CA3070294C - Procede de fabrication de laine minerale - Google Patents

Procede de fabrication de laine minerale

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CA3070294C
CA3070294C CA3070294A CA3070294A CA3070294C CA 3070294 C CA3070294 C CA 3070294C CA 3070294 A CA3070294 A CA 3070294A CA 3070294 A CA3070294 A CA 3070294A CA 3070294 C CA3070294 C CA 3070294C
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Joel AZEVEDO
Lionel KIEFER
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Abstract

La présente invention concerne procédé de fabrication de produits isolants à base de lame minérale, comprenant - l'application,sur des fibres de lame minérale, d'une composition d'encollage contenant (a) au moins un glucide choisi parmi les sucres réducteurs, les sucres non réducteurs, les sucres hydrogénés et un mélange de ceux-ci, (b) au moins un agent de réticulation du ou des glucides, - l'évaporation de la phase solvant de la composition d'encollage et - le durcissement thermique de la fraction non volatile de la composition, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on ajoute à la composition d'encollage, de préférence immédiatement avant l'application de celle-ci sur les fibres de lame minérale, une émulsion huile-dans-eau, exempte de polyoside, comprenant de l'eau, une huile minérale et de 0,5 à 5,0 parties en poids pour 100 parties en poids d'huile minérale d'au moins un agent tensioactif, de préférence non-ionique, le diamètre moyen des gouttelettes d'huile de l'émulsion huile-dans-l'eau, déterminé par granulométrie par diffraction laser, étant supérieur à 5 µm.

Description

- 1 - PROCEDE DE FABRICATION DE LAINE MINERALE La presente demande concerne un precede de fabrication de produits d’isolation thermique a base de laine minerale utilisant des agents antipoussiere de type emulsion huile-dans-eau. La fabrication de produits d’isolation a base de laine minerale comprend generalement une etape de fabrication des fibres de verre ou de roche par un procede de centrifugation. Sur leur trajet entre Ie dispositif de centrifugation et Ie tapis de collecte des fibres, on pulverise sur les fibres encore chaudes une composition aqueuse d’encollage, egalement appelee liant, qui subit ensuite une reaction de thermodurcissement a des temperatures d’environ 200 °C. Les resines phenoliques utilisees pendant plusieurs dizaines d’annees en tant que Hants sont remplacees de plus en plus par des produits issus de sources renouvelables et n’emettant pas, ou tres peu, de formaldehyde, compose considere comme pouvant nuire a la sante humaine. II est ainsi connu, par exemple de US 8197587 et de US 2011/0223364, de lier des fibres minerales avec des compositions aqueuses d’encollage exemptes de formaldehyde contenant, en tant que reactifs thermoreticulables, des hydrates de carbone et des acides polycarboxyliques. Par ailleurs il est connu d’incorporer dans une composition aqueuse d’encollage pour fibres minerales un agent de reduction des poussieres. L’agent anti-poussiere Ie plus communement utilise est une huile minerale. Pour garantir un melange homogene de I’huile minerale avec la composition aqueuse d’encollage et une quantite d’agent anti-poussiere appliquee qui est stable au cours du temps, il a ete propose de conditionner I’huile minerale sous forme d’une emulsion huile-dans-eau stabilisee par des agents tensioactifs et/ou des agents epaississants de la phase aqueuse. On recherche generalement des emulsions les plus fines et les plus stables possible. La presente invention est basee sur la decouverte que la5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 -2- grande stabilite et finesse des emulsions huile-dans-eau utilisees jusqu’ici pourrait limiter I’efficacite des agents anti-poussieres. On suppose en effet en general que la fraction d’huile minerale efficace pour retenir les poussieres est celle etalee a la surface de la couche de liant (i.e. a I’interface liant/air) durci a la fin de I’etape de cuisson. L’huile minerale doit done se separer - pendant I’etape d’application sur les fibres ou immediatement apres - des autres ingredients de la composition d’encollage pour former une couche superficielle enrobant la couche de liant. En effet, des gouttelettes d’huile minerale piegees dans Ie liant durci seraient inefficaces pour retenir les particules de poussiere. Le probleme technique a la base de la presente invention resulte done d’une double contrainte, a savoir - de la necessity de disposer d’une emulsion huile-dans-eau d’agent anti-poussieres stable jusqu’au moment de (’application de la composition d’encollage, et - de la necessity, au moment de la pulverisation de la composition d’encollage, de destabiliser rapidement I’emulsion pour former une couche d’huile a la surface de la couche de liant. La Demanderesse, dans le cadre de ses recherches visant a optimiser les emulsions anti-poussieres pour laine minerale liee par des Hants bio-sources, a decouvert qu’un parametre important a prendre en consideration etait la faille des gouttelettes d’huile. Les emulsions contenant des gouttelettes relativement grandes, ayant une faille de I’ordre de plusieurs microns a plusieurs dizaines, voire plus d’une centaine de microns, etaient plus efficaces que des emulsions plus fines avec des gouttelettes de I’ordre du micron ou submicroniques. Sans vouloir etre liee par une quelconque theorie, les inventeurs pensent que cet effet est du a une destabilisation acceleree de I’emulsion. Dans le procede de fabrication de laine de verre, les aspects cinetiques sont en effet importants : I’emulsion anti-poussiere est injectee dans la conduite qui alimente la couronne d’encollage avec la composition aqueuse