Resinas de bajo contenido de formaldehído libre para productos abrasivos.

Un proceso para la fabricación de una composición acuosa de resina que comprende una resina fenólica de formaldehído

(PF, del inglés phenolic formaldehyde), el cual comprende las etapas de

a. proporcionar un compuesto fenólico y de formaldehído,

b. reacción de dichos compuestos en una reacción de condensación en presencia de un catalizador,

c. tras completar la reacción de condensación, reacción con formaldehído libre, determinando el contenido de formaldehído libre de la composición de resina,

d. añadir una cantidad pre-calculada esencialmente estequiométrica del compuesto modificador, comprendiendo el compuesto modificador al menos un compuesto de fórmula:

R-NH2

en el que R se selecciona del grupo consistente en: -OH (hidroxi), -(C≥O)-R1 (amidas), R1-(C≥O)-NH- (hidrazidas), -CH2-CH2-SO3H (taurinas), -N(R2)R3 (hidracinas), -CH2(COOH), -CH(COOH)(CH2OH), -CH(COOH)(CH2SH), -CH(COOH)(CH3), -CH(COOH)(CH2CH2CONH2) (aminoácidos), y sales de los mismos, en los que R1, R2 y R3 se seleccionan independientemente del grupo consistente en alquilo sustituido o no sustituido, arilo, o H; o

en el que el compuesto modificador comprende uno o varios aminoácidos, preferentemente isoleucina, glutamina, alanina, valina, lisina, arginina, histidina, metionina, treonina, glicina, serina, cisteína, y sus sales; o

en el que el compuesto modificador se selecciona del grupo de aminas primarias que comprende una amina secundaria, hidracinas, taurina, ácido aminosulfúrico o una hidrazida y sus sales,

para reducir la cantidad de formaldehído libre en la composición de resina a menos del 0,1% en peso (relativo al peso total de la composición acuosa de resina), y

e. destilación opcional del producto de reacción.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/067181.

Solicitante: DYNEA CHEMICALS OY.

Inventor/es: TUMLER,ARMIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES... > Polímeros de condensación de aldehídos o cetonas... > C08G8/28 (Modificación química de policondensados)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO CON MUELA; PULIDO > HERRAMIENTAS PARA TRABAJAR CON MUELA, PULIR O AFILAR... > Propiedades físicas de los cuerpos u hojas abrasivas,... > B24D3/28 (de resinas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE PULIMENTO DISTINTAS AL PULIMENTO... > Composiciones de pulimento (pulimento francés C09F... > C09G1/02 (que contienen agentes abrasivos o pulimentadores)

PDF original: ES-2529733_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Resinas de bajo contenido de formaldehído libre para productos abrasivos.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

[1] La invención se refiere generalmente a una composición de resinas fenólicas con bajo contenido de formaldehído libre, en particular para el uso en productos abrasivos. La invención se refiere además a productos abrasivos que comprenden partículas abrasivas fijadas en una resina, en particular abrasivos recubiertos y abrasivos fundidos, y a un método para la fabricación de la composición de resina fenólica y a procesos para realizar lo dicho en productos abrasivos.

2. Descripción de la técnica relacionada

[2] Los abrasivos recubiertos son productos flexibles, usados en forma de hojas, cintas, discos de esmerilar, discos de láminas, etc. Estos productos se usan para el lijado de madera contrachapada y tableros de fibra, madera y pinturas, molido y acabado de metal, vidrio, plásticos, etc. Los granos abrasivos se fijan mediante un aglutinante en una única capa sobre un material de soporte, el cual puede ser papel, tejidos naturales o sintéticos, fibras vulcanizadas y otros. Los aglutinantes principales son resinas fenólicas, resinas de urea y también se sigue usando cola animal.

[3] Los abrasivos aglomerados son herramientas de molido, donde los granos abrasivos se fijan mediante un aglutinante en una forma definida, como ruedas, segmentos, bloques, etc. Podemos distinguir entre dos tipos principales de aglutinante, vitrificado o resina aglomerada. Para las herramientas de molido de resina aglomerada se usan principalmente resinas fenólicas, con y sin rellenos y aditivos. Estos productos se usan para lijar, moler, cortar y pulir. La elección de la resina para el aglutinante depende en general de la aplicación de los abrasivos. Principalmente, las resinas fenólicas se usan cuando son necesarias resistencia al calor y alto rendimiento de molido, como elevada retirada de material y largo tiempo de vida. Para rendimientos menos exigentes se usan resinas de urea y también cola animal. Las resinas fenólicas y de urea tienen el inconveniente de una emisión de formaldehído relativamente elevada. Para finalidades especiales, como molienda en húmedo, se aplican resinas epoxi, uretano o alquídicas.

