.

Los aceites minerales están disponibles en el mercado, por ejemplo, con los nombres Novadex C₃04 o Catenex S579 (aceite de alta viscosidad) o Novadex B110 (aceite de baja viscosidad).

La emulsión anti-polvo de aceite en agua se estabiliza mediante una combinación de dos componentes, a saber: - un tensioactivo no iónico o una mezcla de tensioactivos no iónicos, y

- un polímero espesante para espesar la fase acuosa.

En principio, el uso puede estar hecho de cualquier tensioactivo no iónico conocido por sus propiedades emulsionantes. Tiene generalmente un HLB ( Balance Lipófilo Hidrófilo ) superior a 10.

Como ejemplos de tensioactivos no iónicos que pueden usarse para la presente invención, se pueden hacer mención de:

- ásteres de ácidos grasos, en particular derivados polialcoxilados de ácidos grasos,

- éteres de alcoholes grasos, en particular derivados polialcoxilados de alcoholes grasos,

- derivados polialcoxilados de polioles tales como derivados polialcoxilados de glicerol o de trimetilolpropano,

- copolímeros de bloque de poli (óxido de etileno) y de poli (óxido de propileno), en particular poloxámeros que son copolímeros tribloque que comprenden un bloque central de poli (óxido de propileno) y dos bloques de poli (óxido de etileno).

La cantidad total de tensioactivo(s) no iónico(s) está entre 0,5 y 5 partes en peso, preferiblemente entre 1,2 y 3 partes en peso y en particular entre 1,5 y 2,8 partes en peso por 100 partes en peso de aceite mineral.

Se conocen los polímeros espesantes para espesar la fase acuosa. Son polisacáridos que son solubles en agua a temperatura ambiente. Como ejemplos de tales polisacáridos, se pueden mencionar derivados de celulosa, en particular éteres de celulosa hidrófilos tales como hidroxialquilcelulosas y carboxialquilcelulosas, maltodextrinas, gomas naturales tales como goma xantana, goma guar y escleroglucanos. Por supuesto, es posible usar una combinación de estos espesantes.

Cuando se expresa con respecto a la cantidad de aceite mineral, la cantidad de polisacárido soluble en agua es entre 0,1 y 2 partes en peso, preferiblemente entre 0,5 y 1 parte en peso por 100 partes en peso de aceite mineral.

Para preparar la emulsión de aceite en agua de la presente invención, primero se prepara una solución acuosa del tensioactivo, o de los tensioactivos, y del polímero espesante para espesar la fase acuosa. La disolución de estos dos componentes solubles en agua puede requerir un calentamiento moderado de la fase acuosa, por ejemplo a una temperatura entre 30 y 80 0C, y un tiempo de agitación relativamente largo entre aproximadamente 1 hora y 20 horas. Sin embargo, es preferible que después de volver a la temperatura ambiente, los dos componentes permanecen solubles en el agua.

A continuación, el aceite mineral se añade a la fase acuosa que contiene el tensioactivo y el polisacárido soluble en agua en el estado disuelto. Después, la mezcla se somete a esfuerzos de cizallamiento o a ondas ultrasónicas hasta que se obtiene una emulsión estable.

El solicitante utilizó, para obtener emulsiones de aceite en agua con gotas con un tamaño medio superior a 5 μm, un dispersor Ultra-Turrax IKA T50 con una herramienta de dispersión S50N - G45G, operando el dispersor a la velocidad máxima (10.000 rpm) durante alrededor de 1 a 5 min.

El tamaño de las gotas se puede ajustar modificando la tensión de cizallamiento usada (es decir, la velocidad de cizallamiento del dispersador) o la viscosidad del aceite mineral usado:

- para un aceite mineral dado, mayor será el esfuerzo de cizallamiento, más pequeñas son las gotículas; cuando se desea aumentar su diámetro, es necesario reducir la velocidad de rotación de la herramienta de dispersión,

- para una tensión de cizallamiento dada, más viscoso es el aceite, mayor es el diámetro de las gotículas; por lo tanto, cuando se desea reducir el diámetro, es aconsejable elegir un aceite menos viscoso.

