PT84877B - Processo para a obtencao duma emulsao aquosa dum aditivo aquo-insoluvel para materiais isolantes de fibras minerais - Google Patents

Processo para a obtencao duma emulsao aquosa dum aditivo aquo-insoluvel para materiais isolantes de fibras minerais Download PDF

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Description

O invento refere-se a uma emulsão aquosa dum aditivo insolúvel em água para materiais isolantes de fibras minerais sintéticas assim como a um processo para a obtenção dessas emulsões aquosas e sua utilização para a impregnação (engorduramento) das fibras minerais sintéticas. O invento refere-se ainda a materiais isolantes de fibras minerais sintéticas que são impregnadas utilizando essas emulsões aquosas.
Os materiais isolantes de fibras minerais são impregnados para melhorar as suas características de manutenção com aditivos, como por exemplo, agentes ou de ligação de poeiras ou hidrofugos ou de alizamento ou de lubrificação ou outros aditivos. Além disso, são adicionados materiais sob formas de endurecedores termo-endureciveis, como por exemplo, resinas fenol-formaldeído, afim de conferir uma certa estabilidade às fibras em ligação.
Afim de ser obtida uma distribuição uniforme destes aditivos, ã volta de fibras minerais que são retrabalhadas sob a forma duma fita de fibras, é essencial introduzir os aditivos numa fase do processo de fabricação em que as fibras ainda possam ser impregnadas individualmente, portanto antes da for1 •τ
mação da fita feltrada.
Por consequência, é preciso intervir na proximidade imediata do prato de fibragem, exactamente onde reina uma radiação de calor intensa e um perigo latente de inflamação devi do à proximidade do vidro fundido a uma temperatura muito alta.
Por esse facto, os aditivos têm de preencher determi nados requisitos:
- possuir uma fraca volatilidade própria,
- ser diluiveis em água,
- poder ser tratados por pulverização,
- não se inflamarem durante o tratamento.
Segundo o estado da técnica, estas condições são cum pridas por uma dispersão ou uma emulsão aquosa de aditivos que apresentem a estabilidade necessária e que possam ser diluídos pela adição de água até à concentração baixa, pretendida. Os materiais isolantes de fibras minerais assim impregnados não convêm no entanto senão para certas utilizações práticas.
A obtenção duma emulsão aquosa de óleos minerais (que podem ser adicionados a título de agentes de ligação das poeiras), de silicones (que podem servir de agentes hidrofugos), ou ainda de outras substâncias semelhantes, insolúveis em água, não é possível senão com emulsionantes. Emulsionantes são substâncias activas aos interfaces, tendo uma boa estabili dade nas fases aquosas e não aquosas. Com emulsões de óleos minerais - chamadas ainda agentes de impregnação na industria dos materiais isolantes - é obtida uma taxa de ligação das poeiras, notável.
Isto pode explicar-se pelo facto de a impregnação com um óleo mineral ser vantajosa visto o óleo actuar como lubrificante nos movimentos relativos das fibras. Por esse facto, o atrito vidro sobre vidro é menor e é reduzido o perigo de
fissura ou quebra do vidro (fibras de vidro) e portanto, há poucas poeiras formadas. Para mais, a poeira formada apesar de todas as precauções tomadas, fica colada ãs fibras intactas e não pode ser arrastada pelo ar ambiente. Este efeito é uma con sequência do carácter colante dos óleos minerais. Esta é a razão por que a impregnação com agentes de ligação das poeiras é indispensável para a obtenção dum produto isolante de fibras minerais sintéticas comercializável.
Também parece que os materiais isolantes impregnados com agentes de ligação de poeiras recebem facilmente água. Se se puser sobre a água, por exemplo, uma esteira de um material isolante impregnado dum agente de ligação de poeiras, a esteira aspira rapidamente a água e cai para o fundo do recipiente. Ά água pulverizada, por exemplo, água da chuva, é igualmente aspirada pela esteira que fica molhada. Isto representa um inconveniente bastante grande porque os materiais de fibras mine rais que ficam molhados com o uso, por exemplo, pela chuva, têm de ser secados a um custo elevado e fica latente o perigo de corrosão por um material não perfeitamente seco. Além disso, numerosos óleos minerais emulsionáveis e outros aditivos insolúveis em água são arrastados pela água sob o efeito dos emulsionantes aderentes.