d’encollage. Quelques secondes plus tard, le melange composition5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 -3- d’encollage/emulsion anti-poussieres est disperse dans l’air par les buses de pulverisation et vient au contact des fibres minerales encore chaudes. La viscosite de la composition d’encollage appliquee augmente tres vite suite a I’evaporation de la phase aqueuse et Ie liant est definitivement durci par chauffage dans I’etuve quelques dizaines de secondes plus tard. C’est done dans les toutes premieres secondes apres I’application sur les fibres que les gouttelettes d’huile minerale anti-poussieres doivent coalescer et former un film a la surface de la couche de liant. Si les gouttelettes d’huile sont trop petites, la destabilisation de I’emulsion est trop lente et une fraction trop importante d’huile risque de rester piegee sous forme de fines gouttelettes dans la masse du liant durci. Les emulsions huile-dans-eau utilisees dans la presente invention sont done plus efficaces que celles de I’etat de la technique parce qu’elles contiennent des gouttelettes d’huile plus grosses qui coalescent plus facilement et migrent plus rapidement vers I’interface liant/air. La rupture facilitee de I’emulsion accelere la migration de I’huile vers I’interface liant/air et reduit, voire supprime, la quantite d’huile piegee dans la masse du liant durci. II en resulte une augmentation de I’efficacite anti-poussieres. La Demanderesse avait depose une premiere demande de brevet frangais (numero de depot 1658166), non encore publiee a la date de depot de la presente demande, ayant pour objet I’utilisation d’une emulsion huiledans-eau contenant au moins un glucide et au moins un agent de reticulation, pour la reduction des poussieres d’un matelas de laine minerale. L’emulsion anti-poussieres decrite et revendiquee dans cette demande presente une taille de gouttelettes superieure a 5 pm et est stabilisee par la combinaison d’au moins un agent tensioactif non-ionique et d’un polyoside hydrosoluble (agent epaississant). En poursuivant ses recherches dans ce domaine dans Ie but d’ameliorer encore I’efficacite anti-poussieres et/ou de reduire Ie cout des emulsions anti-poussieres, la Demanderesse a constate que la presence de I’epaississant (polyoside), que les inventeurs pensaient d’abord indispensable, n’est en fait pas necessaire. II s’est avere possible d’obtenir5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 -4- une bonne efficacite anti-poussieres avec des emulsions huile-dans-eau exemptes de polyoside. La taille des gouttelettes d’huile dans ces emulsions huile-dans-eau exemptes de polyoside est toujours plus importante que celle des emulsions equivalentes contenant des polyosides. Certaines emulsions exemptes de polyoside presentent une stabilite au stockage satisfaisante permettant de les Stocker et utiliser sans les agiter prealablement, d’autres necessitent une agitation legere a moderee, avant injection dans la conduite qui alimente la couronne d’encollage avec la composition aqueuse d’encollage. La presente invention a done pour objet un procede de fabrication de produits isolants a base de laine minerale, ledit procede comprenant - I’application, sur des fibres de laine minerale, d’une composition aqueuse d’encollage contenant (a) au moins un glucide choisi parmi les sucres reducteurs, les sucres non reducteurs, les sucres hydrogenes et un melange de ceux-ci, et (b) au moins un agent de reticulation du ou des glucides, - I’evaporation de la phase solvant de la composition d’encollage et - Ie durcissement thermique de la fraction non volatile de la composition, ledit procede etant caracterise par Ie fait que Ton ajoute a la composition d’encollage, de preference immediatement avant I’application de celle-ci sur les fibres de laine minerale, une emulsion huile-dans-eau, exempte de polyoside, comprenant de I’eau, une huile minerale et au moins un agent tensioactif, de preference non-ionique, Ie diametre moyen des gouttelettes d’huile de I’emulsion huile-dans-l’eau, determine par granulometrie par diffraction laser, etant superieur a 5 pm, de preference compris entre 10 pm et 400 pm. On entend par « agent de reticulation de glucides >> dans la presente demande un compose capable de reagir, eventuellement en presence d’un catalyseur, avec les glucides et de former avec ces derniers un reseau tridimensionnel au moins partiellement insoluble.5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 -5- Le procede selon I’invention comprend done les quatre etapes suivantes : (1) melange de la composition d’encollage avec I’emulsion huile-dans-eau, appelee ci-apres emulsion anti-poussieres, (2) application du melange obtenu sur les fibres de laine minerale, de preference par pulverisation (dispersion de la composition d’encollage dans I’air) (3) evaporation de la phase volatile (principalement de I’eau) du melange de la composition d’encollage et de I’emulsion anti-poussieres, et (4) Ie durcissement thermique de la fraction non volatile a haute temperature, generalement au moins egale a 200 °C. L’emulsion huile-dans-eau utilisee dans la presente invention est de preference une emulsion stable. Cela signifie qu’elle peut etre conservee en I’absence d’agitation pendant plusieurs jours a une temperature comprise entre 20 °C et 50 °C sans que Ie diametre moyen des gouttelettes d’huile qu’elle contient augmente de maniere significative. La teneur en huile des emulsions anti-poussiere de la presente invention est avantageusement comprise entre 30 et 70 % en poids, de preference entre 40 et 65 % en poids et en particulier entre 45 et 60 % en poids. Les emulsions anti-poussieres utilisees dans la presente invention contiennent, en