ES2564031T3 - Composición de resina acuosa termoestable y empleo de la misma como aglutinante para lana mineral - Google Patents

Composición de resina acuosa termoestable y empleo de la misma como aglutinante para lana mineral Download PDF

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Abstract

Composición de resina acuosa termoestable, la cual incluye: a) por lo menos un ácido carboxílico polímero termoestable seleccionado del grupo formado por los ácidos poliacrílicos con una masa molecular de 5.000 a 250.000 D; así como también los copolímeros de ácido maleico - ácido acrílico con una masa molecular de 5.000 a 250.000 D; b) por lo menos una base amina orgánica, estando seleccionada dicha base amina entre el grupo formado por: alcanolaminas, especialmente la etanolamina; alquildiaminas lineales o ramificadas de 2 a 20 átomos de carbono; así como también un compuesto de amina expresado por la fórmula general (I) de:**Fórmula** en donde: n tiene un valor de 2 - 10 y m tiene un valor de 1 - 50; R1 es igual a H, ó R1 corresponde a la fórmula general (II) de:**Fórmula** en donde p tiene un valor de 1 - 10; R2 y R3 son iguales a H, independientemente entre sí, o corresponden a la fórmula general III:**Fórmula** en donde q puede ser un valor de 2 - 10 y r puede ser un valor de 1 - 50; y la masa molecular del compuesto de amina no sobrepasa un valor aproximado de 20.000 D; a) por lo menos un compuesto de fósforo que puede estar reticulado con el ácido carboxílico polimérico mediante un éster o un enlace amida, de acuerdo con la fórmula general IV:**Fórmula** en donde NM según convenga, puede ser O ó S; R4 corresponde a la fórmula general de V, VI, VII, VIII:**Fórmula** A >= O ó NH; en donde s, t, u, v, w, x, y, y z son 1 a 8, independientemente entre sí; B >= OH, NH2 ó NHR7 ó NR72, R5, R6 son alcoxilo de 1 a 8 átomos de carbono, alquilo de 1 a 8 átomos de carbono, fenilo, oxifenilo, OH, NH2, H ó R4; R7 >= alquilo de 1 a 8 átomos de carbono o hidroxialquilo de 1 a 8 átomos de carbono; d) en donde la suma de la base amina y el compuesto de fósforo basado en 100 partes por masa de ácido carboxílico polimérico está dentro del margen de 30 - 100 partes por masa y en donde el ratio entre la masa de la base amina y el compuesto de fósforo está dentro de un margen de 3 : 1 a 1 : 3; y e) por lo menos entre 0,5 y 20 partes por masa basada sobre el ácido carboxílico polimérico de una sal metálica seleccionada del grupo formado por las sales de aluminio, magnesio, y zirconio, en particular los carbonatos de aluminio, magnesio y zirconio Zr(CO3)2, ZrOCO3, carbonato de zirconio alcalino, (NH4)2CO3 * Zr (CO3)2; así como también mezclas de los mismos.

Description

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DESCRIPCION
Composicion de resina acuosa termoestable y empleo de la misma como aglutinante para lana mineral
La presente inversion se refiere a composiciones acuosas de resina, termoestables, de acuerdo con la reivindicacion 1, al empleo de una composicion de resina de acuerdo con la reivindicacion 8 y la reivindicacion 9, a un aglutinante para lana mineral de acuerdo con la reivindicacion 10, y a un producto de lana mineral unido al mismo, de acuerdo con la reivindicacion 11.
El empleo de igmfugos en los plasticos de empleo diario, de todas clases, durante un largo tiempo ha sido un metodo comun con el fin de adaptar el sistema respectivo a las necesidades de una clasificacion espedfica de proteccion contra el fuego. Varios metodos han demostrado ser eficientes. Los igmfugos de materiales polfmeros estan basados en dos principios basicos y/o una combinacion de los mismos. Asf, se anaden compuestos halogenados a materiales corrientes, como el poliestireno o el poliuretano, los cuales compuestos, al calentarlos sufren una descomposicion en halogeno o hidruro de halogeno, desplazando de esta manera el oxfgeno del sistema. Ademas, se forma una capa con carbonos que adicionalmente protege el plastico del oxfgeno. Una desventaja del metodo es que solamente un porcentaje espedfico de aquellos aditivos pueden ser empleados para no influenciar demasiado las propiedades del plastico. Ademas, muchos de estos compuestos tfpicamente muy estables son sospechosos de acumularse en las cadenas alimenticias. Por esta razon se ha efectuado un intenso trabajo en las ultimas decadas sobre compuestos de desarrollo que no presentan dichas propiedades adversas.
El empleo de fosforo en forma de compuestos qmmicos o en forma elemental como por ejemplo el fosforo rojo, resulto ser particularmente apropiado. El principio de dicho igmfugo se basa en la formacion de oxidos de fosforo, es decir la eliminacion del oxfgeno en el lugar del fuego y formacion de una capa de carbono fosforico que protege el material del oxfgeno.
