COMPOSICIONES DE ENCOLADO DE FIBRAS MINERALES QUE CONTIENEN UN POLIÁCIDO CARBOXÍLICO Y UNA POLIAMIDA, PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN Y PRODUCTOS RESULTANTES.

Composición de encolado acuosa para la fabricación de un producto de aislamiento térmico y/o acústico a base de fibras minerales,

en particular de vidrio o de roca, caracterizada porque comprende al menos un ácido policarboxílico y al menos una poliamina elegida entre: - los compuestos de fórmula en la que x varía de 2 a 10, preferiblemente de 2 a 4 y varía de 1 a 10 - polietileniminas, los poli(aminoestireno) y los productos de degradación de la quitina en medio básico (quitosanos)

Composiciones de encolado de fibras minerales que contienen un poliácido carboxílico y una poliamida, procedimiento de preparación y productos resultantes.

La presente invención se refiere al ámbito de las composiciones de encolado para fibras minerales. Se refiere más exactamente a un encolado acuoso que comprende un ácido policarboxílico y una poliamina, al procedimiento que permite su preparación y a los productos a base de fibras minerales revestidas por este encolado.

La mayor parte de los productos aislantes térmicos y/o acústicos que contienen fibras minerales necesitan el uso de un encolado que une las fibras y aporta el comportamiento mecánico adaptado al uso al que se les destina. Además los productos deben tener suficiente cohesión y rigidez para resistir a las diversas manipulaciones antes del destino final.

El encolado se aplica sobre fibras obtenidas de diferentes maneras de acuerdo con la naturaleza del mineral utilizado (vidrio, roca, ...), en particular por la técnica conocida de formación de fibra centrífuga interna o externa. La centrifugación interna consiste en introducir el material en fusión en un dispositivo centrífugo que comprende una multitud de pequeños orificios, siendo el material proyectado hacia la pared periférica del dispositivo en forma de filamentos de longitud variable. A la salida del dispositivo, los filamentos se estiran y se llevan hacia una corriente gaseosa a alta temperatura y a velocidad elevada hacia un órgano receptor para formar una capa de fibras repartidas de manera aleatoria.

Para garantizar el ensamble de las fibras entre ellas, se proyecta sobre las fibras a la salida del dispositivo centrífugo la composición de encolado que contiene la resina termoendurecible.

La capa de fibras revestidas por el encolado se trata después térmicamente a una temperatura generalmente superior a 100ºC para realizar la reticulación de la resina y obtener así un producto endurecido que tiene las propiedades requeridas para formar un producto de aislamiento térmico y/o fónico, en particular una estabilidad dimensional, una resistencia a la tracción, una recuperación de espesor después de compresión y un color homogéneo.

La operación de encolado se debe conducir en condiciones que permitan obtener un reparto homogéneo del encolado sobre las fibras. En particular, conviene evitar la formación de mechones de fibras rodeadas por una ganga, dispersos en el seno de fibras no unidas susceptibles de romperse fácilmente y por tanto generar polvos. Esta operación trata de conseguir que las fibras estén unidas entre ellas por puntos de unión suficientemente resistentes para garantizar una buena cohesión y procurar que el producto no se desgarre con el uso. No obstante la cohesión no debe ser demasiado elevada con el fin de que la unión permanezca flexible y el producto final guarde una cierta aptitud para la deformación. En particular, las uniones entre las fibras deben permitir obtener una red suficientemente estable y rígida para resistir a la compresión impuesta por el almacenamiento y transporte, y satisfacer las especificaciones anunciadas por el proveedor en el momento de la instalación.

En las condiciones del procedimiento, el encolado como se ha indicado anteriormente se pulveriza sobre las fibras durante su formación. Por consiguiente, el encolado debe presentar una viscosidad débil en el estado no reticulado y tender rápidamente hacia un estado más viscoso antes de dar una red polimérica bajo la acción del calor. Si la viscosidad en el estado no reticulado es demasiado elevada, el encolado tiene tendencia a ser adherente y puede formar depósitos sobre los órganos receptores durante el tratamiento térmico de la capa de fibras.

Numerosos polímeros termorreticulables conocidos son aptos para satisfacer las condiciones expuestas anteriormente. Sin embargo, en materia de aislamiento, lo esencial del mercado está representado por productos de consumo corriente para los que el precio es determinante. Por estas razones, polímeros termorreticulables tales como poliuretanos y epoxi de coste elevado no están actualmente considerados para una explotación industrial incluso si se presentan técnicamente aceptables.

