ES2178428T5 - Aglutinante fenólico acuoso estabilizado para lana mineral, y producción de productos de lana mineral. - Google Patents
Aglutinante fenólico acuoso estabilizado para lana mineral, y producción de productos de lana mineral. Download PDFInfo
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Abstract
Un aglutinante fenólico acuoso estabilizado para lana mineral, que comprende una resina fenólica emulsionada que esencialmente consta de una resina fenólica que tiene un grado de conversión del fenol de 99% o más, aglutinante que tiene un agente coloidal protector en una concentración de menos de 0,1% en peso en relación al contenido de sólidos del aglutinante.
Description
La presente invención se refiere a un aglutinante fenólico acuoso estabilizado para lana mineral; un método para producir una resina fenólica emulsionable; una resina fenólica emulsionable obtenible por el método; un aglutinante fenólico estabilizado obtenible por el método; el uso del mencionado aglutinante en la producción de productos de lana mineral; y a productos de lana mineral obtenibles por los métodos.
Campo técnico
Es conocido que las resinas y los aglutinantes fenólicos pueden contener reactivos que han reaccionado poco y que no han reaccionado, por ejemplo, fenol y formaldehído, que se evaporan durante la producción de la lana mineral y causan problemas de contaminación y una eficiencia reducida del aglutinante en varias aplicaciones para unir. Consecuentemente, se desea que la resina esté exenta, en todo lo posible, de materiales de partida que no se hayan convertido o de sus residuos, a la vez que se mantengan sus cualidades útiles.
Entre los métodos para lograr esto está incluido hacer reaccionar, por ejemplo, fenol con un exceso de, por ejemplo, formaldehído en presencia de un catalizador alcalino para asegurar un bajo contenido de fenol libre, y hacer reaccionar luego el formaldehído en exceso con un secuestrador de aldehídos, por ejemplo, un compuesto que contiene nitrógeno tal como urea, melamina o amoniaco.
La adición de amoniaco estabiliza más la resina fenólica y evita su separación en dos fases líquidas o la precipitación de una fase sólida o cristalina. Tales fases sólidas o cristalinas son difíciles de disolver después. Además, la cantidad de amoniaco ayuda a estabilizar la solución con el fin de conseguir que la resina se diluya mejor en agua cuando la resina se ha de usar como aglutinante.
Sin embargo, un exceso de amoniaco causa una indeseable emisión de amoniaco durante la aplicación del aglutinante y el curado del aglutinante. Así, hay necesidad de
- un aglutinante inconveniente.
- fenólico estabilizado para lana mineral, que no presente este
- Descripción de
- la técnica anterior
- El
- documento de patente WO 96/26 164 describe un aglutinante fenólico para
productos de lana mineral, que comprende fenol, formaldehído, un compuesto azúcar y amoniaco, en el que se ha rebajado la emisión de amoniaco mediante la adición de un compuesto azúcar antes de añadir amoniaco.
El documento de patente US 5 371 140 describe una resina fenólica estable emulsionable y un aglutinante para productos de lana mineral, diciéndose a modo de ejemplo, que tienen 0,01% en peso de fenol libre y 0,6% en peso de formaldehído. El agente emulsivo es un material proteínico, tal como caseína y proteína de soja, en una cantidad de aproximadamente 0,25% a aproximadamente 10% en peso. Entre otros emulsivos están incluidos goma arábiga, goma de guacamaya, goma de karaya, alginato amónico, poli(alcohol vinílico), poli(acetato de vinilo) y metilcelulosa carboxilada. También pueden usarse combinaciones de goma arábiga y polisacáridos que esencialmente consisten en unidades de manosa y galactosa, o unidades de ácido D-manurónico y L-gulurónico. El emulsivo evita la cristalización y posibilita almacenar la resina antes de su uso. Nada se indica o sugiere sobre cómo proporcionar una baja emisión de nitrógeno cuando se curan tales aglutinantes, ni sobre el uso de tales agentes emulsivos en cantidades inferiores a 0,1% en peso. Por el contrario, se afirma que, por debajo de 0,1% en peso, el sistema de la resina fenólica pierde su capacidad de emulsión en agua.
El documento de patente US 4 060 504 describe el uso de caseína como emulsivo en concentraciones de 1 a 12% en peso.
El documento de patente JP 7 268 181 describe una composición de resina fenólica que comprende un emulsivo de caseína, de uso para la impregnación y refuerzo de materiales basados en papel o tela, o como aglutinante para fibras de vidrio y virutas de madera. La caseína puede estar presente en concentraciones de 0,1 a 5% en peso junto con un tensioactivo aniónico que asegura una solución estable.
