Proceso de obtencion de un aglutinante para fibras y un aglutinante curable para fibras.
Un proceso para la obtención de un aglutinante polimérico para la impregnación de fibras,
caracterizado por comprender las etapas de
{a} obtención de un polímero polihidroxílico parcialmente ac 5 etalizado, preferentemente alcohol polivinílico,
{b} obtención de un ter-copolímero, de
(b1) un monómero vinílico aromático,
(b2) un compuesto que contiene carboxilo,
(b3) un compuesto acrílico seleccionado del grupo consistente en acrilato de isobutilo, acrilato de isopentilo, acrilato de pentilo, N-isopropil acrilamida y acrilato de butilo, preferentemente acrilato de butilo;
{c} obtención de un copolímero de ácido acrílico -acrilonitrilo;
{d} seguido de mezcla, mientras se agita, en cantidades predeterminadas, de los polímeros obtenidos anteriormente, en la cual el aglutinante curable resultante es una solución acuosa.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/RO2010/000015.
Solicitante: DYNEA CHEMICALS OY.
Inventor/es: MUNTEANU REMUS.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C08F8/28 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08F COMPUESTOS MACROMOLECULARES OBTENIDOS POR REACCIONES QUE IMPLICAN UNICAMENTE ENLACES INSATURADOS CARBONO - CARBONO (producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de hidrocarburos de número reducido de átomos de carbono, p. ej. por oligomerización, C10G 50/00; Procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la síntesis de un compuesto químico dado o de una composición dada, o para la separación de isómeros ópticos a partir de una mezcla racémica C12P; polimerización por injerto de monómeros, que contienen uniones insaturadas carbono-carbono, sobre fibras, hilos, hilados, tejidos o artículos fibrosos hechos de estas materias D06M 14/00). › C08F 8/00 Modificación química por tratamiento posterior (polímeros injertados, polímeros en bloque, reticulados con monómeros insaturados o con polímeros C08F 251/00 - C08F 299/00; de cauchos de dieno conjugados C08C). › Condensación con aldehídos o cetonas.
- C08L35/06 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › C08L 35/00 Composiciones de homopolímeros o copolímeros de compuestos que tienen uno o más radicales alifáticos insaturados, teniendo solamente cada uno un enlace doble carbono-carbono, y estando al menos uno terminado por un radical carboxilo, y conteniendo al menos otro radical carboxilo en la molécula, o de sus sales, anhídridos, amidas, ésteres, imidas o nitrilos; Composiciones de los derivados de tales polímeros. › Copolímeros con monómeros vinil-aromáticos.
PDF original: ES-2535309_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Proceso de obtención de un aglutinante para fibras y un aglutinante curable para fibras
La invención se refiere a un proceso para la obtención de un aglutinante usado para la Impregnación de fibras minerales, en particular fibras de vidrio y basalto usadas como materiales de aislamiento, se refiere al aglutinante que se puede obtener mediante este proceso y al uso del mismo.
Es conocida la preocupación mundial por sustituir los aglutinantes que contienen resina de fenol-formaldehido y los aglutinantes que contienen fenol-formaldehído-urea usados para la obtención de materiales de aislamiento, tales como los basados en fibras de vidrio, debido a las emisiones de formaldehído durante la fabricación de la resina y durante el uso de la misma o de los productos que la contienen.
Las fibras pueden ser fibras de vidrio, lana de roca, celulosa, lana, yute, poliéster, acrílicas, nylon, poliamida... y similares. Como se usa aquí, el término "fibra de vidrio" está destinado a abarcar fibras termo-resistentes adecuadas para resistir temperaturas elevadas, tales como fibras minerales, fibras de aramida, fibras cerámicas, fibras metálicas, fibras de carbono, fibras de poliimida, fibras de rayón y especialmente fibras de vidrio y de basalto.
