BRPI0706521A2

BRPI0706521A2 - sistema de ligação de polìmero-aldeìdo para produção de produtos de madeira

Info

Publication number: BRPI0706521A2
Application number: BRPI0706521-3A
Authority: BR
Inventors: Elena Pisanova; Humayun Mandal
Original assignee: Dynea Oy
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2011-03-29
Also published as: UA95791C2; CA2636885A1; RU2421483C2; CA2636885C; WO2007084307A1; CN101384654A; MX2008009018A; RU2008132766A; JP2009523858A; WO2007084307B1; NO20083347L; US7807749B2; EP1971640A1; US20070167561A1

Abstract

SISTEMA DE LIGAçãO DE POLìMERO-ALDEIDO PARA PRODUçãO DE PRODUTOS DE MADEIRA. A presente invenção refere-se a uma composição aquosa curável sem formaldeido que contém um polímero que contem hidróxi, um agente reticulador multifuncional, e, opcionaímente, um catalisador. A composição é usada como um aglutinante para materiais lignocelulósicos, tais como compensado, aglomerado de fibra, chapa de fibra de média densidade ou painel de tiras de madeira orientadas.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DELIGAÇÃO DE POLÍMERO-ALDEÍDO PARA PRODUÇÃO DE PRODUTOSDE MADEIRA".

Este pedido não provisório reivindica prioridade sob 35 U.S.C. §119(e) no Pedido Provisório U.S. N0 60/758.212 depositado em 12 de Janei-ro de 2006, cujo conteúdo completo está, pelo presente, incorporado porreferência.

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a resinas sem formaldeído auto-reticuladas termóendurecidas, um processo para preparar as ditas resinas eseu uso como aglutinantes para produtos de madeira.

Antecedentes da Invenção

Resinas de uréia-formaldeído (UF) são amplamente usadas co-mo um aglutinante para material lignocelulósico. Essas resinas à base deformaldeído são econômicas, incolores e são capazes de curar rápido paraformar um polímero rígido, fornecendo dessa maneira o produto acabadocom excelentes propriedades físicas

Uma séria desvantagem de produtos de madeira colados comresina UF é que eles emitem formaldeído lentamente para o meio ambientecircundante. Devido a questões ambientais, de saúde e regulatórios relacio-nados à emissão de formaldeído por produtos de madeira, há uma necessi-dade contínua de aglutinantes sem formaldeído alternativos.

Várias composições sem formaldeído foram desenvolvidas parauso como um aglutinante para fazer produtos de madeira.

U.S. 4.395.504 descreve o uso de um sistema adesivo sem for-maldeído preparado por uma reação de uma uréia cíclica com glioxal, para afabricação de chapas de aglomerado. Tal sistema, entretanto, mostrou umacura mais lenta e precisou de um pH mais baixo para a cura.

U.S. 5.059.488 mostra uma vantagem de glutaraldeído sobreglioxal quando usado em uma reação com uréia cíclica. A patente descreveo uso de resinas de glutaraldeído-etileno uréia para fabricação de painéis demadeira. Foi mostrado que essa resina curou mais rápido do que resina deglioxal-etileno uréia, e a cura pode ser realizada em um pH relativamentealto. Entretanto, ás resinas a base de glutaraldeído são muito onerosas.

U.S. 4.692.478 descreve um aglutinante sem formaldeído parachapa de aglomerado e compensado preparados de material bruto de car-boidrato. O processo compreende hidrólise do carboidrato por um ácido mi-neral, e então neutralização da resina por amônia. Embora os materiais bru-tos sejam econômicos e renováveis, a reação tem que ser realizada em umpH muito baixo (cerca de 0,5) e uma alta pressão.

U.S. 6.822.042 também descreve o uso de um material de car-boidrato (xarope de milho) para preparar um adesivo de madeira econômico.Vantagens desse aglutinante incluem forte ligação, baixo custo, e materialbruto renovável. Entretanto, uma desvantagem é usar isocianato como umreticulador para essa composição. A toxicidade de isocianatos os torna inde-sejáveis para a fabricação de produtos de madeira.