Igualmente, a obtenção de emulsões aquosas estáveis ã base de silicones que possam servir para a hidrofugação de materiais isolantes de fibras minerais, necessita igualmente da adição dum agente solvente e de grandes quantidades de emul sionante. 0 efeito hidrofugo do silicone é muitas vezes enfraquecido pela influência hidrófila do emulsionante e chega mesmo, por vezes, a ser anulado, sendo então inútil a adição de silicone. Não é senão ã custa de serem postas em prática técni cas particulares que o emulsionante pode ser modificado depois da absorção da emulsão pelas fibras minerais, afim de lhe fazer perder o seu poder emulsionante.
É por isso que já foram feitas numerosas tentativas
para superar ou contornar os defeitos da realização de emulsões de aditivos comportando emulsionantes. No decurso de ensaios de reduções das quantidades de emulsionantes juntos, aconteceu porém que a emulsão foi tão instável que o objectivo de impermeabilização nunca conseguiu ser atingido.
Também já foi proposto utilizar como emulsionantes sabões alcalinos ou amoniacados de ácidos gordos ou resinicos. Essas substâncias podem ser utilizadas como emulsionantes efi cazes para os óleos minerais de grande viscosidade, sendo a quantidade adicionada da ordem de 5 % da massa de óleo mineral. A acção emulsionante dos sabões pode ser anulada por pre cipitação química com leite de cal, por exemplo, por pulverização simultânea da emulsão contendo sabão e leite de cal. Os sabões amoniacados podem ser igualmente destruídos por decomposição térmica durante o tratamento numa estufa de polimerização do produto impregnado. No entanto, esta pulverização adicional do leite de cal ou esta fase suplementar de aquecimento na estufa constitui um obstáculo técnico e cientifico que complica sériamente a realização do processo.
Também já é conhecido um processo segundo o qual o óleo mineral com grande viscosidade utilizado como aditivo pa ra materiais isolantes de fibras minerais sintéticas é diluido, por adição dum agente orgânico solvente, duma maneira tal que a sua viscosidade fique sempre semelhante ã da água. Desta forma, a solução do óleo mineral é adicionada à solução de re sina por meio de misturadores estáticos e estas duas soluções são pulverizadas em conjunto. 0 processo necessita de quantidades elevadas de agente solvente (de 25 a 45 % em relação ao óleo mineral utilizado como agente de ligações de poeiras) o que duplica ou mesmo triplica as emissões de dióxido de carbo no da instalação.
invento tem por objectivo impregnar duma maneira simples e eficaz, se possível, de forma bastante durável, materiais isolantes de fibras minerais sintéticas com aditivos rH tais como agentes ou de ligações de poeiras, ou impermeabilizantes, ou lubrificantes ou ainda alisantes. Além disso, os materiais isolantes assim impregnados devem absorver, se possível, pouca água.
Este objectivo é atingido por um processo segundo o qual são dispersos aditivos insolúveis na água numa solução aquosa dum eter celulósico por meio dum aparelho de dispersão de alta capacidade.
Este objectivo é ainda atingido por uma emulsão aquosa dum aditivo insolúvel em água para materiais isolante de fibras sintéticas minerais, obtidas por dispersão do aditi vo insolúvel numa solução aquosa dum eter celulósico por meio dum aparelho de dispersar de alta capacidade.
Este objectivo é por fim atingido pela utilização segundo o invento de emulsões aquosas para impregnar fibras minerais sintéticas e por materiais isolantes impregnados de_s ta maneira.
Segundo o processo do invento, os aditivos insolúveis na água (como por exemplo os óleos minerais viscosos) po dem formar na água emulsões estáveis, finamente divididas, nu ma solução viscosa dum eter celulósico solúvel em água, utili zando-se um aparelho de dispersar com alta capacidade e sem utilizar emulsionantes ou outros tensio-activos; as emulsões formadas sendo suficientemente estáveis para ser usadas na prática. Estas emulsões podem ser diluidas em concentrações de princípios activos (1 % ou menos) próprias para a utilização, por misturadores habituais, tais como agitadores de pás e são estáveis e misciveis com as resinas usadas como ligante.
Os eteres celulósicos são eteres de alquilo, arai- .. quil celulose, hidroxi-alquil celulose e carboxi-alquil celulose e não levam ou quase nada levam a uma diminuição de resis tência de superfície. Os eteres celulósicos já são conhecidos como agentes que ajudam à emulsão porque se opõem ã coalescen cia; rodeiam as gotas de óleo formadas na água sem penetrar directamente, quer dizer sem se solubilizar na fase oleosa, contrariamente ao que acontece com os emulsionantes. Devido à sua insolubilidade no óleo, os eteres celulósicos são adicionados na fase aquosa na qual são bem solúveis e mantêm em sus pensão as gotas de emulsões formadas.
