BRPI0820963B1 - composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, produto isolante acústico e/ou térmico à base de lã mineral, tela de fibras minerais e processo de fabricação de um produto isolante acústico e/ou térmico à base de lã mineral - Google Patents
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Abstract
composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, produto isolante acústico e/ou térmico à base de lã mineral, tela de fibras minerais e processo de fabricação de um produto isolante acústico e/ou térmico à base de lã mineral a presente invenção se refere a uma composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, notadamente de vidro ou de rocha, que compreende pelo menos um monossacarídeo e/ou pelo menos um polissacarídeo, e pelo menos um ácido orgânico policarboxílico tendo uma massa molar inferior ou igual a 1000. ela tem igualmente por objeto os produtos isolantes à base de fibras minerais obtidos e seu processo de fabricação.
Description
“COMPOSIÇÃO DE ENCOLAMENTO PARA PRODUTOS ISOLANTES À BASE DE LÃ MINERAL, PRODUTO ISOLANTE ACÚSTICO E/OU TERMICO À BASE DE LÃ MINERAL, TELA DE FIBRAS MINERAIS E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UM PRODUTO ISOLANTE ACÚSTICO E/OU TÉRMICO À BASE DE LÃ MINERAL” [0001] A presente invenção se refere ao domínio dos produtos de isolamento, térmicos e/ou acústicos, à base de lã mineral, notadamente de vidro ou de rocha, e de um ligante orgânico isento de formaldeído.
[0002] A invenção trata mais particularmente de uma composição de encolamento apta a reticular para formar o dito ligante orgânico, que contém pelo menos um monossacarídeo e/ou um polissacarídeo e pelo menos um ácido orgânico policarboxílico tendo uma massa molar inferior a 1000, o processo de preparação da dita composição de encolamento, e os produtos isolantes que dela resultam.
[0003] A fabricação de produtos de isolamento à base de lã mineral compreende geralmente uma etapa de fabricação da própria lã, que pode ser executada por diferentes processos, por exemplo de acordo com a técnica conhecida da formação de fibra por centrifugação interna ou externa. A centrifugação consiste em introduzir a matéria mineral em fusão (vidro ou rocha) em um dispositivo centrífugo compreendendo uma multiplicidade de pequenos orifícios, a matéria sendo projetada para a parede periférica do dispositivo sob a ação da força centrífuga e escapando sob a forma de filamentos. Na saída do dispositivo centrífugo, os filamentos são estirados e arrastados para um órgão receptor por uma corrente gasosa tendo uma temperatura e uma velocidade elevadas, para formar uma manta de fibras (ou lã mineral).
[0004] Para assegurar a reunião das fibras entre si e permitir que a manta tenha coesão, projeta-se sobre as fibras, sobre o trajeto indo da saída do dispositivo centrífugo para o órgão receptor, uma composição de encolamento contendo uma resina termoendurecível. A manta de fibras revestidas do encolamento é submetida a um tratamento térmico, a uma temperatura geralmente superior a 100°C, a fim de efetuar a policondensação da resina e obter assim um produto de isolamento térmico e/ou acústico tendo propriedades específicas, notadamente uma estabilidade
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2/20 dimensional, uma resistência à tração, uma retomada de espessura após compressão e uma cor homogênea.
[0005] A composição de encolamento a projetar sobre a lã mineral se apresenta geralmente sob a forma de uma solução aquosa incluindo a resina termoendurecível e aditivos tais como um catalisador de reticulação da resina, um silano promotor de aderência, um óleo mineral anti-poeiras, ... A composição de encolamento é o mais frequentemente aplicada sobre as fibras por pulverização.
[0006] As propriedades da composição de encolamento dependem em grande parte das características da resina. Do ponto de vista da aplicação, é necessário que a composição de encolamento apresente uma boa aptidão à pulverização e possa se depositar na superfície das fibras a fim de ligá-las eficazmente.
[0007] A resina deve ser estável durante um lapso de tempo dado antes de ser utilizada para formar a composição de encolamento, cuja composição é geralmente preparada no momento do emprego misturando a resina e os aditivos mencionados precedentemente.
[0008] No plano regulamentar, é necessário que a resina seja considerada como não poluente, ou seja, que ela contenha - e que ela gere durante a etapa de encolamento ou posteriormente - o menos possível de compostos podendo prejudicar a saúde humana ou o ambiente.
[0009] As resinas termoendurecíveis as mais correntemente utilizadas são resinas fenólicas pertencendo à família dos resóis. Além de sua boa aptidão a reticular nas condições térmicas acima citadas, estas resinas são solúveis na água, possuindo uma boa afinidade para as fibras minerais, notadamente de vidro, e são relativamente pouco caras.
[0010] Estes resóis são obtidos por condensação de fenol e de formaldeído, em presença de um catalisador básico, em uma razão molar formaldeído/fenol superior a 1 de maneira a favorecer a reação entre o fenol e o formaldeído e a diminuir a taxa de fenol residual na resina. A reação de condensação entre o fenol e o formaldeído é operada limitando o grau de condensação dos monômeros, para evitar a formação de cadeias longas, pouco hidrossolúveis, que reduzem a diluibilidade. Em
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3/20 consequência, a resina contém uma certa proporção de monômero que não reagiu, em particular o formaldeído cuja presença não é desejada por causa de seus efeitos nocivos conhecidos.
