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PCT/FR2012/051182
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COMPOSITION D'ENCOLLAGE EXEMPTE DE FORMALDEHYDE POUR
FIBRES, NOTAMMENT MINERALES, ET PRODUITS RESULTANTS
La présente invention se rapporte au domaine des produits à base de
fibres, notamment minérales, liées par un liant exempt de formaldéhyde.
Tout particulièrement, l'invention concerne des produits d'isolation
thermique et/ou acoustique, dont les fibres sont sous la forme de laine
minérale, notamment de verre ou de roche.
La fabrication de produits d'isolation à base de laine minérale comprend
généralement une étape de fabrication de la laine elle-même, qui peut être
mise
en oeuvre par différents procédés, par exemple selon la technique connue du
fibrage par centrifugation interne ou externe.
La centrifugation interne consiste à introduire la matière en fusion (en
général du verre ou une roche) dans un dispositif centrifuge comprenant une
multitude de petits orifices, la matière étant projetée vers la paroi
périphérique
du dispositif sous l'action de la force centrifuge et s'en échappant sous la
forme
de filaments. A la sortie du dispositif centrifuge, les filaments sont étirés
et
entraînés par un courant gazeux ayant une température et une vitesse élevées
vers un organe récepteur pour former une nappe de fibres (ou laine minérale).
La centrifugation externe consiste, elle, à déverser la matière en fusion
à la surface périphérique externe d'organes rotatifs appelés rotors, d'où
ladite
matière est éjectée sous l'action de la force centrifuge. Des moyens d'étirage
par courant gazeux et de collecte sur un organe de réception sont également
prévus.
Pour assurer l'assemblage des fibres entre elles et permettre à la
nappe d'avoir de la cohésion, on applique sur les fibres, sur le trajet allant
de la
sortie du dispositif centrifuge vers l'organe récepteur, une composition
d'encollage contenant une résine thermodurcissable. La nappe de fibres
revêtues de l'encollage est soumise à un traitement thermique, à une
température généralement supérieure à 100 C, afin d'effectuer la
polycondensation de la résine et obtenir ainsi un produit d'isolation
thermique
et/ou acoustique ayant des propriétés spécifiques, notamment une stabilité
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dimensionnelle, une résistance à la traction, une reprise d'épaisseur après
compression et une couleur homogène.
La composition d'encollage à projeter sur la laine minérale se présente
généralement sous la forme d'une solution aqueuse renfermant la résine
thermodurcissable et des additifs tels qu'un catalyseur de réticulation de la
résine, un silane promoteur d'adhérence, une huile minérale anti-poussières,
...
La composition d'encollage est le plus souvent appliquée sur les fibres par
pulvérisation.
Les propriétés de la composition d'encollage dépendent en grande
partie des caractéristiques de la résine. Du point de vue de l'application, il
est
nécessaire que la composition d'encollage présente une bonne aptitude à la
pulvérisation et puisse se déposer à la surface des fibres afin de les lier
efficacement.
La résine doit être stable pendant un laps de temps donné avant d'être
utilisée pour former la composition d'encollage, laquelle composition est
généralement préparée au moment de l'emploi en mélangeant la résine et les
additifs mentionnés précédemment.
Sur le plan réglementaire, il est nécessaire que la résine soit
considérée comme non polluante, c'est-à-dire qu'elle contienne ¨ et qu'elle
génère lors de l'étape d'encollage ou ultérieurement ¨ une quantité aussi
faible
que possible de composés pouvant nuire à la santé humaine ou à
l'environnement.
Les résines thermodurcissables les plus couramment utilisées sont des
résines phénoliques appartenant à la famille des résols. Outre leur bonne
aptitude à réticuler dans les conditions thermiques précitées, ces résines
sont
solubles dans l'eau, possèdent une bonne affinité pour les fibres minérales,
notamment en verre, et sont relativement peu coûteuses.
Ces résols sont obtenus par condensation de phénol et de
formaldéhyde, en présence d'un catalyseur basique, dans un rapport molaire
formaldéhyde/phénol supérieur à 1 de manière à favoriser la réaction entre le
phénol et le formaldéhyde et à diminuer le taux de phénol résiduel dans la
résine. La réaction de condensation entre le phénol et le formaldéhyde est
opérée en limitant le degré de condensation des monomères, afin éviter la
formation de chaînes longues peu hydrosolubles qui réduisent la diluabilité.
En
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conséquence, la résine contient une certaine proportion de monomère n'ayant
pas réagi, en particulier le formaldéhyde dont la présence n'est pas souhaitée
à
cause de ses effets nocifs avérés.
Pour cette raison, les résines à base de résol sont généralement
traitées par de l'urée qui réagit avec le formaldéhyde libre en le piégeant
sous
forme de condensats urée-formaldéhyde non volatils. La présence d'urée dans
la résine apporte en outre un avantage économique certain du fait de son
faible
coût, car on peut l'introduire en relativement grande quantité sans affecter
les
qualités d'emploi de la résine, notamment sans nuire aux propriétés
mécaniques du produit final, ce qui abaisse notablement le coût total de la
résine.
