MXPA05005929A

MXPA05005929A - Coaglutinante basado en acido policarboxilico.

Info

Publication number: MXPA05005929A
Application number: MXPA05005929A
Authority: MX
Inventors: B Cline Harry
Original assignee: Owens Corning Fiberglass Corp
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2005-08-18
Also published as: EP1573106A1; AU2003297258A1; AU2003297258B2; WO2004050978A1; CA2507257A1; NZ540227A; US6699945B1

Abstract

Se proporciona una solucion de coaglutinante libre de formaldehido formada usando un poliol para reticular acido policarboxilico y un monomero de poliacido. En la formacion de la solucion de coaglutinante, el monomero de poliacido y el poliol son mezclados en cualquier dispositivo convencional con calor y agitacion durante un periodo de tiempo suficiente para que los compuestos quimicos reacciones y formen un producto de reduccion. El producto resultante es mezclado entonces con acido policarboxilico para formar una solucion de coaglutinante. En una modalidad preferida, el poliacido es anhidrido maleico y el poliol es trietanolamina.

Description

COAGLUTINA TE BASADO EN ACIDO POLICARBOXILICO CAMPO TECNICO Y APLICABILIDAD INDUSTRIAL DE LA INVENCION La presente invención se relaciona, de manera general, con aglutinantes libres de formaldehído para usarse en el proceso de fabricación de fibra de vidrio, y, de manera más particular, con una solución de coaglutinante libre de formaldehído formada usando un poliol para reticular ácido poliacrílico y un monómero u oligómero de poliácido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los aglutinantes de fenol-formaldehído han sido ampliamente usados para tratar la fibra de vidrio debido a que tienen una baja viscosidad en estado no curado, formando aún una matriz polimérica termoendurecible rígida para las fibras de vidrio cuando cura. Se requiere una viscosidad de aglutinante baja en el estado no curado para permitir la expansión vertical máxima de la malla recubierta cuando salga de la cámara de formación. Se requiere un aglutinante que forme una matriz rígida cuando cure, de modo que un producto aislante térmico o acústico de fibra de vidrio terminado, cuando sea comprimido para embalaje y transporte, recupere su dimensión vertical original cuando sea instalado en un edificio . El aglutinante de fenol/formaldehído utilizado en el pasado había sido típicamente del tipo del resol altamente alcalino el cual tiene las ventajas combinadas de fabricación barata y solubilidad en agua. Los aglutinantes son aplicados a la fibra de vidrio de soluciones acuosas inmediatamente después de que las fibras han sido producidas, y curados a temperatura elevada en un horno de curado. Bajo las condiciones de curado, cualquier solvente acuoso remanente se evapora, y el resol de fenol/formaldehído cura a un estado termoendurecido . Las fibras en el producto de fibra de vidrio resultante son de este modo recubiertas parcialmente con una capa delgada de resina termoendurecible, la cual tiende a acumularse en las uniones donde las fibras se cruzan entre sí . El producto resultante por lo tanto no únicamente sufre de autoabrasión, sino que también exhibe una recuperación mayor que un producto de fibra que no incorpora un aglutinante. Los resoles de fenol/formaldehido alcalinos contienen un exceso muy grande de formaldehído del proceso de fabricación. Este exceso de formaldehído ha tomado ventaja de la adición de urea al resol de fenol/formaldehído, dando como resultado un resol extendido con urea. Los aglutinantes de fenol/formaldehído extendidos con urea son más baratos que las resinas de fenol/formaldehído lineales, pero exhiben alguna pérdida de propiedades a medida que se incrementa el contenido de urea. De este modo, se han hecho esfuerzos por incorporar otras resinas que puedan mejorar las propiedades del aglutinante. En particular, los fabricantes de aislantes han deseado desde hace mucho tiempo un sistema aglutinante polimérico alternativo para productos de vidrio fibrosos. Sin embargo, los aglutinantes de bajo peso molecular, baja viscosidad que permiten la expansión vertical máxima de la malla en la zona de transferencia generalmente curan para formar una matriz plástica no rígida en el producto terminado, reduciendo por la tanto la reticulación de la altura vertical alcanzable del producto aislante terminado cuando es instalado. Por el contrario, los aglutinantes de alta viscosidad los cuales generalmente curan para formar una matriz rígida en el producto terminado no permiten la expansión vertical máxima de la malla recubierta, no curada. Por lo tanto, es deseable preparar un aglutinante sin fenol/formaldehído que tenga una baja viscosidad cuando no esté curado y rigidez estructural cuando cure .