tant qu’agent anti-poussiere, de I’huile minerale egalement appelee paraffine liquide. Elle presente avantageusement une viscosite cinematique a 20 °C comprise entre 100 et 6000 mm2/s. La Demanderesse a obtenu des resultats particulierement interessants avec une huile minerale dite « de haute viscosite >> presentant une viscosite cinematique a 20 °C (ISO 3104) comprise entre 1000 et 5000 mm2/s. Cette gamme de viscosite cinematique de I’huile minerale est par consequent particulierement preferee.5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 Des huiles minerales sent disponibles sur Ie marche par exemple sous les denominations Novadex C304 ou Catenex S579 (huile haute viscosite) ou Novadex B110 (huile basse viscosite). L’emulsion anti-poussiere huile-dans-eau est stabilisee par un agent tensioactif non-ionique ou un melange d’agents tensioactifs. II s’agit de preference d’un agent tensioactif non-ionique. On pourra en principe utiliser tous les agents tensioactifs non-ioniques connus pour leurs proprietes emulsionnantes. Ils ont generalement une HLB (de I’anglais Hydrophilic Lipophilic Balance) superieure a 10. On peut citer a titre d’exemples d’agents tensioactifs non-ioniques utilisables pour la presente invention - les esters d’acides gras, notamment les derives polyalcoxyles d’acides gras, - les ethers d’alcools gras, notamment les derives polyalcoxyles d’alcools gras, - les derives polyalcoxyles de polyols tels que les derives polyalcoxyles de glycerol ou de trimethylolpropane, - les copolymeres sequences de poly(oxyde d’ethylene) et de poly(oxyde de propylene), en particulier les poloxameres qui sont des copolymeres trisequences comportant un bloc central de poly(oxyde de propylene) et deux blocs de poly(oxyde d’ethylene) La quantite totale d’agent(s) tensioactif(s) est avantageusement comprise entre 0,5 et 5 parties en poids, de preference entre 1,2 a 3 parties en poids et en particulier entre 1,5 et 2,8 parties en poids pour 100 parties en poids d’huile minerale. L’emulsion huile-dans-eau de la presente invention peut comprendre un polymere epaississant, c’est-a-dire un polymere organique hydrosoluble a temperature ambiante, qui n’est pas un polyoside. La quantite de polymere(s) epaississant(s) est de preference comprise entre 0,1 et 2 parties en poids, de preference entre 0,5 et 1 partie en poids pour 100 parties en poids d’huile minerale.5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 -7 - Dans un mode de realisation prefere, I’emulsion de la presente invention est exempte de polymere epaississant, c’est-a-dire exempte de tout polymere organique hydrosoluble a temperature ambiante. Pour preparer I’emulsion huile-dans-eau de la presente invention, on prepare avantageusement d’abord une solution aqueuse de I’agent tensioactif, ou des agents tensioactifs, et, Ie cas echeant, du polymere epaississant non-polyosidique. La dissolution de ce composant ou de ces composants hydrosolubles peut necessiter un chauffage modere de la phase aqueuse, par exemple a une temperature comprise entre 30 et 80 °C, et une duree d’agitation assez longue comprise entre environ 1 heure et 20 heures. Apres retour a la temperature ambiante, tous les composants restent solubles dans I’eau. On ajoute ensuite I’huile minerale a la phase aqueuse contenant I’agent tensioactif et, Ie cas echeant, Ie polymere epaississant non polyosidique a I’etat dissous, puis on soumet Ie melange a des forces de cisaillement ou a des ultrasons jusqu’a obtention d’une emulsion. La Demanderesse a utilise pour I’obtention des emulsions huile-danseau ayant des gouttelettes d’une taille moyenne comprise entre 10 pm et 400 pm un disperseur Ultra-Turrax IKA T50 avec un outil de dispersion S50N - G45G, Ie disperseur fonctionnant a la vitesse maximale (10000 tr/min) pendant environ 1 a 5 min. La taille des gouttelettes peut etre ajustee en modifiant soit la force de cisaillement utilisee (c’est-a-dire la vitesse de cisaillement du disperseur) soit la viscosite de I’huile minerale utilisee : - pour une huile minerale donnee, plus la force de cisaillement est importante, plus les gouttelettes seront petites ; lorsqu’on souhaite agrandir leur diametre il faut diminuer la vitesse de rotation de I’outil de dispersion, - pour une force de cisaillement donnee, plus I’huile sera visqueuse, plus Ie diametre des gouttelettes sera important ; lorsqu’on souhaite diminuer Ie diametre il convient done de choisir une huile moins visqueuse.5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 -8- La quantite en tensioactifs et/ou d’agent epaississant a peu d’influence sur Ie diametre des gouttelettes mais influe sur la stabilite des emulsions obtenues. Le diametre moyen en volume des gouttelettes d’huile de I’emulsion obtenue est ensuite determine par granulometrie laser a I’aide d’un granulometre par diffraction laser (Metasizer 2000 ou Metasizer 3000) a une temperature de 20 °C. Pour cela I’emulsion doit etre diluee dans un grand volume d’eau (dilution d’environ 1/1000 a 1/100000). La valeur du diametre moyen est cependant independante de la dilution effectuee. On entend par diametre moyen en volume le diametre D50 volumique, a savoir le diametre tel que la moitie du volume de la population de gouttelettes est constitue de gouttelettes ayant un diametre inferieur ou egal a ce diametre et l’autre moitie du volume est constitue de gouttelettes ayant un diametre superieur a ce diametre. Comme deja explique en introduction la Demanderesse a constate que, pour une quantite d’huile appliquee donnee, les emulsions huile-danseau de la presente invention presentant une distribution granulometrique avec un diametre moyen de gouttelettes superieur a 5 pm avaient une