U.S. 6.599.455 descreve um aglutinante sem formaldeído paraproduzir chapa de compensado contendo copolímeros termoplásticos curá-veis e reticuladores selecionados a partir de compostos de epóxi, isocianato,N-metilol, e carbonato de etileno. Tais composições fornecem boa força eresistência a água quando curados, entretanto, eles são muito onerosos.

U.S. 6.348.530 descreve um aglutinante sem formaldeído paraproduzir artigos de madeira moldados que compreende uma mistura de poli-aminas hidróxialquiladas e ácidos policarboxílicos. A preparação do agluti-nante é complicada e a composição é muito onerosa.

U.S. 6.730.718 descreve uma dispersão aquosa adesiva ade-quada para ligação de substratos porosos tais como painéis de madeira. Es-se aglutinante compreende uma mistura de dois polímeros: um é um ésterpolivinílico, e o segundo é um colóide protetor polimérico, tal como álcoolpolivinílico. Derivados de aldeídos multifuncionais, tais como glioxal e gluta-raldeído, são usados como reticuladores. A solução aglutinante compreendepreferivelmente pelo menos um catalisador ou acelerador de cura, tal comocloreto de alumínio. O aglutinante foi usado como um adesivo de madeira decura a frio aplicado a ambos os lados. O produto final exibiu boa força e re-sistência à água.

Apesar dessas descrições, há uma necessidade crescente pornovas composições aquosas sem formaldeído adequadas para uso comoum aglutinante para produtos de madeira, tais como compensado e aglome-rado. É desejável que tais composições curáveis contenham quantidade re-lativamente alta de não-voláteis, e que ao mesmo tempo sejam estáveis, decura rápida, e não emitam nenhum vapor tóxico durante e após a cura.Sumário da Invenção

A invenção é direcionada para uma composição aquosa curávelque compreende: (a) um polímero que contém hidróxi; (b) um agente reticu-lador multifuncional que é pelo menos um selecionado a partir do grupo queconsiste em um aldeído multifuncional, e um derivado desse, e opcionalmen-te (c) um catalisador; em que a proporção em peso de (a) : (b) é de 95:5 acerca de 10:90.

A invenção também é direcionada para uma aplicação da com-posição mencionada acima como um adesivo para ligação de material Iigno-celulósico tal como para a fabricação de chapa de aglomerado, compensa-do, painel de tiras de madeira orientadas e similares.

Descrição Detalhada da Invenção

Em uma modalidade da invenção está uma composição aquosacurável que compreende: (a) um polímero que contém hidróxi; (b) um agentereticulador multifuncional que é pelo menos um selecionado a partir do grupoque consiste em um aldeído multifuncional, e um derivado desse, e opcio-nalmente (c) um catalisador; em que a proporção em peso de (a) : (b) é de95:5 a cerca de 10:90. Preferivelmente a proporção de peso de (a): (b) é de90:10 até 25:75, e o mais preferivelmente, a proporção de peso (a): (b) é de75:25 até 40:60.

Em outra modalidade de invenção está uma composição aquosacurável que consiste essencialmente em: (a) um polímero que contém hidró-xi; (b) um agente reticulador multifuncional que é pelo menos um seleciona-do a partir do grupo que consiste em um aldeído multifuncional, e um deriva-do desse, e opcionalmente (c) um catalisador; em que a proporção em pesode (a) : (b) é de 95:5 a cerca de 10:90. Aqui a expressão de transição "queconsiste essencialmente em" significa que a composição pode conter com-ponentes adicionais contanto que os componentes adicionais não afetem(positivamente ou negativamente) materialmente as propriedades da com-posição como um aglutinante para produtos de madeira.

Em outra modalidade da invenção, está um produto compósitoque compreende um material lignocelulósico e uma composição aquosa cu-rável, em que a composição aquosa curável compreende: (a) um polímeroque contém hidróxi; (b) um agente reticulador multifuncional que é pelo me-nos um selecionado a partir do grupo que consiste em um aldeído multifun-cional, e um derivado desse, e opcionalmente (c) um catalisador; em que aproporção em peso de (a) : (b) é de 95:5 a cerca de 10:90. O material ligno-celulósico é compensado, aglomerado de fibra, chapas de fibra de médiadensidade ou painel de tiras de madeira orientadas.