Los productos de aislamiento de fibra de vidrio consisten en fibras de vidrio unidas junto con resinas aglutinantes reticuladas covalentemente (curadas). Los procesos de fabricación de aislamiento de fibra de vidrio incluyen generalmente la conducción de chorros fundidos de vidrio hacia ruecas donde se hilan en fibras delgadas mediante fuerzas centrífugas. Las fibras se funden dentro de una cámara de moldeo, se pulverizan con un aglutinante acuoso y se depositan como una estera sobre una cinta transportadora. Por consiguiente, la estera recubierta se transporta a un horno de curado donde se sopla aire caliente a través de la estera para curar el aglutinante y unir rígidamente entre sí las fibras de vidrio.
Los aglutinantes de fibra de vidrio usados en el presente sentido no se deben confundir con las matrices de resina, las cuales son totalmente diferentes y no son un campo análogo de la técnica. Aunque a veces se denominan "aglutinantes", las matrices de resina actúan rellenando todo el espacio intersticial entre las fibras u otros rellenos, dando como resultado una estructura densa, reforzada, de fibra o relleno, mientras las "resinas aglutinantes" como se usan aquí no son rellenos espaciales, sino que recubren sólo las fibras y/o las uniones de fibras.
A este efecto, ya existe una rica bibliografía relativa a la obtención de aglutinantes que no contienen formaldehído.
Así, en la patente de EUA 6,849,683 B2 se presenta un proceso para la obtención de un aglutinante para productos basados en lana mineral, el cual comprende las etapas de: mezcla, bajo condiciones de reacción, de un ácido carboxílico con una alcanolamina, donde el ácido carboxílico es ácido di-, tri- o tetracarboxílico, para obtener una resina, la cual se mezcla posteriormente con un polímero que contiene grupos ácido carboxílico, tal como un polímero o copolímero de ácido poliacrílico, ácido polimetacrílico, ácido polimaleico o copolímeros del mismo.
En el documento EP 1 47 645 B1 se presenta un proceso para la preparación de una resina para un aglutinante soluble en agua, el cual comprende las etapas de mezcla, bajo condiciones de reacción, de un anhídrido cíclico con una alcanolamina seleccionada entre di- y trietanolamina o mezclas de las mismas, aditivándose dicha resina con aditivos usuales.
En el documento WO 94/22671 se describe como aglutinante una emulsión, usada para productos no tejidos, la cual contiene 12 - 35% de alcohol polivinílico con bajo peso molecular y en la que al menos el 75% del alcohol polivinílico está hidrolizado como mínimo un 98% molar y el 65-88% de monómero se selecciona del grupo consistente en monómero vinílico, monómero acrílico y mezclas de los mismos, injertado en el alcohol polivinílico mediante polimerización en emulsión. El monómero vinílico y/o acrílico se selecciona entre ásteres acrilato y metacrilato, acetato de vinilo, estireno, acrilamida y mezclas de los mismos.
El problema remanente solucionado por la invención consiste en que el aglutinante debería asegurar, al aplicarlo sobre un soporte y curar, una buena adherencia y debería proporcionar a las fibras minerales impregnadas con aglutinante, respectivamente a las mallas hechas con aglutinante curado, tanto estabilidad dimensional como fuerza de tracción, mostrando a la vez un pH en un intervalo que no provoque problemas con respecto a la corrosión en el uso.
En un aspecto, el problema técnico se soluciona mediante un proceso que comprende las etapas de:
{a} obtención de un alcohol polivinílico parcialmente acetalizado, preferentemente con un grado de acetalización del 18-22%, tal como mediante la reacción de acetalización del alcohol polivinílico (PVOH) con un aldehido seleccionado preferentemente del grupo de acetaldehído, propionaldehído y butiraldehído, opcionalmente en presencia del catalizador de acetalización, preferentemente un ácido inorgánico, seleccionado con mayor preferencia del grupo consistente en ácido sulfúrico, ácido fosfórico y ácido clorhídrico. La reacción puede llevarse a cabo durante 4 a 5 horas, preferentemente a una temperatura de entre 4°C y 7°C.
El PVOH puede tener una viscosidad de hasta 1 centipoise en una solución acuosa al 4% en peso a 2°C. El
PVOH puede tener un peso molecular medio en número (medido por dispersión de luz) superior a 7, tal como en el Intervalo de 12 a 85.
