ES2938660T3 - Fieltros y telas no tejidas de melamina formaldehído bajos en emisiones - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a materiales no tejidos o no tejidos a base de melamina-formaldehído ya un método para la producción de los mismos. Se utiliza una resina de melamina formaldehído con una fracción de formaldehído baja, preferiblemente con una relación M:F de 1:2 y una eterificación prácticamente completa de los grupos metilol con metanol. Se centrifuga una masa fundida de flujo másico por boquilla de 0,3 a 3,0 g/min a una temperatura de 80 a 200°C. Una corriente de gas a una temperatura de 130 a 330 °C fluye en el fundido de flujo másico. Las fibras y/o escamas formadas se colocan para formar un material no tejido y se tratan con HCl gaseoso, seguido de un tratamiento térmico en el que el aire fluye a través del material no tejido para aumentar la transferencia de calor. La temperatura se eleva por etapas hasta 340°C; la temperatura se eleva no más de 20°C/min en el rango de 80°C a 160°C y luego hasta 100°C/min. A continuación, el material se mantiene a la temperatura previamente alcanzada de hasta 340°C durante 5 a 90 minutos, con sustitución parcial del aire de convección por aire fresco. Luego se enfría rápidamente a 30 a 60°C. Los materiales no tejidos o no tejidos son adecuados como aislantes térmicos o materiales de aislamiento acústico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Fieltros y telas no tejidas de melamina formaldehído bajos en emisiones

La presente invención se refiere a fieltros y telas no tejidas resistentes al calor y al fuego, cuyas fibras/copos consisten en durómeros a base de melamina formaldehído. Son adecuados como aislantes térmicos y material que amortigua el ruido y se distinguen por un bajo, y atípico para este tipo de material, comportamiento de emisiones de compuestos orgánicos volátiles, en particular formaldehído. Los fieltros y telas no tejidas de melamina/formaldehído bajos en emisiones está claramente por debajo de los valores límite respecto a las emisiones de formaldehído.

La fabricación de fieltros de resina de melamina de acuerdo con el procedimiento de soplado en estado fundido es reivindicada en general en el documento WO 2006/100041 A1 en la reivindicación 29 subordinada.

Durante el procedimiento de soplado en estado fundido se elongan los filamentos generados, mediante aire caliente que emerge de una boquilla junto con el producto fundido, y se hilan hasta fibras de modo particular finitas finas. Después de la deposición de estas fibras hasta dar un material compuesto de orientación aleatoria, el velo de hilatura formado es preendurecido con HCl gaseoso y a continuación es llevado a elevadas temperaturas para la completa reacción de curado.

En el documento WO 2013/152858 A1 se describen fieltros fibrosos de máxima finura de telas fibrosas de copos, de productos fundidos de resina de bajo peso molecular solidificada de modo vítreo, reactiva y capaz de formar polímeros. Al respecto, el diámetro de las fibras individuales es menor que 5 pm.

En el documento WO 2014/080003 se describe una espuma de melamina/formaldehído con material de relleno en forma de partículas y valores reducidos de formaldehído (determinados de acuerdo con DIN 55666).

Es objetivo del documento WO 2009/050128 A1 una resina de aminoplasto que puede procesarse de modo termoplástico, a partir de la cual se fabrican fieltros de fibra de máxima finura duroplásticos. La resina de aminoplasto es fabricada en un procedimiento de dos pasos. En el primer paso reacciona un compuesto de triazina con un aldehído y un alcohol. El compuesto de triazina es al respecto preferiblemente melamina, el aldehído es preferiblemente formaldehído y el alcohol es preferiblemente metanol, butanol, hexanol, butanodiol o trimetilolpropano. En un segundo paso se eliminan el alcohol en exceso y el agua, a temperaturas de 80 a 150 °C.

En el documento WO 2006/100041 A1 se divulga un procedimiento para la fabricación de fieltros duroplásticos con fibra de máxima finura con efecto protector contra el fuego. Como materiales de partida sirven prepolímeros reactivos, entrecruzables, no lineales, que consisten en resinas de melamina/formaldehído que forman éteres con alcoholes. El entrecruzamiento puede ser catalizado mediante HCl gaseoso. El fieltro de fibra de máxima finura puede ser postcurado además mediante un tratamiento térmico posterior a 250 a 280 °C. Al respecto, se eleva lentamente la temperatura de 60 a 280 °C.