La cantidad de tensioactivos no iónicos y/o agente espesante tiene poca influencia en el diámetro de las gotas, pero tiene una influencia sobre la estabilidad de las emulsiones obtenidas.

El diámetro medio de volumen de las gotas de aceite de la emulsión obtenida se determina entonces mediante análisis de tamaño de partícula láser usando un analizador de tamaño de partícula por difracción láser (Metasizer 2000 o Metasizer 3000) a una temperatura de 20 °C. Para esto, la emulsión debe diluirse en un gran volumen de agua (dilución de aproximadamente 1/1000 a 1/100.000). Sin embargo, el valor del diámetro medio es independiente de la dilución realizada.

Como ya se ha explicado en la introducción, el solicitante observó que, para una cantidad dada de aceite aplicado, las emulsiones de aceite en agua de la presente invención que tienen una distribución de tamaño de partícula con un diámetro medio de más de 5 μm tenían una mejor efectividad del antipolvo que las emulsiones de la técnica anterior que contenían gotas de menor tamaño.

Este diámetro medio está entre 5,1 y 150 μm, preferiblemente entre 6,0 y 100 μm, más preferiblemente entre 6,5 y 60 μm, más preferiblemente aún entre 7 y 40 μm, preferiblemente entre 8 y 35 μm, en particular entre 10 y 30 μm.

La composición de aglutinante a base de carbohidratos y agente de reticulación, preferiblemente ácidos policarboxílicos, utilizada en la presente invención es conocida y se describe, por ejemplo, en los documentos US 8197587, WO2010/029266, WO2013/014399, WO2015/181458, WO2012/168619, WO2012/168621, WO2012/072938.

En la presente solicitud, el término “carbohidratos” tiene un significado más amplio de lo habitual, ya que engloba no sólo a los carbohidratos en sentido estricto, es decir azúcares reductores o carbohidratos de fórmula Cn(H²O)p que tienen al menos un grupo aldehído o cetona (grupo reductor), sino también a los productos de hidrogenación de estos carbohidratos donde el grupo aldehído o cetona se ha reducido a un alcohol. Este término también abarca los azúcares no reductores que consisten en varias unidades de carbohidratos, de las cuales los carbonos que portan el hidroxilo hemiacetal están implicados en los enlaces glucosídicos que conectan las unidades entre sí.

El componente de carbohidrato (componente (a)) de la composición de aglutinación según la invención puede consistir únicamente en azúcares hidrogenados y estar libre de azúcares reductores o no reductores. Esta realización es beneficiosa ya que conduce a productos aislantes que son particularmente incoloros.

Los productos aislantes basados en lana mineral obtenida con una composición aglutinante que tiene un cierto contenido de azúcares reductores son relativamente más coloreados, pero pueden tener una ventaja económica real relacionada con el bajo coste de reducción de azúcares o de mezclas de azúcares incompletamente hidrogenados.

En la presente invención, el término “ azúcar hidrogenado” significa todos los productos resultantes de la reducción de un sacárido elegido entre monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos y mezclas de estos productos.

El azúcar hidrogenado es preferiblemente un producto de hidrogenación de un hidrolizado de almidón.

Los hidrolizados de almidón son productos obtenidos por hidrólisis enzimática y/o ácida de almidón. El grado de hidrólisis se caracteriza, generalmente, por el equivalente de dextrosa (DE - Dextrose Equivalent), definido por la siguiente relación:

número de enlaces glucósidos interrumpidos

DE = 100 x

número de enlaces glucósidos en el almidón inicial.

Los hidrolizados de almidón preferidos tienen, antes de la etapa de hidrogenación, un DE comprendido entre 5 y 99 y, de forma ventajosa, entre 10 y 80.