meilleure efficacite anti-poussiere que des emulsions de I’etat de la technique contenant des gouttelettes de plus petite faille. Ce diametre moyen des gouttelettes d’huile minerale est avantageusement compris entre 10 pm et 400 pm, en particulier entre 20 pm et 300 pm et plus preferentiellement entre 40 et 200 pm. La composition d’encollage a base de glucides et d’agent de reticulation, de preference de polyacides carboxyliques, utilisee dans la presente invention est connue et decrite par exemple dans US 8197587, WO2010/029266, WO2013/014399, WO2015/181458, WO2012/168619, WO2012/168621, WO2012/072938. Dans la presente demande le terme « glucides >> a un sens plus large qu’usuellement, car il englobe non seulement les glucides au sens stricte, c'est-a-dire les sucres reducteurs ou hydrates de carbone de formule Cn(H2O)p presentant au moins un groupe aldehyde ou cetone (groupe5 10 15 20 25 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 -9- PCT/FR2018/050496 reducteur), mais egalement les produits d’hydrogenation de ces hydrates de carbone ou Ie groupe aldehyde ou cetone a ete reduit en alcool. Ce terme englobe egalement les sucres non-reducteurs constitues de plusieurs motifs glucidiques dont les carbones porteurs de I’hydroxyle hemi-acetalique sont impliques dans les liaisons osidiques reliant les motifs entre eux. Le composant glucidique (composant (a)) de la composition d’encollage selon I’invention peut etre constitue uniquement de sucres hydrogenes et etre exempt de sucres reducteurs ou non reducteurs. Ce mode de realisation est interessant car il conduit a des produits isolants particulierement peu colores. Les produits isolants a base de laine minerale obtenus avec une composition d’encollage presentant une certaine teneur en sucres reducteurs sont relativement plus colores, mais peuvent presenter un reel interet economique lie au faible cout des sucres reducteurs ou de melanges de sucres incompletement hydrogenes. Par « sucre hydrogene » on entend dans la presente invention I’ensemble des produits resultant de la reduction d’un saccharide choisi parmi les monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides et polysaccharides et des melanges de ces produits. Le sucre hydrogene est de preference un produit d’hydrogenation d’un hydrolysat d’amidon. Les hydrolysats d’amidon sont des produits obtenus par hydrolyse enzymatique et/ou acide d’amidon. Le degre d’hydrolyse est generalement caracterise par I’equivalent dextrose (DE), defini par la relation suivante : nombre de liaisons glycosidiques rompues DE = 100x nombre de liaisons glycosidiques dans l'amidon initial Les hydrolysats d’amidon preferes ont, avant I’etape d’hydrogenation, un DE compris entre 5 et 99, et avantageusement entre 10 et 80.5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 - 10- L’hydrogenation du saccharide peut etre effectuee par les methodes connues operant dans des conditions de pression d’hydrogene et de temperature elevees, en presence d’un catalyseur choisi parmi les elements des groupes IB, IIB, IVB, VI, VII et VIII du tableau periodique des elements, de preference dans Ie groupe comprenant Ie nickel, Ie platine, Ie palladium, Ie cobalt, Ie molybdene et leurs melanges. Le catalyseur prefere est Ie nickel de Raney. L’hydrogenation transforme le sucre ou le melange de sucres (hydrolysat d’amidon) en polyols ou alcools de sucre. A titre d’exemples de sucres hydrogenes, on peut citer I’erythritol, I’arabitol, le xylitol, le sorbitol, le mannitol, I’iditol, le maltitol, I’isomaltitol, le lactitol, le cellobitol, le palatinitol, le maltotritol et les produits d’hydrogenation d’hydrolysats d’amidon. On utilisera de preference les produits d’hydrogenation d’hydrolysats d’amidon. De preference, le sucre hydrogene ou le melange de sucres hydrogenes est constitue majoritairement, c’est-a-dire a plus de 50 % en poids, de maltitol (produit d’hydrogenation du maltose, dimere de glucose resultant de I’hydrolyse enzymatique de l’amidon). Le composant glucidique (composant (a)) peut etre constitue uniquement de sucres reducteurs. Toutefois pour les raisons indiquees ciavant, il contient de preference une fraction significative de sucres hydrogenes. La proportion de sucres hydrogenes dans le glucide est avantageusement comprise entre 25 et 100 % en poids, et le composant (a) contient alors jusqu’a 75 % en poids d’un ou plusieurs sucres reducteurs ou non-reducteurs, en plus du ou des sucres hydrogenes. La teneur en sucres hydrogenes du glucide (composant (a)) est de preference au moins egale a 30 % en poids, en particulier au moins egale a 50 % en poids, et idealement au moins egale a 70 % en poids. Les sucres reducteurs englobent les oses (monosaccharides) et osides (disaccharides, oligosaccharides et polysaccharides). A titre d’exemples de monosaccharides, on peut citer ceux comportant de 3 a 8 atomes de carbone, de preference les aldoses et avantageusement5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 - 11 - PCT/FR2018/050496 les aldoses contenant 5 a 7 atomes de carbone. Les aldoses particulierement preferes sont les aldoses naturels (appartenant a la serie D), notamment les hexoses tels que Ie glucose, Ie mannose et Ie galactose. Le lactose ou Ie maltose sont des exemples de disaccharides utilisables en tant que sucre reducteur. Les polysaccharides utilisables pour la presente invention ont de preference une masse molaire moyenne en poids inferieure a 100.000, de preference inferieure a 50.000, avantageusement inferieure a 10.000. De preference, le polysaccharide renferme au moins un motif choisi parmi les aldoses precites, avantageusement le glucose. Sont particulierement preferes les polysaccharides reducteurs qui