El documento EP 2 616 505 B1 describe un procedimiento para la fabricación de una espuma de melamina/formaldehído con estabilidad mejorada frente a la hidrólisis. Esto conduce a bajas emisiones de formaldehído a elevadas temperaturas y humedad. En este caso, mediante atemperado y perfusión de aire caliente se alcanzan los siguientes valores de emisión de formaldehído:

< 150 mg/kg de acuerdo con VDA 275

< 40 mg/kg de acuerdo con DIN EN ISO 14184-1

< 0,03 mg/kg de acuerdo con DIN 717-1

Hasta ahora no se conoce ningún material duromérico a base de formaldehído, que satisfaga los requerimientos de la industria automovilística para el interior. Esta demanda, de acuerdo con VDA 275, valores de formaldehído inferiores a 10 mg/kg.

Fue objetivo de la presente invención desarrollar una tela textil plana cuyas fibras consistiesen esencialmente, es decir, en hasta 70 a 100 % en peso, de durómeros a base de melamina/formaldehído. Esta tela textil plana debería satisfacer los requerimientos de la industria automovilística para el interior, respecto a las emisiones de formaldehído y estar claramente por debajo de los valores límite vigentes actualmente, para ser también adecuada para el uso ante posibles agudizaciones futuras de los valores límite en este campo.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de fieltros o telas no tejidas con bajas emisiones, resistentes al calor y el fuego, a base de melamina/formaldehído, así como a fieltros o telas no tejidas resistentes al calor y al fuego a base de melamina/formaldehído obtenibles de acuerdo con este procedimiento, y su uso como aislante térmico o como material aislante acústico, y se define en las reivindicaciones 1 a 8.

En estudios extensivos se encontró que, durante el uso de un flujo incidente o perfusión mediante aire caliente, puede generarse una tela plana textil baja en emisiones con una densidad menor que 100 kg/m3, preferiblemente con una densidad de 5 a 20 kg/m3, y elevado poder de restauración. Al respecto, se elige un perfil progresivo de temperatura y el aire perfundido es reemplazado al menos parcialmente por aire fresco. Se satisfacen los requerimientos de la industria automovilística para el interior, respecto a las emisiones de formaldehído, y claramente se está por debajo de los valores límites vigentes actualmente.

Como materia prima en el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 encuentra uso una resina de melamina formaldehído de acuerdo con el documento DE102006 027760, con una baja proporción de formaldehído, es decir con una relación M:F de 1:2, de una formación de éter casi completa de los grupos metilol con metanol, es decir, por lo menos 80 % de los grupos metilol forman éter.

La fabricación del material ocurre como se describe en el documento WO 2013/152858 A1. La generación de la tela textil plana ocurre en este caso mediante fusión de resina sólida de melamina-formaldehído que forma éter con metanol y subsiguiente hilado mediante un proceso de soplado en estado fundido. Al respecto, se forma un chorro de producto fundido en varias etapas, generado por boquillas de producto fundido dispuestas una al lado de la otra en línea con un travesaño de hilatura, hasta dar una multiplicidad de fibras de máxima finura/copos. Al respecto, el material bruto fundido es sujetado, torcido, desenmarañado por una corriente de aire caliente con una temperatura por encima de la temperatura de producto fundido, y es apilado en un sistema de deposición hasta dar un fieltro.

Las condiciones preferidas de proceso son una corriente másica de producto fundido por cada boquilla entre 0,3 y 3,0 g/min, preferiblemente entre 0,85 y 1,5 g/min, una temperatura de producto fundido de 80 a 200 °C, de modo particular preferiblemente de aproximadamente 160 °C, una temperatura de la corriente de gas de 130 a 330 °C, de modo particular preferiblemente de aproximadamente un 310 °C. El objetivo es obtener estructuras tan finas como sea posible con promedios de diámetro de fibra menores que 10 pm, preferiblemente menores que 5 pm, y una relación superficie:volumen tan grande como sea posible. Al respecto, se trabaja de acuerdo con un procedimiento de hilado, como se describe en el documento WO 2013/152858 o el documento WO 2006/100041. Se alcanzan telas planas consistentes en fibras individuales muy finas y/o copos como se representa en la imagen 1.

La colección de los copos o también fibras generados puede alternativamente ocurrir mediante ajuste de un ángulo entre la boquilla y la bandeja, menor que 90°, o la bandeja puede presentar una superficie cóncava o convexa. Bajo la bandeja perforada puede succionarse aire. Después de la recolección sobre la bandeja se enfría el fieltro o la tela no tejida a 40 a 20 °C, es decir, aproximadamente a temperatura ambiente.

Con ello pueden alcanzarse las densidades de 5 a 20 kg/m3 interesantes para aplicaciones de construcción ligera, como aislante térmico y como aislante acústico.