La hidrogenación del sacárido puede realizarse por métodos conocidos, trabajando en condiciones de alta presión de hidrógeno y alta temperatura, en presencia de un catalizador elegido de los elementos de los grupos IB, IIB, IVB, VI, VII y VIII de la tabla periódica de los elementos, preferiblemente del grupo que comprende níquel, platino, paladio, cobalto, molibdeno y mezclas de los mismos. El catalizador preferido es níquel Raney. La hidrogenación convierte el azúcar o la mezcla de azúcares (hidrolizado de almidón) en polioles o alcoholes de azúcar.

Ejemplos de azúcares hidrogenados que pueden mencionarse incluyen eritritol, arabitol, xilitol, sorbitol, manitol, iditol, maltitol, isomaltitol, lactitol, celobitol, palatinitol, maltotritol y los productos de hidrogenación de hidrolizados de almidón.

Se usarán preferentemente los productos de hidrogenación de hidrolizados de almidón.

Preferiblemente, el azúcar hidrogenado o mezcla de azúcares hidrogenados consiste principalmente, es decir, más de 50 % en peso, en maltitol (producto de hidrogenación de maltosa, un dímero de glucosa resultante de la hidrólisis enzimática de almidón).

El componente de carbohidrato (componente (a)) puede consistir únicamente en azúcares reductores. Sin embargo, por las razones indicadas anteriormente, preferentemente contiene una fracción significativa de azúcares hidrogenados. La proporción de azúcares hidrogenados en el carbohidrato está ventajosamente entre el 25 % y el 100 % en peso, y el componente (a) contiene entonces hasta el 75 % en peso de uno o más azúcares reductores o no reductores, además del o de los azúcares hidrogenados.

El contenido de azúcares hidrogenados en el carbohidrato (componente (a)) es preferiblemente al menos igual al 30 % en peso, en particular al menos igual al 50 % en peso e idealmente al menos igual al 70 % en peso.

Los azúcares reductores incluyen osas (monosacáridos) y ósidos (disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos).

Ejemplos de monosacáridos que pueden mencionarse incluyen aquellos que comprenden de 3 a 8 átomos de carbono, preferiblemente aldosas y ventajosamente aldosas que contienen de 5 a 7 átomos de carbono. Las aldosas particularmente preferidas son las aldosas naturales (pertenecientes a la serie D), en particular las hexosas tales como glucosa, manosa y galactosa.

Ejemplos de disacáridos que pueden utilizarse como azúcares reductores son lactosa o maltosa

Los polisacáridos que pueden utilizarse para la presente invención tienen preferiblemente un peso molecular promedio en peso de menos de 100.000, preferiblemente menos de 50.000, de forma ventajosa menos de 10.000.

Preferiblemente, el polisacárido contiene al menos una unidad seleccionada de las aldosas anteriormente mencionadas, de forma ventajosa glucosa. Especialmente preferidos son los polisacáridos reductores que consisten predominantemente (más del 50 % en peso) en unidades de glucosa.

El azúcar reductor puede ser, en particular, una mezcla de monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos, en particular una dextrina.

Las dextrinas son compuestos correspondientes a la fórmula general (C⁶H¹⁰O⁵K Se obtienen mediante la hidrólisis parcial del almidón. Su equivalente de dextrosa (DE) está de forma ventajosa entre 5 y 99, preferiblemente entre 10 y 80.

El azúcar no reductor es preferiblemente un oligosacárido no reductor que contiene como máximo diez unidades de hidrato de carbono.

Ejemplos de tales azúcares no reductores son disacáridos tales como trehalosa, isotrehalosas, sacarosa e isosacarosas, trisacáridos tales como melezitosa, gentianosa, rafinosa, erlosa y umbeliferosa, tetrasacáridos tales como estaquiosa, y pentasacáridos tales como verbascosa.

Se prefieren sacarosa y trehalosa, y la sacarosa es aún mejor.