Il a néanmoins été observé que, dans les conditions de températures
auxquelles la nappe est soumise pour obtenir la réticulation de la résine, les
condensats urée-formaldéhyde ne sont pas stables ; ils se décomposent en
redonnant du formaldéhyde et de l'urée (à son tour dégradée au moins
partiellement en ammoniaque) qui sont libérés dans l'atmosphère de l'usine.
La réglementation en matière de protection de l'environnement
devenant plus contraignante oblige les fabricants de produits d'isolation à
rechercher des solutions permettant d'abaisser encore les niveaux d'émissions
indésirables, en particulier de formaldéhyde.
Des solutions de remplacement des résols dans les compositions
d'encollage sont connues.
Une première solution se fonde sur l'emploi d'un polymère d'acide
carboxylique, notamment d'acide acrylique.
Dans US 5 340 868, l'encollage comprend un polymère
polycarboxylique, un I3-hydroxylamide et un acide carboxylique monomérique
au moins trifonctionnel.
D'autres compositions d'encollage ont été proposées qui comprennent
un polymère polycarboxylique, un polyol et un catalyseur, lequel catalyseur
pouvant être un composé contenant du phosphore (US 5 318 990, US
5 661 213, US 6 331 350, US 2003/0008978), un fluoroborate (US 5 977 232)
ou bien un cyanamide, un dicyanamide ou une cyanoguanidine (US 5 932 689).
Les compositions d'encollage à base d'un polymère polycarboxylique et
d'un polyol peuvent en outre comprendre un tensioactif cationique, amphotère
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ou non ionique (US 2002/0188055), un agent de couplage de type silane (US
2004/0002567) ou une dextrine en tant que co-liant (US 2005/0215153).
Il a aussi été décrit des compositions d'encollage comprenant une
alcanolamine renfermant au moins deux groupements hydroxyle et un polymère
polycarboxylique (US 6 071 994, US 6 099 773, US 6 146 746) associé à un
copolymère (US 6 299 936).
Une deuxième solution de remplacement des résols se fonde sur
l'association d'un saccharide et d'un acide polycarboxylique.
Dans US 5 895 804, il est décrit une composition adhésive à base de
polysaccharides thermoréticulables pouvant être utilisée en tant qu'encollage
pour de la laine minérale. La composition renferme un polymère
polycarboxylique ayant au moins deux groupes fonctionnels acide carboxylique
et un poids moléculaire au moins égal à 1000, et un polysaccharide ayant un
poids moléculaire au moins égal à 10000.
Dans WO 2009/080938, la composition d'encollage comprend un
monosaccharide et/ou un polysaccharide et un acide organique
polycarboxylique de masse molaire inférieure à 1000.
On connaît également une composition d'encollage aqueuse sans
formaldéhyde qui comprend un produit de réaction de Maillard, en particulier
associant un sucre réducteur, un acide carboxylique et de l'ammoniaque (WO
2007/014236). Dans WO 2009/019232 et WO 2009/019235, il est proposé de
substituer l'acide carboxylique par un précurseur d'acide dérivé d'un sel
inorganique, notamment un sel d'ammonium qui présente l'avantage
supplémentaire de pouvoir remplacer tout ou partie de l'ammoniaque.
Dans WO 2011/019590 et WO 2011/019597, il est décrit un mat isolant
à base de fibres de verre utilisable en toiture ( roofing ). Les fibres sont
liées
par une composition d'encollage qui comprend un sel d'acide inorganique et un
aldéhyde ou une cétone. Le sel d'acide inorganique est obtenu par réaction
d'un acide inorganique et d'ammoniaque ou d'une polyamine.
Dans WO 2011/019593 et WO 2011/019598, le mat isolant précité est
obtenu à partir d'une composition d'encollage qui comprend un amino-amide et
un aldéhyde ou une cétone. L'amino-amide est obtenu par réaction d'une amine
primaire ou secondaire polyfonctionnelle et d'un réactif saturé ou insaturé
tel
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qu'un acide carboxylique, un anhydride d'acide ou un dérivé (ester ou un sel)
de ces composés.
Il existe un besoin de disposer de nouvelles compositions d'encollage
sans formaldéhyde qui permettent de fabriquer des produits à base de fibres,
5 notamment minérales, pouvant être utilisés en tant qu'isolants
acoustiques
et/ou thermiques.
La présente invention a pour but de proposer une alternative aux
compositions d'encollage sans formaldéhyde pour fibres, notamment minérales.
Ce but est atteint par la composition d'encollage conforme à l'invention
qui comprend :
- au moins un sucre réducteur,
- au moins un sel métallique d'acide inorganique,
- au moins une amine,
- et au moins un composé à insaturation(s) éthylénique(s) activée(s),
le sel métallique d'acide inorganique étant présent en une quantité au
moins égale à 1 % du poids du sucre réducteur.
