Aglomerante renovable para materiales no tejidos.

Una composición acuosa curable que comprende un aducto de:

(a) un polímero de carbohidrato,

y

(b) un agente de reticulación multifuncional seleccionado del grupo consistente en ácido polibásico monomérico, sal del mismo, anhídrido del mismo, y mezclas de los mismos,

preparándose el aducto en un proceso que comprende la combinación de (a) y (b) en una relación de peso de (a):(b) desde 95:5 hasta aproximadamente 35:65, seleccionándose dicho ácido polibásico monomérico del grupo consistente en ácido cítrico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido málico, ácido ftálico, ácido oxálico, ácido adípico, ácido tartárico, ácido aspártico y mezclas de los mismos, y

no conteniendo dicha composición acuosa curable esencialmente ningún alcohol polivinílico.

Aglomerante renovable para materiales no tejidos Esta solicitud no provisional reivindica prioridad bajo 35 U.S.C. § 119 (e) en la Solicitud Provisional de EE.UU. nº 60/864, 253 registrada el 3 de noviembre de 2006, el contenido total de la cual se incorpora aquí por referencia.

Campo de la invención Esta invención se refiere a un aglomerante no formaldehído para productos no tejidos, como aislamiento de fibra de vidrio. Más particularmente, la invención pertenece a resinas termoendurecibles autoreticulantes que comprenden una solución acuosa de un polímero de carbohidrato que se puede diluir infinitamente en agua junto con un agente reticulante multifuncional.

Antecedentes de la invención Los productos de aislamiento de fibra de vidrio consisten en fibras de vidrio unidas con resinas aglomerantes reticuladas covalentemente. Los procesos para fabricar aislamiento de fibra de vidrio incluyen generalmente la extracción de corrientes fundidas de vidrio hacia ruecas donde se hilan en fibras mediante fuerzas centrífugas. Entonces las fibras se soplan en una cámara de moldeo, se pulverizan con un aglomerante acuoso y se depositan como una esterilla sobre una cinta transportadora. Después, la esterilla recubierta se transfiere a un horno de curado donde se sopla aire caliente a través de la esterilla para curar el aglomerante y unir rígidamente entre sí las fibras de vidrio.

Los aglomerantes de fibra de vidrio usados en el sentido actual no se deben confundir con resinas de matriz que son totalmente diferentes y un estado de la técnica no análogo. Mientras que las resinas de matriz a veces denominadas “aglomerantes”, actúan rellenando todo el espacio intersticial entre fibras, dando como resultado un producto denso, reforzado con fibras, donde la matriz debe trasladar las propiedades de resistencia de las fibras al

compuesto, las “resinas aglomerantes” tal como se usan aquí no rellenan espacios sino que más bien sólo recubren las fibras y particularmente las uniones de las fibras. Los aglomerantes de fibra de vidrio tampoco se pueden equiparar con los “aglomerantes” de papel o madera, donde las propiedades adhesivas se adaptan a la naturaleza química de los sustratos celulósicos. Muchas resinas de este tipo, por ejemplo resinas de urea/formaldehído y resorcinol/formaldehído, no son adecuadas para el uso como aglomerantes de fibra de vidrio. Un experto en la materia de los aglomerantes de fibra de vidrio no contemplaría los aglomerantes celulósicos para solucionar ninguno de los problemas conocidos asociados a los aglomerantes de fibra de vidrio.

Los aglomerantes útiles en los productos de aislamiento de fibra de vidrio generalmente necesitan baja viscosidad en estado no curado y aún tienen la capacidad característica de formar una esterilla polimérica termoestable rígida con las fibras de vidrio una vez curadas. Una baja viscosidad del aglomerante en estado no curado permite dimensionar correctamente la esterilla. Además, los aglomerantes viscosos tienden a ser pegajosos o adhesivos y por tanto conducen a la acumulación de fibra en las paredes de la cámara de moldeo. Esta fibra acumulada puede caer posteriormente sobre la esterilla, provocando áreas densas y problemas en el producto. Se desea un aglomerante que forme una matriz rígida cuando se cura, de manera que cuando un producto de aislamiento térmico de fibra de vidrio se comprime para su embalaje y transporte, éste se recuperará hasta su dimensión vertical especificada cuando se instale en un edificio.