El componente (a), a saber, el hidrato de carbono constituido por azúcares hidrogenados y/o azúcares reductores y/o no reductores, representa ventajosamente del 30 % al 70 % en peso y preferentemente del 40 % al 60 % en peso de sólidos de la composición aglutinante. Estos valores son antes de la adición de la emulsión anti-polvo.

El agente de reticulación usado en la presente invención se selecciona preferiblemente de ácidos policarboxílicos, sales y anhídridos de ácidos policarboxílicos, sales metálicas de ácidos minerales y sales de amina y amonio de ácidos minerales.

Los ácidos minerales son, por ejemplo, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido nítrico y ácido clorhídrico. Las sales metálicas pueden ser sales de metales alcalinos, metales alcalinotérreos y metales de transición.

Los ácidos minerales y sus sales que pueden utilizarse como reticulantes en la presente invención se describen por ejemplo en las solicitudes WO2012/168619, WO2012/168621 y WO2012/072938.

En una realización preferida, el agente de reticulación comprende un ácido policarboxílico o es un ácido policarboxílico. El ácido policarboxílico puede ser un ácido polimérico (es decir obtenido por polimerización de monómeros carboxilados) o un ácido monomérico.

Para limitar la viscosidad de la composición aglutinante, este ácido policarboxílico tiene ventajosamente una masa molar media en número inferior o igual a 50.000, preferentemente inferior o igual a 10.000 y ventajosamente inferior o igual a 5.000.

Se pueden citar, como ejemplos de ácidos policarboxílicos poliméricos, los homopolímeros y copolímeros obtenidos a partir de monómeros que llevan al menos un grupo ácido carboxílico tales como ácido (met)acrílico, ácido crotónico, ácido isocrotónico, ácido maleico, ácido cinámico, ácido 2-metilmaleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido 2-metilitacónico, ácido a,p-metilenglutárico y monoésteres de ácidos dicarboxílicos insaturados, tales como maleatos y fumaratos de alquilo C¹-C¹⁰. Los copolímeros pueden contener además uno o varios monómeros vinílicos o acrílicos, como acetato de vinilo, estireno no sustituido o sustituido con grupos alquilo, hidroxilo o sulfonilo, o con un átomo de halógeno, (met)acrilonitrilo, (met)acrilamida, (met)acrilatos de alquilo C¹-C¹⁰, en particular (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de n-butilo e isobutilo (met)acrilato.

En una realización especialmente preferida, el componente (b) es o comprende un ácido policarboxílico monomérico. Ácido policarboxílico monomérico significa un ácido policarboxílico que no resulta de la polimerización de monómeros carboxilados. Por lo tanto, un ácido policarboxílico monomérico no contiene una cadena de unidades recurrentes.

Puede ser un ácido dicarboxílico, tricarboxílico o tetracarboxílico.

Los ácidos dicarboxílicos abarcan, por ejemplo, ácido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido málico, ácido tartárico, ácido tartrónico, ácido aspártico, ácido glutámico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido maleico, ácido traumático, ácido canfórico, ácido ftálico y derivados de los mismos, que contienen especialmente al menos un átomo de boro o cloro, ácido tetrahidroftálico y derivados del mismo, que contienen especialmente al menos un átomo de cloro tal como ácido clorenídico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido m

Los ácidos tricarboxílicos abarcan, por ejemplo, ácido cítrico, ácido tricarbalílico, ácido 1,2,4-butanotricarboxílico, ácido aconítico, ácido hemimelítico, ácido trimelítico y ácido trimésico.

Como ácido tetracarboxílico, se puede citar, por ejemplo, el ácido 1,2,3,4-butanotetracarboxílico y el ácido piromelítico. El ácido cítrico se usará preferiblemente.

El componente (b) representa ventajosamente del 30 % al 70 % en peso y preferentemente del 40 % al 60 % en peso de sólidos de la composición aglutinante de la presente invención. Estos valores son antes de la adición de la emulsión anti-polvo.

La relación de peso del componente (a) con respecto al componente (b) es preferiblemente entre 70:30 y 30:70, en particular entre 60:40 y 40:60.