Un camino muy similar es el empleo de hidroxidos y carbonatos metalicos, respectivamente. El principio de la proteccion contra el fuego se basa en este caso en el agua de disociacion o el dioxido de carbono y la formacion de una capa de oxido metalico. El magnesio, el aluminio y los compuestos de zirconio han resultado ser particularmente apropiados. El empleo de todos estos metodos es especialmente eficaz en el caso de piezas de plastico compacto. Una desventaja, particularmente de los dos ultimos metodos, es las tfpicas grandes cantidades de material que deben emplearse, de manera que las propiedades del plastico resultan afectadas en gran manera.
De acuerdo con ZWEIFEL, H., Plastic Additives Handbook ("Manual de aditivos para plastico" de H. Zweifel) 5a edicion, editorial Carl Hanser, Munich 2001, 12.4, pagina 688, se emplean como igmfugos para plasticos termoestables, particularmente epoxidos, poliester insaturado y poliuretanos, dos tipos diferentes de compuestos, a saber aquellos que por una parte reaccionan qmmicamente con un precursor de resina, y, por otra parte aquellos basados puramente en un aditivo que no forma parte de una reaccion de polimerizacion del precursor de la resina.
En contraste a la industria del procesado de plasticos y a la fabricacion de plasticos para la produccion de artfculos hechos de plastico, un aislante mineral, sin embargo, comprende algunas caractensticas particulares que hacen que el empleo de todos estos metodos, por otra parte muy efectivos, sean mas diffciles o totalmente ineficaces. Asf por ejemplo, debe tenerse en cuenta que el plastico aglutinante esta extremadamente disperso en el material. Asf por lo tanto, la superficie es muy grande mientras que el grueso de la capa es pequeno, lo cual hace que una eliminacion del oxfgeno del material sea mas o menos imposible y al mismo tiempo evita la formacion de una capa barrera efectiva puesto que las capas del plastico aglutinante usualmente no son mas gruesas que aproximadamente unos 15 micrometros.
Ademas, el porcentaje de plastico empleado como aglutinante, es habitualmente solo entre un 2 y un 10 % del total de la masa del aislante, pero en una gran extension, las propiedades mecanicas y en particular la estabilidad del composito son producidas por el mismo.
Aunque los productos minerales aislantes con perdidas normales de brillo de aproximadamente un 5 %, pasan sin problemas la prueba de acuerdo con la norma DlN EN ISO 1182 para la evaluacion de su reaccion frente el fuego, y, alcanzan la clasificacion de A1 frente al fuego de acuerdo con la norma DIN 13501-1, son ciertamente no inflamables, unos pocos tests de fuego estandarizados, en particular pruebas de resistencia al fuego, por ejemplo, para conductos de ventilacion de acuerdo con la norma DIN EN 1366-1, requieren adicionalmente que se mantenga una temperatura maxima en la cara oculta del fuego. Cuando se excede dicha temperatura se considera generalmente que es el tiempo maximo que el material resiste la incidencia de la llama; en ello no tiene ningun significado si el material aislante todavfa existe.
En el caso de altos contenidos de aglutinante, la temperatura maxima respectiva de dichas pruebas de resistencia al fuego, se sobrepasa en un tiempo muy corto, debido a un pico de temperatura que resulta de la combustion del aglutinante. Dicho efecto puede observarse bien en el valor de un pico termico al calentar el material de acuerdo con un escenario de fuego dado. Aunque dicho pico de temperatura puede ser reducido o incluso totalmente evitado
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mediante la reduccion del contenido de aglutinante, ello puede dar como resultado, un considerable debilitamiento de las propiedades mecanicas.
Si dicho efecto adverso de las propiedades mecanicas no puede ser aceptado, deben emplearse igmfugos. Sin embargo, deben emplearse correspondientes grandes cantidades de aditivos igmfugos, que generalmente exceden la capacidad de absorcion del plastico por lo cual se obtiene como resultado un efecto adverso sobre las propiedades mecanicas del plastico para su acabado.
Este impacto sobre las propiedades mecanicas tiene un efecto particularmente drastico en el caso de pequenos porcentajes de plastico como por ejemplo, en un aglutinante para lana mineral en la cual el aditivo puede rapidamente ser de un 30 a un 40 % en masa en un sistema aglutinante.
Esto es igualmente cierto en el caso de los compuestos halogenados, o durante el curado del sistema aglutinante, en los compuestos de fosforo totalmente inertes. Los sistemas que no se incorporan al plastico tienen mucho menos impacto sobre la calidad del mismo, pero son liberados del material en el curso del tiempo por evaporacion o elucion. Ademas de la perdida de igmfugo esto representa una fuente de emision adicional. El empleo de compuestos halogenados conduce generalmente a un aumento en la cantidad de halogeno extrafble y de esta forma a un fallo en el AGI Q -132 (estandar de calidad creado por el Arbeitsgemeinschaft Industriebau ("Asociacion de la industria de la construccion industrial") y/o la norma DIN EN 13468 que fija una cantidad admisible de 15 mg/kg de halogeno para un aislamiento tecnico.