Le sucre réducteur conforme à la présente invention est un
oligoholoside renfermant 1 à 10 motifs d'ose, de préférence au plus 5.
A titre d'exemples, on peut citer les monosaccharides tels que le
glucose, le galactose, le mannose, les diholosides tels que le fructose, le
lactose, le maltose, l'isomaltose et le cellobiose. On préfère le glucose et
le
fructose, avantageusement le glucose.
Le sel métallique d'acide inorganique agit en tant qu'agent de
déshydratation du sucre réducteur et il doit permettre la formation d'un
système
contenant au moins deux liaisons éthyléniques conjuguées.
Le sel métallique d'acide inorganique est choisi parmi les sels de métal
alcalin, de métal alcalino-terreux, de métal de transition ou de métal pauvre
d'acide inorganique. De préférence, il s'agit d'un sel de sodium, de
magnésium,
de fer, de cobalt, de nickel, de cuivre, de zinc ou d'aluminium,
avantageusement de cuivre, de fer" d'aluminium ou de zinc.
Le sel métallique d'acide inorganique est de préférence choisi parmi les
sulfates, les chlorures, les nitrates, les phosphates et les carbonates, et
avantageusement parmi les sulfates et les chlorures.
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On préfère le sulfate de cuivre, le sulfate de fer", le sulfate de zinc, le
sulfate d'aluminium, le sulfate double d'aluminium et de potassium (ou alun de
potassium) et le chlorure d'aluminium, en particulier le sulfate de cuivre et
le
sulfate d'aluminium.
Dans la composition d'encollage, la quantité de sel métallique d'acide
inorganique représente au plus 30 % du poids du sucre réducteur, de
préférence 5 à 25 %, et avantageusement 10 à 20 %.
L'amine conforme à l'invention répond à la formule (I) suivante :
R¨A¨NHRi (I)
dans laquelle
R est égal à H, OH, NHRi ou ¨NRi,
A représente un groupement alkylène, arylalkylène, arylène ou
alkylarylène, éventuellement ramifié, un groupement ¨CO¨ ou un
groupement de formule (II) suivante :
¨ (CI-12)X¨(CI-12)y 1
n
dans laquelle
X est égal à ¨0¨ ou ¨N R2¨
avec R2 est égal à H, ¨(CH2)z¨NH2 ou un groupement
bivalent ¨(CH2)t¨ qui forme avec un atome d'azote
voisin un cycle à 6 atomes,
x, y, z et t varient de 1 à 5, de préférence x=y=z=t=2
n est égal à 1,2, 3 ou 4,
R1 est un atome d'hydrogène ou un groupement hydroxyalkyle
en C1 - C5 , de préférence hydroxyéthyle.
A titre d'exemples de telles amines, on peut citer la monoéthanolamine,
la diéthanolamine, l'urée, la diéthylènetriamine (DETA), la
triéthylènetétramine
(TETA), la tétraéthylènepentamine (TEPA), la pentaéthylènehexamine (PEHA),
l'aminoéthyltriéthylènetetramine (AETETA), la N"-(aminoéthyl)tétraéthylène-
pentamine et la N'-(aminoéthyl)-tétraéthylène-pentamine (AETEPA), la bis-
(pipérazine)éthylène (BISPIP), l'aminoéthylpipérazineéthyléthylènediamine
(AEPEEDA), la pipérazinéthyldiéthylènetriamine (PEDETA), l'aminoéthyl-
pipérazinéthyldiéthylènetriamine (AEPEDETA), la pipérazinéthyltriéthylène-
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tétramine (PETETA), la tris-(aminoéthyl)aminoéthylpipérazine (TRISAEAEP) et
la pipérazinéthylaminoéthyldiéthylènetriamine (PEAEDETA).
De préférence, l'amine est l'urée, la diéthylènetriamine (DETA), la
triéthylènetétramine (TETA), la tétraéthylènepentamine (TEPA) et les mélanges
d'amines susmentionnées dans lesquels la TEPA est majoritaire, et
avantageusement la TEPA et les mélanges précités.
Par composé à insaturation(s) éthylénique(s) activée(s) on entend
un composé qui renferme au moins un système de formule (III) suivante :
\/
C=C (III)
/ \ /
C
g
Le composé à insaturation(s) éthylénique(s) activée(s) préféré répond à
la formule (IV) suivante :
R5, /R6
C=CR, (IV)
/ \ / .,
R4 C
Il
0
dans laquelle
R3 représente un atome d'hydrogène, un groupement alkyle en
C1-05, de préférence en C1-C2, un groupement hydroxyle ou un groupement
alcoxy en C1-05, de préférence en Cl-C23
R4 et R5, identiques ou différents, représentent un atome
d'hydrogène, un groupement alkyle en C1-05, de préférence en C1-C2, ou un
groupement ¨CO¨R3,
R6 représente un atome d'hydrogène ou une chaîne
hydrocarbonée pouvant renfermer un ou plusieurs hétéroatomes, notamment
0, S, N et P, en particulier un radical carboxyalkylène en C2-05, de
préférence
C2.