Aunque el alcohol polivinílico es una realización preferida, puede ser sustituido total o parcialmente por uno o varios polímeros que contienen hidroxilo, tales como - sin limitación - almidones o azúcares, y/o modificaciones de los mismos.
{b} obtención de un ter-copolímero estlreno- anhídrido malelco - acrllato de butilo, preferentemente con una relación molar estlreno: anhídrido malelco: acrilato de butilo en el Intervalo de 1 a 3 moles de anhídrido maleico y ,5 a 1 moles de acrilato de butilo, ambos referidos a un mol de estlreno. El ter-copolímero se puede seguir funcionallzando mediante la reacción con compuestos que contienen grupos hidroxilo, tales como polioles o hidroxilamina, preferentemente a temperatura ambiente. El ter-copolímero resultante puede presentar una viscosidad máxima de 5 segundos, con la copa de 8 mm de diámetro, según ISO 2431 / ASTM 5125.
Aunque el estireno es una realización preferida de la presente Invención, puede ser sustituido total o parcialmente por otros monómeros aromáticos vinílicos, tales como sin limitación metll estlreno, etil estireno, butil estireno o dimetil estireno.
Aunque el anhídrido maleico es una realización preferida, puede ser sustituido por otros agentes que contienen carboxilo, tales como sin ninguna limitación ácido maleico, ácido succínlco, ácido cítrico, ácido itálico, ácido glutárico, ácido oxálico, ácido adípico, ácido tartárico, ácido aspártico, ácido mélico y similares, así como los respectivos anhídridos.
Aunque el acrilato de butilo es un compuesto preferido, se pueden emplear otros compuestos acríbeos seleccionados del grupo consistente en acrilato de isobutilo, acrilato de ¡sopentllo, acrilato de pentilo y N-lsopropll acrilamida.
{c} obtención de un copolímero ácido acríllco-acrilonitrilo, como mediante polimerización radical, preferentemente en una relación molar ácido acrílico: acrilonitrilo de 2 : 1.
{d} seguido de mezcla, bajo agitación, de una cantidad predeterminada de los polímeros obtenidos previamente.
{e} adición de otros aditivos, tales como compuestos que contienen antimonio, tales como óxido de antimonio y/o dióxido de titanio, preferentemente nano-óxido de titanio. Estos aditivos se añaden preferentemente cada uno a niveles inferiores al 1%. La mezcla así formada se puede seguir agitando, unos 3 minutos.
El aglutinante resultante puede ser una solución acuosa de color rojizo-amarlllento hasta rojizo-marrón. Preferentemente presenta un pH en el intervalo de 5 a 7 y una viscosidad de 8 a 144 segundos con la copa de 8 mm de diámetro, según ISO 2431 / ASTM 5125.
En un segundo aspecto, la invención se refiere a un aglutinante para la impregnación de fibras minerales, las cuales se pueden obtener mediante el proceso descrito aquí, y que comprende:
{a} hasta 2 partes en peso de alcohol polivinílico, preferentemente parcialmente acetalizado, tal como con un aldehido seleccionado preferentemente del grupo consistente en acetaldehído, proplonaldehído y butiraldehído, preferentemente con un grado de... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
Un proceso para la obtención de un aglutinante polimérico para la Impregnación de fibras, caracterizado por comprender las etapas de
{a} obtención de un polímero polihidroxílico parcialmente acetalizado, preferentemente alcohol polivinílico,
{b} obtención de un ter-copolímero, de
(b1) un monómero vinílico aromático,
(b2) un compuesto que contiene carboxilo,
(b3) un compuesto acrílico seleccionado del grupo consistente en acrilato de isobutilo, acrilato de isopentilo, acrilato de pentilo, N-isopropil acrilamida y acrilato de butilo, preferentemente acrilato de butilo;
{c} obtención de un copolímero de ácido acrílico -acrilonitrilo;
{d} seguido de mezcla, mientras se agita, en cantidades predeterminadas, de los polímeros obtenidos anteriormente, en la cual el aglutinante curable resultante es una solución acuosa.