Em outra modalidade da invenção está um método de formarum produto compósito, que compreende aplicar a composição aquosa curá-vel ao material lignocelulósico. A concentração na qual a composição curá-vel aquosa é aplicada ao material lignocelulósico depende do tipo de aplica-ção.

Uma vez que a composição aquosa curável é aplicada ao mate-rial lignocelulósico, o produto é preferivelmente então aquecido até pelo me-nos 90°C para cura. Mais preferivelmente, o produto é aquecido para pelomenos 105°C. tipicamente, o produto é pressionado durante a cura. A pres-são aplicada depende do tipo de produto a ser fabricado. O produto tratadocom calor é então resfriado para temperatura ambiente, em cujo momento acomposição curada mostra apreciável força adesiva.

A concentração do polímero que contém hidróxi (a) na composi-ção curável é de pelo menos 10 % em peso. Preferivelmente, a concentra-ção 25 % em peso a 80 % em peso. O mais preferido, a variação de concen-tração é de 35 % em peso a 65 % em peso, em que o % em peso é baseadono peso do conteúdo de sólidos na composição aquosa curável.

A concentração do (b) agente reticulador multifuncional na com-posição aquosa curável é de pelo menos 5 % em peso. Preferivelmente, aconcentração é de 15 % em peso até 75 % em peso. O mais preferido, avariação de concentração é de 25 % em peso a 65 % em peso, em que a %em peso é baseada no peso do conteúdo de sólidos na composição aquosacurável.

Polímeros que contêm hidróxi úteis na presente invenção inclu-em álcool polivinílico (PVOH) e copolímeros de etenol com acetato de vinilaou outros monômeros tais como, por exemplo, ésteres vinílicos. Outro grupode polímeros que contêm hidróxi compreende polissacarídeos encontradosem fontes renováveis tal como amido vegetal, amido de milho ou xarope demilho.

Em uma modalidade da invenção, o PVOH é usado como umpolímero que contém hidróxi. Preferivelmente, o PVOH tem uma viscosidadede até 10 centipoise em uma solução aquosa a 4 % em peso a 20SC. Maispreferivelmente o PVOH tem uma viscosidade de 3,5 a 7,0 cps, e o maispreferivelmente o PVOH tem uma viscosidade dé 4,5 a 6,0 cps. A viscosida-de é medida usando um viscosímetro de Brookfield a 259C. Preferivelmente,o PVOH tem um número de peso molecular médio de até 85.000. Mais pre-ferivelmente, o PVOH tem um número de peso molecular médio de 5.000 a55.000, e o mais preferivelmente, o PVOH tem um número de peso molecu-lar médio de mais do que 7.000 a 23.000.

Em uma modalidade da invenção, o PVOH é um acetato de po-Iivinila parcialmente hidrolisado, ou é um copolímero de etenol e acetato devinila. Graus completamente hidrolisados de PVOH, isto é, pelo menos 98%em mol hidrolisados, fornecem alta força de tensão do produto final. Entre-tanto, esses graus completamente hidrolisados são onerosacterizados poruma viscosidade mais alta de soluções aquosas. Preferivelmente, o PVOH éde 70 moles % a 98% em mol hidrolisados. Mais preferivelmente, o PVOH éde 80% em mol a 90% em mol hidrolisados.