Les composés à insaturation(s) éthylénique(s) activée(s)
particulièrement préférés sont l'acide acrylique, l'acide méthacrylique,
l'acide
crotonique, l'acide fumarique, l'acide maléique, l'acide citraconique, l'acide
itaconique et les anhydrides de ces acides.
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La quantité d'amine dans la composition est telle que le rapport molaire
du composé à insaturation(s) éthylénique(s) activée(s) à l'amine varie de 1 à
3,5, de préférence 1,5 à3, et avantageusement 2 à 2,5.
De la même manière, la quantité de composé à insaturation(s)
éthylénique(s) activée(s) dans la composition est telle que le rapport molaire
de
ce composé à la somme des motifs saccharidiques constitutifs du sucre non
réducteur varie de 0,05 à 1,5, de préférence 0,1 à 1,3 et avantageusement 0,2
à 1,1. Dans le cas présent, on prend comme masse molaire de chaque motif
saccharidique la masse molaire de l'ose correspondant.
La composition d'encollage peut comprendre en sus des composés
mentionnés, les additifs conventionnels ci-après dans les proportions
suivantes
calculées sur la base de 100 parts en poids de sucre réducteur, de sel
métallique d'acide inorganique, d'amine et de composé à insaturation(s)
éthylénique(s) activée(s) :
- 0 à 2 parts de silane, en particulier un aminosilane,
- 0 à 20 parts d'huile, de préférence 4 à 15 parts,
- 0 à 5 parts d'un silicone,
- 0 à 30 parts d'un extendeur .
Le rôle des additifs est connu et brièvement rappelé : le silane est un
agent de couplage entre les fibres et le liant, qui joue également le rôle
d'agent
anti-vieillissement ; les huiles sont des agents anti-poussières et
hydrophobes ;
le silicone est un agent hydrophobe qui a pour fonction de réduire
l'absorption
d'eau par le produit d'isolation ; l' extendeur est une charge organique ou
inorganique, soluble ou dispersable dans la composition d'encollage qui permet
notamment de diminuer le coût de la composition d'encollage.
La composition d'encollage présente un pH qui varie selon la nature du
sel métallique d'acide inorganique et du composé à insaturation(s)
éthylénique(s) activée(s) utilisés, mais en général il est au plus égal à 9 et
avantageusement varie de 3 à 7.
Les différents constituants présents dans la composition d'encollage
réagissent sous l'effet de la chaleur pour former un réseau polymérique qui
constitue le liant final. Lorsque la température augmente, le sel métallique
d'acide inorganique induit une déshydratation du sucre réducteur qui se
traduit
par l'apparition d'au moins deux liaisons éthyléniques conjuguées, ces
liaisons
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réagissant avec les autres constituants de la composition d'encollage,
notamment avec le composé à insaturation(s) éthylénique(s) activée(s) et/ou un
autre sucre réducteur déshydraté. Le réseau polymérique ainsi formé permet
d'établir des liaisons entre les fibres minérales, en particulier au niveau
des
points de jonction des fibres dans de la laine minérale ce qui confère au
produit
final une certaine élasticité propre à assurer notamment une bonne reprise
en épaisseur après le déballage du produit.
La composition d'encollage selon l'invention est destinée à être
appliquée sur des fibres qui peuvent être minérales ou organiques, ou encore
sur un mélange de fibres minérales et organiques.
Comme déjà indiqué, les fibres minérales peuvent être des fibres de
verre, notamment de verre E, C, R ou AR (alcali-résistant), ou des fibres de
roche, notamment de basalte (ou wollastonite). Ces fibres peuvent encore être
des fibres renfermant plus de 96 % en poids de silice et des fibres de
céramique à base d'au moins un oxyde, un nitrure ou d'un carbure de métal ou
de métalloïde, ou d'un mélange de ces composés, en particulier d'au moins un
oxyde, un nitrure ou un carbure d'aluminium, de zirconium, de titane, de bore
ou d'yttrium.
Les fibres organiques peuvent être des fibres synthétiques ou des
fibres naturelles.
A titre d'exemples de fibres synthétiques, on peut citer les fibres à base
d'une oléfine telle que le polyéthylène et le polypropylène, d'un
polytéréphtalate
d'alkylène tel que le polytéréphtalate d'éthylène, ou d'un polyester.
A titre d'exemples de fibres naturelles, on peut citer les fibres végétales,
notamment de bois, de cellulose, de coton, de noix de coco, de sisal, de
chanvre ou de lin, et les fibres animales, notamment la laine.
Comme déjà mentionné, la composition d'encollage est plus
particulièrement utilisée en tant que composition d'encollage pour des
produits
d'isolation thermique et/ou acoustique à base de laine minérale.