[0011] Por este motivo, as resinas à base de resol são geralmente tratadas pela uréia que reage com o formaldeído livre captando-o sob forma de condensados uréia-formaldeído não voláteis. A presença de uréia na resina introduz ainda uma vantagem econômica certa devido a seu baixo custo, porque pode-se introduzí-la em quantidade relativamente grande sem afetar as qualidades de emprego da resina, notadamente sem prejudicar as propriedades mecânicas do produto final, o que abaixa notavelmente o custo total da resina.
[0012] Foi observado no entanto que, nas condições de temperaturas às quais a manta é submetida para obter a reticulação da resina, os condensados uréiaformaldeído não são estáveis; eles se decompõem restaurando o formaldeído e a uréia, por sua vez degradada pelo menos parcialmente em amoníaco, que são liberados na atmosfera da usina.
[0013] A regulamentação em matéria de proteção do ambiente se tornando mais restritiva, obriga os fabricantes de produtos de isolamento a procurar soluções permitindo de abaixar ainda mais os níveis de emissões indesejáveis, em particular de formaldeído.
[0014] Soluções de substituição dos resóis nas composições de encolamento são conhecidas e se fundam sobre o emprego de um polímero de ácido carboxílico, notadamente de ácido acrílico.
[0015] Em US 5 340 868, o encolamento compreende um polímero policarboxílico, uma β-hidroxilamida e um ácido carboxílico monomérico pelo menos trifuncional.
[0016] Foram propostas composições de encolamento compreendendo um polímero policarboxílico, um poliol e um catalisador, cujo catalisador é um catalisador contendo fósforo (US 5 318 990, US 5 661 213, US 6331 350, US 003/0008978), um fluoroborato (US 5 977 232) ou ainda uma cianamida, uma dicianamida ou uma cianoguanidina (US 5 932 689).
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4/20 [0017] Foram também descritas composições de encolamento compreendendo uma alcanolamina incluindo pelo menos dois grupamentos hidroxila e um polímero policarboxílico (US 6 071 994, US 6 099 773, US 6 146 746) associado a um copolímero (US 6 299 936).
[0018] Em US 2002/0091185, o polímero policarboxílico e o poliol são utilizados em quantidades tais que a relação do número de equivalentes de grupos OH para o número de equivalentes de grupos COOH varia de 0,6/1 a 0,8/1.
[0019] Em US 2002/0188055, a composição de encolamento compreende um polímero policarboxílico, um poliol e um tensoativo catiônico, anfótero ou não iônico.
[0020] Em US 2004/0002567, a composição de encolamento contém um polímero policarboxílico, um poliol e um agente de copulação de tipo silano.
[0021] Em US 2005/0215153, é descrito um encolamento formado a partir de um pré-ligante contendo polímero de ácido carboxílico e de um poliol, e de uma dextrina como co-ligante.
[0022] Adicionalmente, conhece-se uma composição adesiva à base de polissacarídeos termorreticuláveis que pode ser utilizada como encolamento para a lã mineral (US 5 895 804). A composição compreende um polímero policarboxílico tendo pelo menos dois grupos funcionais ácido carboxílico e um peso molecular pelo menos igual a 1000, e um polissacarídeo tendo um peso molecular pelo menos igual a 10000.
[0023] A presente invenção tem por fim propor uma composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral que é isenta de formaldeído, permitindo assim dispor de uma alternativa às composições de encolamento à base de resóis.
[0024] Um outro fim é o de fornecer uma composição de encolamento elaborada a partir de compostos naturais provenientes de fontes renováveis, notadamente vegetais, ou produtos por fermentação microbiana.
[0025] Para atingir estes fins, a presente invenção propõe uma composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, notadamente de vidro ou de rocha, que compreende
- pelo menos um monossacarídeo e/ou pelo menos um polissacarídeo, e
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- pelo menos um ácido orgânico policarboxílico tendo uma massa molar inferior ou igual a 1000.
[0026] O monossacarídeo é escolhido dentre os monossacarídeos incluindo 3 a 8 átomos de carbono, de preferência as aldoses e vantajosamente as aldoses contendo 5 a 7 átomos de carbono. As aldoses particularmente preferidas são as aldoses naturais (pertencendo à série D), notadamente as hexoses tais como glucose, a manose e a galactose.
[0027] O polissacarídeo conforme a invenção é escolhido dentre os polissacarídeos tendo uma massa molar média em peso inferior a 100000, de preferência inferior a 50000, vantajosamente inferior a 10000, e melhor ainda superior a 180.
[0028] De maneira vantajosa, o polissacarídeo presente um índice de polidispersividade (IP) definido pela relação da massa molar média em peso para a massa molar média em número que é inferior ou igual a 10.
[0029] De preferência, o polissacarídeo contém pelo menos um motivo escolhido dentre as aldoses acima citadas, vantajosamente a glucose. São particularmente preferidos os polissacarídeos que são constituídos majoritariamente (a mais de 50% em peso) de motivos de glucose.