Como reticuladores de polímeros que contêm hidróxi, aldeídosmultifuncionais são usados na presente invenção. Esses aldeídos multifun-cionais têm pelo menos dois grupos de aldeído capazes de reagir com asporções de álcool na cadeia de polímero e são preferivelmerite não poliméri-cos. Preferivelmente, o aldeído multifuncional não polimérico é pelo menosum selecionado a partir do grupo que consiste em glioxal, malonaldeído,succinaldeído, glutaraldeído, 2-hidróxiglutaraldeído, β-metilglutaraldeído,pimelaldeído, suberaldeído, malealdeído, fumaraldeído, sebacaldeído, ftalal-deído, isoftalaldeído, tereftalaldeído, e aldeídos aromáticos substituídos. Omais preferivelmente, o aldeído multifuncional não polimérico é pelo menosum de glioxal, glutaraldeído ou dialdeído-amido. Aldeídos multifuncionaispodem ser reticuladores eficazes de compostos que contêm hidróxi. Entre-tanto, uma desvantagem de tal alta atividade pode ser uma baixa estabilida-de do aglutinante devido às reações do aldeído multifuncional com outroscompostos da composição antes da cura. Para evitar essas reações indese-jáveis, um derivado do aldeído multifuncional pode ser usado, isto é, o aldeí-do multifuncional pode ser bloqueado pela reação com agente bloqueadorna maioria ou em todos os grupos de aldeído no aldeído multifuncional antesde adicionar à composição, como foi descrito em Patente. U.S. Nos4.695.606; 4.625.029, e 4.656.296, cada uma das quais está incorporadaaqui por referência na sua totalidade. O agente bloqueador inibe o aldeídomultifuncional por reagir com outros componentes antes da adição do catali-sador e aplicação aos substratos. Como tal, é preferido que o aldeído multi-funcional seja adicionado ao polímero que contém hidróxi na forma bloqueada.

Agentes bloqueadores adequados incluem N, S, e O-nucleófilos,capazes de formar com o grupo aldeído. Exemplos de N-nucleófilos são u-réia, uréias não cíclicas (tal como uréias lineares como dimetil uréia ou uréi-as ramificadas tal como diisopropil uréia), várias uréias cíclicas, carbamatos(tal como carbamato de isopropila ou metila), assim como aminas e amidasalifáticas. S-nucleófilos adequados são bissulfito de sódio, ou bissulfito depotássio. Exemplos de O-nucleófilos adequados são monoálcoois alifáticos,glicóis, e polióis (isto é, contendo pelo menos três grupos hidróxi). O poliolpode ser qualquer um de uma grande variedade de materiais, incluindo, masnão limitado a etileno glicol, dietileno glicol, polietileno glicóis que têm a fór-mula HO(CHaCH2O)nH onde η é 1 a cerca de 50, e similars, e suas misturas.Quando o agente bloqueador é um O-nucleófilo, o O-nucleófilo é outro quenão o "polímero que contém hidróxi" da presente invenção. É preferido usarum único tipo de aldeído bloqueado. Aqui o termo "não polimérico" significaque se o aldeído multifuncional é formado em uma reação de polimerização,que o aldeído multifuntional tem um peso molecular que é no máximo, o pe-so molecular associado com oligômeros. Preferivelmente, o aldeído multi-funcional tem um peso molecular de menos do que 400 g/mol. O mais prefe-rivelmente, o aldeído multifuncional tem um peso molecular de menos doque 250 g/mol.

As uréias cíclicas preferidas são como segue:

<formula>formula see original document page 8</formula>

em que R1, R2, R3, R4, R5, e R6 podem ser os iguais ou diferen-tes e cada um pode ser H, OH, COOH, R, OR, ou COOR em que R é umgrupo alquila ou alquila substituída que tem 1 a 4 átomos de carbono; R7pode ser H ou uma porção de poliol tal como C2H4OH, CH2CH2O(C2H4O)bHonde b é O a 10, CH2CH(OH)CH2OH, [CH2CH(CH3)0]cH onde c é 1 a 10, esimilars, e X pode ser C, O, ou N; quando X é O, R3 ou R4 é cada zero,quando X é N1 R3 ou R4 é zero.

Exemplos típicos de tais compostos incluem, mas não são limi-tados a, etileno uréia, propileno uréia, uron, tetraidro-5-(2-hidróxietil)-1,3,5-triazin-2-ona, 4,5- diidróxi-2-imidazolidona, 4,5-dimetóxi-2-imidazolidinona, 4-metil etileno uréia, 4-etil etileno uréia, 4-hidróxietil etileno uréia, 4,5-dimetiletileno uréia, 4-hidróxi- 5-metil propileno uréia, 4-metóxi-5-metil propilenouréia, 4-hidróxi-5,5-dimetil propileno uréia, 4-metóxi-5,5-dimetil propileno u-réia, tetraidro-5-(etil)- 1,3,5- triazin-2-ona, tetraidro-5-(propil)-1,3,5-triazin-2-ona, tetraidro-5-(butil)-1,3,5-triazin-2-ona, diidro-5-metil-2(1H, 3H) pirimidino-na, diidro-5, 5-dimetil-2 (1H) pirimidinona, tetraidro-4-5-metil-2 (1H) pirimidi-nona, tetraidro-4-(2-idroxietil)- 5, 5-dimetil-2 (1H) pirimidinona, e similars, emisturas desses.