[4] Debido al buen rendimiento en los productos abrasivos, aumenta cada vez más la demanda de productos abrasivos basados en resinas de PF. Un problema de las resinas de PF es que contienen cantidades relativamente altas de fenol libre sin reaccionar y monómeros de formaldehído libre, lo que supone problemas de seguridad, sanitarios y medioambientales. El bajo contenido de fenol libre se requiere ya desde hace muchos años por razones medioambientales. En los últimos 2 años se ha convertido incluso en una necesidad tener un bajo contenido de formaldehído libre, porque el formaldehído es considerado carcinogénico por la IARC. La combinación de bajo contenido de fenol libre y bajo contenido de formaldehído libre manteniendo las propiedades específicas de la resina es bastante difícil de conseguir. La baja cantidad de fenol libre es preferentemente inferior al 1% y típicamente se encuentra entre 2 y 5% en peso, y el bajo contenido de formaldehído libre es preferentemente inferior al ,5% en peso y típicamente es inferior al ,1% en peso. Los aditivos secuestrantes de formaldehído aplicados normalmente, como urea y melamlna, están limitados en su cantidad de adición, porque cantidades mayores pueden causar precipitación, reducida estabilidad de almacenamiento y problemas de procesado de la resina.

[5] El documento W297373 describe una resina fenólica para el uso en productos abrasivos recubiertos con una formulación de contenido relativamente bajo de formaldehído formada al reaccionar un catalizador básico, formaldehído, agua y un fenol para formar una composición intermedia a la cual se añade posteriormente una alcanolamina. La alcanolamina se añade en exceso para hacer reaccionar el formaldehído. Además, la alcanolamlna tiene un fuerte impacto negativo en la miscibilidad en agua y aumenta los volátiles en la resina.

[6] El documento WO 29/4415 da a conocer una composición de resina soluble en agua basada en resina de PF con la adición de un azúcar alcohol. La resina de PF es metilolada, modificada con melamina.

[7] El documento US 5,78,121 da a conocer una resina de PF modificada con melamina, la cual usa un compuesto polihidroxíllco como secuestrante de formaldehído. Los compuesto polihidroxílicos son azúcares.

[8] Los documentos WO 99/32534 y US 22/54994 dan a conocer una resina de MF o PF la cual usa compuestos de urea cíclicos como modificador. Los pre-polímeros cíclicos se sintetizan a partir de un formaldehído, amoníaco/amlna primaria y urea.

[9] El documento US 6,68,162 da a conocer una resina en polvo de curado rápido basada en PF, usando amoníaco, amoníaco acuoso o hidróxido amónico.

[1] El documento US 6,362,275 da a conocer una resina de aldehido en la que se usan diferentes secuestrantes solos o en combinación unos con otros.

[11] Por tanto el problema que se debe solucionar es proporcionar un proceso para la fabricación de una composición de resina con un contenido más reducido de formaldehído libre y un contenido bajo de fenol libre sin una reducción significativa de las propiedades de la resina, la estabilidad de almacenamiento y el rendimiento en la aplicación deseada en productos abrasivos.

Breve resumen de la invención

[12] La presente invención se refiere a los problemas mencionados anteriormente, proporcionando un proceso para la fabricación de una composición acuosa de resina que comprende una resina fenólica de formaldehído (PF, del inglés phenolic formaldehyde), cuyo proceso comprende las etapas de

(a) proporcionar un compuesto fenólico y de formaldehído

(b) reacción de dichos compuestos en una reacción de condensación en presencia de un catalizador,

(c) tras completar la reacción de condensación, reacción con formaldehído libre, determinando el contenido de formaldehído libre de la composición de resina,

(d) añadir una cantidad pre-calculada esencialmente estequiométrica de compuesto modificador, comprendiendo el compuesto modificador al menos un compuesto de fórmula:

R-NH2

en el que R se selecciona del grupo consistente en: -OH (hidroxi), -(C=)-R1 (amidas), R1-(C=)-NH- (hidrazidas), -CH2-CH2-SO3H (taurinas), -N(R2)R3 (hidracinas), -CH2(COOH), -CH(COOH)(CH2OH), - CH(COOH)(CH2SH), -CH(COOH)(CH3), -CH(COOH)(CH2CH2CONH2) (aminoácidos), y sales de los mismos, en los que R1, R2 y R3 se seleccionan independientemente del grupo consistente en alquilo sustituido o no sustituido, arilo, o H; o

en el que el compuesto modificador comprende uno o varios aminoácidos, preferentemente isoleucina, glutamina, alanina, valina, lisina, arginina, histidina, metionina, treonina, glicina, serina, cisterna, y sus sales; o en el que el compuesto modificador se selecciona del grupo de aminas primarias que comprende una amina secundaria, hidracinas, taurina, ácido aminosulfúrico o una hidrazida y sus sales,

para reducir la cantidad de formaldehído libre en la composición de resina a menos del ,1% en peso (relativo al peso total de la composición acuosa de resina), y

(e) destilación opcional del producto de reacción.

[13] El proceso de acuerdo con la invención da como resultado una composición de resina con un contenido de formaldehído libre inferior al ,1% en peso.