Las resinas de fenol-formaldehído (PF) , así como las resinas PF extendidas con urea, se usan extensamente en toda la industria del aislamiento de fibra de vidrio. Tales resinas son económicas, tienen baja viscosidad, y curan formando un polímero rígido, proporcionando así el producto acabado con propiedades físicas excelentes.

Una seria desventaja de las resinas PF es la elevada concentración de formaldehído libre, que normalmente se secuestra parcialmente con urea. Durante la reacción de curado, el formaldehído y los compuestos fenol-formaldehído de bajo peso molecular se volatilizan desde el aglomerante hacia el medio circundante. Por consiguiente, hay una continua necesidad de aglomerantes de fibra de vidrio alternativos que no emitan formaldehído en el curado.

Se han desarrollado varias composiciones libres de formaldehído para el uso como aglomerantes para la fabricación de productos de aislamiento de fibra de vidrio.

El documento U.S. 4, 076, 917 revela el uso de betahidroxialquilamidas para curar polímeros policarboxi, como ácido poliacrílico. Sin embargo, un sistema de este tipo es demasiado viscoso para el uso como un aglomerante para fibras de vidrio.

Los documentos U.S. 6, 221, 973 y 6, 331, 350 describen un aglomerante de fibra de vidrio libre de formaldehído que incluye un poliácido, como ácido poliacrílico, y un poliol, con un peso molecular inferior a aproximadamente 1000, como por ejemplo, glicerina, trietanolamina, sorbitol o etilenglicol. Se usa un catalizador de fósforo para acelerar el curado de la composición.

El documento U.S. 5, 932, 689 describe una composición acuosa curable para aislamiento de fibra de vidrio, la cual contiene (a) un poliácido que comprende al menos dos grupos ácido carboxílico, grupos anhídrido o sales de los mismos; (b) un compuesto que contiene hidrógeno activo, como poliol o poliamina, y (c) una cianamida, una dicianamida o una cianoguanidina. Los aceleradores apropiados incluyen sales de fósforo o fluoroborato.

El documento WO 03/104284 describe un aglomerante de aislamiento tipo epóxido, libre de formaldehído, que contiene una mezcla, que esencialmente se puede diluir o dispersar infinitamente en agua, de un epóxido y un reticulante multifuncional, como un polímero poliamidoamina.

El documento US 5, 006, 140 revela la solicitud de uso de una dispersión acuosa de un sulfamato almidón gelatinizado como aglomerante para lana de vidrio. Dichas dispersiones tienen la desventaja de que es más difícil pulverizarlas sobre la fibra. La viscosidad del almidón gelatinizado es demasiado alta, así cuando se usa en lana, la composición tiene una fluidez pobre. Además, el aglomerante de almidón en la composición está simplemente gelificado y no se une químicamente a la resina como un reticulante. El documento EP 0 255 859 A revela un método para dimensionar fibras de vidrio en su formación, empleando una composición por tamaños de formación de vidrio resistente a la migración, la cual comprende una cantidad eficaz de un derivado de almidón. Los documentos US 2004/122166 A1 y EP 1 486 547 A2 revelan el uso de ácidos polibásicos que se polimerizan antes de añadirse al almidón. El documento WO 2006/120523 revela composiciones que contienen alcohol polivinílico.

A pesar de estas divulgaciones, hay una necesidad creciente de nuevas composiciones acuosas libres de formaldehído adecuadas para el uso como un aglomerante para aislamiento de fibra de vidrio. Algunos de los inconvenientes y limitaciones de los sistemas expuestos incluyen coste elevado, viscosidad elevada, pH bajo que provoca corrosión de las partes metálicas de las líneas de producción, y temperatura de curado elevada. Además, como los recursos fósiles serán escasos en el futuro, habrá una necesidad creciente de aglomerantes fabricados con recursos renovables. Así, serían deseables nuevos aglomerantes libres de formaldehído con bajo coste y que usen materiales renovables.

Resumen de la invención La presente invención se refiere a una composición acuosa curable y a métodos para la preparación de la misma, comprendiendo la composición acuosa curable un aducto de: (a) un polímero de carbohidrato, y (b) un agente reticulante multifuncional seleccionado del grupo consistente en ácido polibásico monomérico, sal del mismo, anhídrido y mezclas de los mismos, preparándose el aducto en un proceso que comprende la combinación de (a) y (b) en una relación de peso de (a) : (b) desde 95:5 hasta aproximadamente 35:65, seleccionándose dicho ácido polibásico monomérico del grupo consistente en ácido cítrico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido málico, ácido ftálico, ácido oxálico, ácido adípico, ácido tartárico, ácido aspártico y mezclas de los mismos y no conteniendo dicha composición acuosa curable esencialmente ningún alcohol polivinílico.