[0030] De acordo com um modo de realização preferido, a invenção utiliza uma mistura de monossacarídeo(s) e/ou de polissacarídeo(s), notadamente obtidos a partir de vegetais, em particular uma dextrina ou um melaço.
[0031] As dextrinas são compostos que respondem à fórmula geral (C6H10O5)n obtidos por hidrólise parcial de amido. Os processos de preparação das dextrinas são conhecidos. Por exemplo, as dextrinas podem ser preparadas aquecendo ou em secando a seco um amido, geralmente em presença de um catalisador ácido, o que conduz à ruptura das moléculas de amilose e de amilopectina que constituem o dito amido em produtos de massa molar mais baixa. As dextrinas podem também ser obtidas tratando o amido por via enzimática com uma ou várias amilases, notadamente microbianas, aptas a hidrolisar as ligações do amido. A natureza do tratamento (químico ou enzimático) e as condições de hidrólise têm uma incidência
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6/20 direta sobre a massa molar média e a distribuição das massas molares da dextrina. [0032] As dextrinas conforme a invenção podem ser obtidas a partir de amido ou de derivados de amido de origem vegetal variada, por exemplo proveniente de tubérculos tais como a batata, , a mandioca, a araruta e a batata doce, provenientes de cereais tais como o trigo, o milho, o centeio, o arroz, a cevada, o milheto, a aveia e o sorgo, provenientes de frutas tais como o castanha, a castanha do Pará, e a avelã, ou provenientes de leguminosas tais como ervilhas e o feijão.
[0033] Prefere-se em particular as dextrinas tendo um equivalente em dextrose DE («Dextrose Equivalent» em inglês) superior ou igual a 5, de preferência superior ou igual a 10, vantajosamente superior ou igual a 15, e melhor ainda inferior a 100.
[0034] De maneira convencional, o equivalente em dextrose DE é definido pela relação seguinte:
Número de ligações glicosídicas rompidas
DE = 100 x --------------------------------------------------Número de ligações glicosídicas no amido inicial [0035] Os melaços são resíduos de refinação de açúcar extraído notadamente da cana e da beterraba que contenham um alto teor de glucídeos, da ordem de 40 a 60% em peso. O essencial dos glucídeos do melaço é constituído pela sacarose.
[0036] Os melaços conforme a invenção incluem de preferência de 45 a 50% em peso de glucídeos totais, expressos em sacarose.
[0037] Os melaços de beterraba são particularmente preferidos.
[0038] Por «ácido orgânico policarboxílico», entende-se um ácido orgânico compreendendo pelo menos dois grupos funcionais carboxílicos, de preferência no máximo 4, e vantajosamente no máximo 3 grupos funcionais carboxílicos.
[0039] O ácido orgânico policarboxílico desempenha o papel de agente de reticulação; ele está apto a reagir com o(s) monossacarídeo(s) e/ou o(s) polissacarídeo(s) sob o efeito do calor para formar ligações ésteres que conduzem à obtenção de uma rede polimérica no ligante final. A dita rede polimérica permite de estabelecer ligações ao nível dos pontos de junção das fibras na lã mineral.
[0040] O ácido orgânico policarboxílico é escolhido dentre os ácidos orgânicos policarboxílicos apresentando uma massa molar inferior ou igual a 1000, de
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7/20 preferência inferior ou igual a 750 e vantajosamente inferior ou igual a 500.
[0041] De preferência, o ácido orgânico policarboxílico é um ácido alicíclico, ramificado ou não, saturado ou insaturado, um ácido cíclico ou um ácido aromático.
[0042] O ácido orgânico policarboxílico pode ser um ácido dicarboxílico, por exemplo o ácido oxálico, o ácido malônico, o ácido succínico, o ácido glutárico, o ácido adípico, o ácido pimélico, o ácido subérico, o ácido azelaico, o ácido sebácico, o ácido málico, o ácido tártrico, o ácido tartrônico, o ácido aspártico, o ácido glutâmico, o ácido fumárico, o ácido itacônico, o ácido maleico, o ácido traumático, o ácido canfórico, o ácido ftálico e seus derivados, notadamente contendo pelo menos um átomo de boro ou de cloro, o ácido tetraidroftálico e seus derivados, notadamente contendo pelo menos um átomo de cloro tal como que o ácido clorêndico, o ácido isoftálico, o ácido tereftálico, o ácido mesacônico e o ácido citracônico, ou um precursor de ácido dicarboxílico, notadamente um anidrido tal como o anidrido maleico, o anidrido succínico e o anidrido ftálico; um ácido tricarboxílico, por exemplo o ácido cítrico, o ácido tricarbálico, o ácido 1 ,2,4butanotricarboxílico, o ácido aconítico, o ácido hemimelítico, o ácido trimelítico e o ácido trimésico; um ácido tetracarboxílico, por exemplo o ácido 1 ,2,3,4butanotetracarboxílico e o ácido piromelítico.
[0043] Na composição de encolamento, o monossacarídeo e/ou o polissacarídeo representa 10 a 90% do peso da mistura constituída por monossacarídeo e/ou o polissacarídeo e o ácido orgânico policarboxílico, de preferência 20 a 85%, e vantajosamente 30 a 80%.