Los polímeros termoendurecibles más utilizados en los encolados se presentan en forma de resinas del tipo fenoplástico (fenol-formol) o aminoplástico (melamina- formol o urea-formol). En el encolado la resina está generalmente asociada a agua como agente de dilución, a urea que sirve para disminuir el porcentaje de formaldehído libre y actúa también como ligante, y a diversos aditivos tales como aceite, amoníaco, colorantes y eventualmente cargas.

Los encolados que contienen tales resinas no dan completa satisfacción porque son susceptibles de generar gases indeseables, en particular formaldehido, isocianato de metilo (MIC) y/o ácido isociánico (ICA) cuando se llevan a más de 150ºC durante la etapa de reticulación para formar el producto, incluso hasta 700ºC en ciertas utilizaciones tales como hornos domésticos.

Se han propuesto diversas soluciones para reducir las emisiones indeseables.

Un primer medio consiste en utilizar encolados minerales, que contienen por ejemplo fosfato de aluminio. Sin embargo, si esos encolados se presentan satisfactorios para una temperatura que alcanza 500ºC, incluso 700ºC, presentan otros inconvenientes: sensibles a la humedad, tienen tendencia a hincharse durante el almacenamiento y a laminarse, lo que aumenta los riesgos de desgarre de porciones del producto durante las manipulaciones.

Otro medio para limitar las emisiones no deseables está fundado sobre la utilización de encolados a base de resinas orgánicas distintas de las resinas fenol-formol.

En particular se ha propuesto formar productos a base de fibras minerales por medio de un encolado que comprende un ácido policarboxílico y un poliol, preferiblemente asociado a un catalizador del tipo sal de metal alcalino de ácido orgánico fosforado (ver EP-A-0 990 727, EP-A-0 990 728 y EP-A-0 990 729). El ácido policarboxílico es un oligómero o un polímero que tiene preferiblemente una masa inferior a 10000 que contiene más de un grupo carboxílico y el poliol contiene al menos dos grupos hidroxilo. Los ejemplos utilizan un poli(ácido acrílico) y trietanol- amina.

En el documento WO-A-93/36368 se describen fibras minerales reticuladas por medio de un encolado que comprende uno o varios compuestos que incluyen una función carboxílica y/o una función β-hidroxialquilamida. Los ejemplos de realización proceden por reacción de anhídrido de ácido carboxílico y de dietanolamina o de trietanolamina.

Se conoce a través del documento EP-A-1 164 163 un procedimiento de fabricación de lana de vidrio que comprende una etapa consistente en hacer reaccionar un encolado que incluye, o un ácido carboxílico y una alcanolamina, o una resina previamente sintetizada a partir de un ácido carboxílico y una alcanolamina, y un polímero que contiene un grupo carboxílico.

En el documento EP-A-1 170 265 se ha propuesto preparar encolados en dos etapas que consisten en mezclar un anhídrido y una amina en condiciones reactivas hasta que el anhídrido esté solubilizado sustancialmente en la amina y/o haya reaccionado con ella, después en añadir agua y terminar la reacción.

Finalmente, en el documento EP-A-1 086 932 se propone un encolado para lana mineral que contiene una resina que comprende el producto de reacción no polimérico de una amina con un primer anhídrido y un segundo anhídrido diferente del primero.

Aunque satisfactorios respecto a la emisión de gases no deseables, los encolados citados anteriormente permanecen a pesar de todo menos competitivos que los que incluyen resinas clásicas fenol-formol. Si los encolados a base de poliacrílicos y de p-hidroxialquilamida conducen a buenas propiedades mecánicas antes del envejecimiento, éstas últimas se degradan intensamente cuando el producto se expone a una temperatura superior a 40ºC en atmósfera muy húmeda.

Además, la reticulación de los encolados a base de poliacrílicos en general comienza a una temperatura del orden de 180ºC y solo alcanza la etapa final si se prolonga la duración de tratamiento a esta temperatura o si se eleva la temperatura hasta aproximadamente 240ºC. En comparación con los encolados a base de resina fenol-formol, esas condiciones son más exigentes y más costosas porque imponen aumentar la longitud de las estufas y/o utilizar...