SUMARIO DE LA INVENCION En consecuencia, un objetivo importante de la presente invención es proporcionar una solución de coaglutinante libre de formaldehído que tiene una baja viscosidad antes de curar y rigidez estructural después de curar. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una solución de coaglutinante libre de formaldehldo que se forma usando un poliol para reticular ácido poliacrílico y monomero u oligómeros de poliácido. Otro objetivo más de la invención es proporcionar soluciones de coaglutinante libres de formaldehído que tienen peso molecular reducido y viscosidad reducida. Una característica de la presente invención es que las soluciones de aglutinante libres de formaldehído son reticuladas . Una ventaja de la presente invención es que la cantidad de ácido policarboxílico usado en la solución de coaglutinante se reduce sobre las soluciones de aglutinante convencionales, reduciendo por lo tanto el costo. Otra ventaja de la presente invención es que existe un precurado mínimo de la solución de coaglutinante obre la fibra de vidrio. Esos y otros objetivos, características y ventajas son logrados de acuerdo a la presente invención proporcionando un método para formar una solución de coaglutinante libre de formaldehído que incluye mezclar un monomero u oligómero de poliácido que tiene al menos dos ácidos carboxílicos y un peso molecular de 1000 o menos y un poliol que tiene al menos dos grupos hidroxilo con agitación durante un periodo de tiempo suficiente para que el monomero u oligómero de poliácido y el poliol reaccionen y formen un producto de reacción. Entonces se agrega un ácido policarboxílico al producto de reacción para formar una solución de coaglutinante sustancialmente reticulada que tiene una viscosidad y temperatura de curado reducidas . Los anteriores y otros objetivos, características y ventajas de la invención se volverán más completamente evidentes aquí posteriormente a partir de una consideración de al descripción detallada siguiente, en conjunto con las hojas de los dibujos acompañantes. Debe comprenderse expresamente, sin embargo, que los dibujos son para propósitos ilustrativos y no deben constituirse como definitorias de los límites de la invención.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Las ventajas de esta invención serán evidentes tras la consideración de la siguiente descripción detallada de la invención, especialmente cuando se tome en conjunto con los dibujos acompañantes donde: La Figura 1 es una ilustración gráfica del curado rápido de coaglutinante de éster de ácido trietanolamino maleico y trietanoamina de ácido poliacrílico (PAT) ; La Figura 2 es una ilustración gráfica del curado rápido de coaglutinante de ácido trietanolamino maleico y ácido poliacrílico; La Figura 3 es una ilustración gráfica de la recuperación al final de la linea de varios coaglutinantes de anhídrido maleico de acuerdo a los principios de la presente invención; La Figura 4 es una ilustración gráfica de la rigidez del producto aislante al final de la línea de varios coaglutinantes de anhídrido maleico de acuerdo a los principios de la presente invención; y La Figura 5 es una ilustración gráfica de las temperaturas de curado para el sistema coaglutinante en un ensayo de producción de acuerdo a los principios de la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA Y MODALIDADES PREFERIDAS DE LA INVENCION La presente invención resuelve las desventajas y problemas mencionados anteriormente de la técnica anterior proporcionando una solución de coaglutinante libre de formaldehído formada usando un poliol para reticular ácido poliacrílico y monómero u oligómeros de poliácido. Esta solución de coaglutinante tiene un peso molecular bajo y reduce la viscosidad para un mejor desempeño. "Solución de coaglutinante libre de formaldehído" como se usa aquí significa indica que la composición está sustancialmente libre de formaldehído y/o libera formaldehído sustancial como resultado del secado o curado.