Shay et al., en A new class of alkali-swellable association thickeners, JOCCA, nov. 1993, Journal of the Oil & Color Chemists’s Association, describe los espesativos denominados HEURASE que combinan las químicas de las emulsiones hinchables con álcalis (ASE) y los espesativos de uretanos etoxilatos modificados hidrófobamente (HEUR). Los espesativos EURASE, suministrados bajo la marca comercial Polyphobe� por Union Carbide, son conocidos como modificadores reológicos en pinturas, pero no se han usado en aglutinantes para lana mineral.
El documento de patente DE 2 330 852 describe dispersiones acuosas de resina fenólica, diluibles con agua, que contienen emulsivos y coloides protectores, que comprenden emulsivos no iónicos y coloides protectores, tales como poli(alcohol vinílico), añadidos después de la formación de la emulsión para protegerla, y su uso, por ejemplo, como aglutinantes para planchas de lana mineral.
Objeto de la invención
Es un objetivo de la presente invención proporcionar un aglutinante fenólico acuoso para lana mineral que, durante la producción de la lana mineral, presente una baja emisión de compuestos contaminantes de bajo peso molecular, tales como fenol libre y amoniaco libre.
Es otro objetivo proporcionar una resina fenólica que sea estable para el transporte y el almacenamiento durante un período de tiempo adecuado.
Es otro objetivo más proporcionar un aglutinante fenólico acuoso para la producción de productos de lana mineral, que presente una baja cantidad de fenol libre y amoniaco libre, y que presente una alta capacidad aglutinante y asegure una buena calidad de producto de los productos de lana mineral.
Es aún otro objetivo más de la presente invención proporcionar un aglutinante acuoso que se pueda usar en los procedimientos normales de aplicación de aglutinantes en la producción de productos de lana mineral, y que de por resultado una reducida necesidad de equipo para el proceso de limpieza.
Un aglutinante fenólico estabilizado
En un aspecto de la invención, estos objetivos se alcanzan proporcionando un aglutinante fenólico acuoso estabilizado para lana mineral, que comprende una resina fenólica emulsionada que esencialmente consta de una resina fenólica que tiene un grado de conversión del fenol de 99% o más, consistiendo la resina fenólica esencialmente en el producto de reacción del fenol y aldehído en una relación molar de fenol a aldehído de menos de 1:1, aglutinante que tiene un agente coloidal protector en una concentración de menos de 0,1% en peso en relación al contenido de sólidos del aglutinante.
Sorprendentemente, resulta que se puede obtener con un contenido bajo de componentes sin reaccionar, por ejemplo, fenol y formaldehído, un aglutinante fenólico acuoso estabilizado para lana mineral, de acuerdo con la invención, que comprende una resina fenólica emulsionada que tiene un grado de conversión del fenol de aproximadamente 99% o más, esto es, una resina fenólica de un peso molecular relativamente alto, y que se puede estabilizar la resina fenólica emulsionada durante un tiempo suficiente para su transporte y almacenamiento con el fin de usarla en la producción normal de productos de lana mineral; obteniéndose tales efectos por adición al aglutinante de un agente coloidal protector en una concentración de menos de 0,1% y, preferiblemente, entre 0,1 y 0,005% en peso en relación al contenido de sólidos del aglutinante.
Este método para estabilizar la resina fenólica emulsionada sólo requiere la adición de una pequeña cantidad de amoniaco más allá de la cantidad a añadir para que reaccione con el formaldehído en exceso y, por tanto, se puede rebajar o incluso evitar la emisión de amoniaco.
También, puesto que la cantidad de agente coloidal protector es menor que 0,1% en peso, se obtienen buenas propiedades del producto. Además, el uso de sólo una pequeña cantidad de agente coloidal protector es una ventaja económica.
En una realización preferente, el contenido de fenol libre es inferior a 0,5% en peso.