De manière classique, la composition d'encollage est appliquée sur les
fibres minérales à la sortie du dispositif de fibrage et avant leur collecte
sur
l'organe récepteur sous la forme d'une nappe de fibres qui est ensuite traitée
à
une température permettant la réticulation de l'encollage et la formation d'un
liant infusible. La réticulation de l'encollage selon l'invention se fait à
une
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température de l'ordre de 100 à 200 C, généralement à une température
comparable à celle d'une résine formophénolique classique, notamment
supérieure ou égale à 110 C, de préférence inférieure ou égale à 170 C.
Les produits à base de fibres encollées à l'aide de la composition,
5
notamment les produits isolants acoustiques et/ou thermiques obtenus à partir
de ces fibres encollées, constituent aussi un objet de la présente invention.
Ces produits se présentent généralement sous la forme d'un matelas,
d'un feutre, de panneaux, de blocs, de coquilles ou autres formes moulées à
base de laine minérale, de verre ou de roche.
10 La
composition d'encollage peut aussi être utilisée pour fabriquer des
voiles (aussi appelés non-tissés ou intissés ) et de tissus enduits ou
imprégnés, en particulier à base de fibres minérales telles que des fibres de
verre ou de roche.
Les voiles de fibres minérales trouvent leur usage notamment en tant
que revêtement de surface de produits d'isolation thermique et/ou acoustique à
base de laine minérale ou d'une mousse.
L'invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un produit
isolant thermique et/ou acoustique à base de laine minérale ou d'un voile de
fibres minérales selon lequel on fabrique la laine minérale ou les fibres
minérales, on applique sur ladite laine ou lesdites fibres une composition
selon
l'invention et on traite ladite laine ou lesdites fibres à une température
permettant la réticulation de l'encollage et la formation d'un liant
infusible, par
exemple dans les conditions thermiques décrites précédemment.
L'application de l'encollage peut être effectuée par tout moyen
approprié, par exemple par projection, pulvérisation, atomisation, enduction
ou
imprégnation.
Les exemples qui suivent permettent d'illustrer l'invention sans toutefois
la limiter.
Dans ces exemples, on mesure :
- la température de début de réticulation (TR) par la méthode Dynamic
Mechanical Analysis (DMA) qui permet de caractériser le comportement
viscoélastique d'un matériau polymérique. On procède comme suit : un
échantillon de papier Whatmann est imprégné de la composition d'encollage
(teneur en matières solides organiques de l'ordre de 30 'Vo) puis est fixé
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horizontalement entre deux mors. Un élément oscillant muni d'un dispositif de
mesure de la contrainte en fonction de la déformation appliquée est disposé
sur
la face supérieure de l'échantillon. Le dispositif permet de calculer le
module
d'élasticité E'. L'échantillon est chauffé à une température variant de 20 à
250 C à la vitesse de 4 C/min. A partir des mesures, on établit la courbe de
variation du module d'élasticité E' (en MPa) en fonction de la température (en
C) dont l'allure générale est donnée dans la Figure 1. On détermine sur la
courbe la valeur de température, en C, de début de réticulation (TR).
- la résistance en traction selon la norme ASTM C 686-71T sur un
échantillon découpé par estampage dans le produit isolant. L'échantillon a la
forme d'un tore de 122 mm de longueur, 46 mm de largeur, un rayon de
courbure de la découpe du bord extérieur égal à 38 mm et un rayon de
courbure de la découpe du bord intérieur égal à 12,5 mm.
L'échantillon est disposé entre deux mandrins cylindriques d'une
machine d'essais dont l'un est mobile et se déplace à vitesse constante. On
mesure la force de rupture F (en Newton) de l'échantillon et on calcule la
résistance en traction RT définie par le rapport de la force de rupture F à la
masse de l'échantillon (N/g).
La résistance en traction est mesurée après la fabrication (résistance en
traction initiale) et après un vieillissement accéléré dans un autoclave à une
température de 105 C sous 100 % d'humidité relative pendant 15 minutes
(RT15).
- l'épaisseur initiale du produit d'isolation et l'épaisseur après 1 heure
et
jours sous compression avec un taux de compression (défini comme étant le
25 rapport de l'épaisseur nominale à l'épaisseur sous compression) égal à
4,8/1.
Les mesures d'épaisseur permettent d'évaluer la tenue dimensionnelle du
produit,
- le coefficient de conductivité thermique X selon la norme EN 13162,
exprimé en W/(m x K).
30 EXEMPLES 1 A 26
On prépare des compositions d'encollage comprenant les constituants
figurant dans le tableau 1 exprimés en parts pondérales.
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a) on mélange préalablement le composé à insaturation(s)
éthylénique(s) activée(s) et l'amine dans un premier récipient, et on laisse
le
mélange à une température de l'ordre de 20 à 25 C pendant 15 minutes.
b) les compositions d'encollage sont préparées en introduisant, dans un
second récipient contenant de l'eau, le sucre réducteur, le sel métallique
d'acide inorganique et le mélange obtenu sous a) sous agitation jusqu'à
dissolution complète des constituants.