Los poliácidos usados en la formación de la solución de coaglutinante son monoméricos u oligoméricos y tienen un mínimo de dos grupos de ácido carboxílico. Además, el poliácido tiene un peso molecular de 50-1000. Los ejemplos adecuados de poliácidos para usarse en la presente invención incluyen monómeros de ácido maleico, anhídrido maleico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido succínico, anhídrido succínico, ácido cítrico, ácido adípico, ácido glutárico, ácido tartárico, ácido itacónico, ácido trimelítico, ácido semimelítico, ácido trimésico, ácido tricarbalílico, ácido 1, 2 , 3 , 4 , -butantetracarboxílico, ácido piromelítico, oligómeros de ácido carboxílico, la combinación de compuestos ácidos y de vinilo, como ácido acrílico y acetato de vinilo, y cualquier combinación de los ingredientes anteriores . Preferiblemente, el poliácido es un diácido como el ácido maleico, anhídrido maleico, ácido fumárico o ácido itacónico. De manera más preferible, el diácido es anhídrido maleico. Adicionalmente, el poliácido deberá ser compatible con una solución acuosa. Preferiblemente, es neutralizado menos del 35% del poliácido por una base no volátil. Los polioles representativos para usarse en la solución coaglutinante incluyen trietanolamina, glicerina, etilenglicol , pentaeritritol , trimetilolpropano, sobitol, sucrosa, glucosa, resorcinol, catecol, pirogalol, 1,4-cianohexandiol , monoetanolamina, dietanolamina y ciertos polioles reactivos con un peso molecular de 1000 o inferior. Preferiblemente, el poliol es trietanolamina o glicerina. En general puede ser usado en la presente invención cualquier poliol que tenga al menos dos grupos hidroxilo que sean reactivos con un grupo ácido para formar un enlace éster. En la formación de la solución de coaglutinante de la presente invención, el monómero u oligómero de poliácido y el poliol son mezclados en cualquier dispositivo adicional con calor y agitación durante un periodo de tiempo suficiente para que los compuestos químicos reaccionen y formen un sistema de ácido/alcohol parcialmente esterificado . Preferiblemente, el monómero u oligómero de poliácido y el poliol son agitados durante 10 a 300 minutos, y de manera más preferible de 30 a SO minutos. El ácido/alcohol parcialmente esterificado puede ser mezclado entonces con un aglutinante de ácido policarboxilxco (por ejemplo, ácido poliacrílico) para formar la solución de coaglutinante. Preferiblemente, el aglutinante de ácido policarboxilxco tiene un pH de 1.5-4.5. De manera alternativa el monómero u oligómero de poliácido puede ser mezclado como un poliol, como la trietanolamina o glicerol o ambos, sin calor, para formar una mezcla sin reacción. La mezcla puede ser mezclada con un aglutinante de ácido policarboxílico, nuevamente, sin calor, para formar el sistema de coaglutinante sin prerreacción. En otra modalidad, el monómero u oligómero de poliácido, el poliol, y el aglutinante de ácido policarboxílico pueden ser colocados en el recipiente de reacción al mismo tiempo. La mezcla se calienta entonces con agitación para formar la solución de coaglutinante. La relación molar del grupo hidroxilo activo al grupo ácido en el producto de reacción del monómero u oligómero de poliácido y el poliol puede fluctuar de 0.2 a 1.5. Además, la cantidad del poliácido el poliol presentes puede ser de hasta 90% de la composición total. Como resultado, pueden ser empleadas cantidades más pequeñas de ácido policarboxílico en la composición de coaglutinante en comparación con los aglutinantes convencionales, dando por lo tanto como resultado un aglutinante barato para los fabricantes de productos de fibra de vidrio. Otra ventaja del sistema de coaglutinante es que el ingrediente ácido de bajo peso molecular en el sistema de coaglutinante puede actuar como un modificador de la viscosidad. Cuando el aglutinante es secado en el proceso de formación de fibras, el agua se evapora y el aglutinante se vuelve viscoso. Un aglutinante de viscosidad alta hace que las fibras se adhieran entre sí y produzcan una altura rampante baja e indeseable para la pieza de fibra de vidrio no curada, lo cual da como resultado una altura de recuperación reducida después del curado. Con la adición de un ingrediente ácido de bajo peso molecular en la formación del coaglutinante, la altura rampante de salida del proceso de formación de fibras es más alta que la del aglutinante de ácido poliacrilico convencional. Esta altura rampante mayor proporciona mejor distribución de la fibra sobre la sección transversal vertical y proporciona una alta energía almacenada cuando cura, lo cual produce una recuperación mayor del producto terminado . Los aglutinantes de ácido poliacrilico convencionales, como el aglutinante descrito en la Patente Estadounidense No. 5,932,665, están compuestos de un ácido poliacrilico en el cual su cadena es terminada por disulfito de sodio o 2-proponal, trietanolamina o glicol como el agente reticulante, y hipofosfito de sodio como el catalizador de la esterificación. Por ejemplo, el aglutinante descrito en la Patente Estadounidense No. 5,932,665 combina ácido poliacrilico con ácido maleico en una relación en peso de 1:0.5, y cura el aglutinante con glicerol a una relación de ácido :hidroxilo de 1:1. Esos aglutinantes convencionales tienen un curado en dos pasos-, es decir, que el aglutinante de ácido poliacrilico cura a 210°C (410°F) y por encima y el anhídrido maleico comienza a reticular a 260°C (500°F) . Esto indica que el ácido maleico necesita ser curado a una temperatura elevada, por ejemplo, una temperatura superior a 260°C (500°F) . Por otro lado, el coaglutinante de acuerdo a la invención utiliza un sistema aglutinante de ácido poliacrxlico terminado en fosfito el cual incluye un ácido poliacrxlico de bajo peso molecular (cadena terminada por hipofosfito de sodio) y glicerol o trietanol amina sin ningún catalizador de la esterificación adicional. Puesto que el hipofosfito de sodio es usado ya como el agente de terminación de cadena y está integrado al esqueleto de ácido poliacrílico, la energía requerida para la esterificación se reduce y la temperatura de inicio del curado se reduce a aproximadamente 150°C (302°F) . Esta reducción en la temperatura de curado del sistema coaglutinante es significativa y sorprendente, especialmente, en vista de la descripción expuesta en la Patente Estadounidense No. 5,932,656. Debido a que se cree que la reactividad del hipofosfito se consumió durante la reacción de terminación de la cadena de polímero, fue necesaria la adición de más acelerador de la esterificación para que tomara lugar la reacción de reticulación alrededor de 210°C (410°F) . La reacción del poliol descrita anteriormente puede ser ilustrada en el siguiente esquema de reacción en el cual se usó anhídrido maleico como el monómero de poliácido y la trietanolamina se usó como el poliol.