El empleo de metales es igualmente diffcil. Si estos metales estan presentes como compuestos disueltos, su efecto se basa simplemente en la formacion de una capa barrera en el caso de un fuego. Sin embargo, existe ademas un impacto incontrolado sobre la reactividad del sistema aglutinante en el proceso de fabricacion durante el curado que puede asumir un grado tal que el aglutinante cura durante el pulverizado o ya no reticula mas durante el flujo de gas caliente. Los contraiones ocasionan ademas que la resistencia en humedo del plastico o sistema compuesto, disminuya abiertamente. En el caso de que se empleen compuestos insolubles como por ejemplo, los carbonatos o los hidroxidos, el resultado sera que los compuestos se descomponen en el polfmero fundido, conduciendo de esta forma a un fuerte impacto sobre las propiedades del plastico. La formacion de sales produce sistemas que, aunque muy duros, no presentan ninguna resistencia en humedo.
Por esta razon, la provision de sistemas aglutinantes para aislantes minerales, quedo limitada simplemente a unos pocos empleos especiales sin una particular demanda de resistencia mecanica y resistencia al envejecimiento respectivamente, dado que en principio, tuvo que tomarse el compromiso de una baja perdida de brillo o altas concentraciones de aditivos.
Aunque en los aditivos de proteccion es muy bien conocido que hasta un tanto por ciento espedfico, son incorporados en los plasticos mediante reaccion, estos compuestos existen libremente despues de alcanzar su capacidad de recepcion en el caso de que hayan tenido que emplearse en exceso. De esta manera, el plastico aglutinante es sometido tfpicamente a un ablandamiento, o bien los compuestos pueden mostrarse mediante extraccion con disolventes. Ademas, debe observarse que los aditivos igmfugos tienen una descomposicion determinada, es decir, las temperaturas de curado estan limitadas.
En la patente WO2007/060236 se describe un aglutinante para lana mineral.
En base a la tecnica anterior descrita al principio, es por lo tanto un objetivo de la presente invencion, el proporcionar un aglutinante para aglutinar la lana mineral que garantice un comportamiento igmfugo efectivo, de los productos aislantes sobre una base de lana mineral unida con un aglutinante, el cual sea compatible con los estandares correspondientes, mientras que al mismo tiempo, se mantengan las propiedades mecanicas del producto aislante.
Con respecto a la composicion y al aglutinante, dicho objetivo se logra mediante las propiedades caracterizantes de las reivindicaciones 1 y 10.
En cuanto a su empleo, el objetivo indicado mas arriba se logra mediante las materias objetivo de las reivindicaciones 8 y 9.
Dicho objetivo se logra tambien mediante un producto de lana mineral de acuerdo con la reivindicacion 11.
Para los fines de la presente invencion, mediante el termino "composicion de resina" se entiende esencialmente una mezcla acuosa precursora que puede incluir monomeros, oligomeros y polfmeros reactivos, los cuales bajo la influencia del calor en una atmosfera envolvente reaccionan con la resina real, es decir, un producto final altamente polimerizado que, en general, es solido. En contraste con un producto de lana mineral sin aglutinante del mismo tipo, el producto final polimerizado, por ejemplo, imparte sus propiedades mecanicas a un producto de lana mineral aglutinado con el mismo.
Mediante el termino "lana mineral" se entiende en la presente invencion una acumulacion solidificada de fibras estiradas en fibras de un mineral fundido, en el cual quedan incluidos todos los tipos de lana mineral artificial.
As^ el termino "lana mineral" incluye tambien en particular la lana de roca, la lana de basalto, la lana de escoria y la lana de vidrio.