Los agentes coloidales protectores son agentes que son capaces de rodear total o parcialmente las gotitas de resina fenólica, pero que no invaden su fase interna. En una realización preferente, el agente coloidal protector es un emulsivo polímero y/o
un emulsivo copolímero que contiene al menos uno de los grupos acrilo y uretano. En otra realización preferente, el agente coloidal protector es un emulsivo polímero y/o un emulsivo copolímero seleccionado entre el grupo consistente en:
(a) polímeros entre los que están incluidos:
compuestos de polietileno;
poli(acetato de vinilo);
poli(alcohol vinílico);
poli(ácidos carboxílicos), tales como poliacrilatos;
poli(ácidos sulfónicos), tales como poli(ácido estirenosulfónico);
poliésteres, tales como poli(acrilato de glicol);
poliamidas, tales como poliacrilamida;
poliuretanos tales como elastómeros de poliuretano que contienen grupos iónicos tales
como -COO-, SO3-y amonio cuaternario, y elastómeros de poliuretano que contienen
grupos no iónicos hidrófilos;
polivinilpirrolidona;
poli(óxido de etileno);
compuestos polímeros catiónicos,
y sus mezclas; y
(b) copolímeros entre los que están incluidos:
copolímeros de estireno tales como polímeros de estireno-acrilato y
5 polímeros de estireno-óxido de etileno; copolímeros de compuestos de polivinilo y ácido maleico tales como polímeros de estireno-anhídrido maleico y polímeros de acetato de vinilo-éster del ácido maleico;
copolímeros de polivinilo-polialquileno tales como polímeros de acetato de viniloetileno, polímeros de etileno-ácido acrílico-éster del ácido acrílico y polímeros de
10 etileno-ácido acrílico-acrilonitrilo;
otros copolímeros de vinilo tales como polímeros de acetato de vinilo, polímeros de ácido acrílico-acrilonitrilo, polímeros de ácido acrílico-acrilamida y polímeros de butadieno-acrilonitrilo; polímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (polímeros ABS); y sus mezclas
15 y mezclas de los mencionados polímeros (a) y los mencionados copolímeros (b).
En una realización particularmente preferida, el agente coloidal protector es un terpolímero de adición que consta de un monómero X con funcionalidad carboxílica, un monómero Y relativamente insoluble en agua y un monómero Z asociativo con funcionalidad de uretano, que tiene la fórmula
en la que
X =-CH2C(R)-CO-O -, NH4
en la que R es H, metilo o etilo,
25 en la que R1 es H, metilo o etilo y R2 es metilo, etilo, propilo o butilo, y
en la que R3 es H, metilo o etilo, R4 es un grupo oxialquileno C2-C4 y R5 es un grupo C5-C15, y n es 6-150, preferiblemente 40-60 y, más preferiblemente, 50.
Dentro de los grupos de Z, se puede repetir el grupo alcoxi interno así como el grupo 30 entero.
En una realización preferente, el agente coloidal protector es un uretano etoxilado modificado, tal como Polyphobe�.
Son ejemplos de tales agentes de marca comercial Polyphobe� disponibles comercialmente, preferiblemente Polyphobe� 102, 103 y TR117, suministrados por Union Carbide Corporation.
En otra realización preferente, el grupo coloidal protector es un emulsivo natural seleccionado entre el grupo consistente en:
lanolina;
lecitinas, albúminas y colesteroles, tales como yema de huevo; ceras tales como cera de abejas;
lignosulfonatos, celulosa y derivados de celulosa tales como éteres de celulosa;
proteínas tales como caseína, proteína de suero o gelatina; polisacáridos tales como almidón, dextrina y pectina;
diversos tipos de gomas, tales como látex de goma natural, goma arábiga, de masillas, tragacanto y goma de guacamaya; mucílagos de algas y líquenes (alginatos) tales como carragenanos, agar-agar;
saponinas; y
harina de semillas de algarrobo;
y sus mezclas.
La concentración del agente coloidal protector se escoge en cualquier cantidad adecuada para proporcionar una estabilidad suficiente del aglutinante fenólico emulsionado, cantidad que no perjudique sus propiedades de unión.
En una realización preferente, la concentración del agente coloidal protector está entre 0,05 y 0,02% en peso, obteniéndose así una estabilidad y unas propiedades de unión adecuadas.
Por lo general, en el aglutinante de acuerdo con la invención la concentración del fenol y el aldehído preferidos se ajusta a un nivel adecuado dependiendo de la aplicación. En una realización preferente, la relación molar de fenol a aldehído está en el intervalo de 1:2 a 1:6, preferiblemente de 1:3 a 1:4,5.
El contenido de sólidos depende de la aplicación particular. En una realización preferente, el contenido de sólidos es de 15% a 60% en peso, preferiblemente de 20 a 45% en peso de la resina.
El pH del aglutinante depende de la aplicación. En un aspecto, el pH se escoge para evitar la separación de la resina fenólica emulsionada. En una realización preferente, el pH es mayor que 7 y, muy preferiblemente, está en el intervalo de 8 a 10.
Las resinas fenólicas emulsionables de acuerdo con la invención tienen, ordinariamente, un peso molecular más alto que las resinas del estado de la técnica, tales como las resinas conocidas que normalmente tienen un grado de conversión del fenol de menos de 99%, y típicamente tienen una capacidad de dilución en agua mayor que 5,5.