[0044] A composição de encolamento pode compreender ainda um catalisador, ácido ou básico, que tem notadamente por função ajustar a temperatura de início de reticulação.
[0045] O catalisador pode ser escolhido dentre as bases e os ácidos de Lewis, tais como as argilas, a sílica coloidal ou não, as aminas orgânicas, as aminas quaternárias, os óxidos metálicos, os sulfatos metálicos, os cloretos metálicos, os sulfatos de uréia, os cloretos de uréia e os catalisadores à base de silicatos.
[0046] O catalisador pode igualmente ser um composto contendo o fósforo, por
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8/20 exemplo um sal de hipofosfito de metal alcalino, um fosfito de metal alcalino, um polifosfato de metal alcalino, um hidrogenofosfato de metal alcalino, um ácido fosfórico ou um ácido alquilfosfônico. De preferência, o metal alcalino é o sódio ou o potássio.
[0047] O catalisador pode ainda ser um composto contendo o fluor e o boro, por exemplo o ácido tetrafluorobórico ou um sal deste ácido, notadamente um tetrafluoroborato de metal alcalino tal como o sódio ou o potássio, um tetrafluoroborato de metal alcalino-terroso tal como o cálcio ou o magnésio, um tetrafluoroborato de zinco e um tetrafluoroborato de amônio.
[0048] De preferência, o catalisador é o hipofosfito de sódio, o fosfito de sódio e as misturas destes compostos.
[0049] A quantidade de catalisador introduzida na composição de encolamento pode representar até 20% do peso do monossacarídeo e/ou do polissacarídeo e do ácido orgânico policarboxílico, de preferência até 10%, e vantajosamente é pelo menos igual a 1%.
[0050] A composição de encolamento conforme a invenção pode compreender ainda os aditivos convencionais abaixo nas proporções seguintes calculadas sobre a base de 100 partes em peso de monossacarídeo(s) e/ou de polissacarídeo(s) e de ácido orgânico policarboxílico:
- 0 a 2 partes de silano, em particular um aminossilano,
- 0 a 20 partes de óleo, de preferência 4 a 15 partes,
- 0 a 30 partes de uréia e/ou de glicerol, de preferência 0 a 20 partes,
- 0 a 5 partes de uma silicona,
- 0 a 30 partes de um «extensor» escolhido dentre os derivados da lignina tal como o lignossulfonato de amônio (LSA) ou o lignossulfonato de sódio, e as proteínas animais ou vegetais.
[0051] O papel dos aditivos é conhecido e brevemente lembrado: o silano é um agente de copulação entre as fibras e o ligante, e desempenha igualmente o papel de agente anti-envelhecimento ; os óleos são agentes anti-poeiras e hidrófobos; a uréia e o glicerol desempenham o papel de plastificantes e permitem evitar a pré
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9/20 gelificação da composição de encolamento ; a silicona é um agente hidrófobo que tem por função reduzir a absorção de água pelo produto de isolamento; o «extensor» é uma carga orgânica solúvel ou dispersável na composição de encolamento aquosa que permite notadamente diminuir o custo da composição de encolamento.
[0052] A composição de encolamento apresenta um pH ácido, da ordem de 1 a 5 de acordo com o ácido orgânico policarboxílico utilizado, de preferência superior ou igual a 1,5. Vantajosamente, o pH é mantido a um valor pelo menos igual a 2, de maneira a limitar os problemas de instabilidade da composição de encolamento e de corrosão da linha de fabricação, graças à adição de um composto aminado que não está apto a reagir com o monossacarídeo e/ou o polissacarídeo, por exemplo uma amina terciária, notadamente a trietanolamina. A quantidade de composto aminado pode representar até 30 partes em peso do peso total de monossacarídeo e/ou do polissacarídeo e de ácido orgânico policarboxílico.
[0053] A composição de encolamento é destinada a ser aplicada sobre fibras minerais, notadamente fibras de vidro ou de rocha.
[0054] De maneira clássica, a composição de encolamento é projetada sobre as fibras minerais na saída do dispositivo centrífugo e antes de sua coleta sobre o órgão receptor sob a forma de uma manta de fibras que é em seguida tratada a uma temperatura permitindo a reticulação do encolamento e a formação de um ligante infusível. A reticulação do encolamento de acordo com a invenção se faz a uma temperatura comparável àquela de uma resina formofenólica clássica, a uma temperatura superior ou igual a 1100C, de preferência superior ou igual a 130°, e vantajosamente superior ou igual a 140°C.
[0055] Os produtos isolantes acústicos e/ou térmicos obtidos a partir destas fibras encoladas constituem também um objeto da presente invenção.
[0056] Estes produtos se apresentam geralmente sob a forma de um colchão ou de um feltro de lã mineral, de vidro ou de rocha, ou ainda mais de uma tela de fibras minerais, igualmente de vidro ou de rocha, destinada notadamente a formar um revestimento de superfície do dito colchão ou do dito feltro.
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10/20 [0057] Os exemplos que se seguem permitem ilustrar a invenção sem todavia limitá-la.