Dentre as uréias cíclicas adequadas para uso no preparo decondensados estão tetraidropirimidinonas que são preparadas a partir deuréia, formaldeído, um aldeído que tem pelo menos dois átomos de carbonoe pelo menos um próton a, uma quantidade de cataiítica de ácido, e um sol-vente.

Outros polióis adequados (isto é, contendo pelo menos gruposhidróxi) podem ser usados como o agente bloqueador, tal como glicerina(para fazer 2,3-diidróxi-5-hidróximetil dioxano) assim como glicóis derivadosde glioxal poliméricos não-alquilados ou parcialmente alquilados tal comopoli(N-1',2'-diidroxietil-etileno uréia), dextranos, monostearato de glicerila, eácido ascórbico, ácido eritróbico, ácido sórbico, palmitato de ascorbila, as-corbato de cálcio, sorbato de cálcio, sorbato de potássio, ascorbato de sódio,sorbato de sódio, monoglicerídeos de gorduras ou óleos comestíveis ou áci-dos formadores de gordura comestíveis, inositol, tartrato de sódio, tartrato depotássio, e monocaprato de glicerol, citrato de monoglicerídeo de sorbose,álcool polivinílico, α-D-metilglicosídeo, sorbitol, dextrose, e suas misturas.

Como observado acima, é preferido que o aldeído multifuncionalseja adicionado ao polímero que contém hidróxi na forma bloqueada. Comotal, preferivelmente não há essencialmente composto amino livre adicionadoà composição adesiva da invenção.

Os aldeídos multifuncionais bloqueados têm preferivelmentedissolubilidade em água infinita e são estáveis à gelificação por um períodode pelo menos um mês.

Preferivelmente, o agente bloqueador é uma uréia ou uréia cícli-ca porque as resinas bloqueadas formadas são muito estáveis fornecendovida útil longa à composição aquosa curável sem formaldeído dessa invenção.

Em uma modalidade da invenção, a composição curável semformaldeído dessa invenção pode ser opcionalmente neutralizada com umabase. Em particular, ajustadores de ρH tal como hidróxido de amônio, hidró-xido de sódio, polietileneimina (PEI) e hidróxido de potássio são adicionadosà solução que contém o agente reticulador para aumentar o pH da soluçãode agente reticulador antes de adicionar a solução de agente reticulador aopolímero que contém hidróxi. O pH preferido para a solução de agente reti-culador a ser adicionado ao polímero que contém é de cerca de 1,5 a cercade 7,5 e mais preferido na faixa de cerca de 4,0 a cerca de 7,0 com a faixade cerca de 4,5 a 5,5 sendo a mais preferida.

Em uma modalidade da invenção, a composição aquosa curávelsem formaldeído dessa invenção pode conter opcionalmente aceleradoresde cura (catalisadores). O catalisador de acordo com a presente invenção éselecionado a partir do grupo que consiste em ácidos de Lewis, tal comocloreto de amônio, sulfato de amônio, sulfato de alumínio, cloreto de alumí-nio, nitrato de alumínio, a ácidos de Brõnsted, tal como ácido fosfórico, emisturas desses. Particularmente, o catalisador é adicionado em uma con-centração de pelo menos 0,25 % em peso. Mais preferivelmente, o catalisa-dor é adicionado e uma concentração de 0,5 % em peso a 5 % em peso. O% em peso se baseia na quantidade do polímero que contem hidróxi e doaldeído multifuncional.

