Procedimiento para la preparación de un manto de fibra de vidrio que comprende fibras de vidrio y un composición de ligante de resina,

presentando dicho manto de fibra de vidrio 3% a 25% en peso de ligante de resina en una base de sólidos de manto de fibra de vidrio no curado y caracterizado porque presenta una estabilidad de almacenamiento mejorada, puesta de manifiesto por la resistencia de una composición moldeada de fibra de vidrio formada mediante calentamiento y compresión de dicho manto tras un periodo de almacenamiento, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en formar una composición de ligante de resina acuosa que comprende una resina resol y 2 a 10 partes en peso en una base de sólidos de un catalizador que comprende una sal formada a partir de amoníaco y un ácido arilsulfónico, y uno o más modificadores de ligante de resina seleccionados de entre el grupo constituido por urea, melamina y diciandiamida, revestir las fibras de vidrio con una cantidad de dicha composición de ligante de resina, y recoger las fibras de vidrio revestidas en forma de un manto no tejido

Composiciones de ligante de fibra de vidrio y procedimiento para las mismas.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una composición mejorada de fibra de vidrio, a procedimientos para la preparación de mantos de fibra de vidrio y a composiciones de ligante de resina. Más particularmente, la invención se refiere a una composición de fibra de vidrio que incluye un ligante de resina mejorado que presenta una velocidad de curado incrementada. El ligante mejorado también permite la fabricación de una composición de fibra de vidrio que muestra propiedades mejoradas de almacenamiento en estado no curado, una estabilidad térmica incrementada y una corrosividad reducida para los metales.

Antecedentes y sumario de la invención

Las composiciones de fibra de vidrio presentan un uso significativo como aislamiento acústico o térmico en una amplia diversidad de aplicaciones comerciales. Generalmente, las composiciones de fibra de vidrio se preparan mediante la aplicación de una composición de ligante de resina, incluyendo una resina resol (fenol-formaldehído) y un catalizador, en fibras de vidrio calientes; las fibras de vidrio recubiertas de ligante se recogen en forma de un manto no tejido de fibra de vidrio. El manto de fibra de vidrio se comprime a continuación y se calienta para curar la composición de ligante en un horno ("curado en línea") para formar bandas o planchas, o en un molde para formar artículos conformados de fibra de vidrio. Durante la etapa de calentamiento, la composición de ligante de resina dispersada sobre las fibras de vidrio polimeriza para formar un sólido de resina curada no fusionable que liga las fibras de vidrio en los sitios donde se solapan, proporcionando resistencia y resiliencia al producto de fibra de vidrio.

Los mantos de fibra de vidrio, en ocasiones denominados "material en bruto de moldeo", con frecuencia se fabrican y se almacenan en estado no curado en forma de rollo compacto y posteriormente se venden a centros externos de fabricación de fibra de vidrio, en los que se utilizan para fabricar artículos moldeados de fibra de vidrio. Al desenrollar los mantos enrollados de fibra de vidrio tras un periodo de almacenamiento, con frecuencia no se pueden apoyar planas sobre el suelo, y su superficie muestra una apariencia desgastada o cardada. Este estado habitualmente se atribuye al curado prematuro del ligante crudo de la resina durante el almacenamiento de los mantos. Los mantos de fibra de vidrio que muestran dichas características típicamente no proporcionan artículos moldeados de fibra de vidrio que presentan las mismas propiedades físicas, es decir resistencia flexural, ténsil y compresiva, que muestran los artículos moldeados de fibra de vidrio que se han preparado a partir de mantos de fibra de vidrio inmediatamente después de la fabricación de los mismos.

Se han dedicado esfuerzos significativos de investigación y desarrollo a mejorar las composiciones de ligante de resina que resultan útiles en la fabricación de artículos de fibra de vidrio. La presente invención se basa en el desarrollo y utilización de nuevas composiciones catalizadas de ligante de resina que no sólo permiten incrementar la vida de almacenamiento de los mantos de fibra de vidrio no curados, sino que también muestran una "vida útil" más larga en la línea de producción de los mantos de fibra de vidrio.

Sin embargo, inesperadamente, las composiciones catalizadas de ligante de resina no curadas de la presente invención también muestran una velocidad que se puede demostrar más rápida del curado inducido por calor, y las composiciones de ligante curadas muestran propiedades químicas/mecánicas ventajosas. Los productos de fibra de vidrio que se forman utilizando dichos ligantes muestran una corrosividad reducida en ensayos estandarizados.