On indique également dans le Tableau 1 les performances d'une
composition d'encollage contenant 82 parts en poids d'une résine phénol-
formaldéhyde-monoéthanolamine (exemple 1 de WO 2008/043960) et 20 parts
en poids d'urée (Réf.).
Les exemples 8, 11, 12, 15, 20 et 26 présentent des températures de
début de réticulation plus faibles que la référence. Les températures de début
de réticulation les plus élevées (exemples 10, 24 et 25) restent cependant
acceptables.
Les exemples utilisant du fructose (exemples 16 et 17) sont très
similaires à ceux utilisant le glucose (exemples 1 et 8, respectivement) au
regard de la température de début de réticulation.
Le sulfate de zinc (exemple 15) permet de réduire la température de
début de réticulation de manière plus efficace que le sulfate de fer" (exemple
12) ou le sulfate de cuivre (exemple 8), et mieux encore que le sulfate
d'aluminium (exemple 1).
EXEMPLES 27 A 33
Ces exemples illustrent la fabrication de produits isolants sur une ligne
industrielle.
On utilise les compositions d'encollage des exemples 1 à 3 ainsi que
l'encollage de référence (Réf.) pour former des produits à base de laine
minérale présentant une densité nominale égale à 17,5 kg/m3 et une épaisseur
égale à 75 mm. La teneur en liant (encollage réticulé) représente 4,7 'Vo en
poids du produit.
On utilise également les compositions d'encollage A, B et C contenant
les constituants suivants (en 'Vo pondéral) :
CA 02836899 2013-11-20
WO 2012/168619
PCT/FR2012/051182
13
A B C
Glucose 75,1 75,1 75,1
Sulfate d'aluminium 7,4 - -
Sulfate de cuivre - 7,4 -
Sulfate de feril - - 7,4
Tétraéthylènepentamine (TEPA)(1) 8,5 8,5 8,5
Anhydride maléique 9,0 9,0 9,0
On fabrique de la laine de verre sur une ligne pilote par la technique de
la centrifugation interne dans laquelle la composition de verre fondu est
transformée en fibres au moyen d'un outil dénommé assiette de centrifugation,
comprenant un panier formant chambre de réception de la composition fondue
et une bande périphérique percée d'une multitude d'orifices : l'assiette est
mue
en rotation autour de son axe de symétrie disposé verticalement, la
composition
est éjectée à travers les orifices sous l'effet de la force centrifuge et la
matière
s'échappant des orifices est étirée en fibres avec l'assistance d'un courant
de
gaz d'étirage.
De façon classique, une couronne de pulvérisation d'encollage est
disposée au-dessous de l'assiette de fibrage de façon à répartir régulièrement
la composition d'encollage sur la laine de verre venant d'être formée.
La laine minérale ainsi encollée est collectée sur un convoyeur à bande
de 2,4 m de large équipé de caissons d'aspiration internes qui retiennent la
laine minérale sous forme d'une nappe à la surface du convoyeur. La nappe
passe en continu dans une étuve maintenue à 270 C où les constituants de
l'encollage polymérisent pour former un liant. La quantité de liant représente
4,7
% en poids du produit isolant final.
Les propriétés des produits d'isolation figurent dans le tableau 2.
Les propriétés du produit sont meilleures lorsque la composition
d'encollage contient une proportion plus importante de TEPA et d'anhydride
maléique (exemples 27 à 29). Le produit de l'exemple 27 est très proche de la
référence.
Les propriétés du produit sont meilleures avec le sulfate de cuivre
(exemple 30) qu'avec le sulfate d'aluminium (exemple 31) et le sulfate de fer"
(exemple 32).
CA 02836899 2013-11-20
WO 2012/168619 PCT/FR2012/051182
14
EXEMPLES 34 A 41
Ces exemples illustrent la fabrication d'autres produits isolants sur une
ligne pilote.
On utilise les compositions d'encollage dont les constituants figurent
dans le tableau 3 ainsi que l'encollage de référence (Réf.) pour former des
produits présentant une densité nominale égale à 10,6 kg/m3 et une épaisseur
égale à 144 mm. La teneur en liant (encollage réticulé) représente 4,7 % en
poids du produit.
La laine minérale est obtenue dans les conditions des exemples 27 à
33 modifiées en ce que celle-ci est découpée avant d'être introduite dans une
étuve à 210 C pendant 5 minutes, puis la laine minérale est placée à nouveau
dans l'étuve, après avoir été retournée sur elle-même, pendant 5 minutes
supplémentaires.
Les propriétés des produits d'isolation figurent dans le tableau 3.
La diminution de la quantité de TEPA et d'anhydride maléique dans la
composition d'encollage réduit les performances de produit (exemples 36 à 38).
Le sulfate d'aluminium (exemple 36) est équivalent au sulfate de cuivre
(exemple 39), mais cette tendance s'inverse quand la quantité de TEPA et
d'anhydride maléique est réduite (exemples 38 et 40).