Anhídrido Maleico Trietanolamina Coaglutinante de Anhídrido Maleico - Acido Poliacrílico - Trietanolamina - Poliéster Puede ser agregada a la solución de coaglutinante en una cantidad adecuada para producir un aglutinante acuoso que tenga una velocidad de flujo adecuada para su aplicación a las fibras de vidrio. En particular, la solución de coaglutinante de la presente invención puede ser aplicada a fibras de vidrio por técnicas convencionales como rocío con aire o sin aire, frotación, saturación, recubrimiento con rodillo, recubrimiento con cortina, deposición con batidora, coagulación y similares. La solución de coaglutinante curable- libre de formaldehído puede contener un acelerador para ayudar al curado del coaglutinante. El significado de curar denota aquí un cambio estructural o morfológico que es suficiente para alterar las propiedades de un sustrato poroso, flexible, al cual ha sido aplicada una cantidad efectiva de aglutinante polimérico, como, por ejemplo, reacción química covalente, interacción o agrupamiento iónico, adición mejorada al sustrato, transformación o inversión de fase, también por enlaces de hidrógeno, y similares. El acelerador puede ser, por ejemplo, una sal de fosfato ácido de metal alcalino, un fosfito de metal alcalino, un polifosfato de metal alcalino, un fosfato diácido de metal alcalino, un ácido polifosfórico, un ácido alquilfosfínico . El acelerador puede ser usado a un nivel del 0 al 20% en peso sobre la base del sólido aglutinante. Preferiblemente, el acelerador está presente en una cantidad del 1 al 7% en peso sobre la base del contenido de sólidos. La solución de coaglutinante también puede contener componentes de tratamiento convencionales incluyendo, pero sin limitarse a, emulsificantes, pigmentos, cargas, ayudas antimigración, agentes de curado, coalescentes , agentes humectantes, biocidas, plastificantes, organosilanos, agentes antiespumantes , colorantes, ceras, agentes supresores de polvo y antioxidantes . La composición coaglutinante puede incluir además pirorretardantes como silicatos de aluminio, hidróxidos de aluminio, boratos y/o fosfatos . En operación, la solución de coaglutinante es aplicada a fibras de vidrio por cualquiera de los métodos convencionales descritos anteriormente . La solución de coaglutinante libre de formaldehído es sustancialmente termoplástica, o sustancialmente no reticulada, cuando es aplicada a las fibras de vidrio. Después de que el coaglutinante es aplicado a las fibras de vidrio, es calentado para efectuar el secado (por ejemplo, evaporación de agua) y curado. Una vez calentado a una temperatura suficiente para efectuar el curado, el coaglutinante, queda termoendurecido y es reticulado sustancialmente . El coaglutinante de la presente invención es aplicado típicamente a fibras de vidrio cuando son producidas . Como se describe en a Patente Estadounidense No . 5,340,868, generalmente es bien sabido en la técnica como producir una malla porosa de vidrio fibroso convirtiendo en fibras vidrio fundido y formando inmediatamente una malla de vidrio fibroso sobre un transportador en movimiento. En particular, el vidrio es fundido en un tanque suministrado a un dispositivo formador de fibras como una hiladora o una tobera. Las fibras de vidrio son atenuadas del dispositivo y son sopladas generalmente hacia abajo dentro de una cámara de formación. Las fibras de vidrio típicamente tienen un diámetro de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 9 micrómetros y tiene un longitud de aproximadamente 0.25 pulgadas (0.635 cm) hasta aproximadamente 3 pulgadas (7.62 cm) . Preferiblemente, las fibras de vidrio fluctúan en diámetro de aproximadamente 3 hasta aproximadamente 6 micrómetros, y tiene una longitud de aproximadamente 0.5 pulgadas (1.27 cm) hasta aproximadamente 1.50 pulgadas (3.81 cm) . Las fibras de vidrio son depositadas sobre un transportador de formación sin fin, perforado. En una modalidad ejemplar de la presente invención, el coaglutinante es aplicado a las fibras de vidrio a medida que se forman por medio de aplicadores de rocío adecuados para dar como resultado una distribución del aglutinante a través de la malla formada de fibra de vidrio. Las fibras de vidrio, que tienen el coaglutinante no reticulado, no curado, adheridas a éstas, son recabadas y formadas en una malla sobre el transportador sin fin dentro de la cámara de formación con la ayuda de un vacío extraído a través de la malla desde abajo del transportador de formación. El calor residual contenido en las fibras de vidrio así como el aire que fluye a través de la malla hace que la mayoría del agua se volatilice de la malla antes de que salga de la cámara de formación. Cuando la malla de vidrio fibroso emerge de la cámara de formación, se expande verticalmente debido a la elasticidad de las fibras de vidrio. La malla expandida es entonces transportada hacia y a través de un horno de curado donde se hace pasar aire caliente a través de la malla para curar el coaglutinante. Los vuelos por encima y por debajo de la malla comprenden ligeramente la malla para dar al producto terminado un espesor y terminado superficial deseados. Aunque la temperatura de inicio del curado es de 150 °C (302 °F) , el curado típicamente se efectúa a una temperatura de 177°C-343°C (351°F-649°F) . Generalmente, la malla reside dentro el horno durante un periodo de tiempo suficiente para reticular el coaglutinante, por e emplo, de 30 segundos a 5 minutos, dependiendo de la velocidad de producción e instalación de la línea. Una vez completo el proceso de curado, se produce una malla de vidrio fibroso terminada que puede ser usada como producto aislante térmico o acústico, refuerzo para una composición producida posteriormente u otro producto de fibra de vidrio adecuado. A diferencia de los aglutinantes convencionales los cuales comúnmente emplean grandes cantidades de ácido policarboxllico, la solución coaglutinante de la presente invención usa una cantidad reducida de ácido policarboxllico. Por lo tanto, la solución de coaglutinante es una solución de aglutinante barata. Además, la solución de coaglutinante de la presente invención tiene muchas ventajas. Por ejemplo, las fibras de vidrio curadas con el coaglutinante poseen una recuperación al final de la linea alta y mejor rigidez. El sistema coaglutinante también mejorará la operación de fabricación reduciendo la adhesividad de la cámara de formación de fibra . Habiendo descrito de manera general esta invención, puede obtenerse una mejor comprensión haciendo referencia a ciertos efectos específicos ilustrados a continuación los cuales se proporcionan para propósitos de ilustración únicamente y no pretenden ser todos inclusivos o limitantes a menos que se especifique otra cosa.