A continuación se gasifica con cloruro de hidrógeno el fieltro o la tela tejida. La aplicación de gas ocurre convenientemente en una cámara cerrada, preferiblemente a temperatura ambiente. Después de la acción del cloruro de hidrógeno, se eleva claramente la reactividad del material. En otra etapa del proceso se somete el fieltro o la tela tejida a un tratamiento térmico. Al respecto, se eleva la temperatura continua o gradualmente a 260 a 340 °C, preferiblemente a 260 a 320 °C. Al respecto, para la estabilización de la estructura se permite elevar la temperatura en el intervalo a 160 °C sólo en máximo 20°C/min. Una vez alcanzados los 160 °C, puede aumentarse la elevación de temperatura a 100 °C/min. A continuación, cuando se alcanza la temperatura de hasta 340°C, se mantienen el fieltro o la tela tejida durante 5 a 90 min, preferiblemente durante 10 a 60 min. Durante la totalidad del tratamiento térmico se perfunde o hace incidir aire caliente, para mejorar la transferencia de calor. Durante el procedimiento se reemplaza una porción de 5 a 50 % del aire de conexión por aire fresco.

Una vez concluido el tratamiento térmico ocurre un enfriamiento térmico rápido acelerado del material caliente hasta 30 a 60 °C, preferiblemente 30 a 40 °C, en un periodo de 5 s y máximo 3 min, preferiblemente en un periodo de 20 s a 2 min, mediante contacto con material adecuado para el rápido intercambio de calor, por ejemplo deposición sobre una cinta metálica y mediante perfusión con aire frío de una temperatura de 0 °C a 40 °C.

El producto final se caracteriza por una masa por unidad de área en el intervalo de 20 a 600 g/m2 para un espesor de material a 40 mm. La voluminosidad y densidad más bajas resultantes imparten al producto final propiedades térmicas y acústicas particulares. El fieltro o la tela tejida resistentes al calor y al fuego fabricados de acuerdo con el procedimiento descrito de acuerdo con las reivindicaciones 2 a 7 son parte de la presente invención.

En función de la densidad, finura de la fibra, espesor, grado de compactación y tratamiento posterior, surgen como resultado bajos valores de conductividad del calor (de acuerdo con DIN EN iSo 8302) de 0,028 W/(m*K) a 0,030 W/(m*K).

Además, mediante la estructura del fieltro y las fibras particularmente finas, puede crearse un fieltro efectivamente aislante del sonido. A modo de ejemplo, en las siguientes tablas se citan las propiedades acústicas (de acuerdo con DIN ISO 10534-2; diámetro del artículo de nuestra: 30 mm):

Ejemplo 1: Velo de hilatura de resina de melamina 03/16-2T

(masa por unidad de área: 400 g/m2; promedio de diámetro de la fibra: 3,8 |jm; espesor: 19,3 mm)

Ejemplo 2: Velo de hilatura de resina de melamina 26/16-1T

(masa por unidad de área: 300 g/m2; promedio de diámetro de fibra: 3,0 jm ; espesor: 15,3 mm)

Para alcanzar las bajas emisiones de formaldehído en el producto es necesaria la combinación de los siguientes elementos:

• Uso de una resina de partida baja en formaldehído.

• Hilado de estructuras tan finas como sea posible, con diámetros de fibra inferior a 10 jm , preferiblemente <5 jm , y una relación de superficie:volumen tan grande como sea posible.

• Uso de elevadas temperaturas de fusión y soplado con aire, para eliminar durante el proceso de hilado una parte del formaldehído ya mediante la reacción de policondensación que se inicia.

• A continuación, un tratamiento térmico durante el cual por ejemplo el material es perfundido o se le hace fluir aire, para elevar la transferencia de calor. Al respecto, el flujo volumétrico tiene que ser de elevada uniformidad. Al respecto, ocurre un intercambio parcial de aire del aire de convección por aire fresco.

Para la determinación de las emisiones de formaldehído, las telas no tejidas de melamina formaldehído obtenidas fueron sometidas a las siguientes pruebas: •

• DIN EN ISO 14184-1 Textilien - Bestimmung des Gehaltes an Formaldehyd - Teil 1: Freier und hydrolysierter Formaldehydgehalt (Wasser-ExtraktionsVerfahren)

• VDA 275 Bestimmung der Formaldehydabgabe. Formteile für den Fahrzeuginnenraum - Bestimmung der Formaldehydabgabe Der Grenzwert liegt zurzeit bei <10 mg/kg

Estos procedimientos de prueba se diferencian básicamente en el empleo del material y su realización.

La determinación del formaldehído liberable ocurre en DIN EN ISO 14184-1 a una temperatura de 40 °C en medio acuoso.