En una realización preferente, el grado de conversión del fenol es igual o superior a 99,4%. Preferiblemente, igual o superior a 99,6%.
Generalmente, la capacidad de dilución en agua de la resina fenólica es inferior o igual a 5. En una realización preferente, está en el intervalo de 0,5 a 5, preferiblemente en el intervalo de 1 a 4, en particular, de 2 a 4.
Las resinas fenólicas adecuadas pueden prepararse por métodos conocidos en la técnica, métodos que comprenden hacer reaccionar componentes fenólicos, por ejemplo, fenol, con exceso de formaldehído en presencia de una cantidad efectiva de un catalizador alcalino durante un tiempo suficiente a una temperatura adecuada para que resulte una capacidad de dilución en agua inferior o igual a 5; método de preparación que opcionalmente puede ser modificado por una reacción adicional con urea, melamina y/o diciandiamida; véase, por ejemplo, documentos de patente DK-A4982/88, EP-A-0148050 y la US 5 371 140, cuyos contenidos relacionados con la preparación de resinas fenólicas se incorporan aquí por referencia.
El grupo de fenoles adecuados de la resina fenólica de acuerdo con la invención incluye (véase el documento de patente US 5 371 140) compuestos aromáticos hidroxi
o amino en posiciones orto, para, que tienen 6 a 24 átomos de carbono, tales como el propio fenol, (C6H5OH), naftol, antranol y derivados siustituidos de ellos. Las sustituyentes del compuesto aromático se seleccionan independientemente entre hidrógeno; halógeno, tal como Cl, Br y F; NH2; y radicales de hidrocarburo tales como:
- (a)
- grupos o radicales alquilo de 1 a 12 átomos de carbono, preferiblemente de 1 a 9 átomos de carbono, y sus varias formas isómeras, y que sustituyen en el núcleo aromático en la posición orto y para;
- (b)
- grupos cicloalquilo de 5 a 12 átomos de carbono tales como ciclohexilo, ciclopentilo, metilciclohexilo, butilciclohexilo, etc.;
- (c)
- grupos arilcetónicos en los que la porción de hidrocarburo es lo definido en (e) posteriormente;
- (d)
- grupos alquilo, arilo y cicloalquilo carboxílicos cuya porción hidrocarburo es conforme a lo definido antes en (a) y (b);
- (e)
- grupos arilo de 6 a 24 átomos de carbono tales como fenilo, naftilo, antrilo y similares;
- (f)
- alquilo sustituido con arilo, en el que el arilo es fenilo que puede contener sustituyentes alquilo inferior y/o hidroxi, de manera que el compuesto hidroxiaromático resultante es, por ejemplo, un bisfenol;
- (g)
- los radicales oxihidrocarburo que corresponden a los anteriores radicales de hidrocarburo; y
- (h)
- mezclas de los antes mencionados compuestos hidroxiaromáticos.
Entre los fenoles sustituidos adecuados están incluidos meta-cresol, m-propilfenol, misobutilfenol, m-s-butilfenol, m-t-butilfenol, m-bromofenol, m-clorofenol, m-fenilfenol, mbencilfenol, m-cetilfenol, m-cumilfenol, m-hidroxiacetofenona, m-hidroxibenzofenona, m-d-limoneno-fenol. Se pueden usar en parte los correspondientes fenoles sustituidos en las posiciones orto y para, aunque no son preferidos.
También pueden usarse mezclas de varios compuestos hidroxiaromáticos mencionados aquí.
Incluidos entre los reactivos fenólicos que se pueden usar están los conocidos como “ácidos cresílicos” y estos frecuentemente comprenden mezclas heterogéneas que tienen dos posiciones de hidrógeno reactivo en cada uno de ellos; esto es, compuestos no sustituidos en las posiciones orto y para y, por tanto, dan resinas relativamente no reactivas. El grupo de estos conmpuestos puede incluir los siguientes: 3,5-xilenol, m-cresol, 3,4-xilenol, 2,5-xilenol, 2,3-xilenol, fenol, p-cresol, ocresol, 2,4-xilenol y 2,6-xilenol. Los ácidos cresílicos o ácidos de alquitrán pueden incluir fenol y sus homólogos que pueden incluir cresoles, xilenoles, trimetilfenoles, etilfenoles y materiales de alto punto de bullición tales como fenoles dihidroxílicos, fenoles policíclicos y otros similares. A menudo se obtienen por trimerización de carbón, lignito y materiales similares, o un alquitrán convencional de horno de coquización a alta temperatura, o el producto líquido del craqueo térmico y catalítico de petróleo, aceite mineral, productos de hidrogenación del carbón y otros similares.