Ejemplo 1 Preparación de Ester de Acido Trietanolamino Maleico Se agregaron 25.2 g de trietanolamina (98% pura, Aldrich) en un vaso de precipitado de vidrio de 500 mL. El vaso de precipitados fue calentado a 50°C (122 °F) sobre una placa caliente con agitación magnética. Entonces se agregaron 24.8 g de comprimidos de anhídrido maleico (100%, Hunstman) a la trietanolamina. Después de que se disolvió todo el anhídrido maleico, la mezcla fue mantenida a 110°C (230°F) durante 5 minutos adicionales . Este éster de ácido trietanolamino maleico que reaccionó parcialmente fue diluido con agua para obtener una solución al 50% de sólidos.

Preparación del Coaglutinante de Ester de Acido Trietanolamino Maleico y Acido poliacrilico El coaglutinante se preparó agregando el ácido poliacrilico autocatalítico (Acumer 9932 de Rohm and Haas) al éster de ácido trietanolamino maleico preparado anteriormente de acuerdo a lo indicado en la Tabla 1.

TABLA 1 Ej emplo PAT MT Agua Inicio Fin 1 100 : 0 12.0 0 8.0 14 36 2 75 25 9.0 3.0 8.0 24 48 3 65 :35 7.8 4.2 8.0 27 48 4 50:50 6.0 6.0 8.0 42 50 75 :25 3.0 9.0 8.0 61 67 6 0:100 0 12.0 8.0 N/A 195 7 6+10%SHP 0 12.0 8.0 160 175 8 4+5%SHP 6.0 6.0 8.0 42 48 TABLA 1 continuación PAT= Aglutinante de trietanolamina de ácido poliacrílico MT= Ingredientes de la trietanolamina de anhídrido maleico SHP= Fosfato ácido de sodio Determinación el curado El desempeño del curado para los coaglu inantes preparados anteriormente se determinó por curado rápido o por análisis mecánico dinámico como se describe a continuación.

Curado Rápido Se calentó una placa de curado rápido y se mantuvo a una temperatura en la superficie de 190°C (374°F) . Se preparó una solución de coaglutinante con un contenido de sólidos del 30% diluyendo el coaglutinante preparado anteriormente con agua. Se gotearon 2 mL de solución de coaglutinante sobre la superficie de la placa caliente y se inició el temporizador . A medida que el agua en el aglutinante se evaporara y se agitara con una espátula, tomó lugar la reacción de reticulación y se formaron fibras . Una buena indicación de que la reacción de reticulación fue completa fue cuando las fibras no pudieron ser estiradas más de la placa caliente. Se registró el tiempo para alcanzar el punto de rompimiento de la fibra para cada una de las formulaciones de coaglutinante. Los resultados se exponen en la Tabla 1 anterior.

Análisis Mecánico Dinámico (DMA) Los resultados del análisis mecánico dinámico (DMA) de todos los ejemplos mostrados en la Tablá 1 se ilustran en la Figura 1. La Figura 1 ilustra claramente que cuando se agregó ácido maleico al sistema, el incremento del módulo durante el proceso de secado (primera saliente) disminuyó significativamente. Esto implica que el grado de adhesividad de la fibra aglutinada al transportador formador de fibras puede reducirse y la eficiencia de fabricación mejorará. Adicionalmente, la Figura 1 ilustra que los coaglutinantes de anhídrido trietanolamino maleico y ácido poliacrílico tienen un desempeño de curado similar al del aglutinante de ácido trietanolamino poliacrílico en sí. Este desempeño del curado comparable indica la capacidad de usar el anhídrido maleico como un ingrediente reticulante de menor costo.