sont constitues majoritairement (a plus de 50 % en poids) de motifs de glucose. Le sucre reducteur peut notamment etre un melange de monosaccharides, d’oligosaccharides et de polysaccharides, notamment une dextrine. Les dextrines sont des composes repondant a la formule generale (C6H10O5)n- Elles sont obtenues par hydrolyse partielle d’amidon. Leur equivalent dextrose (DE) est avantageusement compris entre 5 et 99, de preference entre 10 et 80. Le sucre non reducteur est de preference un oligoholoside non reducteur renfermant au plus dix motifs glucidiques. A titre d’exemples de tels sucres non reducteurs, on peut citer les diholosides tels que le trehalose, les isotrehaloses, le saccharose et les isosaccharoses (« isosucroses » en anglais), les triholosides tels que le melezitose, le gentianose, le raffinose, I’erlose et I’umbelliferose, les tetraholosides tels que le stachyose, et les pentaholosides tels que le verbascose. On prefere le saccharose et le trehalose, et mieux encore le saccharose. Le composant (a), a savoir le glucide constitue de sucres hydrogenes et/ou de sucres reducteurs et/ou non-reducteurs, represents avantageusement de 30 a 70 % en poids, de preference de 40 a 60 % en5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 - 12- poids de matieres seches de la composition d’encollage. Ces valeurs s’entendent avant I’ajout de I’emulsion anti-poussieres. L’agent de reticulation utilise dans la presente invention est choisi de preference parmi les acides polycarboxyliques, les seis et anhydrides d’acides polycarboxyliques, les seis metalliques d’acides mineraux et les seis d’amines et d’ammonium d’acides mineraux Les acides mineraux et leur seis utilisables en tant qu’agent de reticulation dans la presente invention sont decrits par exemple dans les demandes WO2012/168619, WO2012/168621 et WO2012/072938. Dans un mode de realisation prefere, l’agent de reticulation comprend un acide polycarboxylique ou est un acide polycarboxylique. L’acide polycarboxylique peut etre un acide polymere (c’est-a-dire obtenu par polymerisation de monomeres carboxyles) ou un acide monomere. Pour limiter la viscosite de la composition d’encollage, cet acide polycarboxylique presente avantageusement une masse molaire moyenne en nombre inferieure ou egale a 50000, de preference inferieure ou egale a 10000 et avantageusement inferieure ou egale a 5000. On peut citer a titre d’exemples d’acides polycarboxyliques polymeres, les homopolymeres et copolymeres obtenus a partir de monomeres portant au moins un groupe acide carboxylique tel que l’acide (meth)acrylique, l’acide crotonique, l’acide isocrotonique, l’acide maleique, l’acide cinnamique, l’acide 2-methylmaleique, l’acide fumarique, l’acide itaconique, l’acide 2- methylitaconique, l’acide a,p-methyleneglutarique et les monoesters d’acide dicarboxylique insatures, tels que les maleates et les fumarates d’alkyle en C1-C10. Les copolymeres peuvent contenir en outre un ou plusieurs monomeres vinyliques ou acryliques tels que l’acetate de vinyle, Ie styrene substitue ou non par des groupements alkyle, hydroxyle ou sulfonyle, ou par un atome d’halogene, Ie (meth)acrylonitrile, Ie (meth)acrylamide, les (meth)acrylates alkyle en C1-C10, notamment Ie (meth)acrylate de methyle, Ie (meth)acrylate d’ethyle, Ie (meth)acrylate de n-butyle et Ie (meth)acrylate d’isobutyle.5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 - 13- Dans un mode de realisation particulierement prefere, Ie composant (b) est ou comprend un acide polycarboxylique monomere. On entend par acide polycarboxylique monomere un acide polycarboxylique qui ne resulte pas de la polymerisation de monomeres carboxyles. Un polyacide carboxylique monomere ne comporte done pas un enchainement de motifs recurrents. II peut s’agir d’un acide dicarboxylique, tricarboxylique ou tetracarboxylique. Les acides dicarboxyliques englobent, par exemple, I’acide oxalique, l’acide malonique, I’acide succinique, I’acide glutarique, I’acide adipique, I’acide pimelique, I’acide suberique, I’acide azelaique, I’acide sebacique, I’acide malique, I’acide tartrique, I’acide tartronique, I’acide aspartique, I’acide glutamique, I’acide fumarique, I’acide itaconique, I’acide maleique, I’acide traumatique, I’acide camphorique, I’acide phtalique et ses derives, notamment contenant au moins un atome de bore ou de chlore, I’acide tetrahydrophtalique et ses derives, notamment contenant au moins un atome de chlore tel que I’acide chlorendique, I’acide isophtalique, I’acide terephtalique, I’acide mesaconique et I’acide citraconique. Les acides tricarboxyliques englobent, par exemple, I’acide citrique, I’acide tricarballylique, I’acide 1,2,4-butanetricarboxylique, I’acide aconitique, I’acide hemimellitique, I’acide trimellitique et I’acide trimesique ; On peut citer comme acide tetracarboxylique, par exemple I’acide 1,2,3,4-butanetetracarboxylique et I’acide pyromellitique. On utilisera de preference I’acide citrique. Le composant (b) represente avantageusement de 30 a 70 % en poids, de preference de 40 a 60 % en poids de matieres seches de la composition d’encollage de la presente invention. Ces valeurs s’entendent avant I’ajout de I’emulsion anti-poussieres. Le rapport en poids du composant (a) au composant (b) est de preference compris entre 70/30 et 30/70, en particulier entre 60/40 et 40/60. La composition d’encollage comprend en outre de preference un catalyseur d’esterification qui peut etre choisi par exemple parmi les bases et5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 les acides de Lewis, tels que les argiles, la silice colloidale ou non colloidale, les oxydes metalliques, les sulfates d’uree, les chlorures d’uree et les catalyseurs