5 El problema explicado al principio puede resolverse basicamente si el aditivo de acuerdo con la presente invencion forma parte del sistema aglutinante, mediante reacciones de reticulacion, o bien es el mismo aglutinante. De acuerdo con la invencion, una composition de resina acuosa termoestable ha demostrado que es particularmente ventajosa, incluyendo dicha composicion de resina:
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a) por lo menos un acido carboxflico polimero termoestable seleccionado del grupo formado por los acidos poliacrflicos con una masa molecular de 5.000 a 250.000 D; asi como tambien los copolimeros de acido maleico - acido acrilico con una masa molecular de 5.000 a 250.000 D;
b) por lo menos una base amina organica, estando seleccionada dicha base amina del grupo formado por las alcanolaminas, especialmente la etanolamina; las alquil diaminas de 2 a 20 atomos de carbono lineales o ramificadas; asi como tambien un compuesto de amina expresado por la formula general (I) de:
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en donde:
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n tiene un valor de 2 -10 y m tiene un valor de 1 - 50;
R1 es igual a H, o R1 corresponde a la formula general (II) de:
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en donde p es un valor de 1 -10;
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R2 y R3 son iguales a H, independientemente entre si, o corresponden a la formula general III:
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en donde q puede ser un valor de 2 - 10 y r puede ser un valor de 1 - 50; y
la masa molecular del compuesto de amina no sobrepasa un valor aproximado de 20.000 D;
c) por lo menos un compuesto de fosforo que puede estar reticulado con el acido carboxflico polimerico mediante un ester o un enlace amida, de acuerdo con la formula general IV:
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en donde NM si es conveniente, puede ser O o S;
R4 corresponde a la formula general de V, VI, VII, o VIII:
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A = O o NH
en donde s, t, u, v, w, x, y z son de 1 a 8, independientemente entre si;
B = OH, NH20 NHR7 o NR72,
R5, R6 son alcoxilo de 1 a 8 atomos de carbono, alquilo de 1 a 8 atomos de carbono, fenilo, oxifenilo, OH, NH2, H o R4, independientemente entre si;
R7 = alquilo de 1 a 8 atomos de carbono o hidroxialquilo de 1 a 8 atomos de carbono;
d) en donde la suma de la base amina y el compuesto de fosforo basado en 100 partes por masa de acido carboxflico polimerico esta dentro del margen de 30 - 100 partes por masa y en donde el ratio de la masa de la base amina y el compuesto de fosforo esta dentro de un margen de 3:1 a 1:3;
y
e) por lo menos entre 0,5 y 20 partes por masa basado sobre el acido carboxflico polimerico de una sal metalica seleccionada del grupo formado por las sales de aluminio, magnesio, y zirconio, en particular los carbonatos de aluminio, magnesio y zirconio Zr(CO3)2, ZrOCO3, carbonato de zirconio alcalino, (NH4)2CO3 * Zr (CO3)2; asi como tambien las mezclas de los mismos.
Dicha composicion de resina acuosa termoestable es adecuada como aglutinante para la lana mineral constituyendo por una parte un excelente igmfugo, mientras que por otra parte no tiene un impacto esencial sobre las propiedades mecanicas del producto de lana mineral producido con la misma.
La composicion de resina de acuerdo con la invencion, sin embargo es tambien adecuada como aditivo igmfugo para los llamados aglutinantes convencionales basados sobre el fenol formaldehido y el fenol formaldehido urea.
Una composicion de resina preferida tiene un valor del pH entre 6,5 y 9,5 de preferencia entre 7,0 y 8, 5, y un valor particularmente preferido es aproximadamente 7,0.
Ademas, se prefiere que la composicion de resina incluya una suma de base amina y compuesto de fosforo, basado sobre 100 partes de masa, de acido carboxflico polimerico entre un margen de 40 - 90 partes de masa, 50 - 85 partes de masa, y de preferencia de 70 - 85 partes de masa.
La version preferida de la presente invencion es una composicion de resina en la cual el ratio entre la masa de la base amina y el compuesto de fosforo esta dentro del margen de aproximadamente 2 : 1 aproximadamente 1 : 2.
Como composicion de resina preferida se emplea una en la cual se utiliza la hexametilendiamina (registro CAS n° 124-09-4) como base amina y el dietil bis(hidroxietil) aminometilfosfonato (registro CAS n° 2781-11-5) se utiliza como compuesto de fosforo. Ambas substancias son excelentemente apropiadas para la obtencion del deseado efecto igmfugo sobre la llama y virtualmente no muestran ninguna influencia sobre las propiedades mecanicas. Ademas, se encuentran facilmente en el comercio y son baratas.
Ademas puede preferirse, dentro del marco de otra version de la composicion de la resina de acuerdo con la invencion, la adicion por lo menos de un acido carboxflico monomero adicional. Son particularmente adecuados los acidos alcanocarboxflicos organicos inferiores, particularmente el acido acetico, asi como tambien el acido hidroxiacetico, el acido acrflico, el acido cinamico, el acido mandelico, o el acido adipico. La adicion de acido
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carbox^lico, sin estar obligado a ello, tiene las ventajas de que la formacion de reticulacion de las sales metalicas empleadas, por ejemplo las sales de zirconio, con los otros componentes de la composicion de resina esta catalizada mediante una descomposicion de los carbonato primarios, y que el metal en cuestion se estabiliza temporalmente en la solucion mediante la formacion de sales dobles.
Sin estar obligado al mecanismo discutido a continuacion, pueden mantenerse posiblemente las siguientes reflexiones: como particularmente ventajoso, se ha demostrado experimentalmente que una composicion de resina particularmente adecuada de acuerdo con la presente invencion incluye un carbonato de zirconio, de aluminio o de magnesio y pequenas cantidades de un acido organico. Hablando con propiedad, es una cuestion de las sales dobles de los correspondientes metales, siendo el metal presumiblemente eficaz para que se activen los correspondientes enlaces para posteriores reacciones de condensacion del sistema de resina.
Una particular ventaja de las composiciones de resina de la presente invencion es que pueden mezclarse con aglutinantes tfpicamente empleados para aglutinar las fibras de vidrio y las fibras minerales que incluyen los aglutinantes de fenol formaldetndo y de fenol formaldetndo urea. Mediante esto, es posible que los aglutinantes
convencionales puedan ser empleados en una lmea de producto existente sin renunciar a la qrnmica de los
aglutinantes mientras al mismo tiempo se mejora su comportamiento igmfugo.