Ejemplo 2 Preparación de la Mezcla de Acido Trietanolamino Maleico Se agregaron trietanolamina (99% pura, Aldrich) y agua como se especifica en la Tabla 2, a un vaso de precipitados de 500 mi para cada uno de los siguientes ejemplos. El vaso de precipitados fue calentado a 50°C (122 °F) sobre una placa caliente con agitación magnética. Entonces se agregó una cantidad prepesada de briquetas de anhídrido maleico (100%, Huntsman) a la solución acuosa de trietanolamina. Después de que se disolvió todo el anhídrido maleico, la mezcla fue enfriada y estuvo lista para ser mezclada adicionalmente.

Coaglutinante de Mezcla de Acido Trietanolamino Maleico y Acido Poliacrílico El coaglutinante fue preparado agregando un ácido poliacxxlico autocatalltico (Acumer 9932 de Rohm and Haas) , a la mezcla de ácido trietanolamino maleico preparada anteriormente de acuerdo a lo indicado en la Tabla 2.

Curado Rápido y DMA Se condujo el curado rápido para cada punto establecido y los resultados se listan en la Tabla 2. El perfil de DMA para cada formulación fue ilustrada en la Figura 2. Los resultados mostraron una tendencia similar a la del Ej emplo 1.

TABLA 2 Curado rápido del coaglutinante de mezcla de ácido trietanolamino maleico y ácido poliacrxlico Relación de Peso Sólido PAA TEA MA Agua Curado Promedio TMA_MA Total Rápido (seg) 0 100 50 82.92 11.86 0.00 5.22 33 35 44 37.3 100 50 74.63 13.19 2.48 9.70 43 35 39 39.0 100 50 66.34 14.52 4.96 14.18 47 44 46 45.7 % con 1% 37 42 43 40.7 de SHP 30 100 50 58.05 15.85 7.45 18.66 45 52 52 49.7 % con 42 43 49 44.7 1.5% de SHP Relación de Peso Sólido PAA TEA MA Agua Curado Promedio TMA_MA Total Rápido (seg) 40 100 50 49.75 17.18 9.93 23.13 56 59 77 64.0 40% en 55 59 70 61.3 peso/2% de SHP 40% en 30 33 42 35.0 peso/5% de SHP 50 100 50 41.46 18.52 12.41 27.61 37 38 40 38.3 50% en 36 39 35 36.7 peso/5% de SHP 100 100 50 0.00 25.18 24.82 50.00 170 190 182 180.7 TMA= Acido trietanolamino maleico MA= Acido maleico SHP= Hipofosfito de sodio PAA= Acido poliacrílico TEA= Trietanol amina Ejemplo 3 Se condujo un ensayo de producción usando coaglutinantes de ácido poliacrílico y anhídrido maleico. Se produjeron láminas de algodón aislantes R-19 usando parámetros de operación de planta típicos, los cuales serán conocidos por un experto en la técnica. Se emplearon los siguientes aglutinantes y se llevaron a la misma LOI : Aglutinante fenólico: Aglutinante de fenol/formaldehído extendido con urea estándar existente PAT Plus: Aglutinante de ácido poliacrílico/trietanol amina terminado en fosfito PAT Plus_MA/TEA (25%) : 75% de aglutinante PAT Plus mezclado con 25% de anhídrido maleico/trietanol (sobre la base del peso seco) para formar un coaglutinante. Acrodur 3530: Aglutinante de ácido policarboxílico/trietanol amina de BASF (patentado) Acrodur 3530_MA/TEA (25%) : 75% de aglutinante Acrodur 3530 mezclado con 25% de anhídrido maleico/trietanol (sobre la base del peso seco) para formar un coaglutinante. Los aglutinantes experimentales se prepararon mezclando los ingredientes juntos, incluyendo todos los aditivos, como un aceite supresor de polvo, un emulsificante , un agente humectante, un colorante, etc. Los aglutinantes fueron diluidos con agua para llevar el contenido de sólidos a aproximadamente el 10%. Los aglutinantes fueron rociados sobre las fibras de vidrio cuando se formaron. Las fibras fueron colocadas sobre el transportador y formadas en una pieza no curada. Para puntos fijos de aglutinante de anhídrido maleico, la altura rampante para la pieza no curada fue de 1-2 pulgadas (2.54-5.08 cm) mayor que la de los aglutinante sin anhídrido maleico. Además, el paquete se abrió muy fácilmente, indicando por lo tanto una viscosidad más baja, lo cual ayuda a reducir la adhesividad entre la pieza de fibra no curada y el transportador. Además, la baja viscosidad ayuda a mantener la altura rampante no curada alta para una mejor distribución en peso de la fibra y para un mejor desempeño del producto terminado. La recuperación al final de la línea se condujo después de que el producto fue empaquetado y entonces abierto para medir la altura de la pieza para su desempeño térmico y acústico. El mayor es el deseable. La rigidez es una medida diseñada para mantener cierta rigidez de la pieza para que los instaladores la coloquen sobre la pared de manera más eficiente . En general , a menor el grado de ángulo de doblez medido, mejor la rigidez del producto. Los datos mostrados más adelante en la Tabla 3 y en las Figuras 3 y 4 indican claramente una mejora y superior inesperadas cuando los sistemas coaglutinantes de acuerdo a los principios de la presente invención son usados . Estos datos de ensayo también mostraron la mejora de los sistemas coaglutinantes de acuerdo a la presente invención sobre los aglutinantes originales tradicionales. En particular, el coaglutinante de MA/TEA agregado mostró una recuperación al final de la línea mayor en comparación con un aglutinante sin MA/TEA. Por ejemplo, el PAT Plus, MA/TEA mostró una recuperación al final de la línea de 6.35 (16.13 cm) mientras que el PAT Plus en sí únicamente mostró una recuperación al final de la línea de 5.80 pulgadas (14.73 cm) . De manera similar, el PAT Plus con ?/??? mostró un ángulo de flexión de 8 grados de recuperación al final de la línea mientras que el PAT Plus en sí tuvo un ángulo de flexión de 16 grados. Esta es una mejora significativa sobre la rigidez de la pieza.