Además, en las formas de realización preferidas, las presentes composiciones de ligante pueden utilizarse en cantidades significativamente reducidas (respecto a los niveles utilizados de los ligantes de resina del estado de la técnica) en la fabricación de mantos de fibra de vidrio sin comprometer sustancialmente las características de resistencia física. Los niveles más bajos de utilización de ligante de resina permiten la producción de artículos de fibra de vidrio de estabilidad térmica mejorada.

La nueva composición catalizada de ligante de resina según la presente invención es una solución acuosa de una resina resol (fenol-formaldehído) y entre aproximadamente 2 y aproximadamente 10 partes en peso en una base de sólidos de un catalizador constituido esencialmente por una sal formada a partir de amoníaco y un ácido arilsulfónico. El ligante también incluye opcionalmente, aunque preferentemente, un compuesto seleccionado de entre el grupo que consiste de urea, melamina y diciandiamina o combinaciones de los mismos. La composición de ligante de resina se caracteriza por una velocidad de curado entre aproximadamente 10% y aproximadamente 50% más rápida que la de un ligante de una resina de composición idéntica, aunque con una cantidad equivalente de sulfato amónico como catalizador ácido.

Las propiedades químicas/mecánicas de la composición mejorada de ligante de resina permiten la preparación de composiciones de fibra de vidrio que resultan ventajosas en muchas aplicaciones.

En una forma de realización de la presente invención, se proporciona un procedimiento de preparación de mantos de fibra de vidrio caracterizados por su estabilidad de almacenamiento mejorada, tal como se pone de manifiesto a partir de las resistencias flexural, ténsil y compresiva de las composiciones moldeadas de fibra de vidrio formadas mediante calentamiento y compresión del manto tras un periodo de almacenamiento predeterminado. El manto de fibra de vidrio de almacenamiento estable se prepara utilizando la composición acuosa mejorada de ligante de resina que comprende una resina resol y entre aproximadamente 2 y aproximadamente 10 partes en peso en una base de sólidos de un catalizador que consiste esencialmente de una sal formada a partir de amoníaco y un ácido arilsulfónico. Las fibras de vidrio se recubren con la composición de ligante de resina, y las fibras de vidrio recubiertas de ligante se recogen en forma de un manto no tejido que incluye una cantidad efectiva (generalmente de hasta aproximadamente 25% en peso) en una base de sólidos del ligante de resina.

El documento EP nº 0190 468A da a conocer composiciones de ligante que comprenden ácido p-toluenosulfónico, amoníaco e hidróxido sódico como catalizador.

En aplicaciones de temperatura elevada, por ejemplo el aislamiento de tuberías de vapor de alta temperatura, la composición de ligante de resina curada presente en el aislamiento de la fibra de vidrio puede descomponerse exotérmicamente, resultando en temperaturas localizadamente altas que pueden ablandar y/o fundir las fibras de vidrio y formar huecos en la composición aislante.

El resultado es la pérdida de capacidad aislante. También se proporciona según la presente invención una composición de fibra de vidrio que presenta una estabilidad térmica incrementada, y un procedimiento de preparación de la misma. Los artículos moldeados de fibra de vidrio típicamente se fabrican utilizando una cantidad predeterminada de una composición de ligante de resina resol respecto al peso de fibra de vidrio. En una realización de la presente invención, las composiciones de fibra de vidrio se forman utilizando una cantidad inferior a la cantidad predeterminada de composición mejorada de ligante. Las composiciones de fibra de vidrio resultantes que presentan un contenido reducido de ligante se comprimen y se calientan para formar artículos de fibra de vidrio que presentan una estabilidad térmica incrementada y sin pérdida significativa de la resistencia estructural.

Muchas composiciones de fibra de vidrio se utilizan como aislamiento acústico o térmico en contacto directo con acero u otras superficies metálicas. Los componentes de la composición curada de ligante de resina podrían lixiviar del aislamiento de fibra de vidrio e inducir la corrosión de las superficies metálicas contiguas. De esta manera, en otra forma de realización relacionada de la presente invención se proporciona una composición de fibra de vidrio caracterizada por una baja corrosividad evaluada según ASTM C665.9813.8 o ASTM C795-92, y un procedimiento para la preparación de dichas composiciones no corrosivas de fibra de vidrio.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere composiciones mejoradas de fibra de vidrio...