Ademas, la composicion de resina de acuerdo con la presente invencion puede tambien emplearse como un aditivo para un aglutinante para la lana mineral o fibras de vidrio; ademas de los aglutinantes mas recientes exentos de formaldetndo, por ejemplo, los llamados aglutinantes verdes basados en materiales crudos renovables, dicho aglutinante puede tambien ser un sistema aglutinante fenol formaldetndo convencional.
El ratio de mezcla del aglutinante y la composicion de acuerdo con la presente invencion no esta sujeto en principio a ningun lfmite y puede cubrirtodo el margen de ratios de mezclado posibles, es decir 100 : 0 por ciento hasta 0 : 100 por ciento. El ratio de mezclado espedfico depende de la demanda para el comportamiento a la proteccion
contra el fuego y a las propiedades mecanicas. Lo que se prefiere es un ratio de mezcla del aglutinante y la
composicion de acuerdo con la invencion, inferior a 1 : 1, siendo espedficamente preferido un ratio de mezcla inferior al 1 : 2, y todavfa mas preferido es un ratio de mezcla inferior a 1 : 3.
Una particular ventaja de la composicion de resina acuosa termoestable de acuerdo con la invencion se basa en el hecho de que puede ser empleada directamente, es decir sin otros aditivos, como un aglutinante para la fabricacion de lana mineral o lana de vidrio, puesto que esta compuesto de componentes polimericos que aseguran el aglutinado de las fibras sueltas de la masa fundida, de acuerdo con los procesos ya bien conocidos por una persona experta en la materia, en la superposicion de los puntos de cruce de las fibras despues del curado.
La presente invencion se refiere tambien a un aglutinante para la lana mineral o la lana de vidrio. Dicho aglutinante incluye la composicion de resina acuosa termoestable de acuerdo con la presente invencion, o la propia composicion de resina puede ser empleada como un aglutinante.
Finalmente, la presente invencion se refiere tambien a un producto de lana mineral que esta unida con un aglutinante de acuerdo con la presente invencion.
Estos productos de lana mineral presentan excelentes propiedades mecanicas a la vez que poseen una alta resistencia al fuego.
Por supuesto, es bien conocido por una persona experta en la materia, que un aglutinante para lana mineral puede incluir, en base al empleo deseado, otros aditivos que son comunes en la tecnica anterior. Estos aditivos pueden ser, por ejemplo, los silanos substituidos, como por ejemplo, los aril o alquil silanos, los ammoalquilsilanos, los aminoalcoxisilanos, por ejemplo, el 3-aminopropiltrietoxisilano, los compuestos de carbonilo como por ejemplo la dihidroxiacetona, agentes hidrofobicos, agentes de union con el polvo, por ejemplo, basados en aceite mineral o aceite de silicona, auxiliares para taladrar agujeros, etc.
En este contexto, la presente invencion, como se reivindica en las reivindicaciones, describe tambien por ejemplo, composiciones de acuerdo con la invencion, que incluyen por lo menos uno o varios aditivos entre los arriba indicados. Lo mismo ocurre en el caso de los aglutinantes de acuerdo con la invencion, las aplicaciones y un producto de lana mineral con la composicion.
Otras ventajas y caractensticas de la presente invencion, se encontraran en la descripcion de los ejemplos.
Ejemplos
Teniendo en cuenta el principio generalmente aplicable, los ejemplos indicados aqrn, constituyen solamente una pequena parte de los compuestos de posible aplicacion y deben ser considerados como principio de demostracion, pero no como restrictivos. Asf, el fosfato 1 facilmente accesible a partir del diglicol y el oxicloruro de fosforo, es representativo de aditivos muy similares con una excelente eficacia como ya es conocido, por ejemplo bajo el
nombre comercial de OP550 de Clariant o PLF140 de Thor. El fosfonato 2 por ejemplo, es conocido con el nombre comercial de PLF280 de Thor. En contraste con otros compuestos no tiene ningun substituyente correspondiente. As^ se incorpora en el plastico simplemente mediante una solucion, y hay que demostrar como un ejemplo, que en el caso de dichas clases de compuestos hay que observar la capacidad de recepcion de la matriz de plastico.
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Si no se indica otra cosa, todas las indicaciones en % se refieren a % en masa.