TABLA 3 Datos del Ensayo de Producción del Coaglutinante Policarboxílico aleico Tipo de Aglutinante Recuperación Rigidez centímetros (grados) (pulgadas) Aglutinante fenólico 16 (6.30) 10 PAT Plus 14.73 (5.80) 36 PAT Plus_MA/TEA (25%) 16.12 (6.35) 8 Acrodur 3530 14.17 (5.58) 20 Acrodur 3530_MA/TEA 15.79 (6.22) 16 (25%) Aglutinante fenólico 16.56 (6.52) 21 Ensayo de Producción En un ensayo de producción, se insertaron cuatro sondas térmicas en una pieza o mantilla para proteger de fibra de vidrio no curada cuando esta entró al horno de curado. La diferencia de los perfiles de temperatura reflejaron la diferencia de ubicación de las cuatro sondas. Cuando la pieza o mantilla de fibra de vidrio entró al horno, la temperatura se elevó para evaporar cualquier humedad residual. Una vez que el coaglutinante comenzó a curar, la temperatura del horno se estabilizó hasta que el coaglutinante curó completamente. Para el sistema de coaglutinante de ácido maleico de la presente invención, la temperatura de horno de producción se fijó en 200°C (420°F) y la temperatura del paquete real más alta (es decir la temperatura a la cual se expusieron la fibra de vidrio y el coaglutinante) fue de aproximadamente 210°C (410°F) como se muestra en la gráfica presentada en la Figura 5. De este modo, la temperatura de inicio del curado es de aproximadamente 195°C - 210°C (383°F-410°F) . Como se discutió anteriormente, esta temperatura de curado bajo es un resultado sorprendente e inesperado, especialmente cuando se tomen en consideración los sistemas aglutinantes convencionales como los descritos en la Patente Estadounidense No. 5,932,665. La invención de esta solicitud ha sido descrita anteriormente de manera genérica y con respecto a modalidades especificas . Aunque la invención ha sido expuesta en lo que se cree son las modalidades preferidas, una amplia variedad de alternativas conocidas por aquellos expertos en la técnica puede ser seleccionada dentro de la descripción genérica. La invención es limitada de otro modo, excepto por lo expuesto en las reivindicaciones enunciadas a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un método para formar una solución de coaglutinante libre de formaldehído, caracterizado porque comprende los pasos de : mezclar un monómero o un oligómero de poliácido que tiene al menos dos ácidos carboxilicos y un peso molecular de 1000 o menos y un poliol que tiene al menos dos grupos hidroxilo con agitación durante un periodo de tiempo suficiente para que el monómero u oligómero de poliácido y el poliol reaccionen y formen un producto de reacción de ácido/alcohol parcialmente esterificado, siendo el poliol seleccionado del grupo que consiste de trietanolamina, glicerina, etilen glicol, pentaeritritol , trimetilol propano, sorbitol, sucrosa, glucosa, resorcinol, catecol, pirogalol, 1 , 4-cianohexan diol, monoetanolamina y dietañolami a; agregar un aglutinante de ácido policarboxílico a la mezcla que contiene el producto de 'reacción; y permitir que el producto de reacción y el aglutinante de ácido policarboxílico reaccionen y formen una solución de coaglutinante que tenga una viscosidad reducida y una temperatura de curado reducida.
2. El método de conformidad ' con la reivindicación 1, caracterizado porque el monómero u oligómero de poliácido es seleccionado del grupo que consiste de ácido maleico, anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido succínico, anhídrido succínico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido adípico, ácido glutárico, ácido itacónico, ácido trimelítico, ácido semimelítico, ácido trimésico, ácido tricarbalílico, ácido 1 , 2 , 3 , 4-butantetracarboxílico, ácido piromelítico, oligómero de ácido carboxílico, compuestos de ácido/vinilo y cualquier combinación de los mismos.
3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el poliol reacciona con un grupo éster para formar un enlace éster. 4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el poliol es seleccionado del grupo que consiste de trietilanolamina y glicerina. 5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante de ácido policarboxilico tiene un pH de 1.5-
4.
5.
6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el poliácido es un monómero de ácido maleico, el poliol es trietanolamina, el producto de reacción es el éster de ácido trietanolamino maleico, y el aglutinante de ácido policarboxilico es ácido poliacrílico, y la solución de coaglutinante es un coaglutinante de anhídrido maleico, ácido poliacrílico, trietanolamina y poliéster.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el periodo de tiempo es de 10 a 300 minutos .
8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aglutinante de ácido policarboxílico es terminado por hipofosfito de sodio.
9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de curado es de aproximadamente 150°C (302°F) .