[14] Se ha indicado que el documento US 5,795,934 da a conocer una resina de PF modificada con urea, usando urea como secuestrante de formaldehído. El uso de alcanolamina tiene solamente la finalidad de mejorar la estabilidad, las alcanolaminas usadas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Un proceso para la fabricación de una composición acuosa de resina que comprende una resina fenólica de formaldehído (PF, del inglés phenolic formaldehyde), el cual comprende las etapas de

a. proporcionar un compuesto fenólico y de formaldehído,

b. reacción de dichos compuestos en una reacción de condensación en presencia de un catalizador,

c. tras completar la reacción de condensación, reacción con formaldehído libre, determinando el contenido de formaldehído libre de la composición de resina,

d. añadir una cantidad pre-calculada esencialmente estequiométrica del compuesto modificador, comprendiendo el compuesto modificador al menos un compuesto de fórmula:

R-NH2

en el que R se selecciona del grupo consistente en: -OH (hidroxi), -(C=)-R1 (amidas), R1-(C=)-NH- (hidrazidas), -CH2-CH2-S3H (taurinas), -N(R2)R3 (hidracinas), -CH2(COOH), -CH(COOH)(CH2OH), - CH(COOH)(CH2SH), -CH(COOH)(CH3), -CH(COOH)(CH2CH2CONH2) (aminoácidos), y sales de los mismos, en los que R1, R2 y R3 se seleccionan independientemente del grupo consistente en alquilo sustituido o no sustituido, arilo, o H; o

en el que el compuesto modificador comprende uno o varios aminoácidos, preferentemente isoleucina, glutamina, alanina, valina, lisina, arginina, histidina, metionina, treonina, glicina, serina, cisterna, y sus sales; o

en el que el compuesto modificador se selecciona del grupo de aminas primarias que comprende una amina secundaria, hidracinas, taurina, ácido aminosulfúrico o una hidrazida y sus sales,

para reducir la cantidad de formaldehído libre en la composición de resina a menos del ,1% en peso (relativo al peso total de la composición acuosa de resina), y

e. destilación opcional del producto de reacción.

El proceso conforme a la reivindicación 1, que comprende las etapas de

a) proporcionar un compuesto fenólico y un compuesto de formaldehído con un catalizador básico en agua de acuerdo con la reivindicación 1,

b) reacción de los compuestos a elevada temperatura, preferentemente entre 5 y 1 °C,

c) opcionalmente enfriar el producto de reacción resultante a una temperatura inferior a 5 °C,

d) opcionalmente destilar para concentrar la resina,

e) añadir el compuesto modificador antes, durante o después de la etapa c) o d), y

f) opcionalmente, reacción del compuesto modificador entre 45-65 °C durante 15-6 minutos, preferentemente entre 3-6 minutos.

El proceso conforme a las reivindicaciones de la 1 a la 2, en el que el compuesto modificador tiene una solubilidad en agua a 2 °C de al menos 25 g/L y preferentemente al menos 5 g/L.

El proceso conforme a las reivindicaciones de la 1 a la 3, en el que el compuesto modificador es hidroxilamina y está presente en una cantidad entre ,1 y 1, preferentemente entre ,2 y 8,, más preferentemente entre ,5 y 5,% en peso (relativo al peso total de la composición acuosa de resina).

El proceso conforme a las reivindicaciones de la 1 a la 3, en el que el compuesto modificador es glicina y está presente en una cantidad entre ,1 y 5,, preferentemente entre ,2 y 3,, más preferentemente entre ,3 y 2,% en peso (relativo al peso total de la composición acuosa de resina).

El proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los compuestos fenólicos son compuestos hidroxi (poli)aromáticos, en particular fenol, resorcinol y cresol, y en el que los compuestos de aldehido son compuestos de la fórmula general RC(=)H, en el que R es preferentemente hidrógeno, pero también puede ser otro hidrocarburo sustituido o no sustituido, como acetaldehído, benzaldehído; o cualquier aldehido difuncional.

7.

El proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el catalizador comprende al menos uno de: hidróxido de litio, hidróxido de potasio, hidróxido de bario, hidróxido de calcio, hidróxido de sodio y mezclas de los mismos o un catalizador orgánico que comprende al menos uno de amoníaco y una amina.

8.

El proceso conforme a cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la relación molar de formaldehído respecto al compuesto fenóllco se encuentra entre ,9 y 3,, preferentemente entre 1,2 y 2,5 y más preferentemente entre 1,5 y 2,1.

9.

Una composición acuosa de resina que se puede obtener conforme al proceso de las reivindicaciones 1-8 que comprende un formaldehído fenólico (PF) en agua y en el que el formaldehído libre en la composición acuosa de resina es inferior al ,1% en peso (relativo al peso total de la composición acuosa de resina).

Uso de la composición acuosa de resina conforme a la reivindicación 9 para la producción de productos abrasivos recubiertos o aglomerados, productos de fibras no tejidas, productos de lana mineral, productos de lana de roca y lana de vidrio, productos de decoración de superficies, productos de revestimiento de papel, espumas, filtros, fundición y compuestos.

11.

Los productos abrasivos, en particular abrasivos aglomerados y abrasivos recubiertos, que comprenden granos abrasivos y un material aglomerado obtenido de la resina de acuerdo con la reivindicación 9.