La presente invencion utiliza las siguientes abreviaturas:
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B : aditivo igmfugo
BM : aglutinante
M : sal metalica
P : compuesto de fosforo
PF : fenol formaldehido
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Tabla 2: Aglutinantes PF empleados
Numero
Composition
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146 kg de resina PF catalizada con sodio con un 40 % de urea (contenido en solidos de 46 %), 0,36 kg de 3-aminopropiltrietoxisilano, 0,34 kg de acido hidroxiacetico 70 %, 2 kg de etanolamina (5 %)
BM2
128 kg de resina PF catalizada con sodio modificada con resorcinol con un 51 % de contenido en solidos, 0,73 de 3-aminopropiltrietoxisilano, 0,27 kg de dihidroxiacetona, 0,28 kg de acido hidroxiacetico 70 %, 1,3 kg de etanolamina (98,5 %)
Tabla 3: sales metalicas empleadas
Numero
Sal
M1
Carbonato de zirconio
M2
Hidrato alcalino de carbonato de aluminio
M3
Carbonato acido de magnesio
Examen para la reaccion de incorporacion en la matriz de plastico
Para el aglutinante de ensayo 1 con el compuesto de fosforo 1, el compuesto de fosforo 2 y un aditivo igmfugo 1 5 basado sobre el compuesto de fosforo 3 (composicion: 27 kg de compuesto de fosforo 3, 0,72 kg de acido hidroxiacetico, 1,74 kg de sal metalica 1), anadiendo un 40 % de un aditivo para obtener al 100 % del aglutinante 1, se curo durante 2 horas a 150 °C. El plastico asf obtenido se pulverizo y un gramo de cada uno de ellos se sumergio en 10 g de agua a 50 °C o en 10 g de 2-propranol a 40 °C durante 18 horas, respectivamente.
10 Tabla 4
Cantidades empleadas de aglutinante 1 (contenido en solidos de 55 %) con el correspondiente aditivo como 100 % de sustancia (exentos de agua)________________________________________________________________
Mezcla
Masa de aglutinante 1 en g Masa de aditivo en g Cantidad de substancia de aditivo en moles Contenido teorico de fosforo por muestra en mg Concentracion de fosforo en moles/kg
BM1 + P1
50 11 24,0 743,4 0,62
BM1 + P2
50 11 66,2 2050,5 1,72
BM1 + B1
50 11 32,7 1217,3 1,02
Tabla 5. Concentracion de fosforo despues de la inmersion en agua durante la fase acuosa
Mezcla
Concentracion de fosforo* en mg/kg de disolvente Alteracion respecto al contenido inicial en el plastico, en %
BM1 + P1
1632,3 85
BM1 + P2
n.n. —
BM1 + B1
n.n. —
* Determinacion como fosfato y conversion en fosforo elemental
15
Tabla 6: Concentracion del correspondiente compuesto de fosforo en 2-propanol. Determinacion mediante GC-MS
Mezcla
Concentracion del compuesto de fosforo en mg/kg de disolvente Alteracion con respecto al contenido inicial en el plastico, en %
BM1 + P1*
n.n. —
BM1 + P2
25704 90
BM1 + B1
343 2
*Evidencia de que el extracto acuoso no es apropiado para la GC
Como se demuestra mediante las mediciones indicadas como ejemplo, las substancias sin un modelo de substitucion adecuado estan unidas en el plastico solamente en un grado muy bajo.
20
Ejemplos de procesado/ejemplos comparativos
Los aglutinantes PF mostrados en la tabla 2, fueron diluidos con agua hasta un contenido total en solidos del 17%.
25 _____________________________________Tabla 7. Aglutinantes PF_________________________________
Aglutinante
Composicion para un aglutinante con un contenido en solidos del 17%
BM1*
BM1; 250 kg de agua
BM2*
BM2; 269 kg de agua
Los correspondientes aglutinantes PF se mezclan con un ratio solido de 71 (aglutinante) : 29 (aditivo igmfugo), es decir 27,2 kg del correspondiente aditivo igmfugo por 400 kg de aglutinante.
30 Tabla 8
Composicion de los aditivos igmfugos con respecto a 400 kilos de aglutinante con un contenido en solidos del 17%
Aditivo igmfugo
Composicion
B2
25 kg de compuesto de fosforo 3; 0,7 kg de acido hidroxiacetico (70%), 1,6 kg de sal metalica 1
B3
24,4 kg de compuesto de fosforo 3 1,1 kg de acido hidroxiacetico (70%), 1,7 kg de sal metalica 2
B4
24,7 kg de compuesto de fosforo 3 1,1 kg de acido hidroxiacetico (70%), 1,5 kg de sal metalica 3
B5
25,5 kg de compuesto de fosforo 3 0,55 kg de acido hidroxiacetico (70%), 1,1 kg de sal metalica 1
En las composiciones de aglutinante de aglutinantes no-fenol formaldelmdo mostrados en la tabla 9, en la resina respectiva, se sustituyen 40 moles por ciento de hexametilendfamina por el correspondiente aditivo.