Se pueden usar también reactivos polihidroxi-aromáticos tales como resorcinol. También son útiles en esta invención mezclas de anilina y fenol para que reaccionen con un aldehído o cetona para producir un resol. Adicionalmente se puede sustituir una porción del fenol con lignosulfonato sódico.
Entre los aldehídos adecuados de la resina fenólica de acuerdo con la invención están incluidos (véase el documento de patente US 5 371 140) formaldehído y cualquiera de sus variaciones, tales como formalinas con altas concentraciones de formaldehído, como pueden ser concentraciones de 30% o más, o paraldehído, acetaldehído, propionaldehído, isobutiraldehído, isopentaldehído y otros similares. El aldehído no debe tener más de 8 átomos de carbono y no debe afectar perjudicialmente a las propiedades de resinificación de la resina. Los aldehídos preferidos son los que tienen de 1 a 4 átomos de carbono, tales como formaldehído, que puede estar en solución acuosa (por ejemplo, 30% o más), o en cualquiera de sus formas polímeras inferiores tales como paraformaldehído o trioxano. Entre otros aldehídos adecuados están incluidos para-aldehídos, furfuraldehído, 2-etilhexanal, etil-butiraldehído, heptaldehído, benzaldehído y crotonaldehído. Tambien puede usarse glioxal. Estos otros aldehídos y mezclas de ellos pueden usarse en vez de formaldehído o sustituyéndolo parcialmente; pero, preferiblemente, se usa formaldehído en una de sus formas disponibles comercialmente.
Un método para producir una resina fenólica emulsionable
En un aspecto de la invención, los objetivos de la invención se alcanzan proporcionando un método para producir una resina fenólica emulsionable según se define en la reivindicación 1, método que comprende las etapas según la reivindicación 13.
Se ha puesto de manifiesto sorprendentemente que, haciendo reaccionar el componente fenólico, por ejemplo, fenol, con formaldehído en presencia de una cantidad efectiva de un catalizador alcalino durante un tiempo de reacción suficiente y a una temperatura adecuada para que haya un grado de conversión del fenol de 99%
o más, se puede producir una resina fenólica de alto peso molecular que, después de curada, presenta una baja emisión de compuestos contaminantes tales como fenol libre y amoniaco libre y que, después de añadir < 0,1% en peso de un agente coloidal protector, puede estabilizarse durante un tiempo suficiente para que la resina fenólica se mantenga en solución, antes de usarla, sin que haya separación y sin perder su capacidad de unir.
En las reivindicaciones 14 y 15 se reivindican realizaciones preferentes.
En una realización preferente, se añade amoniaco en una cantidad de 60 a 120 l por 5 1000 kg de sólidos secos, con lo que se asegura que se reduce la tendencia a separar
o formar sólidos o cristales en la resina durante su almacenamiento, por lo que se mejora la estabilidad de la resina formada.
Una resina fenólica emulsionable obtenible por el método
En otro aspecto de acuerdo con la invención, se alcanzan los objetivos
10 proporcionando una resina fenólica emulsionable obtenible por el método según la reivindicación 16.
Un método para producir un aglutinante fenólico estabilizado
En otro aspecto más de acuerdo con la invención, los objetivos de la invención se alcanzan proporcionando un método para producir un aglutinante fenólico acuoso
15 estabilizado para lana mineral según la reivindicación 17.
En una realización preferente del método según la reivindicación 17, a la resina fenólica emulsionable se añade un secuestrador de aldehídos, un silano y/o sulfato amónico.
Un aglutinante fenólico estabilizado obtenible por el método
20 En otro aspecto más de acuerdo con esta invención, los objetivos de la invención se alcanzan proporcionando un aglutinante fenólico acuoso estabilizado obtenible por el método según la reivindicación 21.
Uso de un aglutinante fenólico estabilizado para lana mineral
En otro aspecto más de acuerdo con la presente invención, los objetivos de la
25 invención se alcanzan proporcionando el uso de un aglutinante fenólico estabilizado para lana mineral en la producción de un producto de lana mineral según la reivindicación 22.
30 Un método para producir un producto de lana mineral En otro aspecto más de acuerdo con la presente invención, los objetivos de la invención se alcanzan proporcionando un método para producir un producto de lana mineral según las reivindicaciones 23-24.
Un producto de lana mineral obtenible por el método
En otro aspecto más de acuerdo con la presente invención, se alcanzan los objetivos de la invención proporcionando un producto de lana mineral obtenible por el método según la reivindicación 25.
3. DESCRIPCIÓN DETALLADA
Grado de conversión
Durante el proceso de condensación de los componentes fenólicos se toman muestras con el fin de medir el contenido de fenol libre. La cantidad de fenol libre se mide por cromatografía de gases. A partir de este dato se calcula el grado de conversión.