1. Composición de encolado acuosa para la fabricación de un producto de aislamiento térmico y/o acústico a base de fibras minerales, en particular de vidrio o de roca, caracterizada porque comprende al menos un ácido policarboxílico y al menos una poliamina elegida entre:

- los compuestos de fórmula

en la que

x varía de 2 a 10, preferiblemente de 2 a 4

y varía de 1 a 10

- polietileniminas, los poli(aminoestireno) y los productos de degradación de la quitina en medio básico (quitosanos).

2. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el ácido policarboxílico tiene una funcionalidad, expresada por el número de grupos carboxílicos susceptibles de reaccionar con la poliamina, igual o superior a 2, preferiblemente inferior a 5000, convenientemente inferior a 2000, incluso inferior a 500.

3. Composición de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el ácido policarboxílico tiene una masa molecular que varía de 50 a 105 g/mol, preferiblemente inferior a 104 g/mol.

4. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el ácido policarboxílico se elige entre ácidos carboxílicos de funcionalidad igual a 2 tales como el ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azelaico, ácido sebácico, ácido tartárico, ácido ftálico y ácido tetrahidroftálico, de funcionalidad igual a 3 tales como el ácido cítrico y ácido trimelítico, y de funcionalidad igual a 4 tales como el ácido 1,2,3,4-butanotetracarboxílido (BTCA).

5. Composición de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque el ácido carboxílico es ácido cítrico, ácido tartárico o ácido 1,2,3,4-butanotetracarboxílico (BTCA).

6. Composición de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque el ácido policarboxílico se elige entre oligómeros y polímeros obtenidos por homopolimerización de ácidos insaturados tales como el ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido isocrotónico, ácido maleico, ácido cinámico, ácido 2-metilmaleico, ácido itacónico, ácido 2-metilitacónico, y ácido α,β-metilenglutárico, y por copolimerización de uno o varios de esos monómeros con uno o varios de otros monómeros insaturados, hidrófilo(s) y/o hidrófobo(s), seleccionado(s) entre olefinas tales como el etileno, propileno, isobutileno, estireno y sus derivados, y macromoléculas que presentan una insaturación terminal.

7. Composición de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el ácido policarboxílico se elige entre poliacrílicos tales como los de poli(ácido acrílico), copolímeros de etileno y de ácido acrílico y copolímeros de ácido acrílico y de ácido maleico.

8. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la poliamina tiene una funcionalidad, expresada por el número de funciones aminas, igual o superior a 2, preferiblemente inferior a 200.

9. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la poliamina tiene una masa molecular inferior a 1000 g/mol, preferiblemente inferior a 500 g/mol.

10. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque comprende, expresadas en partes de materia seca, de 20 a 80 partes en peso de ácido policarboxílico y de 80 a 20 partes en peso de poliamina.

11. Composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque comprende además, para 100 partes en peso de materia seca de ácido policarboxílico y de poliamina:

- 0 a 20 partes de un aceite, preferiblemente 6 a 15 partes

- 0 a 2 partes de un silano, preferiblemente del orden de 0,4 partes

- 0 a 5 partes de un catalizador

- 0 a 20 partes de un plastificante.

12. Procedimiento de preparación de la composición de encolado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que consiste en diluir o en emulsionar en agua el ácido policarboxílico y la poliamina, eventualmente con aditivos.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, que consiste en mezclar el ácido policarboxílico en disolución o en dispersión acuosa, que lo contiene preferiblemente en más de 10% en peso, y la poliamina en disolución acuosa, que la contiene preferiblemente en más de 10% en peso, llegado el caso con aditivos.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, que consiste en realizar una pre-mezcla introduciendo la poliamina directamente en la disolución o la dispersión acuosa de ácido policarboxílico, que lo contiene preferiblemente en más de 10% en peso, y añadir ulteriormente los aditivos eventuales.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la pre-mezcla se somete a un tratamiento térmico con vistas a realizar una pre-reacción parcial del ácido policarboxílico y de la poliamina, en particular a una temperatura del orden de 50 a 100ºC.

16. Utilización de la composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 o del procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15 para el encolado de fibras minerales, en particular de vidrio o de roca.

17. Fibras minerales enlazadas entre ellas gracias a la composición de encolado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

18. Fibras minerales de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizadas porque están constituidas por vidrio o por roca.

19. Producto de aislamiento térmico y/o acústico constituido esencialmente por fibras minerales de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 o 18.

20. Velo de fibras minerales, en particular de fibras de vidrio, caracterizado porque comprende fibras de acuerdo con la reivindicación 16 y porque posee un gramaje comprendido entre 10 y 300 g/m².