AGLUTINANTE DE POLÍMERO DE EMULSIÓN CON AGENTE DE RETICULACIÓN AZIRIDÍNICO PARA BANDAS DE FIBRAS MINERALES.

Aglutinante de polímero de emulsión con agente de reticulación aziridínico para bandas de fibras minerales Campo técnico La presente invención se refiere genéricamente al uso de composiciones aglutinantes poliméricas para la preparación de fieltros de fibra mineral, y más particularmente al uso de composiciones de aglutinantes de emulsión carboxilados que están reticuladas con un compuesto aziridínico polifuncional y están sustancialmente libres de formaldehído. Antecedentes La fibra de vidrio y otros productos a base de fibras minerales se usan como aislamiento para casas, automóviles, aparatos, tuberías, conductos y similares. Los fieltros de fibra de vidrio se producen generalmente uniendo una banda de fibras de vidrio con un aglutinante polimérico que se reticula cuando se calienta. El aglutinante polimérico permite que las fibras de vidrio se adhieran entre sí, y proporcionan resistencia al fieltro de fibra de vidrio a la vez que le permiten seguir siendo en cierto modo flexible. Convencionalmente, como el aglutinante en fibra de vidrio y otros productos de aislamiento de fibras minerales se usó un polímero de fenol-formaldehído. Recientemente, sin embargo, se han desarrollado sistemas de aglutinantes libres de formaldehído, debido a preocupaciones sobre la salud con respecto a las emisiones de formaldehído y productos que contienen la resina de fenol-formaldehído. Las composiciones de aglutinantes libres de formaldehído convencionales para fibras de vidrio incluyen típicamente un poliácido carboxílico, un compuesto hidroxifuncional, y un agente de curado. Por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América nº 6.331.350 de Taylor et al. describe un aglutinante libre de formaldehído para fieltros de fibra de vidrio que comprende homopolímeros o copolímeros de ácidos carboxílicos, un compuesto poliólico, y un agente acelerador que contiene fósforo. La referencia de Taylor et al. señala que es crítico que el pH del aglutinante esté por debajo de alrededor de 3. La patente de los Estados Unidos de América nº 7.067.579 de Taylor et al. describe una composición de aglutinante policarboxi/poliólico para fibra de vidrio, en la que la relación total de grupos hidroxilo a grupos ácido carboxílico está en el intervalo de alrededor de 0,6:1 a 0,8:1. Véase también la Publicación de Patente de los Estados Unidos de América nº 2006/0079629 de Taylor et al. La patente de los Estados Unidos de América nº 5.977.232 de Arkens et al. se refiere a un aglutinante reticulable para fibras de vidrio que comprende un polímero de ácido carboxílico, un compuesto de hidrógeno activo tal como polioles, polialcohol vinílico, o resinas de acrilato, y un agente acelerador de tipo fluoroborato. La Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos de América nº 2005/0059779 de Srinivasan et al. presenta un aglutinante libre de formaldehído para fibra de vidrio que incluye un polímero con unidades monómeras de ácido carboxílico y unidades monómeras hidroxílicas, y un agente de reticulación que promueve la esterificación entre los restos carboxílicos y los restos hidroxílicos. Otro enfoque para los sistemas libres de formaldehído se describe en la Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos de América nº 2006/0258248 de Shooshtari et al. que describe una composición de aglutinante para fibra de vidrio que incluye un ácido o anhídrido carboxílico multifuncional, aceites epoxidados, y opcionalmente un catalizador de la reticulación, tal como imidazol o aminas terciarias. En la patente de los Estados Unidos de América nº 6.884.849 de Chen et al. se describe un sistema de aglutinante libre de formaldehído particularmente significativo. La referencia de Chen et al. se refiere a una composición de aglutinante libre de formaldehído para fibras de vidrio, en la que el aglutinante incluye una resina a base de polialcohol vinílico, un polímero de poliácido carboxílico de bajo peso molecular, y un acelerador de tipo hipofosfito sódico. Las composiciones ejemplares descritas en Chen et al. incluyen un aglutinante que es una mezcla 1:1 de resina de polialcohol vinílico y ácido maleico. El aglutinante descrito en Chen et al. es usado por Owens-Corning para producir bandas de fibra de vidrio libres de formaldehído. Aunque estos enfoques proporcionan aglutinantes con emisiones sustancialmente reducidas de formaldehído en comparación con