Ensayos de capacidad de dilución en agua
Se añade lentamente agua desionizada a una muestra de 5 ml de la mezcla de reacción de fenol y aldehído hasta que se manifiesta una turbidez permanente. Como medida de la capacidad de dilución en agua se toma el volumen de agua añadida dividido por 5.
Producto de lana mineral
Por lo general, el producto de lana mineral se consolida como un bloque, una hoja u otro artículo conformado. Los productos de acuerdo con la invención pueden formularse para cualquiera de los fines de las fibras de MMV, por ejemplo, como bloques, hojas, tubos u otros productos conformados que han de servir como aislantes térmicos, aislantes frente al fuego y para protección o reducción y regulación del ruido,
o con formas apropiadas para uso en cultivos hortícolas.
4. EJEMPLOS
La invención se ilustra adicionalmente con los ejemplos.
Ejemplo A -Producción de una resina fenólica estabilizada
En un reactor de 1,5 l de doble pared, equipado con reflujo, termómetro, agitador y entradas, se aportaron 94 g (1 mol) de fenol a la temperatura de 60oC, y luego 278 g de una formalina a 20oC que tenía un contenido de formaldehído de 37%, esto es, la relación de formaldehído a fenol era de 3,43:1.
A la temperatura de la mezcla de aproximadamente 35oC, se añadieron 3,7 g de Ca(OH)2. Luego se elevó la temperatura a aproximadamente 80oC. Después de aproximadamente 10 a 20 minutos, aumentó la temperatura a aproximadamente 8486oC debido a las reacciones exotérmicas.
Después de aproximadamente 85 minutos de haber añadido el catalizador, se tomaron muestras para la determinación del grado de conversión del fenol.
Después de alcanzar un grado de conversión de 99,4%, se añadieron a la mezcla de reacción 60 g de urea y la mezcla de reacción se enfrió a aproximadamente 60oC; la solución se mantuvo a 60oC durante 30 min y luego se enfrió a 35oC, a una velocidad de enfriamiento de 0,5oC/min.
Después de enfriar la solución que contenía urea, se añadieron 11 g de solución de amoniaco al 25%.
El proceso se paró por precipitación del catalizador alcalino añadiendo bicarbonato amónico.
Se añadieron 0,019 g, que corresponden a 0,01 g de Polyphobe� en relación a los sólidos, para formar una resina estabilizada emulsionable.
Ensayo de estabilidad de la resina
Se repitió el Ejemplo 1 con varias cantidades de caseína y Polyphobe (véase la Tabla 1 que sigue). Los productos obtenidos presentaban muy buena estabilidad para cantidades de menos de aproximadamente 0,10% de agente coloidal protector en relación al contenido de sólidos.
Se ensayaron varias cantidades de catalizador alcalino, teniendo en todos los casos muy buena estabilidad.
Los ejemplos se realizaron con diferentes cantidades de urea y en todos los casos la estabilidad era muy buena.
Tabla 1
- coloidal
- % de sólidos secos Agua, ml Estable*
- Caseína Caseína Caseína Polyphobe� Polyphobe� Polyphobe� Plyphobe� Polyphobe�
- 0,1 0,05 0,02 0,10 0,05 0,02 0,01 0,002 60 60 60 60 60 60 60 60 muy estable sí sí muy estable muy estable sí sí 8 minutos
* La estabilidad es satisfactoria si las emulsiones son estables durante al menos 20 min.
Ensayo de la emisión de fenol y amoniaco de los aglomerantes -Ensayo a escala real
Se prepararon como se ha descrito en el ejemplo A, aglutinantes de resina con
5 coloides protectores parando la reacción de condensación a 99,4% de conversión. Se añadió agua a la resina para formar un aglutinante. Los aglutiantes se prepararon en un reactor de 5 m3 equipado con camisa, agitador y reflujo.
La emisión de fenol y amoniaco en la producción de lana mineral se determinó recogiendo muestras del gas exhausto y midiendo las muestras por cromatografía de
10 gases y cromatografía de iones. Los resultados de emisiones medias se dan en la Tabla 2.
Puede concluirse que el alargamiento del tiempo de reacción en la producción de la resina fenólica y la estabilización de la resina fenólica de mayor peso molecular mediante adición del agente coloidal protector de acuerdo con la emulsión,
15 simultáneamente reduce las emisiones de fenol y amoniaco.