EXEMPLES 42 A 45
On procède dans les conditions des exemples 1 à 26 modifiées en ce
que les compositions d'encollage comprenant les constituants figurant dans le
tableau 4 exprimés en parts pondérales.
Les exemples 42 et 43 selon l'invention présentent une température de
début de début de réticulation très inférieure aux exemples comparatifs 44 et
45
correspondants, plus faible de 30 et 48 C respectivement.
La température de début de réticulation de l'exemple 45 n'est pas
compatible avec les conditions de fabrication dans une ligne industrielle car
beaucoup trop élevée.
Tableau 1
o
Exemple 1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 Réf. I.)
ID
i-
I.)
Composition d'encollage
o,
Glucose 64,0 76,0 85,5 68,0 76,6 64,0
64,0 64,0 76,0 85,5 62,0 -
o,
Fructose - -
i-
vD
- - - - - - - - - -
Sulfate d'aluminium 3,0 4,0 4,5 12,0 13,4 3,0 3,0
- - - - -
Sulfate de cuivre- - - - - - -
3,0 4,0 4,5 10,0 -
Sulfate de feril- - - - - - - -
- - - -
Sulfate de zinc- - - - - - - -
- - - -
Tetraéthylènepentamine (TEPA)(1) 16,2 9,8 4,9 9,8 4,9 18,6
14,4 16,2 9,8 4,9 13,7 -
n
Triéthylènetriamine (TETA)- - - - - - - -
- - - -
0
Priamine 2 - - - 2) - - - - -
- - - - 1.)
Monoéthanolamine - -
OD
(...J
(5)
- - - - - - - - - -
OD
lO
Diéthanolamine - - - - - - - -
- - - - -
- -
Ln
1.)
Urée
o
- - - - - - - - - -
H
Anhydride maléique 16,8 10,2 5,1 10,2 5,1 14,4
18,6 16,8 10,2 5,1 14,7 - u.)
- - - - - - - - - - -
i
H
H
Acide itaconique -
i
1.)
-
- - - - - - - - - - -
Anhydride citraconique
0
Acide fumarique - - - - - - - -
- - - -
Propriétés
Temp. début réticulation TR ( C) 145 152 162 154 164 152
141 133 155 170 135 151
0_1(3) 4,5 4,1 3,8 n. d. n. d. 7,4
4,4 4,1 4,0 6,5 3,6 6,0
so
n
(1) commercialisé par Hunstman (mélange TEPA (majoritaire), AETETA, AEPEEDA,
PEDETA et BISPIP)
(2) commercialisé par CRODA sous la référence 1074 (dimère d'amine en C36)
;-.--
(3) teneur en matières solides : 30 "Yo
n. d. : non déterminé
I.)
ô
un
i-
i-
ce
I.)
Tableau 1 (suite)
o
Exemple 12 13 14 15 16 17 18
19 20 Réf. I.)
ID
Composition d'encollage
d'encollage
I.)
,-,
o,
Glucose 64,0 68,0 76,6 64 - ,0 -
64,0 59,7 59,7 - ce
o,
i-
Fructose - - - - - - 64,0
64,0 - - vD
Sulfate d'aluminium - - - - - 3,0 3,0
3,3 3,3 -
Sulfate de cuivre - - - - - - 3,0
- - -
Sulfate de feril 3,0 12,0 13,4 - - -
- - - -
Sulfate de zinc - - - - - 3,0 -
- - -
Tetraéthylènepentamine (TEPA)(1) 16,2 9,8 4,9 16,2 16,2
16,2 16,2 16,0 16,0 -
n
Triéthylènetriamine (TETA) - - - - - - -
- - -
0
Priamine 2 - - - -2) - - -
- - - 1.)
OD
(...J
Monoéthanolamine - - - - - - -
- - - (5)
co
u:.
Diéthanolamine - - - -
- - ;
- - -
- u:.
'cD
1.)
Urée - - - - - - -
- - - 0
H
Anhydride maléique 16,8 10,2 5,1 16,8 16,8
16,8 - - - - u.)
i
H
Acide itaconique - - - - - - -
- 21,0 - H
I
IV
Anhydride citraconique - - - - - - -
- 21,0 - 0
Acide fumarique - - - - - - -
16,8 - -
Propriétés
Temp. début réticulation TR ( C) 133 157 160 130 140 144
145 156 137 151
0_1(3) 4,6 n. d. n. d. 4,9 4,0 4,0
4,2 5,2 5,1 6,0
so
n
(i) commercialisé par Hunstman (mélange TEPA (majoritaire), AETETA, AEPEEDA,
PEDETA et BISPIP)
(2) commercialisé par CRODA sous la référence 1074 (dimère d'amine en C36)
;-.--
(3) teneur en matières solides : 30 "Yo
n. d. : non déterminé
I.)
ô
un
i-
i-
ce
I.)