La composición aglutinante comprende además preferentemente un catalizador de esterificación que puede seleccionarse, por ejemplo, entre ácidos y bases de Lewis, tales como arcillas, sílice coloidal o no coloidal, óxidos metálicos, sulfatos de urea, cloruros de urea y catalizadores a base de silicato.

El catalizador puede ser también un compuesto que contenga fósforo, por ejemplo, un hipofosfito de metal alcalino, un fosfito de metal alcalino, un polifosfato de metal alcalino, un hidrogenofosfato de metal alcalino, un ácido fosfórico o un ácido alquilfosfónico. Preferiblemente, el metal alcalino es sodio o potasio.

El catalizador puede ser, además, un compuesto que contiene flúor y boro, por ejemplo, ácido tetrafluoroborónico o una sal de este ácido, notablemente un tetrafluoroborato de un metal alcalino tal como sodio o potasio, un tetrafluoroborato de un metal alcalinotérreo tal como calcio o magnesio, un tetrafluoroborato de cinc o un tetrafluoroborato de amonio.

Preferiblemente, el catalizador es hipofosfito de sodio, fosfito de sodio o una mezcla de estos compuestos.

La cantidad de catalizador introducida en la composición aglutinante representa generalmente como máximo el 20 % en peso, ventajosamente del 1 al 10 % en peso, con respecto al peso total de los componentes (a) y (b).

La composición aglutinante según la invención puede comprender además los siguientes aditivos convencionales en las siguientes proporciones calculadas sobre la base de 100 partes en peso de los componentes (a) (b):

de 0 a 2 partes de silano, en particular un aminosilano,

de 0,1 a 3 partes en peso de poliorganosiloxano, preferiblemente polidimetilsiloxano (PDMS),

de 0 a 20 partes de un poliol diferente de los azúcares hidrogenados,

de 0 a 30 partes, preferiblemente de 0 a 20 partes, de urea,

de 0 a 30 partes de una carga extendedora (extender) seleccionada entre derivados de la lignina tales como lignosulfonato amónico (ALS) o lignosulfonato sódico, y proteínas animales o vegetales.

El papel de estos aditivos es conocido y se recuerda brevemente:

El silano es un agente de acoplamiento capaz de reaccionar tanto con la superficie de las fibras como con los componentes del aglutinante.

El poliorganosiloxano es preferiblemente una función de cojinetes de polidiorganosiloxano capaces de reaccionar con los constituyentes (a) o (b) de la composición de aglutinación y/o con los grupos silanol de la superficie del vidrio. Estas funciones son, por ejemplo, funciones silanol, carboxilo, anhídrido, amina, epoxi o vinilo, en particular funciones silanol y carboxilo.

El papel de este poliorganosiloxano es reducir la naturaleza hidrófila del aglutinante curado y del producto final obtenido.

La silicona reactiva es preferiblemente líquida a temperatura ambiente. Su masa molar media es generalmente menor o igual a 50000, preferiblemente menor o igual a 10000.

Preferiblemente, la silicona reactiva comprende una función reactiva, de forma ventajosa una función silanol, en cada uno de sus extremos de cadena.

La función reactiva de la silicona reactiva puede bloquearse con un grupo protector que libera dicha función reactiva bajo el efecto del calor. La proporción de silicona reactiva en la composición aglutinante varía generalmente de 0,1 a 3 partes, preferentemente de 0,3 a 2,5 partes, ventajosamente de 0,5 a 2,0 partes y mejor de 0,7 a 1,8 partes en peso, por 100 partes en peso de la suma de los componentes (a) y (b).

La preparación de la composición aglutinante se lleva a cabo simplemente mezclando con agua los constituyentes mencionados anteriormente.

En el proceso de la presente invención, el aditivo antipolvo, es decir, la emulsión de aceite en agua, se añade a la composición aglutinante preferiblemente inmediatamente antes de su aplicación sobre las fibras de lana mineral. La aplicación de la composición aglutinante sobre las fibras minerales se lleva a cabo preferiblemente por medio de un anillo de pulverización que comprende una pluralidad de toberas.