resinas aglutinantes de fenol-formaldehído convencionales, los sistemas aglutinantes anteriores son prohibitivos desde el punto de vista del coste debido a que requieren grandes cantidades de componentes caros a fin de lograr una densidad de reticulación suficiente. Por ejemplo, la referencia de Chen et al. descrita anteriormente requiere una composición de 50 por ciento en peso de anhídrido maleico una cantidad elevada del componente más caro. Adicionalmente, las composiciones de aglutinantes de la técnica anterior generalmente requieren temperaturas de curado elevadas (177ºC (350ºF) o más), lo que añade un gasto adicional al sistema. Otros sistemas de reticulación libres de formaldehído se han usado en campos tales como revestimientos celulósicos. Por ejemplo, los compuestos triaziridínicos se han usado para reticular aglutinantes poliméricos 2 E07867824 27-12-2011   funcionalizados con ácidos carboxílicos en fibras celulósicas. La patente de los Estados Unidos de América nº 6.117.492 de Goldstein et al. se refiere a composiciones de aglutinante de emulsión libres de formaldehído para bandas no tejidas que están adaptadas a la reticulación a bajas temperaturas. Los polímeros de emulsión incluyen restos acetoacetoxi y restos de ácido carboxílico, y se combinan con un agente de reticulación polialdehídico y un agente de reticulación poliaziridínico. La patente de los Estados Unidos de América nº 6.506.696 de Goldstein et al. describe composiciones de aglutinantes para bandas no tejidas sintéticas, en las que las composiciones de aglutinantes incluyen un polímero con funcionalidad de ácido carboxílico y funcionalidad de acetoacetato. La composición de aglutinante se reticula tanto con compuestos aziridínicos como compuestos dialdehídicos. Igualmente, la patente de los Estados Unidos de América nº 6.126.121 de Goldstein et al. describe una composición de aglutinante de reticulación a baja temperatura para bandas no tejidas, en la que la composición de aglutinante incluye un polímero de emulsión con funcionalidad de ácido carboxílico y es estabilizada con coloides protectores de polialcohol vinílico. El aglutinante en Goldstein et al. se reticula tanto con un compuesto polialdehídico como con un compuesto poliaziridínico. Los aglutinantes usados en bandas celulósicas o termoplásticas son generalmente diferentes de forma sustancial de aquellos usados en sustratos de fibra de vidrio, debido a que las fibras de vidrio no tienen grupos funcionales reactivos como las fibras de celulosa (-OH) o las fibras termoplásticas (si se trata, -OH). Los aglutinantes celulósicos descritos en las referencias anteriores generalmente contienen sistemas de reticulación difuncionales, que incluyen un reticulador hidroxifuncional para crear grupos reticulados entre el grupo funcional en la fibra y el grupo funcional en el aglutinante. Véase, por ejemplo, la referencia de la patente 6.426.121 de Goldstein et al. en la columna 6, líneas 17-24, y la columna 7, líneas 49-64. Adicionalmente, los aglutinantes descritos anteriormente que se reticulan con triazidinas, tienen temperaturas de transición vítrea bajas, que generalmente no son adecuadas para fabricar productos de aislamiento de fibra de vidrio debido a que provocan que la banda de fibra de vidrio se bloquee cuando se enrolla en un rodillo. Sumario de la invención La presente invención se refiere al uso de composiciones de aglutinantes libres de formaldehído, efectivas desde el punto de vista del coste, para la preparación de fibras minerales tales como fibra de vidrio, y a los fieltros de fibras minerales resultantes, en el que las composiciones de aglutinantes presentan propiedades de resistencia y flexibilidad comparables o mejoradas en comparación con los sistemas de aglutinantes convencionales. La composición de aglutinante se obtiene reticulando un polímero que tiene 0,05 a 50 por ciento en peso de unidades de ácido carboxílico (basado en el peso total de monómero), con un agente de reticulación aziridínico polifuncional. Otras características y ventajas de la presente invención serán manifiestas a partir de la explicación siguiente. Descripción detallada La presente invención se describe con detalle más abajo con referencia a los diversos ejemplos. Las modificaciones a ejemplos particulares dentro del alcance de la presente invención, expuesta en las reivindicaciones anejas, serán fácilmente manifiestas... [Seguir leyendo]