El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero polihidroxílico parcialmente acetalizado tiene un grado de acetalización del 18-22% y se obtiene por reacción de acetalización del polímero polihidroxílico con un aldehido.
El proceso de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el polímero polihidroxílico parcialmente acetalizado es un alcohol polivinílico y el aldehido se selecciona del grupo consistente en acetaldehído, propionaldehído y butiraldehído.
El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 3, en el que la reacción de acetalización se realiza en presencia de catalizador de acetalización, preferentemente un ácido inorgánico, preferentemente seleccionado del grupo consistente en ácido sulfúrico, ácido fosfórico y ácido clorhídrico.
El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 4, en el que el monómero vinílico aromático (b1) es estireno.
El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, en el que el compuesto que contiene carboxilo (b2) es un ácido di-carboxílico insaturado o un anhídrido del mismo, preferentemente anhídrido maleico.
El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 6, en el que en la etapa {b} el ter-copolímero tiene una relación molar (b1) : (b2) : (b3) en el intervalo de 1 a 3 moles del compuesto que contiene carboxilo (b2), y ,5 a 1 moles del compuesto acrílico (b3), ambos referidos a un mol de (b1), el monómero vinílico aromático, como estireno.
El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 7, en el que el ter-polímero es funclonalizado mediante la reacción con compuestos con grupos hidroxilo, preferentemente polioles o hidroxilaminas, preferentemente a temperatura ambiente, preferentemente hasta alcanzar una viscosidad máxima de 5 segundos, medida con una copa de 8 mm de diámetro, según ISO 2431 / ASTM 5125.
El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 8, en el que el co-polímero ácido acrílico-acrilonitrilo en la etapa {c} se obtiene por polimerización radical, preferentemente a una relación molar ácido acrílico: acrilonitrilo de 2:1.
Un aglutinante curable para la impregnación de fibras minerales que se puede obtener mediante el proceso según cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 9.
Un aglutinante curable para la impregnación de fibras minerales, caracterizado porque comprende
{a} hasta 2 partes en peso de un polímero polihidroxílico parcialmente acetalizado, preferentemente alcohol polivinílico, preferentemente con un grado de acetalización del 18 al 22%;
{b} hasta 1 partes en peso de un ter-copolímero de
(b1) un monómero vinílico aromático,
12.
13.
14.
(b2) un compuesto que contiene carboxilo,
(b3) un compuesto acrílico seleccionado del grupo consistente en acrilato de ¡sobutilo, acrilato de isopentilo, acrilato de pentilo, N-isopropil acrilamida y acrilato de butilo, preferentemente acrilato de butilo, preferentemente funcionalizado mediante la reacción con compuestos con grupos hidroxilo, tales como polioles o hidroxilaminas;
{c} hasta un 8% en peso de copolfmero ácido acrílico - acrilonitrilo;
{e} agua hasta un contenido en materia sólida de entre 35% y 4%,
{f} y del 1 al 3% en peso, referido al contenido en materia sólida, de agente plastificante y/o hasta
un máximo del 1%, referido al contenido de materia sólida, de estabilizante, estando dicho aglutinante curable en forma de una solución acuosa.
El aglutinante curable de acuerdo con las reivindicaciones 1-11 con un pH entre 5 y 7 y una viscosidad de entre 8 y 144 segundos con la copa de 8 mm de diámetro según ISO 2431 / ASTM 5125.
El aglutinante curable de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 12, que comprende además aditivos retardantes de llama seleccionados del grupo consistente en urea, melamina, diciandiamida, carbonato sódico, sales de ácido bórico, compuestos que contienen antimonio y derivados de estos, y agentes liberadores de agua, preferentemente óxido de aluminio, trihidrato o hidróxido de magnesio y opcionalmente hasta un 1% de nano-dióxido de titanio.
Uso del aglutinante de acuerdo con las reivindicaciones 1-13 para la impregnación de fibras minerales, preferentemente fibras de vidrio o fibras de basalto.
15. Fibras minerales unidas mediante un aglutinante curado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 13.
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