[0058] Nestes exemplos, mede-se:
- a massa molar em peso e a massa molar em número das dextrinas por cromatografia por permeação de gel nas condições seguintes:
> três colunas dispostas em série: duas colunas ViscoGEL® preenchidas de GMPWxI (colunas de «leito misto») e uma coluna ViscoGEL® preenchida de G2500PWxl (coluna de «leito simples»). Estas colunas são comercializadas pela empresa VISCOTEK > eluente: tampão PBS (solução salina à base de fosfato e de cloreto de sódio a cerca de pH 7,4) > temperatura: 35°C > detectores: refratometria diferencial, viscosimetria e difusão da luz.
- a temperatura de início de reticulação (TR) e a velocidade de reticulação (V) pelo método Dynamic Mechanical Analysis (DMA) que permite caracterizar o comportamento viscoelástico de um material polimérico. Procede-se como se segue: uma amostra de papel Whatmann é impregnada da composição de encolamento (teor de matérias sólidas orgânicas da ordem de 40%) e depois é fixada horizontalmente entre duas garras. Um elemento oscilante munido de um dispositivo de medida da tensão em função da deformação aplicada é disposto sobre a face superior da amostra. O dispositivo permite calcular o módulo de elasticidade E. A amostra é aquecida a uma temperatura variando de 20 a 250°C à velocidade de 4°C/min. A partir das medidas, estabelece-se a curva de variação do módulo de elasticidade E (em MPa) em função da temperatura (em °C) cujo aspecto geral é dado na Figura 1. Determina-se sobre a curva os valores correspondendo à temperatura de início de reticulação (TR), em °C, e o declive correspondente à velocidade de reticulação (V) em MPa/°C.
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11/20
E (MPa)
Início da reticulação Tq Temperatura (°C)
Figura 1
- o ângulo de contato da composição de encolamento, sobre um suporte de vidro.
- a resistência em tração de acordo com a norma ASTM C 686-71 T sobre uma amostra cortada por estampagem no produto isolante. A amostra tem a forma de um toro de 122 mm de comprimento, 46 mm de largura, um raio de curvatura do corte da borda exterior igual a 38 mm e um raio de curvatura do corte da borda interior igual a 12,5 mm.
[0059] A amostra é disposta entre dois mandris cilíndricos de uma máquina de ensaio dos quais um é móvel e se desloca a velocidade constante. Mede-se a força de ruptura F (em grama-força) da amostra e calcula-se a resistência em tração RT definida pela relação da força de ruptura F para a massa da amostra.
[0060] A resistência em tração é medida após a fabricação (resistência em tração inicial) e após um envelhecimento acelerado em um autoclave a uma temperatura de 105°C sob 100% de umidade relativa durante 15 minutos (RT15).
- a espessura inicial do produto de isolamento e a espessura após 1 hora, 24 horas, 30 dias e 90 dias sob compressão com uma taxa de compressão (definida como sendo o relação da espessura nominal para a espessura sob compressão) igual a 6/1 (exemplos 22 a 24) ou 5/1 (exemplos 25 a 34). As medidas de espessura
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12/20 permitem avaliar o bom comportamento dimensional do produto.
- a absorção de água nas condições da norma EN 1609, expressa em kg de água absorvida por m2 de produto isolante. Os produtos de isolamento apresentando uma absorção de água inferior a 1 kg/m2 são considerados como tendo uma baixa absorção de água a curto prazo (24 horas); eles pertencem à classe «WS» de acordo com a certificação ACERMI.
- a resistência ao fogo medida de acordo com a norma EN ISO 1182. Os produtos pertencendo à classe «Euroclass A1» não contribuem para à declaração e à propagação do fogo.
- o coeficiente de condutividade térmica λ de acordo com a norma EN 13162, Express em W/(m x °K).
- a quantidade de formaldeído emitida pelo produto após 3 dias de teste nas condições da norma ISO 16000-9 e com uma relação entre o troca de ar e a taxa de carga da câmara Q igual a 0,4. A quantidade de formaldeído é medida de acordo com o método descrito na norma ISO 16000-3. Os resultados são expressos em pg de formaldeído emitido por m2 e por hora.
[0061] EXEMPLOS 1 A 6 [0062] Prepara-se composições de encolamento compreendendo os constituintes que aparecem na tabela 1 expressos em partes ponderais.
[0063] O melaço é um melaço de beterraba de uso industrial (comercializado por FRANCE MELASSES) que se apresenta sob a forma de um líquido viscoso e homogêneo contendo 43 a 53% em peso de açúcares, expressos em sacarose. [0064] As composições de encolamento são preparadas introduzindo sucessivamente, em um recipiente contendo água, o melaço, o ácido cítrico e o hipofosfito de sódio (catalisador) sob uma agitação vigorosa até dissolução completa dos constituintes.
[0065] As propriedades das composições de encolamento aparecem na tabela 1 são avaliadas comparativamente a uma composição de encolamento clássica incluindo uma resina formofenólica e uréia (Referência) preparada conforme o exemplo 2, ensaio 1 de WO 01/96254 A1.
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13/20 [0066] As composições de encolamento dos exemplos 1 a 6 têm propriedades similares àquelas da Referência em termos de temperatura de início de reticulação (TR), de viscosidade e de ângulo de contato. A velocidade de reticulação (V) se torna mais baixa que aquela da Referência.