Tabla 9. Aglutinantes no PF
Aglutinante
Composicion
BM3
1, 000 kg de acido poliacnlico (peso molecular de 10.000 g/mol 50%), 565,7 kg de hexametilendfamina (70%), 10,1 kg de acido adfpico, 5 kg de 3-aminotrietoxisilano, 3,4 kg de dihidroxiacetona
BM4
1, 000 kg de acido poliacnlico (peso molecular de 10.000 g/mol 50%), 565,7 kg de hexametilendfamina (70%), 10,1 kg de acido adfpico, 5 kg de 3-aminotrietoxisilano, 3,4 kg de dihidroxiacetona, 15 kg de sal metalica 1
BM5
1, 000 kg de acido poliacnlico (peso molecular de 10.000 g/mol 50%), 339 kg de hexametilendfamina (70%), 8,3 kg de acido adfpico, 5 kg de 3-aminotrietoxisilano, 2,8 kg de dihidroxiacetona, 15 kg de sal metalica 1,293 kg de compuesto de fosforo 3
BM6
1, 000 kg de acido poliacnlico (peso molecular de 10.000 g/mol 50%), 339 kg de hexametilendfamina (70%), 8,3 kg de acido adfpico, 5 kg de 3-aminotrietoxisilano, 2,8 kg de dihidroxiacetona, 12,6 kg de sal metalica 1,293 kg de compuesto de fosforo 3
BM7
1, 000 kg de acido poliacnlico (peso molecular de 10.000 g/mol 50%), 339 kg de hexametilendfamina (70%), 8,3 kg de acido adfpico, 5 kg de 3-aminotrietoxisilano, 2,8 kg de dihidroxiacetona, 10,1 kg de sal metalica 3, 293 kg de compuesto de fosforo 3
En cada caso, el material se obtuvo con un peso volumetrico de 60 kg/m3, una fuerza de 60 mm, y una perdida de brillo de un 2 % sin los correspondientes aditivos.
10
Tabla 10: Reaccion al fuego en el ensayo de resistencia al fuego A60, de acuerdo con la norma DIN 4102/8, y una fuerza de compresion de ^ un 10% de tension, antes y despues del autoclave, de acuerdo con la norma EN 826
Aglutinante Aditivo Tiempo En min. Fuerza de compresion kPa anterior al autoclave Fuerza de compresion kPa despues del autoclave
d. E o X O LU
BM1* — 20 4,7 2,4
d. E o X O LU
BM1* Compuesto de fosforo 1 70 4,4 0,4
d. E o X O LU
BM1* Compuesto de fosforo 2 73 3,9 2,8
d. E o X O LU
BM1* Aditivo igmfugo 2 70 5,3 4,0
d. E o X O LU
BM1* Aditivo igmfugo 3 68 5,1 2,8
d. E o X O LU
BM1* Aditivo igmfugo 4 69 4,7 2,2
d. E o X O LU
BM1* Aditivo igmfugo 5 63 4,5 2,8
d. E o X O LU
BM2* — 22 6,0 5,0
d. E o X O LU
BM2* Aditivo igmfugo 2 78 6,3 4,8
d. E o X O LU
BM3 — 18 3,7 2,2
d. E o X O LU
BM4 — 32 4,5 3,8
Version
BM5 — 66 3,6 2,6
Version
BM6 — 76 3,5 1,8
Version
BM7 — 72 3,7 2,0
BM1* y BM2* con y sin aditivo, BM3 y BM4 son ejemplos comparativos (Comp. Ex), BM5, 5, 6 y 7 (sin aditivo) son versiones de acuerdo con la invencion (version)
Como puede deducirse facilmente de la tabla 10, puede lograrse una alta resistencia mecanica, pero solamente una pequena resistencia al fuego, empleando aglutinantes convencionales. En el caso de aglutinantes con una gran cantidad de aditivos, el valor de la resistencia al fuego es excelente lo cual acentua la eficacia de los compuestos 15 empleados, pero reduce la resistencia al envejecimiento.
La tabla 11 resume los resultados de los ensayos de varias mezclas de aglutinantes incluyendo la composicion de resina de acuerdo con la presente invencion, es decir, mezclas en las cuales la composicion de resina de acuerdo con la presente invencion ha sido anadida como aditivo al correspondiente aglutinante.
Tabla 11: Reaccion al fuego en el ensayo de resistencia al fuego A60 de acuerdo con la norma DIN 4102/8 y fuerza de compresion al 10% de fuerza antes y despues del autoclave, de acuerdo con la norma EN 826 para mezclas de aglutinante y composicion de resina de acuerdo con la presente invencion.