a base de silicates. Le catalyseur peut egalement etre un compose contenant du phosphore, par exemple un hypophosphite de metal alcalin, un phosphite de metal alcalin, un polyphosphate de metal alcalin, un hydrogenophosphate de metal alcalin, un acide phosphorique ou un acide alkylphosphonique. De preference, le metal alcalin est le sodium ou le potassium. Le catalyseur peut encore etre un compose contenant du fluor et du bore, par exemple l’acide tetrafluoroborique ou un sei de cet acide, notamment un tetrafluoroborate de metal alcalin tel que le sodium ou le potassium, un tetrafluoroborate de metal alcalino-terreux tel que le calcium ou le magnesium, un tetrafluoroborate de zinc et un tetrafluoroborate d’ammonium. De preference, le catalyseur est I’hypophosphite de sodium, le phosphite de sodium ou un melange de ces composes. La quantite de catalyseur introduite dans la composition d’encollage represents generalement au plus 20 % en poids, avantageusement de 1 a 10 % en poids, rapporte au poids total des composants (a) et (b). La composition d’encollage conforme a I’invention peut comprendre en outre les additifs conventionnels ci-apres dans les proportions suivantes calculees sur la base de 100 parts en poids de composant (a) + (b) : de 0 a 2 parts de silane, en particulier un aminosilane, de 0,1 a 3 parts en poids de polyorganosiloxane, de preference polydimethylsiloxane (PDMS), de 0 a 20 parts d’un polyol different des sucres hydrogenes, de 0 a 30 parts, de preference 0 a 20 parts, d’uree, de 0 a 30 parts d’une charge d’extension (extender) choisie parmi les derives de la lignine tels que le lignosulfonate d’ammonium (LSA) ou le lignosulfonate de sodium, et les proteines animales ou vegetales. Le role de ces additifs est connu et brievement rappele :5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 - 15- Le silane est un agent de couplage capable de reagir a la fols avec la surface des fibres et avec les composants du liant. Le polyorganosiloxane est de preference un polydiorganosiloxane portant des fonctions capables de reagir avec les constituents (a) ou (b) de la composition d’encollage et/ou avec les groupes silanol de la surface du verre. Ces fonctions sont par exemple les fonctions silanol, carboxyle, anhydride, amine, epoxy ou vinyle, en particulier des fonctions silanol et carboxyle. Le role de ce polyorganosiloxane est de reduire le caractere hydrophile du liant durci et du produit final obtenu. La silicone reactive est de preference liquide a temperature ambiante. Sa masse molaire moyenne est generalement inferieure ou egale a 50 000, de preference inferieure ou egale a 10 000. De preference, la silicone reactive comprend une fonction reactive, avantageusement une fonction silanol, a chacune de ses extremites de chaine. La fonction reactive de la silicone reactive peut etre bloquee par un groupement protecteur qui libere ladite fonction reactive sous I’effet de la chaleur. La proportion de silicone reactive dans la composition d’encollage varie generalement de 0,1 a 3 parts, de preference de 0,3 a 2,5 parts, avantageusement de 0,5 a 2,0 parts et mieux encore de 0,7 a 1,8 parts en poids, pour 100 parts en poids de la somme des composants (a) et (b). La preparation de la composition d’encollage est effectuee par simple melange des constituents precites avec de I’eau. Dans le procede de la presente invention l’additif anti-poussiere, c’esta-dire I’emulsion huile-dans-eau, est ajoutee a la composition d’encollage de preference immediatement avant (’application de celle-ci sur les fibres de laine minerale. L’application de la composition d’encollage sur les fibres minerales se fait de preference au moyen d’une couronne de pulverisation comportant une pluralite de buses.5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 - 16- Dans un mode de realisation, I’emulsion huile-dans-eau est ajoutee dans Ie reservoir de la composition d’encollage et Ie melange obtenu peut etre brasse par un systeme de melange classique jusqu’a une repartition homogene des gouttelettes d’huile dans la composition a pulveriser. Dans un autre mode de realisation, I’emulsion huile-dans-eau est introduite dans la composition d’encollage par injection d’un flux d’emulsion huile-dans-eau dans Ie flux de composition d’encollage alimentant la couronne de pulverisation. Le brassage des deux compositions liquides se fait alors grace a I’ecoulement turbulent du melange dans les conduites de I’installation. Dans ce deuxieme mode de realisation, I’introduction de I’emulsion huile-dans-eau dans la composition d’encollage se fera au plus quelques dizaines de secondes avant la pulverisation du melange par les buses de la couronne de pulverisation. La dilution que subit I’emulsion anti-poussieres lorsqu’elle est introduite dans la composition d’encollage est comprise entre environ 1/10 et 1/500, en particulier entre 1/20 et 1/200. La composition d’encollage contenant I’emulsion anti-poussiere est de preference appliquee sur les fibres minerales en une quantite telle que la teneur finale en liant organique, apres evaporation de la phase solvant et durcissement dans I’etuve, soit comprise entre environ 3 % et 7 %, en particulier entre 3,5 % et 6,5 % et de maniere particulierement preferee entre 4 et 6 % en poids, rapporte au poids des fibres minerales. La quantite d’huile minerale appliquee sur les fibres de laine minerale et presente dans le produit final, est comprise entre 0,1 et 2,0 %, de preference entre 0,2 et 1,0 %, en particulier entre 0,3 et 0,8 %, rapporte au poids des fibres minerales. Exemple 1) Preparation de la composition d’encollage (liant de base)5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 - 17- PCT/FR2018/050496 On prepare des compositions d’encollage comprenant 48 parties en poids de Maltilite® 5575 (sirop de maltitol), 52 parties en poids d’acide citrique et 5 parties en poids d’hypophosphite de sodium. On prepare la composition d’encollage en introduisant, dans un recipient, de I’eau (environ 80 % de la composition finale), Ie sucre hydrogene (sirop de maltitol), I’acide citrique et I’hypophosphite de sodium (catalyseur). 