[0067] EXEMPLOS 7 A 21 [0068] Procede-se nas condições dos exemplos 1 a 6 modificadas pelo fato de que se utiliza uma dextrina proveniente de amido de milho (maltodextrina) tendo as características seguintes:
- uma massa molar média em peso igual a 5500, um índice de polidispersividade IP igual a 9,5 e um equivalente em dextrose DE compreendido entre 16,5 e 19,5 (comercializada sob a referência 419699 por ALDRICH; extrato seco: 100%): exemplos 7 a 12,
- uma massa molar média em peso igual a 1850, um índice de polidispersividade IP igual a 4,45 e um equivalente em dextrose DE igual a 30 (comercializada sob a referência Tackidex® 30L75 por ROQUETTE FRERES; extrato seco: 75%): exemplos 13 a 15,
- uma massa molar média em peso igual a 1520, um índice de polidispersividade IP igual a 5,72 e um equivalente em dextrose DE igual a 62 (comercializada sob a referência Flolis® B6080S por ROQUETTE FRERES; extrato seco: 81%): exemplos 16 a 18,
- um teor em massa em glucose superior a 95% e um equivalente em dextrose DE igual a 99 (comercializada sob a referência xarope de glucose 74/968® por ROQUETTE FRERES; extrato seco: 75%): exemplos 19 a 21.
[0069] O teor dos constituintes das composições de encolamento é dado na tabela 2, em partes ponderais.
[0070] As composições de encolamento dos exemplos 8 a 15, 18 e 21 apresentam vantajosamente uma temperatura de início de reticulação (TR) inferior àquela da Referência. A presença do catalisador na composição do exemplo 9 permite diminuir significativamente a temperatura de início de reticulação comparativamente à composição do exemplo 7, com todavia uma diminuição da
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14/20 velocidade de reticulação (V).
[0071] As composições de encolamento de acordo com a invenção apresentam uma baixa viscosidade, próxima daquela da Referência para um mesmo teor em matérias sólidas (40%), ou ainda inferior, o que permite uma boa aplicação sobre as fibras minerais, notadamente quando esta última i é efetuada por pulverização.
[0072] Estas composições apresentam também um ângulo de contato similar àquele da Referência que denota uma boa aptidão ao molhamento das fibras pela composição de encolamento.
[0073] EXEMPLOS 22 A 24 [0074] As composições dos exemplos 2, 4 e 10, assim como a resina formofenólica (Referência) são utilizadas para formar produtos de isolamento à base de lã de vidro.
[0075] Fabrica-se a lã de vidro pela técnica da centrifugação interna na qual a composição de vidro fundido é transformada em fibras por meio de uma ferramenta denominado disco de centrifugação, compreendendo um cesto formando câmara de recepção da composição fundida e uma banda periférica perfurada de uma multiplicidade de orifícios: l disco é posto em rotação em torno de seu eixo de simetria disposto verticalmente, a composição é ejetada através dos orifícios sob o efeito da força centrífuga e a matéria que escapa dos orifícios é estirada em fibras com a assistência de uma corrente de gás de estiramento.
[0076] De maneira clássica, uma coroa de pulverização de encolamento é disposta abaixo do disco de formação de fibra de modo a repartir regularmente a composição de encolamento sobre a lã de vidro que acaba de ser formada.
[0077] A lã mineral assim encolada é coletada sobre um transportador a correia equipado de caixões de aspiração internos que retêm a lã mineral sob forma de um feltro ou de uma manta na superfície do transportador. O feltro ou a manta é cortado e depois colocado em uma estufa mantida a 220°C onde os constituintes do encolamento polimerizam para formar um ligante.
[0078] A tabela 3 reúne os valores da resistência à tração antes e após envelhecimento, assim como a espessura inicial e a recuperação de espessura após
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15/20 horas e 30 dias de compressão.
[0079] EXEMPLOS 25 A 34 [0080] Estes exemplos ilustram a fabricação de produtos isolantes em uma linha industrial.
[0081] A lã mineral é produzida de modo contínuo nas condições dos exemplos 22 a 24, sobre uma linha de 2,40 m de largura. A lã mineral revestida da composição de encolamento passa em seguida de modo contínuo para uma estufa a 290°C.
[0082] O produto de isolamento obtido na saída da estufa apresenta uma espessura da ordem de 82 mm, uma densidade igual a 17,5 kg/m3 e uma perda ao fogo igual a 5%.
[0083] As composições de encolamento utilizadas são preparadas introduzindo os constituintes da tabela 4 em um recipiente contendo água, sob agitação.
[0084] As propriedades dos produtos de isolamento são avaliadas comparativamente à composição de encolamento de referência (denotada Ref.) descrita nos exemplos 1 a 6. As medidas aparecem na tabela 4.