1. Uso de una composición de aglutinante acuosa para la preparación de bandas de fibras minerales, en el que dicha composición de aglutinante incluye: a) un polímero de emulsión que tiene de 0,05 a 50 por ciento en peso de unidades monómeras de ácido carboxílico basado en el peso total de monómero, en el que el polímero de emulsión tiene una temperatura de transición vítrea de al menos 20ºC, y en el que el polímero de emulsión incluye unidades monómeras seleccionadas de monómeros a base de vinilo, monómeros estirénicos, monómeros (met)acrílicos, monómeros diénicos, monómeros de alfa-olefinas, y sus combinaciones; b) un agente de reticulación aziridínico polifuncional; y c) agua. 2. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que el polímero de emulsión está estabilizado con tensioactivos. 3. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que el polímero de emulsión está sustancialmente libre de coloides protectores, preferiblemente sustancialmente libre de coloides protectores de polialcohol vinílico. 4. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que la composición de aglutinante tiene un pH en el intervalo de 5 a 9, preferiblemente un pH en el intervalo de 7 a 8,5. 5. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que el polímero de emulsión tiene una temperatura de transición vítrea de 30ºC a 100ºC, preferiblemente una temperatura de transición vítrea de 40ºC a 80ºC. 6. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que el polímero de emulsión incluye de 0,1 a 10, preferiblemente 0,25 a 5 por ciento en peso de unidades monómeras de ácido carboxílico, basado en el peso total de monómero. 7. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que las unidades monómeras de ácido carboxílico se seleccionan del grupo que consiste en ácido acrílico, ácido metacrílico, anhídrido maleico, ácido maleico, y monoésteres de ácido maleico. 8. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que las unidades monómeras de ácido carboxílico incluyen ácido acrílico. 9. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que el polímero de emulsión incluye al menos 50 por ciento en peso de unidades monómeras a base de vinilo, que se seleccionan preferiblemente del grupo que consiste en acetato de vinilo, versatato de vinilo, carbonato de viniletileno, cloruro de vinilo, cloruro de vinilideno, N-vinilformamida, benzoato de vinilo, y sus combinaciones, en particular incluye al menos 90 por ciento en peso de unidades monómeras de acetato de vinilo, basado en el peso total de monómero. 10. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que la composición de aglutinante incluye de 0,5 a 5 pphr de agente de reticulación aziridínico polifuncional. 11. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que el agente de reticulación aziridínico polifuncional incluye compuestos trisaziridínicos. 12. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que el polímero de emulsión incluye además de 0,01 a 1 por ciento en peso de un monómero de prerreticulación, basado en el peso total de monómero. 13. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que la composición de aglutinante tiene un contenido de sólidos en el intervalo de 40 a 70 por ciento. 14. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que la composición de aglutinante acuosa está sustancialmente libre de agentes de reticulación polialdehídicos. 15. El uso de una composición de aglutinante acuosa según la reivindicación 1, en el que el polímero de emulsión se selecciona del grupo que consiste en polímeros de acetato de vinilo, polímeros de acetato de vinilo-etileno, y polímeros de estireno-butadieno. 16. Un fieltro de fibra mineral que comprende el producto de reacción de la composición de aglutinante según una de 16 E07867824 27-12-2011   las reivindicaciones 1 a 15. 17. Un método para producir un fieltro de fibra mineral unido con aglutinante polimérico, incluyendo dicho método las etapas de: a) formar una banda de fibras minerales; b) aplicar una composición de aglutinante acuosa a la banda de fibra de vidrio, en el que la composición de aglutinante acuosa tiene un pH en el intervalo de 6 a 9, e incluye i) una resina sintética polimerizada en emulsión que tiene unidades monómeras de ácido carboxílico, y ii) un agente de reticulación aziridínico polifuncional, y c) secar subsiguientemente la banda de fibra mineral para curar la composición de aglutinante. 18. El método según la reivindicación 17, en el que el polímero de emulsión se polimeriza en un medio acuoso a un pH menor que 4. 17 E07867824 27-12-2011