Em uma modalidade da invenção, a composição aquosa curávelinclui outros componentes, por exemplo, emulsificantes, plastificantes, agen-tes antiespumantes, aditivos biocidas, antimicóticos, incluindo, por exemplo,fungicidas e inibidores de mofo, agentes promotores de adesão, corantes,ceras, antioxidantes, inibidores de corrosão, enchimentos, e extensores ecombinações desses. Esses componentes e suas concentrações de trabalhosão conhecidos na técnica. Agentes ligantes/de complexação polidentadospodem ser usados, mas é preferido que a composição adesiva não incluaagentes ligantes /de complexação polidentados.

Os enchimentos são adicionados para controlar (aumentar) aviscosidade do adesivo. É preferido usar amido como enchimento. Mais pre-ferido é usar farinha de trigo, farinha de soja ou combinações de diferentesfarinhas. Embora enchimentos inorgânicos (tal como sílica ou argila) possamser usados, é preferido que a composição aquosa curável não tenha enchi-mentos inorgânicos.

Os extensores são preferivelmente farinhas de casca de noz.Mais preferido é o uso de farinha de casca de noz, farinha de casca de pecã,farinha de casca de coco ou misturas de diferentes farinhas de casca de nozpodem ser usadas.

O conteúdo de sólidos (também referido aqui como "percentualde não-voláteis") de composição de adesivo da presente invenção é preferi-velmente 30 % em peso a 55 % em peso, com preferência particular de 35% em peso a 50 % em peso.

A composição aquosa curável da invenção pode ser usada co-mo adesivo para substratos lignocelulósicos tais como madeira. Um campode aplicação específica é colagem de compensados. Aplicações mais espe-cíficas são aglutinantes para chapa de aglomerado de madeira e painéis defibra de média densidade; adesivos de pisos, paredes e tetos; aglutinantespara têxteis e não-texturizados.

Deve ser enfatizado que os adesivos da presente invenção sãovantajosamente, sistemas que também são sem isocianato, e em uma ex-tensão substancial sem formaldeído.

Exemplos

O número do peso molecular médio dos polímeros é medido porGPC usando padrões de poliestireno.

Exemplo 1

Controle

Solução de PVOH foi preparada por adicionar uma quantidadesuficiente de PVOH sólido (Celvol 502 por Celanese, 88,5% hidrolisado) àágua para formar uma solução a 35 % em peso. A mistura foi agitada a 80°Caté dissolução completa, e então resfriada para temperatura ambiente. 100gramas de solução de PVOH foram misturados com 31 gramas de glioxal a40 % em peso. A composição final era transparente, homogênea e tinha dis-solubilidade em água infinita. Entretanto, ela gelificou em 10 minutos a tem-peratura ambiente. Esse exemplo mostra que glioxal não bloqueado não po-de ser usado com soluções de PVOH concentradas.

Exemplo 2

Preparação de Glioxal bloqueado (1)

Condensado de uréia-qlioxal (UG-1; proporção molarde 1:3):

A um frasco de 3 três gargalos de 1 litro equipado com um agi-tador mecânico, condensador de refluxo e termômetro, foram colocados 225gramas de glioxal (40 % em peso) e 30,0 gramas de uréia. Calor baixo foiaplicado com agitação constante e a temperatura aumentada gradualmentepara 45°C. Após 15 minutos, uma solução uniforme foi obtida. A mistura decondensação foi mantida em uma temperatura constante de 45°C com agi-tação constante pelas próximas 4,5 horas. No final desse período, o pH dasolução era 2.1. A mistura de condensação foi resfriada para 25SC, e o pHfoi ajustado para 6,9 por hidróxido de sódio a 50%. O produto resultante(UG-1), um líquido transparente incolor tinha 47 % em peso de sólidos, eviscosidade de 270 cps. A composição era estável por pelo menos 3 meses.Exemplo 3

Preparação de Glioxal bloqueado (2)

Condensado de uréia - Glioxal (UG-2; proporção molar de 1:2)

O procedimento do Exemplo 2 foi repetido com uma exceção deque 150 gramas de glioxal (40 % em peso) e 30,0 g de uréia foram usados.No final do cozimento, a resina foi neutralizada por hidróxido de sódio a 50%e então concentrada por remover água sob vácuo a 50°C. O produto resul-tante (UG-2) era um líquido incolor transparente com 63 % em peso de sóli-dos, pH = 6,3, e viscosidade de 960 cps. A composição era estável por pelomenos 3 meses.