Aglutinante
Composicion de la resina Ratio de masa Tiempo en min Fuerza de compresion kPa antes del autoclave Fuerza de compresion kPa Despues del autoclave
BM1*
BM5 1:1 68 4,3 3,6
BM1*
BM5 2:1 59 4,4 3,3
BM1*
BM5 1:2 75 4,1 3,5
BM1*
BM6 1:1 69 4,2 3,7
BM1*
BM7 1:1 70 4,3 3,3
BM1*
BM7 5:1 35 4,7 3,2
BM1*
BM7 1:5 75 4,2 2,7
BM2*
BM5 1:1 67 5,9 4,9
BM2*
BM6 1:1 67 5,7 4,8
BM2*
BM7 1:1 67 5,2 4,9
BM3
BM5 1:1 68 4,2 2,8
BM3
BM5 2:1 59 4,4 3,2
BM3
BM5 3:1 55 4,6 3,1
5
Las incompatibilidades del aglutinante y la composicion de la resina no se determinaron.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    5 1. Composition de resina acuosa termoestable, la cual incluye:
    a) por lo menos un acido carbox^lico poKmero termoestable seleccionado del grupo formado por los acidos poliacrflicos con una masa molecular de 5.000 a 250.000 D; asf como tambien los copolfmeros de acido maleico - acido acnlico con una masa molecular de 5.000 a 250.000 D;
    10 b) por lo menos una base amina organica, estando seleccionada dicha base amina entre el grupo formado por: alcanolaminas, especialmente la etanolamina; alquildiaminas lineales o ramificadas de 2 a 20 atomos de carbono; asf como tambien un compuesto de amina expresado por la formula general (I) de:
    15 en donde:
    imagen1
    n tiene un valor de 2 -10 y m tiene un valor de 1 - 50;
    R1 es igual a H, o R1 corresponde a la formula general (II) de:
    imagen2
    imagen3
    R3
    R2
    (fl)
    20 en donde p tiene un valor de 1 -10;
    R2 y R3 son iguales a H, independientemente entre si, o corresponden a la formula general III:
    imagen4
    en donde q puede ser un valor de 2 -10 y r puede ser un valor de 1 - 50; y 25 la masa molecular del compuesto de amina no sobrepasa un valor aproximado de 20.000 D;
    a) por lo menos un compuesto de fosforo que puede estar reticulado con el acido carboxflico polimerico mediante un ester o un enlace amida, de acuerdo con la formula general IV:
    NM
    » • i i • i i i ! I I 1
    R6----P------ R4
    imagen5
    30 en donde NM segun convenga, puede ser O o S;
    R4 corresponde a la formula general de V, VI, VII, VIII:
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    imagen6
    A = O o NH;
    en donde s, t, u, v, w, x, y, y z son 1 a 8, independientemente entre sf;
    B = OH, NH20 NHR7 o NR72,
    R5, R6 son alcoxilo de 1 a 8 atomos de carbono, alquilo de 1 a 8 atomos de carbono, fenilo, oxifenilo, OH, NH2, H o R4;
    R7 = alquilo de 1 a 8 atomos de carbono o hidroxialquilo de 1 a 8 atomos de carbono;
    d) en donde la suma de la base amina y el compuesto de fosforo basado en 100 partes por masa de acido carboxflico polimerico esta dentro del margen de 30 - 100 partes por masa y en donde el ratio entre la masa de la base amina y el compuesto de fosforo esta dentro de un margen de 3:1 a 1:3;
    y
    e) por lo menos entre 0,5 y 20 partes por masa basada sobre el acido carboxflico polimerico de una sal metalica seleccionada del grupo formado por las sales de aluminio, magnesio, y zirconio, en particular los carbonatos de aluminio, magnesio y zirconio Zr(CO3)2, ZrOCO3, carbonato de zirconio alcalino, (NH4)2CO3 * Zr (CO3)2; asf como tambien mezclas de los mismos.
  2. 2. Composition de resina de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada porque tiene un valor del pH de 6,5 a 9,5, de preferencia de 7,0 a 8,5 y con particular preferencia, de aproximadamente 7,0.
  3. 3. Composicion de resina de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque, la suma de la base amina y el compuesto de fosforo, basado en 100 partes por masa de acido carboxflico polimerico esta dentro del margen de 40 - 90 partes por masa, 50 - 85 partes por masa, y de preferencia 70 - 85 partes por masa.
  4. 4. Composicion de resina de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque, el ratio de masa entre la base amina y el compuesto de fosforo esta dentro del margen de 2:1 a 1:2.
  5. 5. Composicion de resina de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque, como base amina se emplea la hexametilendfamina (CAS n° 124-09-4) y como compuesto de fosforo se emplea el dietilbis(2-hidroxietil)aminometilfosfonato (CAS n° 2781-11-5).
  6. 6. Composicion de resina de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque, incluye por lo menos un acido carboxflico monomero adicional, particularmente el acido acetico, el acido hidroxiacetico, el acido adfpico, el acido cinamico, el acido mandelico o el acido acrflico.
  7. 7. Composicion de resina de acuerdo con una de las precedentes reivindicaciones, caracterizada porque, puede ser mezclada con aglutinantes tfpicamente empleados para la union de fibras de vidrio y fibras minerales, que incluyen los aglutinantes de fenol formaldehido y los aglutinantes de fenol formaldehido urea.
  8. 8. Empleo de una composicion de resina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque, se emplea como un aglutinante para lana mineral o fibras de vidrio.
  9. 9. Empleo de una composicion de resina de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque, se emplea como aditivo para un aglutinante para lana mineral o fibras de vidrio.
  10. 10. Aglutinante para lana mineral y/o lana de vidrio, caracterizado porque incluye una composicion de resina acuosa termoestable, de acuerdo con por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 7.
  11. 11. Producto de lana mineral, caracterizado porque esta aglutinado con un aglutinante de acuerdo con la
    5 reivindicacion 10.
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