No entanto, não era conhecido que os eteres celulósicos tornassem possível a obtenção de amulsões aquosas de aditivos para materiais isolantes de fibras minerais sintéticas e tivessem para esse efeito uma absorção (impregnação) permanente do aditivo pelas fibras minerais sintéticas.
Entre os eteres celulósicos utilizáveis segundo o invento, são mais particularmente preferidos os eteres de hidroxi-etil celulose, o eter de metil-hidroxietil celulose e o eter de carboximetil celulose de sódio, perfeitamente não ióni cos e por essa razão totalmente compatíveis com as resinas fe nólicas ou outros aditivos. De preferência, são utilizados em quantidades de 0,1 a 2,5 %, sobretudo de 0,2 a 1,0 %, calcula das em relação ao aditivo insolúvel em água. Com quantidades superiores a 25 % a viscosidade da mistura torna-se muito grande e deixa de ser possível uma dispersão do óleo. Como aditivos insolúveis na água, pode ser usada a maior parte dos agentes de ligação de poeiras e/ou impermeabilizantes conheci dos pelos peritos do ramo, sendo preferível um óleo mineral como agente de ligação das poeiras e um silicone como agente hidrofugo.
Os aparelhos de dispersar de alta capacidade que são utilizados para o processo segundo o invento são tais que graças a forças de corte suficientemente elevadas, é obtida por meios mecânicos uma fina dispersão do aditivo insolúvel em água, por exemplo, óleo ou silicone. Os aparelhos comercia lizados pela Sociedade JANKE & KUNKEL sob as marcas ULTRA-TURRAX ou DISPAX são convenientes para essa dispersão.
invento é agora descrito mais detalhadamente com a ajuda dos 6 exemplos seguintes:
EXEMPLO 1
Obtenção duma emulsão dum óleo dispersa dum agente hidrofugo por um processo discontinuo:
Além dum misturados de 120 litros são utilizados:
- 200 kg duma solução aquosa a 0,75 % de eter de hi droxietil celulose (HEC) (referência tylose H 100.000 marca comercial da sociedade HOECHST AG).
- 300 kg de óleo de fabricação (óleo de cilindros sobre-aquecidos com vapor, de acordo com a norma DIN 51 510) (óleo mineral).
- 500 kg de água saturada de sal.
Com um aparelho de dispersar de alta capacidade, co mercializado sob a marca ULTRA-TURRAX pela Sociedade JANKE & KUNKEL, são misturados intensivamente a solução HEC, aqueci da a 50s e o óleo de fabricação. Ê obtida uma dispersão suficiente, por via puramente mecânica. A mistura é interrompida logo que a massa toma uma cor homogenea, o que necessita de 10 a 15 minutos. Sob agitação, a mistura é adicionada lentamente no inicio, depois mais rapidamente, a água saturada de sal, a uma temperatura de 20 a 25qC.
São obtidos 100 kg duma emulsão de base a 30 %, que pode ser diluida em seguida antes da utilização.
EXEMPLO 2
Obtenção duma emulsão de óleo dispersa dum agente hidrofugo por um processo contínuo.
Para uma emulsão de base a 30 %, são utilizados:
- 200 kg duma solução aquosa a 1 % de eter de carbo xi-metil-celulose de sódio (referência CBR - 10.000 mp, marca comercial da Sociedade HOECHST AG).
- 300 kg de óleo mineral (referência FIONA ZB da So ciedade SHELL).
- 500 kg de água saturada de sal.
A partir da dois recipientes de armazenagem, um con tendo óleo mineral a 50e, o outro a solução de eter celulósico a 1 %, é alimentado graças a duas bombas de embolo mergulhador, um dispersor trabalhando em contínuo do tipo reactor Dispax da Sociedade JANKE & KUNKEL, que funciona por meio de três discos rotor-estator accionados um a seguir ao outro. A proporção volumica de óleo mineral/solução de eter celulósico é de 3 para 2. Os dois compostos são misturados intensamente com um tempo de permanência de aproximadamente 2 segundos.