En un arreglo de prueba de acuerdo con VDA 275 se almacena el artículo de prueba en agua durante tres horas a 60 °C, se recolectan las emisiones y a continuación se analizan cuantitativamente. En todos los productos a base de compuestos duroméricos de formaldehído ocurre la emisión de formaldehído, puesto que el formaldehído es uno de o bien es el componente principal del material.

Sin embargo, muchas pruebas son ejecutadas en el intervalo de las temperaturas ambiente y corporal, puesto que con ello se trata de las temperaturas clásicas de uso de muchos materiales y componentes.

La emisión de formaldehído se eleva con crecientes temperatura y humedad del aire. Los valores de emisión dependen de manera exponencial de la temperatura de prueba. Esta relación puede ser descrita de manera aproximada con la ecuación empírica de Arrhenius.

Para las telas no tejidas de melamina/formaldehído bajas en emisiones, fabricadas de acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente, se alcanzan los siguientes valores:

- DIN EN ISO 14184-1: por debajo del valor límite de <16 mg/kg.

- VDA 275: 3,6 mg/kg

- VDA 277: 28 pgC/g

- VDA 278: <1 mg/kg COV; <1 mg/kg FOG

- DIN 75201-B: 0 mg

- ley 112 del Japón: <16 mg/kg, satisface los requerimientos para Ecotex clase 1

Las telas planas fabricadas de este modo encuentran uso preferiblemente como aislante térmico y como aislante acústico, en particular para aplicaciones de construcción ligera así como en la construcción de automotores y medios de transporte.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de fieltros o telas no tejidas a base de melamina/formaldehído bajas en emisiones, resistentes al calor y al fuego, con los pasos:

a) suministro de una resina de melamina/formaldehído con una relación M:F de 1:2 y formación de éter casi completa de los grupos metilol con metanol, en la cual forma éter por lo menos 80 % de los grupos metilol;

b) hilado de una corriente másica de producto fundido por cada boquilla entre 0,3 y 3,0 g/min a una temperatura del producto fundido entre 80 y 200 °C en un proceso de soplado en estado fundido;

c) paso a través de la corriente másica del producto fundido hilado, de una corriente de gas con una temperatura de 130 a 330 °C;

d) deposición de las fibras y/o copos formados en el paso c) hasta dar un fieltro o tela no tejida, al respecto enfriamiento a 40 a 20 °C;

e) tratamiento del fieltro o tela no tejida con cloruro de hidrógeno gaseoso;

f) calentamiento del fieltro o tela no tejida obtenidos en el paso e), a 260 a 340 °C, en donde se hace pasar o se perfunde aire y en donde en el intervalo de hasta 160 °C la temperatura es elevada en máximo 20°C/min, después de ello en hasta 100 °C/min;

g) retención del fieltro o tela no tejida a la temperatura de 260 a 340 °C alcanzada en el paso f) durante 5 a 90 min, en donde se intercambia una proporción de 5 a 50 % del aire de convección, por aire fresco; y

h) enfriamiento del fieltro o tela no tejida en un periodo de 5 s a 3 min hasta 30 a 60°C mediante contacto con material adecuado para el intercambio rápido de calor.

2. Fieltros o telas no tejidas resistentes al calor y al fuego a base de melamina/formaldehído, obtenibles de acuerdo con la reivindicación 1.

3. Fieltros o telas no tejidas de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizados porque exhiben una emisión de formaldehído inferior a 10 mg/kg medida de acuerdo con VDA 275.

4. Fieltros o telas no tejidas de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, caracterizados porque exhiben una densidad inferior a 100 kg/m3, preferiblemente de 5 a 20 kg/m3.

5. Fieltros o telas no tejidas de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizados porque el promedio de diámetro de las fibras es menor que 10 pm, preferiblemente menor que 5 pm.

6. Fieltros o telas no tejidas de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, caracterizados porque alcanzan unos valores de conductividad térmica de 0,028 a 0,030 W/(m*K), medidos de acuerdo con DIN EN ISO 8302.

7. Fieltros o telas no tejidas de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, caracterizados porque alcanzan una absorción acústica de 0,84 a 2000 Hz, medida de acuerdo con DIN ISO 10534-2 en un velo de hilatura de resina de melamina con una masa por unidad de área de 400 g/m2, un diámetro de artículo de muestra de 30 mm, un promedio diámetro de fibra de 3,8 pm y un espesor de 19,3 mm, o alcanza una absorción acústica de 0,621 medida de acuerdo con DIN ISO 10534-2 en un velo de hilatura de resina de melamina con una masa por unidad de área de 300 g/m2, un diámetro de artículo de muestra de 30 mm, un promedio de diámetro de fibra de 3,0 pm y un espesor de 15,3 mm.

8. Uso de los fieltros o telas no tejidas de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7 como aislante térmico o como aislante acústico.