La presente invención se refiere también a productos no tejidos aglomerados y métodos para la preparación de los mismos, comprendiendo el método la puesta en contacto de fibras no tejidas con la composición acuosa curable para formar una mezcla, y calentamiento de la mezcla de 120ºC a 300ºC el tiempo suficiente para provocar curado.... [Seguir leyendo]

1. Una composición acuosa curable que comprende un aducto de:

(a) un polímero de carbohidrato, y

(b) un agente de reticulación multifuncional seleccionado del grupo consistente en ácido

polibásico monomérico, sal del mismo, anhídrido del mismo, y mezclas de los mismos,

preparándose el aducto en un proceso que comprende la combinación de (a) y (b) en una relación de peso de 15 (a) : (b) desde 95:5 hasta aproximadamente 35:65,

seleccionándose dicho ácido polibásico monomérico del grupo consistente en ácido cítrico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido málico, ácido ftálico, ácido oxálico, ácido adípico, ácido tartárico, ácido aspártico y mezclas de los mismos, y

no conteniendo dicha composición acuosa curable esencialmente ningún alcohol polivinílico.

2. La composición acuosa curable de la reivindicación 1, siendo dicho polímero de carbohidrato (a) un polímero de carbohidrato solubilizado.

3. La composición acuosa curable de la reivindicación 2, siendo dicho polímero de carbohidrato (a) almidón.

4. La composición acuosa curable de la reivindicación 3, teniendo dicho almidón más del 80% de amilopectina.

5. La composición acuosa curable de la reivindicación 1, teniendo un contenido de no volátiles superior al 30% en peso.

6. La composición acuosa curable de la reivindicación 1, comprendiendo además la adición de agua en una cantidad suficiente de manera que la composición acuosa curable comprende hasta un 96% en peso de agua basado en el peso total de la composición.

7. Un método de formación de una composición acuosa curable que comprende la combinación de:

(a) un polímero de carbohidrato, y

(b) un agente de reticulación multifuncional seleccionado del grupo consistente en ácido polibásico monomérico, sal del mismo, anhídrido del mismo, y mezclas de los mismos,

siendo la relación de peso de (a) : (b) desde 95:5 hasta aproximadamente 35:65,

seleccionándose dicho ácido polibásico monomérico del

grupo consistente en ácido cítrico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido málico, ácido ftálico, ácido oxálico, ácido adípico, ácido tartárico, ácido aspártico y mezclas de los mismos, y

no conteniendo dicha composición acuosa curable esencialmente ningún alcohol polivinílico 8. El método de la reivindicación 7, comprendiendo además una etapa de solubilización del polímero de carbohidrato (a) con un ácido promotor de la hidrólisis antes de que el polímero de carbohidrato (a) se combine con el agente reticulante multifuncional (b) .

9. El método de la reivindicación 7, siendo el polímero de carbohidrato (a) almidón y teniendo dicho almidón más del 80% de amilopectina.

10. El método de la reivindicación 7, comprendiendo además la adición de agua en una cantidad suficiente de manera que la composición acuosa curable comprenda hasta un 96% en peso de agua basado en el peso total de la composición.

11. El método de la reivindicación 7, teniendo la composición acuosa curable un contenido de no volátiles superior al 30% en peso.

12. Un método para el aglomerado de fibras no tejidas que comprende:

poner en contacto dichas fibras no tejidas con una composición acuosa curable como se reivindica en la reivindicación 6 para formar una mezcla, y

calentar la mezcla de 120ºC a 300ºC durante el tiempo suficiente para provocar curado.

13. El método de la reivindicación 12, siendo las fibras no tejidas fibras de vidrio de lana mineral.

14. Un producto no tejido aglomerado preparado en un proceso que comprende:

poner en contacto las fibras no tejidas con la 35 composición acuosa curable como se reivindica en la reivindicación 6 para formar una mezcla, y

calentar la mezcla de 120ºC a 300ºC durante el tiempo suficiente para provocar curado.

15. El producto no tejido aglomerado de la reivindicación 14, siendo las fibras no tejidas fibra de vidrio.

16. Aislamiento de edificios que comprende el producto no tejido aglomerado de la reivindicación 15.