Esta mistura é levada directamente para dois disper sores do tipo DISPAX onde tem lugar uma diluição a 30 % da emulsão por adição de 5 partes da água saturada em sal.
Por adição de quantidades suplementares de ar, a emulsão pode ser diluida em seguida num misturador estático até ã cencentração de utilização desejada de 2 a 8 %.
Como mostram os exemplos seguintes, também ê possível segundo o processo do invento, dispersar óleos de silicones com óleos minerais.
EXEMPLO 3
Obtenção duma emulsão de óleo dispersa dum agente hidrofugo por um processo discontinuo.
Para uma emulsão de base a 30 %, são utilizados:
- 150 kg duma solução aquosa a 1 % de eter de metilhidroxi-etil-celulose (CMC) (referência tylose C 10.000. marca comercial da sociedade HOECHST AG.
- 240 kg de óleo de fabricação (óleo mineral 0303 da Sociedade SHELL, óleo de cilindros sobre-aquecidos a vapor de acordo com a norma DIN 51 510).
- 60 kg de óleo de silicone do tipo DC 200/100 cst, fluido da Sociedade Dow-Corning.
- 550 kg de água saturada de sal.
A forma de proceder é idêntica ã descrita para o exemplo 1, sendo o óleo mineral e óleo de silicone misturados antes da adição da solução CMC.
EXEMPLO 4
Obtenção dum agente hidrofugo misturado por um processo discontinuo.
Para uma emulsão de base a 30 %, são utilizados:
- 200 kg duma solução aquosa a 0,75 % de eter de hi droxi-etil celulose (referência tylose A 1.000, marca comercial da Sociedade HOECHST).
- 240 kg de óleo de fabricação NQ 6 comercializado pela Sociedade KOMPRESSOL (óleo de cilindros sobreaquecidos a vapor de acordo com a norma DIN 51 510).
- 60 kg de óleo de silicone com grupos Si-H reactivos (referência DC 1107 fluido da Sociedade Dow-Corning).
- 550 kg de água saturada de sal.
A forma de proceder é idêntica ã descrita para o exemplo 1, o óleo mineral é misturado com o óleo de silicone antes da adição da solução de eter celulósico.
As preparações dos exemplos 3 e 4 podem ser obtidas igualmente por um processo contínuo de acordo com o Exemplo 2.
EXEMPLO 5
Obtenção duma emulsão de óleo de silicone por um processo discontínuo ou contínuo.
Para uma emulsão de base a 30 I, são utilizados:
- 300 kg duma solução aquosa a 0,75 % de eter de hi. droxietil celulose (referência tylose A 1.000, marca comercial da Sociedade HOECHST).
- 300 kg de óleo de silicone (por exemplo, do tipo TEGO CK 500, da Sociedade Goldschmitt, Essen),
- 500 kg de água saturada de sal.
A forma de proceder é idêntica à descrita para os Exemplos 1 e 2.
EXEMPLO 6
Obtenção duma esteira isolante de fibras minerais sem ligante.
No decurso da obtenção de fibras de vidro pelo processo de sopragem com turbulências organizadas, é pulverizada sobre o feixe de fibras de vidro a 600-700QC, sob o dispositi vo de fibragem, ou seja, o bico de sopragem, antes da entrada das fibras na camara de recepção e com a ajuda de vários bicos, uma emulsão de óleo de impregnação de aproximadamente 2 % obtida de acordo com os exemplos 1 a 5, numa quantidade de 25 litros para 100 kg de fibras de vidro. Depois da passagem através da camara de recepção, as fibras impregnadas arrefeci das para 100-120QC são recuperadas sobre uma fita transportadora e transportadas num comprimento de 30 a 40 metros até ãs fases seguintes de fabricação.
Segundo a velocidade da fita transportadora, são obtidas esteiras de 30 a 120 mm de espessura, com um teor de óleo de 0,2 a 0,4 %.
EXEMPLO 7
Obtenção duma esteira ou duma placa isolante de fibras minerais com um ligante sintético.
Durante o processo de obtenção de fibras de vidro, por um processo de fibragem habitual, por exemplo, por meio dum prato de centrifugação ou por um processo de sopragem com turbulências organizadas, sob o dispositivo de fibragem propriamente dito e antes da entrada das fibras numa camara de recepção, é pulverizada sobre as fibras, uma solução aquosa, contendo de 1 a 10 % (em peso) dum material gordo com a seguinte composição:
7.a) - 3 (1 a 10) partes em peso dum précondensado de fenol-formaldeído (resina resol),
- 1 (0,5 a 2) partes em peso dum óleo de impregnação (emulsão a 2 % (1 a 3 %) preparada de acordo com o Exemplo 1).