10. Un método para formar una solución de coaglutinante basado en ácido policarboxilico libre de formaldehído, caracterizado porque comprende los pasos de: mezclar un monómero u oligómero de poliácido que tiene al menos dos ácidos carboxílieos y un peso molecular de uno o menos, un poliol que tiene al menos dos grupos hidroxilo, y un aglutinante de ácido policarbox lico terminado en fosfito con agitación y calor para formar una solución de coaglutinante que tiene una viscosidad baja y una temperatura de inicio del curado de aproximadamente 150 °C (302°F) .
11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el monómero u oligómero de poliácido es seleccionado del grupo que consiste de ácido maleico, anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido succínico, anhídrido succínico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido adípico, ácido glutárico, ácido itacónico, ácido trimelitico, ácido semimelítico, ácido trimésico, ácido tricarbalílico, ácido 1 , 2 , 3 , 4-butantetracarboxílico, ácido piromelítico, oligómero de ácido carboxilico, compuestos de ácido/vinilo y cualquier combinación de los mismos.
12. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el poliol es seleccionado de un grupo que consiste de trietanolamina, glicerina, etilenglicol, pentaeritritol , trimetilol propano, sorbitol, sucrosa, glucosa, resorcinol, catecol, pirogalol, 1,4-ciclohexan diol, monoetanolamina y dietanolamina .
13. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el- aglutinante de ácido policarboxilico tiene un pH de 1.5-4.5.
14. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el aglutinante de ácido policarboxxlico es terminado por hipofosfito de sodio.
15. Una composición para formar una solución de coaglutinante libre de formaldehído, caracterizada porque comprende : un monómero u oligómero de poliácido y que tiene al menos dos grupos carboxílicos y un peso molecular de menos de 1000; · un poliol que tiene al menos tres grupos hidroxilo,- Y un aglutinante de ácido policarboxilico que tiene un pH de 1.5-4.5; donde una relación molar del grupo hidroxilo al grupo ácido es de 0.2-1.5.
16. La composición de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el poliol reacciona con un grupo éster para formar un enlace éster.
17. La composición de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el poliol se -selecciona del grupo que consiste de trietanolamina, glicerina, etilen glicol, pentaeritritol , trimetilol propano, sorbitol, sucrosa, glucosa, resorcinol, catecol, pirogalol, 1 , 4-ciclohexan diol, monoetanolamina y dietanolamina.
18. La composición de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el monómero u oligómero de poliácido se selecciona del grupo que consiste de ácido maleico, anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido succínico, anhídrido succínico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido itacónico, ácido trimelítico, ácido semimelítico, ácido trimésico, ácido tricarbalílico, ácido 1 , 2 , 3 , 4-butantetracarboxilico, ácido piromelítico, oligómero de ácido carboxílico, compuestos de ácido/vinilo y cualquier combinación de los mismos.
19. La composición de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque una cantidad del poliácido y el poliol presentes en la composición de hasta el 90% de la composición total.
20. La composición de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el aglutinante de ácido policarboxilico es terminado por hipofosfito de sodio.
21. La composición de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque comprende además un acelerador para ayudar a curar el coaglutinante.
22. Un método para formar una solución de coaglutinante, caracterizado porque comprende los pasos de: hacer reaccionar, un monomero poliácido que tiene al menos dos ácidos carboxílicos y un peso molecular de 1000 o menos y un poliol seleccionado del grupo que consiste de trietanolamina, glicerina, etilen glicol, pentaeritritol , trimetilol propano, sorbitol, sucrosa, glucosa, resorcinol, catecol, pirogalol, 1, 4-ciclohexan diol, monoetañolamina y dietanolamina para formar un producto de reacción de ácido/alcohol parcialmente esterificado; y mezclar un aglutinante de ácido policarboxilico y el producto de reacción de ácido/alcohol parcialmente esterificado para formar una solución del coaglutinante que tenga una viscosidad reducida y una temperatura de curado reducida .
23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el monomero de poliácido es poliol y comprende hasta 90 por ciento de la solución de coaglutinante .
24. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el monomero de poliácido es seleccionado del grupo que consiste de ácido maleico, anhídrido maleico, ácido fumárico, ácido succínico, anhídrido succínico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido adípico, ácido glutárico, ácido itacónico, ácido trimelítico, ácido semimelítico, ácido trimésico, ácido tricarbalílico, ácido 1 , 2 , 3 , 4-butantetracarboxílico y ácido piromelítico .
25. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el aglutinante de ácido policarboxílico es terminado por hipofosfito de sodio.
26. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el monómero de poliácido es un diácido que contiene dos grupos carboxílicos .