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Tabela 1
| Ex. 1 | Ex. 2 | Ex. 3 | Ex. 4 | Ex. 5 | Ex. 6 | Ref. | |
| Composição Melaço | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | - |
| Ácido Cítrico | 70 | 60 | 50 | 40 | 30 | 20 | - |
| Hipofosfito de Sódio | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | - |
| Propriedades Temperatura de início de reticulação Tc (°C) | 151 | 149 | 149 | 155 | 156 | 156 | 151 |
| Velocidade de reticulação R (MPa/°C) | 58 | 69 | 65 | 59 | 40 | 41 | 161 |
| Viscosidade a 25°C (mPa-s) (1) | 7,8 | 7,8 | 8,0 | 7,8 | 7,2 | 7,5 | 8,0 |
| Viscosidade a 50°C (mPa-s) (1) | 5,9 | 6,0 | 5,9 | 6,1 | 5,8 | 6,0 | 6,0 |
| Ângulo de Contato (°)(1) | 4 | 6 | 8 | 12 | 11 | 12 | 10 |
(1) solução com 40% de matérias sólidas
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Tabela 2
| Exemplo | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | Ref. |
| Composição Dextrina 419699 | 40 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | ||||||||||
| Tackidex 30L75 | - | - | - | - | - | - | 80 | 70 | 60 | - | - | - | - | - | - | - |
| Flolys | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 80 | 70 | 60 | - | - | - | - |
| Xarope de Glucose 74/968 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 80 | 70 | 60 | - |
| Ácido Cítrico | 60 | 70 | 60 | 50 | 40 | 30 | 20 | 30 | 40 | 20 | 30 | 40 | 20 | 30 | 40 | - |
| Hipofosfito de Sódio | 0 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | - |
| Propriedades Temperatura de início de | 171 | 144 | 132 | 131 | 132 | 130 | 120 | 120 | 120 | 152 | 151 | 120 | 165 | 151 | 135 | 151 |
| reticulação Tc (°C) Velocidade de reticulação | 105 | 62 | 63 | 67 | 72 | 76 | 27 | 45 | 57 | 42 | 48 | 46 | 67 | 42 | 32 | 161 |
| R (MPa/°C) Viscosidade a 25°C | 9,3 | 9,4 | 10,0 | 11,0 | 12,0 | 12,0 | 7,4 | 7,0 | 7,0 | 6,6 | 6,4 | 6,0 | 6,2 | 5,9 | 5,5 | 8,0 |
| (mPa^s) (1) Viscosidade a 50°C | 6,8 | 7,1 | 7,6 | 7,9 | 9,3 | 8,6 | 5,3 | 5,0 | 5,1 | 5,2 | 5,4 | 5,0 | 5,0 | 4,7 | 4,6 | 6,0 |
| (mPa^s) (1) Ângulo de Contato (°)(1) | 6,0 | 6,0 | 6,0 | 8,0 | 8,0 | 12,0 | 5,7 | 5,9 | 6,0 | 11,9 | 11,0 | 10,8 | 9,5 | 9,0 | 8,1 | 10,0 |
(1) solução com 40% de matérias sólidas
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Tabela 3
| Ex. 22 | Ex. 23 | Ex. 24 | Ref. | |
| Composição de | Ex. 2 | Ex. 4 | Ex. 10 | Ref. |
| encolamento | ||||
| Resistência à tração | ||||
| Antes do envelhecimento | 298 | 260 | 226 | 336 |
| Depois do envelhecimento | 220 | 175 | 180 | 280 |
| Perda (%) | 26,2 | 32,7 | 20,3 | 16,7 |
| Espessura (mm) | ||||
| Inicial | 134 | 134 | 143 | 127 |
| 24 horas | 89 | 90 | 94 | 102 |
| 30 dias | 81 | 80 | 91 | 98 |
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Tabela 4
| Exemplo | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | Ref. |
| Composição de encolamento Xarope de Glucose 74/968 | 49,0 | 49,0 | 49,0 | 64,0 | 34,3 | 34,3 | - | - | - | - | - |
| Tackidex 30L75 | - | - | - | - | - | - | 55,0 | 55,0 | - | - | - |
| Roclys C3072S(2) | - | - | - | - | - | - | - | - | 62,0 | 39,2 | - |
| Ácido Cítrico | 51,0 | 51,0 | 51,0 | 36,0 | 47,2 | 47,2 | 45,0 | 45,0 | 38,0 | 43,6 | - |
| Hipofosfito de Sódio | 5,0 | 2,8 | 2,8 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 2,8 | 2,8 | 5,0 | 5,0 | - |
| Glicerol | - | - | 10 | - | - | - | - | 10,0 | - | 5,0 | - |
| γ-Aminopropiltrietoxissilano | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | - |
| Óleo Mineral | 9,5 | 9,5 | 9,5 | - | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | 9,5 | - |
| Silicona | - | - | - | - | - | 1,0 | - | - | - | - | - |
| Trietanolamina | - | - | - | - | 18,5 | 18,5 | - | - | - | 17,0 | - |
| pH | n.d. | n.d. | n.d. | 1.60 | 2.80 | 2.80 | n.d. | n.d. | 1.49 | 2.75 | 4.92 |
| Produto de isolamento Resistência à tração (gf/g) Antes do envelhecimento | 318 | 308 | 356 | 404 | 431 | 389 | 304 | 355 | 382 | 385 | 459 |
| Depois do envelhecimento | 278 | 314 | 325 | 323 | 332 | 274 | 294 | 310 | 337 | 324 | 389 |
| Perda (%) | 13 | -2 | 9 | 20 | 23 | 30 | 3 | 13 | 12 | 16 | 15 |
| Espessura (mm) 1 hora | 81,1 | 78,8 | 77,0 | 80,8 | 79,8 | 79,6 | 83,8 | 81,1 | 80,8 | 81,6 | 78,3 |
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20/20