En una realización, la emulsión de aceite en agua se añade al tanque de la composición aglutinante y la mezcla obtenida puede mezclarse mediante un sistema de mezclado convencional hasta que haya una distribución uniforme de las gotas de aceite en la composición que se va a pulverizar.

En otra realización, la emulsión de aceite en agua estable se introduce en la composición aglutinante inyectando un flujo de emulsión de aceite en agua en el flujo de composición aglutinante que alimenta el anillo de pulverización. El mezclado de las dos composiciones líquidas se lleva a cabo por medio del flujo turbulento de la mezcla en las líneas del equipo.

En esta segunda realización, la introducción de la emulsión de aceite en agua en la composición aglutinante se llevará a cabo como máximo varias decenas de segundos antes de la pulverización de la mezcla a través de las boquillas del anillo de pulverización.

La dilución de que se somete la emulsión antipolvo cuando se introduce en la composición aglutinante está entre aproximadamente 1/10 y 1/500, en particular entre 1/20 y 1/200.

La composición aglutinante que contiene la emulsión antipolvo se aplica preferiblemente sobre las fibras minerales en una cantidad tal que el contenido final de aglutinante orgánico, después de la evaporación de la fase de disolvente y el curado en el horno de secado, está entre aproximadamente el 3 % y el 7 %, en particular entre el 3,5 % y el 6,5 % y particularmente preferiblemente entre el 4 % y el 6 % en peso, con respecto al peso de las fibras minerales.

La cantidad de aceite mineral aplicado sobre las fibras de lana mineral y presente en el producto final está entre 0,1 % y 2,0 %, preferiblemente entre 0,2 % y 1,0 %, en particular entre 0,3 % y 0,8 %, en relación con el peso de las fibras minerales.

Ejemplos

1) Preparación de la composición aglutinante (aglutinante base)

Se preparan composiciones de aglutinación que comprenden 48 partes en peso de Maltilite® 5575 (jarabe de maltitol), 52 partes en peso de ácido cítrico y 5 partes en peso de hipofosfito de sodio. La composición aglutinante se prepara introduciendo, en un recipiente, agua (alrededor del 80 % de la composición final), azúcar hidrogenado (jarabe de maltitol), ácido cítrico e hipofosfito de sodio (catalizador).

2) Preparación de una emulsión de aceite en agua antipolvo estable según la invención

150 g de Pluronic F-127 (copolímero tribloque de óxido de propileno y óxido de etileno) y 65 g de Rhodopol 23 (goma xantana) se disuelven en 10 litros de agua por calentamiento a una temperatura de aproximadamente 50 0C y mediante agitación durante aproximadamente 20 horas hasta que el tensioactivo y el espesante se disuelven completamente. Se añaden a continuación a 4,8 kg de esta solución acuosa de 5,5 litros de un aceite mineral que tiene una viscosidad cinemática a 20 0C de 2300 mm 2/ s (ISO 3104), una viscosidad cinemática a 40 0C de 500 mm2 / s (ISO 3104) y un punto de inflamación de 300 0C (ISO 2592). A continuación, el dispersador Ultra-Turrax® T50 equipado con una herramienta de dispersión S50N-G45G se introduce en la mezcla, luego el Ultra-Turrax se opera a una velocidad de 10.000 rpm durante 2 min.

El diámetro medio de las gotas de aceite de la emulsión obtenida es de 16 μm. Este diámetro no varía después de almacenar la emulsión durante 1 semana a temperatura ambiente.

3) Emulsión comparativa de aceite en agua

La emulsión HydroWax® 88 vendida por SASOL se usa como emulsión comparativa anti-polvo. Esta emulsión contiene aproximadamente 52-53 % en peso de un aceite mineral de alta viscosidad que tiene una viscosidad cinemática a 40 0C de 500 mm2/s y un punto de infl onada por el fabricante, esta emulsión se estabiliza mediante tensioactivos aniónicos. El diámetro medio de las gotas de aceite, determinado por análisis de tamaño de partícula por difracción láser en un dispositivo Metasizer 2000 es de 1,8 μm.