7.b) - 2 (1 a 10) partes em peso dum précondensado de fenol-formaldeído (resina resol),
- 2 (0,5 a 2) partes em peso dum óleo de im11
pregnação (emulsão a 2 % (1 a 3 %) preparada de acordo com o Exemplo 3 ou 4) emulsão dum óleo mineral e de silicone.
7.c) - 2,5 (0,4 a 5) partes em peso dum précondensa do de fenol-formaldeído (resina resol),
- 0,4 (0,2 a 0,8) partes em peso dum óleo de silicone (emulsão aquosa a 3-6 % preparada com 0,75 % em peso de carboximetil celulose (exemplo 4).
7.d) - semelhante ao exemplo 7.b mas sem resina resol desta vez.
A fita de fibra húmidas formada sob a camara de recepção é comprimida entre duas fitas metálicas perfuradas afim de ser obtida uma placa ou um feltro de 15 a 150 mm de espessura ; simultaneamente é seca ao ar a uma temperatura de 200-250SC e solidifica. 0 feltro obtido desta maneira é enrolado sobre um tecido de arame metálico.
RESULTADOS
As capacidades de absorção de água das esteiras obtidas de acordo com os exemplos 6 e 7 são analisados da maneira seguinte:
Cortam-se amostras de 200 x 200 mm que sao mergulha das dez minutos em menos de 30 mm de água. Em seguida, deixam -se escorrer durante dez minutos colocando-as sobre uma aresta e mede-se depois o aumento de peso da amostra (calculada em relação a 1 m ). Um produto e considerado hidrofobo se o 3 valor (em kg/m ) da retoma de peso for inferior a da espessura do produto (em mm). Independentemente da espessura, os va3 lores inferiores a 40 kg/m são sempre considerados satisfato i rios.
Na Tabela seguinte, estão indicadas as quantidades , 3 de agua (em kg/m ) absorvidas por varias amostras preparadas de acordo com os exemplos 1 a 7.
óleo emulsionado comercial, per exemplo do tipo PRAEPAROL MPV da Sociedade Stockhausen de KREFELD.
RESUMO
Processo para a obtenção duma emulsão aquosa dum aditivo aquo-insolúvel utilizado na impregnação das fibras minerais sintéticas que constituem materiais isolantes.
A emulsão aquosa pode ser, por exemplo, obtida pela dispersão de um agente anti-poeiras e/ou hidrofugo.
A impregnação efectua-se de maneira simples e ê activa bem como resistente.

Claims (8)

1a - Processo para a obtenção duma emulsão aquosa dum aditivo insolúvel na água para produtos iso lantes de fibras minerais sintéticas, caracterizado pelo facto de o aditivo insolúvel ser disperso na solução aquosa dum eter celulósico por meio dum aparelho de dispersar de alta capacida de.
2 a - Processo de acordo com a reivindicação 1, carac terizado pelo facto de ser utilizado como eter celulósico um hidroxietilcelulose, metilhidroxietilcelulose e/ou carboxietilcelulose de sódio.
3a - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o teor de eter celu lósico ser de 0,1 a 2,5 % em peso, calculado em relação ao peso do aditivo insolúvel em água.
4a - Processo de acordo com a reivindicação 3, carac terizado pelo facto de o teor de eter celulósico ser de 0,2 a 1,0 % em peso, calculado em relação ao peso do aditivo insolúvel em água.
5a - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de o aditivo insolúvel em água ser um agente anti-poeiras e/ou hidrofugo.
6a - Processo de acordo com a reivindicação 5, carac terizado pelo facto de ser utilizada uma mistura dum óleo mineral e dum óleo silicone.
7a - Processo de impregnação (engorduramento) de fibras minerais sintéticas, caracterizado pelo facto de ser utilizada qualquer das emulsões aquosas de aditi16 vos insolúveis em água obtidas pelas reivindicações 1 a 6.
8a - Produtos isolantes de fibras minerais sintéticas impregnadas de acordo com a reivindicação
7.
PT84877A 1986-05-15 1987-05-15 Processo para a obtencao duma emulsao aquosa dum aditivo aquo-insoluvel para materiais isolantes de fibras minerais PT84877B (pt)

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