Tabla 2
- Tipo de aglutinante
- Fenol emitido mg/Nm3 Amoniaco emitido mg/Nm3
- Aglutinante estándar sin protector Aglutinante de acuerdo invención
- coloide con la 12 6 82 26
Ensayo de resistencia del aglutinante -Ensayo de laboratorio
Se prepararon probetas estándar de 25 x 10 x 150 mm de resina con 3% de sólidos según se ha descrito en el Ejemplo A. Se añadió agua a la resina para formar un aglutinante. Se mezclaron el aglomerante, el silano y conjuntos de fibras de lana mineral (esto es, residuos de lana mineral en forma de, por ejemplo, perlas) y se sometieron a curado.
En la Tabla 3 se presentan los resultados del ensayo de resistencia a tracción con probetas estándar en seco y en húmedo
Tabla 3
- % en peso de coloide protector añadido
- En seco MPa En húmedo MPa
- 0 1 de caseinato Na 0,1 de caseinato Na 0,1 de Polyphobe� 0,03 de Polyphobe�
- 5,9 5,7 6,6 5,7 6,0 3,7 2,3 3,3 2,9 3,6
10 Ejemplo B -Producción de productos de lana mineral -Ensayo a escala real
Ensayo de calidad del producto
Se ensayaron en cuanto a la resistencia a la exfoliación productos de lana
mineral con una densidad de 150 kg/m3 y que contenían 3,5% en peso de un
aglutinante estándar que incluía silano, o un aglutinante de acuerdo con la invención
15 que contenía silano, tanto con productos recientemente hechos como con productos envejecidos, esto es, productos sometidos durante 15 minutos en ambiente de 100% de humedad a la temperatura de 121oC y a 1 atm. Los resultados de la resistencia a la exfoliación (kPa) se presentan en la Tabla 4.
Los aglutinantes con coloide protector se prepararon como se ha descrito en el 20 Ejemplo A.
Los aglutinantes sin coloide protector se prepararon como se ha descrito en el Ejemplo A, pero la reacción con el fenol se paró a un grado de conversión del fenol de 98,4% y no se añadió coloide protector alguno. También, la cantidad de amoniaco se aumentó de 11 g a 59 g con el fin de lograr una estabilidad suficiente del aglutinante.
25 Tabla 4 A la vista de la Tabla 4 puede decirse que la adición de un agente coloidal protector para conseguir una estabilización adecuada del aglutinante rebaja la resistencia a la exfoliación de los productos ensayados en comparación con productos que no contienen coloides protectores.
- % en peso de coloide protector añadido
- Producto reciente kPa Producto envejecido kPa
- 0 2 de caseinato Na 1 de caseinato Na 0,1 caseinato Na 0,1 de Polyphobe� 0,03 de Polyphobe�
- 17-18,5 12,2 13,1 15,0 16,0 17,6 8,1-10,3 5,9 5,7 7,5 6,5 10,3
Sin embargo, cuando el agente coloidal protector se añade en una cantidad inferior a 0,1% en peso, la reducción de la resistencia a la exfoliación es insignificante.
Claims (24)
- REIVINDICACIONES
- 1.
- Un aglutinante fenólico acuoso estabilizado para lana mineral, que comprende una resina fenólica emulsionada que consiste esencialmente en una resina fenólica que tiene un grado de conversión del fenol de 99% o más, consistiendo esencialmente la resina fenólica en el producto de reacción del fenol y aldehído en una relación molar de fenol a aldehído de menos de 1:1, conteniendo dicho aglutinante un agente coloidal protector en una concentración de menos de 0,1% en peso en relación al contenido de sólidos del aglutinante.
-
- 2.
- Un aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la concentración del agente coloidal protector está entre 0,1 y 0,005% en peso.
-
- 3.
- Un aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la resina fenólica tiene una capacidad de dilución en agua inferior o igual a 5.
-
- 4.
- Un aglutinante de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en el que el agente coloidal protector es un emulsivo polímero y/o un emulsivo copolímero que contiene al menos uno de los grupos acrilo y uretano.
-
- 5.