4) Fabricación de la manta de lana mineral

La lana de vidrio se fabrica mediante la técnica de centrifugación interna en la que la composición de vidrio fundido se convierte en fibras mediante una herramienta conocida como “ hilador (spinner) de centrifugación” , que consta de una cesta que forma una cámara para recibir la composición fundida y una banda periférica perforada por una multitud de orificios: el hilador gira sobre su eje vertical de simetría, la composición es expulsada a través de los orificios bajo el efecto de la fuerza centrífuga y el material que escapa de los orificios se atenúa en fibras con la ayuda de un flujo de gases atenuador.

De forma convencional, se coloca un anillo de pulverización por tamaño bajo el disco de formación de fibras para distribuir de forma uniforme la composición de apresto sobre la lana de vidrio que se ha formado recientemente. La composición aglutinante se mezcla con cada una de las emulsiones de aceite en agua antipolvo (según la invención y comparativo) por medio de un mezclador estático.

La lana mineral, así dimensionada, se recoge en una cinta transportadora equipada con cajas de extracción internas que mantienen la lana mineral en forma de una trama o un fieltro en la superficie del transportador mecánico. Después el transportador se desplaza al interior de un horno de secado mantenido a 270 0C, en donde los constituyentes de la composición de apresto se polimerizan para formar un aglutinante. El producto aislante obtenido tiene una densidad nominal igual a 17,5 kg/m3, un espesor nominal de alrededor de 75 mm y una pérdida por ignición del orden del 5 %.

5) Evaluación de la eficacia antipolvo

La eficacia antipolvo de las emulsiones de aceite en agua según la invención se evalúa con la ayuda de un dispositivo interno. Una muestra de lana de vidrio de 20 cm x 30 cm se sujeta en una estructura de modo que al menos una de sus caras principales esté libre. Una placa perforada que tiene dimensiones ligeramente más pequeñas que las de la muestra, sujeta a un brazo articulado, golpea la cara libre de la muestra. Un dispositivo óptico cuenta el número de partículas liberadas.

6) Resultados

Tabla 1 - Número de partículas de polvo detectadas

La Tabla 1 anterior muestra el número de partículas de polvo detectadas para muestras de lana de vidrio unidas con la misma composición de aglutinación basada en maltitol y ácido cítrico y que contiene cantidades idénticas de aceite mineral de alta viscosidad.

Estos resultados muestran que, para la misma cantidad de aceite (respectivamente igual al 0,2 %, 0,4 % y 0,7 % en peso con respecto al peso de las fibras minerales), la emulsión según la invención que contiene gotas que tienen un diámetro medio de ¹⁶ μm reduce más eficazmente el número de partículas que una composición según la técnica anterior (HydroWax® 88) que contiene partículas que tienen un diámetro medio de 1,8 μm.

Tabla 2 - Número de partículas detectadas (en presencia de PDMS)

Los resultados de la tabla 2 anterior se obtuvieron en condiciones idénticas a las de la línea 2 de la tabla 1 (0,4 % de aceite mineral añadido en forma de emulsión de aceite en agua), siendo la única diferencia que se añadió un aceite de silicona reactivo (SILRES® BS 5137, comercializado por Wacker) a la composición de aglutinación. Esta silicona hace que el aglutinante y el producto final sean más hidrófobos.