1. Procedimiento para la preparación de un manto de fibra de vidrio que comprende fibras de vidrio y un composición de ligante de resina, presentando dicho manto de fibra de vidrio 3% a 25% en peso de ligante de resina en una base de sólidos de manto de fibra de vidrio no curado y caracterizado porque presenta una estabilidad de almacenamiento mejorada, puesta de manifiesto por la resistencia de una composición moldeada de fibra de vidrio formada mediante calentamiento y compresión de dicho manto tras un periodo de almacenamiento, comprendiendo dicho procedimiento las etapas que consisten en formar una composición de ligante de resina acuosa que comprende una resina resol y 2 a 10 partes en peso en una base de sólidos de un catalizador que comprende una sal formada a partir de amoníaco y un ácido arilsulfónico, y uno o más modificadores de ligante de resina seleccionados de entre el grupo constituido por urea, melamina y diciandiamida, revestir las fibras de vidrio con una cantidad de dicha composición de ligante de resina, y recoger las fibras de vidrio revestidas en forma de un manto no tejido.

2. Procedimiento según al reivindicación 1, que comprende además la etapa que consiste en comprimir el manto para su almacenamiento.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ácido arilsulfónico es el ácido toluensulfónico.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la composición de ligante de resina comprende de 3% a 8% en peso en una base de sólidos de un catalizador constituido esencialmente por una sal formada a partir de amoníaco y un ácido arilsulfónico.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además la etapa que consiste en calentar el manto con el fin de curar el componente de ligante de resina del manto.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el ácido arilsulfónico utilizado para formar el catalizador en la composición de ligante de resina es el ácido toluensulfónico.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende además la etapa que consiste en comprimir y calentar el manto para curar la composición de ligante de resina y formar una composición moldeada de fibra de vidrio que presenta una estabilidad térmica aumentada.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el ácido arilsulfónico utilizado para formar el catalizador en la composición de ligante de resina es el ácido toluensulfónico.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 8, en el que la composición de ligante de resina comprende además hasta 70% en peso en una base de sólidos de un compuesto seleccionado de entre el grupo constituido por urea, melamina, diciandiamida y combinaciones de los mismos.

10. Composición de fibra de vidrio que comprende fibras de vidrio y una composición de ligante que incluye una solución acuosa de una resina resol y un catalizador constituido esencialmente por una sal formada a partir de amoníaco y un ácido arilsulfónico, en la que dicho catalizador se encuentra presente en dicha composición de ligante en 2 a 10 partes en peso en una base de sólidos, y uno o más modificadores de ligante de resina seleccionados de entre el grupo constituido por urea, melamina y diciandiamida.

11. Composición según la reivindicación 10, en la que la composición de fibra de vidrio está caracterizada porque presenta una baja corrosividad tal como se ha evaluado mediante ASTM C665.98 Sec. 13.8, o ASTM C795-92.

12. Composición según la reivindicación 10, en la que la composición de fibra de vidrio es un manto de fibra de vidrio para su utilización en la fabricación de una composición moldeada de fibra de vidrio mediante compresión y calentamiento de dicho manto y en la que el ligante constituye 3% a 25% en peso del manto de fibra de vidrio en una base de sólidos del manto de fibra de vidrio no curado.

13. Composición según la reivindicación 10, en la que la composición de fibra de vidrio es un manto de fibra de vidrio para su utilización en la fabricación de una composición moldeada de fibra de vidrio mediante compresión y calentamiento de dicho manto, y en la que el ligante constituye 5% a 7% en peso del manto de fibra de vidrio en una base de sólidos del manto de fibra de vidrio no curado.

14. Composición según la reivindicación 10, en la que la composición de fibra de vidrio es una composición moldeada de fibra de vidrio que comprende menos de 8% en peso en una base de sólidos del ligante,

y en la que la composición de fibra de vidrio está caracterizada porque presenta una estabilidad térmica de hasta por lo menos 850ºF (454ºC) tal como se ha evaluado mediante ASTM C411-97.

15. Composición según la reivindicación 14, en la que la composición moldeada de fibra de vidrio presenta una estabilidad térmica de hasta por lo menos 1.000ºF (538ºC) tal como se ha evaluado mediante ASTM C411-97.

16. Composición según la reivindicación 14, en la que la composición de ligante comprende 1% a 70% en peso en una base de sólidos de un compuesto seleccionado de entre el grupo constituido por urea, melamina y diciandiamida.

17. Composición según la reivindicación 14, en la que la composición de ligante comprende 20% a 60% en peso en una base de sólidos de un compuesto seleccionado de entre el grupo constituido por urea, melamina y diciandiamida.

18. Composición de ligante de resina para su utilización en la fabricación de mantos de fibra no tejida, estando esencialmente constituida dicha composición de ligante por una solución acuosa de una resina resol, un compuesto seleccionado de entre el grupo constituido por urea, melamina y diciandiamida, y 2 a 10 partes en peso en una base de sólidos de un catalizador que comprende una sal formada a partir de amoníaco y un ácido arilsulfónico.