- Un aglutinante de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el agente protector coloidal es un emulsivo polímero y/o un emulsivo copolímero seleccionado entre el grupo consistente en:
- (a)
- polímeros entre los que están incluidos: compuestos de polietileno; poli(acetato de vinilo); poli(alcohol vinílico); poli(ácidos carboxílicos); poli(ácidos sulfónicos); poliésteres; poliamidas; poliuretanos y elastómeros de poliuretano que contienen grupos no iónicos hidrófilos; polivinilpirrolidona; poli(óxido de etileno); compuestos polímeros catiónicos; y mezclas de los mismos; y
- (b)
- copolímeros que incluyen: copolímeros de estireno;
copolímeros de compuestos de polivinilo y ácido maleico; copolímeros de polivinilo-polialquileno, polímeros de etileno-ácido acrílico-éster del ácido acrílico y polímeros de etileno-ácido acrílico-acrilonitrilo; otros copolímeros de vinilo, polímeros de ácido acrílico-acrilonitrilo, polímeros de ácido acrílico-acrilamida y polímeros de butadieno-acrilonitrilo; polímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (polímeros ABS); y sus mezclas; y mezclas de los mencionados polímeros (a) y los mencionados copolímeros (b). - 6. Un aglutinante de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 o 3, en el que el agente coloidal protector es un terpolímero de adición que esencialmente consiste en un monómero X con funcionalidad carboxílica, un monómero Y relativamente insoluble en agua y un monómero Z asociativo con funcionalidad de uretano, que tiene la fórmula-[X]-[Y]-[Z]en la queX =-CH2C(R)-CO-O -, NH4en la que R es H, metilo o etilo,en la que R1 es H, metilo o etilo y R2 es metilo, etilo, propilo o butilo, yen la que R3 es H, metilo o etilo, R4 es un grupo oxialquileno C2-C4 y R5 es un grupo C5-C15, y n es 6-150.
-
- 7.
- Un aglutinante de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el agente coloidal protector es uretano etoxilado modificado.
-
- 8.
- Un aglutinante de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 o 3, en el que el agente coloidal protector es un emulsivo natural seleccionado entre el grupo que consiste en:
lanolina;lecitinas, albúminas y colesteroles;ceras;lignosulfonatos, celulosa y derivados de celulosa;proteínas;polisacáridos;diversos tipos de gomas; mucílagos de algas y líquenes (alginatos); saponinas; y harina de semillas de algarrobo;5 y sus mezclas. -
- 9.
- Un aglutinante de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que la relación molar de fenol a aldehído está en el intervalo de 1:2 a 1:6.
-
- 10.
- Un aglutinante de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que la resina contiene de 15% a 60% en peso de sólidos.
10 11. Un aglutinante de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en el que el pH es mayor que 7. - 12. Un aglutinante de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que el contenido de fenol libre está por debajo de 0,5% en peso.
- 13. Un método para producir una resina fenólica emulsionable, que comprende: 15 (a) hacer reaccionar un componente fenólico con formaldehído en presencia de una cantidad efectiva de un catalizador alcalino durante un tiempo de reacciónsuficiente y a una temperatura adecuada para que el grado de conversión del fenol sea de 99% o más,(b) enfriar la mezcla de reacción para parar una mayor condensación, y 20 (c) añadir menos de 0,1% en peso de un agente coloidal protector.
- 14. Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la capacidad de dilución en agua de la mezcla de reacción enfriada de la etapa (b) está en el intervalo de 0,5 a 5.
- 15. Un método de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, que además comprende 25 neutralizar el catalizador alcalino.
-
- 16.
- Una resina fenólica emulsionable obtenible por el método según las reivindicaciones 13-15.
-
- 17.
- Un método para producir un aglutinante fenólico acuoso estabilizado para lana
mineral, que comprende proporcionar una resina fenólica emulsionable según las 30 reivindicaciones 1-12 u obtenible por el método según las reivindicaciones 13-15; ajustar el pH en el intervalo de 7 a 10 y añadir una cantidad efectiva de agua para formar un sistema bifásico. - 18. Un método de acuerdo con la reivindicación 17, que además comprende añadir un secuestrador de aldehídos.5 19. Un método de acuerdo con la reivindicación 17, que además comprende añadir un silano.
- 20. Un método de acuerdo con la reivindicación 17, que además comprende añadir sulfato amónico.
- 21. Un aglutinante fenólico estabilizado obtenible por el método según las 10 reivindicaciones 17-20.
-
- 22.
- Uso de un aglutinante de acuerdo con las reivindicaciones 1-12 en la producción de productos de lana mineral.
-
- 23.
- Un método para producir un producto de lana mineral, método que comprende las etapas de:
15 (a) proporcionar un aglutinante fenólico estabilizado de acuerdo con las reivindicaciones 1-12,- (b)
- aplicar el aglutinante a la lana mineral, y
- (c)
- curar el aglutinante de la lana mineral.
- 24. Un método de acuerdo con la reivindicación 23, en el que el aglutinante20 fenólico acuoso estabilizado se produce inmediatamente antes de ser aplicado a la mencionada lana mineral.
- 25. Un producto de lana mineral obtenible por el método según las reivindicaciones 23-24.
- 26. Un producto de lana mineral que contiene de 0,5% a 12% en peso de 25 aglutinante de acuerdo con las reivindicaciones 1-12 o la reivindicación 21.
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