Se observa que la cantidad de polvo es en general mayor que en ausencia de aceite de silicona. La reducción en el número de partículas de polvo por la emulsión en comparación con el aceite según la técnica anterior, sin embargo, es tan espectacular como en ausencia de silicona.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para fabricar productos aislantes basados en lana mineral, que comprende

- la aplicación, sobre fibras de lana mineral, de una composición de aglutinante que contiene

(a) al menos un carbohidrato seleccionado de azúcares reductores, azúcares no reductores, azúcares hidrogenados y mezclas de los mismos, y

(b) al menos un agente de reticulación para reticular el o los carbohidratos,

- la evaporación de la fase de disolvente de la composición de aglutinante y

- el curado térmico de la fracción no volátil de la composición aglutinante, siendo dicho proceso caracterizado porque, se añade a la composición aglutinante, preferiblemente inmediatamente antes de su aplicación sobre las fibras de lana mineral, una emulsión de aceite en agua que comprende agua, de 30 a 70 % en peso de un aceite mineral, de 0,5 a 5,0 partes en peso por 100 partes en peso de aceite mineral de al menos un tensioactivo no iónico y de 0,1 a 2,0 partes en peso por 100 partes en peso de aceite mineral de un poliósido soluble en agua, el diámetro medio de las gotas de aceite de la emulsión de aceite en agua, determinado por análisis de tamaño de partícula por difracción láser, comprendido entre 5,1 μm y 150 μm y la cantidad de aceite mineral aplicado a las fibras de lana mineral que están comprendidas entre 0,1 y 2,0 % con respecto al peso de las fibras minerales.

2. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado porque el agente de reticulación se selecciona de ácidos policarboxílicos, sales y anhídridos de ácidos policarboxílicos, sales metálicas de ácidos minerales y sales de amina y amonio de ácidos minerales.

3. El proceso según la reivindicación 2, caracterizado porque el agente de reticulación se selecciona de ácidos policarboxílicos, preferiblemente de ácidos policarboxílicos monoméricos.

4. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la proporción de azúcares hidrogenados en el carbohidrato está entre el 25 % y el 100 % en peso, preferiblemente al menos el 30 % en peso, en particular al menos el 50 % en peso y más preferiblemente al menos el 70 % en peso de azúcares hidrogenados.

5. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición de aglutinante comprende además de 0,1 a 3 partes en peso de poliorganosiloxano, preferiblemente de polidimetilsiloxano (PDMS), con respecto a 100 partes en peso de constituyentes (a) (b).

6. El proceso según la reivindicación 5, caracterizado porque el poliorganosiloxano tiene funciones capaces de reaccionar con los constituyentes (a) o (b) de la composición de aglutinante.

7. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aceite mineral tiene una viscosidad cinemática a 20 0C de entre 100 y 6000 mm2/s, preferiblemente de entre 1000 y 5000 mm2/s.

8. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el diámetro medio de las gotas de aceite mineral está comprendido entre 6,0 μm y 100 μm, preferentemente entre 6,5 y 60 μm, más preferentemente entre 7 y 40 μm, en particular entre 8 y 35 μm, e idealmente 10 y 30 μm.

9. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la emulsión de aceite en agua comprende de 0,5 a 1 parte en peso de poliósido soluble en agua por 100 partes en peso de aceite mineral.

10. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la emulsión de aceite en agua comprende de 1,2 a 3 partes en peso de tensioactivo no iónico por 100 partes en peso de aceite mineral.

11. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la aplicación de la composición aglutinante a las fibras minerales se lleva a cabo por medio de un anillo de pulverización que comprende una pluralidad de boquillas, y porque la emulsión de aceite en agua se introduce en la composición aglutinante inyectando un flujo de emulsión de aceite en agua en el flujo de la composición de aglutinante que alimenta el anillo de pulverización.

12. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la emulsión de aceite en agua se añade a un tanque que contiene la composición de aglutinante y la mezcla obtenida se mezcla hasta que haya una distribución uniforme de

13. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cantidad de aceite mineral aplicado a las fibras de lana mineral está entre 0,2 y 1,0 %, en particular entre 0,3 y 0,8 %, en relación con el peso de las fibras minerales.

14. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el azúcar hidrogenado se selecciona de los productos de hidrogenación de monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos y mezclas de los mismos.

15. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el azúcar hidrogenado es un producto de hidrogenación de un hidrolizado de almidón.