| 24 horas | 78,4 | 75,2 | 71,1 | 76,2 | 78,1 | 78,3 | 77,2 | 75,0 | 78,4 | 78,0 | 74,0 |
| 30 dias | 78,4 | 74,1 | 71,1 | 75,0 | 76,9 | 77,4 | 75,2 | 73,1 | 68,8 | 77,3 | 72,2 |
| 90 dias | 73,6 | 74,4 | 72,4 | n.d. | n.d. | n.d. | 78,7 | 75,3 | n.d. | n.d. | 73,8 |
| Absorção de água (kg/m3) | n.d. | 0,44 | 0,77 | 2,56 | 1,65 | 0,62 | 7,31 | 7,01 | n.d. | n.d. | 0,97 |
| Resistência ao fogo (Euroclass A1) | n.d. | sim | n.d. | n.d. | n.d. | n.d. | sim | n.d. | n.d. | n.d. | sim |
| λ (W/(m x °K) | 0,0336 | 0,0336 | 0,0336 | 0,0332 | n.d. | 0,0344 | 0,0336 | 0,0337 | 0,0347 | 0,0345 | 0,0332 |
| Formaldeído emitido (pg/m2/h) | n.d. | < 0,8 | n.d. | n.d. | < 0,8 | n.d. | < 0,8 | n.d. | n.d. | n.d. | 22-25 |
n.d. não determinado (2) dextrina proveniente de amido de milho; massa molar média em peso: 3510; índice de polidispersividade IP: 5,2; equivalente em dextrose DE: 30; comercializada por ROQUETTE FRERES.
Claims (8)
- REIVINDICAÇÕES1. Composição de encolamento para produtos isolantes à base de lã mineral, caracterizada pelo fato de que compreende:- uma mistura de pelo menos um monossacarídeo e pelo menos um polissacarídeo, a dita mistura compreendendo dextrinas tendo um equivalente de dextrose de mais que ou igual a 15, e melaço; e- ácido cítrico, em que peso total de ácido cítrico e da mistura de pelo menos um monossacarídeo e pelo menos um polissacarídeo representa pelo menos cerca de 80% em peso seco da composição de encolamento, e em que o ácido cítrico representa pelo menos 10% do peso total de ácido cítrico e da mistura de pelo menos um monossacarídeo e pelo menos um polissacarídeo.
- 2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mistura de pelo menos um monossacarídeo e de pelo menos um polissacarídeo representa 20 a 85% do peso total de ácido cítrico e da mistura compreendendo pelo menos um monossacarídeo e pelo menos um polissacarídeo.
- 3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um catalisador escolhido dentre os ácidos e as bases de Lewis, os compostos contendo fósforo e os compostos contendo flúor e boro.
- 4. Composição de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o catalisador representa pelo menos 1% e até 20% do peso total de ácido cítrico e da mistura de pelo menos um monossacarídeo e de pelo menos um polissacarídeo.
- 5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda os aditivos abaixo nas proporções seguintes, calculadas com base em 100 partes em peso de ácido cítrico e mistura de pelo menos um monossacarídeo e pelo menos um polissacarídeo:- 0 a 2 partes de silano,- 0 a 20 partes de óleo,Petição 870190087729, de 06/09/2019, pág. 7/82/2- 0 a 30 partes de uréia e/ou de glicerol,- 0 a 5 partes de um silicone,- 0 a 30 partes de um «extensor» escolhido dentre os derivados da lignina e as proteínas animais ou vegetais.
- 6. Produto isolante acústico e/ou térmico à base de lã mineral, caracterizado pelo fato de que é encolado usando a composição de encolamento como definida na reivindicação 1.
- 7. Tela de fibras minerais, caracterizada pelo fato de que é encolada usando a composição de encolamento como definida na reivindicação 1.
- 8. Processo de fabricação de um produto isolante acústico e/ou térmico à base de lã mineral como definido na reivindicação 6 ou de uma tela de fibras minerais como definida na reivindicação 7, o processo caracterizado pelo fato de que compreende projetar uma composição de encolamento como definida na reivindicação 1 sobre as ditas fibras e tratar as ditas fibras a uma temperatura que permite a reticulação do encolamento e a formação de um ligante infusível, em que a composição de encolamento compreende:- uma mistura de pelo menos um monossacarídeo e pelo menos um polissacarídeo, a dita mistura compreendendo dextrinas tendo um equivalente de dextrose de mais que ou igual a 15, e melaço; e- ácido cítrico, em que o peso total de ácido cítrico e da mistura de pelo menos um monossacarídeo e pelo menos um polissacarídeo representa pelo menos cerca de 70% em peso seco da composição de encolamento, e em que o ácido cítrico representa pelo menos 10% do peso total de ácido cítrico e da mistura de pelo menos um monossacarídeo e pelo menos um polissacarídeo.
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