2) Preparation d’une emulsion huile-dans-eau anti-poussieres selon I’invention On dissout dans 10 litres d’eau 150 g de Pluronic F-127 (copolymere trisequence d’oxyde de propylene et d’oxyde d’ethylene) en chauffant a une temperature d’environ 50 °C et en agitant pendant environ 20 heures jusqu’a dissolution totale du tensioactif. On ajoute ensuite a 4,8 kg de cette solution aqueuse 5,5 litres d’une huile minerale presentant une viscosite cinematique a 20 °C de 2300 mm2/s (ISO 3104), une viscosite cinematique a 40 °C de 500 mm2/s (ISO 3104) et un point eclair de 300 °C (ISO 2592). On introduit ensuite Ie disperseur Ultra-Turrax® T50 muni d’un outil de dispersion S50N-G45G dans Ie melange, puis on fait fonctionner I’Ultra-Turrax a une vitesse de 10000 tr/min pendant 2 min. Le diametre moyen des gouttelettes d’huile de I’emulsion obtenue est de 100 pm. 3) Emulsion huile-dans-eau comparative On utilise en tant qu’emulsion anti-poussieres comparative I’emulsion HydroWax® 88 commercialisee par la societe SASOL. Cette emulsion contient environ 52 - 53 % en poids d’une huile minerale a haute viscosite presentant une viscosite cinematique a 40 °C de 500 mm2/s et un point eclair superieur a 280 °C. D’apres les informations fournies par le fabricant, cette emulsion est5 10 15 20 25 30 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 PCT/FR2018/050496 - 18- stabilisee par des agents tensioactifs anioniques. Le diametre moyen des gouttelettes d’huile, determine par granulometrie par diffraction de laser sur un appareil Metasizer 2000 est de 1,8 pm. 4) Fabrication du matelas de laine minerale On fabrique de la laine de verre par la technique de la centrifugation interne dans laquelle la composition de verre fondu est transformee en fibres au moyen d’un outil denomme « assiette de centrifugation », comprenant un panier formant chambre de reception de la composition fondue et une bande peripherique percee d’une multitude d’orifices : I’assiette est mue en rotation autour de son axe de symetrie dispose verticalement, la composition est ejectee a travers les orifices sous I’effet de la force centrifuge et la matiere s’echappant des orifices est etiree en fibres avec I’assistance d’un courant de gaz d’etirage. De fagon classique, une couronne de pulverisation d’encollage est disposee au-dessous de I’assiette de fibrage de fagon a repartir regulierement la composition d’encollage sur la laine de verre venant d’etre formee. La composition d’encollage est melangee avec chacune des emulsions huile-dans-eau anti-poussieres (selon I’invention et comparative) au moyen d’un melangeur statique. Une emulsion commerciale d’huile silicone reactive (SILRES® BS 5137, commercialisee par la societe Wacker) est ajoutee a I’aide d’un melangeur statique en une concentration de 0,05 %. La laine minerale ainsi encollee est collectee sur un convoyeur a bande equipe de caissons d’aspiration internes qui retiennent la laine minerale sous forme d’un feutre ou d’une nappe a la surface du convoyeur. Le convoyeur circule ensuite dans une etuve maintenue a 270°C ou les constituants de I’encollage polymerisent pour former un liant. Le produit isolant obtenu presente une densite5 10 15 20 25 CA 03070294 2020-01-17 WO 2019/025672 - 19- PCT/FR2018/050496 nominale egale a 17,5 kg/m3, une epaisseur nominale d’environ 75 mm et une perte au feu de I’ordre de 5 %. Les echantillons sont ensuite conserves pendant 3 mois a I’etat comprime, non enveloppe hermetiquement et a temperature ambiante (20 - 25 °C). 5) Evaluation de I’efficacite anti-poussieres L’efficacite anti-poussieres des emulsions huile-dans-eau selon I’invention est evaluee a I’aide d’un dispositif interne. Un echantillon de 20 cm x 30 cm de laine de verre est fixe dans un cadre de maniere a ce qu’au moins une de ses faces principales soit libre. Une plaque perforee ayant des dimensions legerement inferieure a celle de I’echantillon, fixee sur un bras articule, vient frapper la face libre de I’echantillon. Un dispositif optique compte Ie nombre de particules liberees. 6) Resultats Tableau 1 - Nombre de particules de poussiere detectees Quantite d’huile minerale rapportee aux fibres (%) Hydrowax® 88 comparatif Emulsion selon I’invention Reduction du nombre de particules de poussiere 0,4 537* 321 40 % *Valeur moyenne calculee a partir de deux productions distinctes, effectuees au cours d’une meme journee (621 (debut de journee) - 454 (milieu de journee)) ; toutes les autres valeurs correspondent a une seule production de laine minerale Le tableau 1 ci-dessus montre Ie nombre de particules de poussiere detectees pour des echantillons de laine de verre lies avec une meme composition d’encollage a base de maltitol et d’acide citrique et contenant chacune 0,05 % d’huile silicone reactive (SILRES® BS 5137) et 0,4 % d’huile minerale a haute viscosite.WO 2019/025672 CA 03070294 2020-01-17 -20- PCT/FR2018/050496 Ces resultats montrent que, pour une meme quantite d’huile, egale a 0,4 % en poids rapporte au poids des fibres minerales, I’emulsion selon I’invention contenant des gouttelettes ayant un diametre moyen de 100 pm reduit plus efficacement Ie nombre de particules qu’une composition selon I’etat de la 5 technique (HydroWax® 88) contenant des particules ayant un diametre moyen de 1,8 pm.