Tableau 1 (suite)
o
Exemple 21 22 23 24 25 26 Réf.
I.)
ID
Composition d'encollage
d'encollage
I.)
,-,
Glucose 63,4 39,7 44,1 28,6 37,1 64,0
- o,
ce
o,
i-
Fructose - - - - - - -
vD
Sulfate d'aluminium 3,0 3,0 3,0 1,0 2,0 - -
Sulfate de cuivre - - - - - 3,0 -
Sulfate de feril - - - - - - -
Sulfate de zinc - - - - - - -
Tetraéthylènepentamine (TEPA)(1) - 24,3 - - - 12,1 -
Triéthylènetriamine (TETA) 14,6 - - - - - -
`)
Priamine0 (2) - 10,4 21,5 - - - -
0
1.)
OD
Monoéthanolamine - - - 27,4 - - -
u.)
(5)
Diéthanolamine - - - 30,8 - -
7:1 OD
lO
lO
Urée - - - 16,2 - 4,1 -
1.)
0
H
Anhydride maléique 18,6 25,6 28,4 44,0 28,8 16,8
- u.)
i
H
Acide itaconique - - - - - - -
H
I
N
Anhydride citraconique - - - - - - -
0
Acide fumarique - - - - - - -
Propriétés
Temp. début réticulation TR ( C) 141 129 142 174 170 137
151
0_1(3) 3,8 3,0 3,0 2,7 3,0 2,9
6,0
so
(1) commercialisé par Hunstman (mélange TEPA (majoritaire), AETETA, AEPEEDA,
PEDETA et BISPIP) n
,-q
(2) commercialisé par CRODA sous la référence 1074 (dimère d'amine en C36)
(3) teneur en matières solides : 30 "Yo
n. d. : non déterminé
I.)
ô
un
i-
i-
ce
I.)
Tableau 2
o
Exemple 27 28 29 30 31 32 33
"
=
1.J
(comparatif)
.
c.,
ce
c.,
Composition d'encollage Ex 1 Ex. 2 Ex. 3 A B C
Réf. .
Propriétés
Résistance en traction (N/g)
initiale 4,0 3,1 2,3 2,7 3,3 2,4
4,5
après vieillissement (RT15) 3,4 3,0 2,2 2,3 3,0 2,4
3,8 c)
Epaisseur (mm)
0
1.,
co
après 1 heure 82,0 81,8 82,9 80,6 80,1 80,4
82,5 ui
a,
co
après 30 jours 76,6 77,6 82,2 75,9 75,5 75,9
77,2 Ot u)
IV
0
X (VVI(n1 x K) 0,034
0,034 0,034 0,034 0.034 0,034 0,034 1--`
LJJ
I
1--`
1--`
I
IV
0
,-o
n
,-q
i
'a
ui
ce
1.J
Tableau 3
0
Exemple 34 35 36 37 38 39 40
41 "
o
,-,
1..)
(comparatif)
o
cao
Composition d'encollage Ex. 4 Ex.5
Réf. o
,-,
o
Glucose 65,0 61,0 60,5 68,0 76,6
60,5 76,6 -
Sulfate d'aluminium 3,0 - 10,7 12,0 13,4 -
- -
Sulfate de cuivre - 10,0 - - - 10,7
13,4 -
Tétraéthylènepentamine (TEPA)(1) 14,0 12,6 14,1 9,8 4,9
14,1 4,9 -
Anhydride maléique - - 14,7 10,2 5,1 14,7
5,1 - n
0
Acide maléique 17,0 15,4 - - - - -
- 1.)
co
ui
0,
Propriétés
co
u)
u)
Résistance en traction (N/g)
,7D' 1.)
0
H
initiale 3,0 2,6 2,5 1,9 1,4 2,5 2,1
3,7 ui
I
H
après vieillissement (RT15) 2,6 2,2 2,1 1,8 1,5 2,1 1,4
3,3 H
I
IV
0
Epaisseur (mm)
après 1 heure 145,9 151.2 142,9 142,7 146,1
140,3 139,7 143,2
après 30 jours 99,9 n. d. n. d. 108,7 108,4
101,0 95,5 109,8
so
(1)commercialisé par Hunstman (mélange TEPA (majoritaire), AETETA, AEPEEDA,
PEDETA et BISPIP) n
,-q
n. d. : non déterminé
ol
e,
1..)
ô
u,
,-,
,-,
cao
1..)
Tableau 4
o
1.J
Exemple 42 43 44 45
1.J
(comp.) (comp)
Composition d'encollage
Glucose 57 76 57 76
Sulfate de cuivre 10 14 0,28 0,38
Tetraéthylènepentamine (TEPA) 16,2 4,9 16,2 4,9
Anhydride maléique 16,8 5,1 16,8 5,1
Propriétés
Temp. début réticulation TR ( C) 145 148 175 196
pH 3,3 3,0 4,0 4,5
0
co
co
ur,
0
LJJ
0
1.J
1.J