Claims (19)

  1. 21 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de produits isolants à base de laine minérale, comprenant - l’application, sur des fibres de laine minérale, d’une composition d’encollage contenant (a) au moins un glucide choisi parmi les sucres réducteurs, les sucres non réducteurs, les sucres hydrogénés et un mélange de ceux-ci, (b) au moins un agent de réticulation du ou des glucides, - l’évaporation de la phase solvant de la composition d’encollage et - le durcissement thermique de la fraction non volatile de la composition, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l’on ajoute à la composition d’encollage, une émulsion huile-dans-eau, exempte de polyoside, comprenant de l’eau, une huile minérale et de 0,5 à 5,0 parties en poids pour 100 parties en poids d’huile minérale d’au moins un agent tensioactif, le diamètre moyen des gouttelettes d’huile de l’émulsion huile-dans-l’eau, déterminé par granulométrie par diffraction laser, étant supérieur à 5 µm et inférieur ou égal à 400 µm, la teneur en huile de l’émulsion huile-dans-eau étant comprise entre 30 et 70 % en poids et la quantité d’huile minérale appliquée sur les fibres de laine minérale étant comprise entre 0,1 et 2,0 %, rapporté au poids des fibres minérales.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l’agent de réticulation est choisi parmi les acides polycarboxyliques, les sels et anhydrides d’acides polycarboxyliques, les sels métalliques d’acides minéraux et les sels d’amines et d’ammonium d’acides minéraux.
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l’agent de réticulation est choisi parmi les acides polycarboxyliques.
  4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la proportion de sucres hydrogénés dans le glucide est comprise entre 25 % et 100 % en poids.
  5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la composition d’encollage comprend en outre de 0,1 à 3 parts en poids de polyorganosiloxane, rapporté à 100 parts en poids de constituants (a) + (b). CA 3070294 Date reçue / Received date 2024-08-0122
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le polyorganosiloxane porte des fonctions capables de réagir avec les constituants (a) ou (b) de la composition d’encollage.
  7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l’huile minérale a une viscosité cinématique à 20 °C comprise entre 100 et 6000 mm2/s.
  8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le diamètre moyen des gouttelettes d’huile minérale de l’émulsion huile-dans-eau est compris entre 10 µm et 400 µm.
  9. 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l’émulsion huile-dans-eau est exempte de polymère organique hydrosoluble à température ambiante.
  10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l’émulsion huile-dans-eau comprend de 1,2 à 3 parties en poids d’agent tensioactif non-ionique pour 100 parties en poids d’huile minérale.
  11. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l’application de la composition d’encollage sur les fibres minérales se fait au moyen d’une couronne de pulvérisation comportant une pluralité de buses, et par le fait que l’émulsion huile-dans-eau est introduite dans la composition d’encollage par injection d’un flux d’émulsion huile-dans-eau dans le flux de composition d’encollage alimentant la couronne de pulvérisation.
  12. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l’émulsion huile-dans-eau est ajoutée dans un réservoir contenant la composition d’encollage et le mélange obtenu est brassé jusqu’à une répartition homogène des gouttelettes d’huile.
  13. 13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que la quantité d’huile minérale appliquée sur les fibres de laine minérale est comprise entre 0,2 et 1,0 %, rapporté au poids des fibres minérales.
  14. 14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que le sucre hydrogéné est choisi parmi les produits d’hydrogénation des monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides et polysaccharides et les mélanges de ceux-ci. CA 3070294 Date reçue / Received date 2024-08-0123
  15. 15. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le sucre hydrogéné est un produit d’hydrogénation d’un hydrolysat d’amidon.
  16. 16. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que ladite émulsion huile-dans-eau est ajoutée à ladite composition d’encollage immédiatement avant l’application de celle-ci sur les fibres de laine minérale.
  17. 17. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que le diamètre moyen des gouttelettes d’huile minérale de l’émulsion huile-dans-eau est compris entre 20 µm et 300 µm.
  18. 18. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que la quantité d’huile minérale appliquée sur les fibres de laine minérale est comprise entre 0,3 et 0,8 %, rapporté au poids des fibres minérales.
  19. 19. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait que l’agent de réticulation est choisi parmi les acides polycarboxyliques monomères.
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