Exemplo 4

Preparação de Glioxal bloqueado (3)Condensado de uréia- Glioxal (UG-3; proporção molar de 1:2):

O procedimento do exemplo 3 foi repetido com uma exceção deque no final do cozimento, a resina foi neutralizada pela adição lenta de 50%de polietilenoimina (PEI, de Aldrich1 Mn = 423). O produto resultante (UG-3)era um líquido amarelo escuro transparente com 56 % em peso de sólidos,pH=6,2, e viscosidade de 460 cps. A composição era estável por pelo menos3 meses.

Exemplo 5

400 gramas de solução aquosa a 35 % em peso de PVOH (Cel-vol 502 por Celanese, 88,5% hidrolisados) foram misturados a temperaturaambiente com 60 gramas de condensado UG-1 (Examplo 2), em uma pro-porção de 5:1 (em peso por sólidos). A composição de resina tinha pH = 6,5,36% de sólidos, e viscosidade de 2170 cps.

Exemplo 6

100 gramas de solução aquosa a 35 % em peso de PVOH (Cel-vol 502 de Celanese, 88,5% hidrolisado) foram misturadas em temperaturaambiente com 372 gramas de condensado UG-1 (Exemplo 2), em uma pro-porção de 1:5 (em peso por sólidos). A composição da resina tinha pH = 6,3,44% de sólidos e viscosidade de 370 cps.

Exemplo 7

38 gramas de PVOH sólido (Celvol 502 por Celanese, 88,5% hi-drolisados) foram adicionadas a 212 gramas de água e agitados a 809C atéa dissolução completa, e então resfriados abaixo de 50QC. 104 gramas deamido de milho foram adicionadas lentamente em agitação constante. Atemperatura foi elevada para 65eC e a pasta foi agitada por 10 minutos eentão resfriada para 25QC. 225 gramas de UG-2 (Exemplo 3) foram adicio-nadas a pasta e a composição foi agitada a 25gC por 10 minutos. A compo-sição final tinha pH = 5,7, 49% de sólidos e viscosidade de 1450 cps.

Exemplo 8

A 276 gramas da composição do Exemplo 7, 24 gramas de poli(acetato de vinila) (VINAC DPN 217, de Air Products and Chemicals Inc) fo-ram adicionados. A mistura foi agitada a 25QC por 10 minutos. A composiçãofinal tinha pH = 5,7, 49% de sólidos e viscosidade de 1460 cps.

Exemplo 9

O procedimento do Exemplo 7 foi repetido com a exceção deque UG-3 (Exemplo 4) foi usado ao invés de UG-2. A composição final tinhapH = 5,6, 47% de sólidos e viscosidade de 1150 cps.

Exemplo 10

A 279 gramas da composição do Exemplo 9, 21 gramas de poli(acetato de vinila) foram adicionados. A mistura foi agitada a 259C por 10minutos. A composição final tinha pH = 5,6, 47% de sólidos, e viscosidadede 1160 cps.

Exemplo 11

Preparação de teste de painéis "Douqlas-fir 3/8" 3-plv"

Misturas adesivas típicas para chapas de madeira compensadade madeira de lei contêm um catalisador e um agente para controle da vis-cosidade. As composições de resina foram misturadas com farinha de trigoDuram até que a viscosidade atingisse cerca dè 4000 cps a 22°G. 2 % empeso de catalisador (Nitrato de Alumínio ou Nitrato de Amônio) foram adicio-nados a cada composição. A mistura resultante foi bem agitada. Em umacorrida típica, o tempo entre a mistura do adesivo e sua aplicação ao subs-trato foi de 30 minutos.

A mistura de adesivo foi aplicada a compensado de choupo de25,4 cm 12" χ 25,4 cm 12" χ 3,175 cm 1/8" em uma taxa de distribuição de20 g por pé quadrado (0,093 m2). Isso corresponde a uma taxa de distribui-ção de 40,823 kg (90 Ibs) por 92,903 m2(1000 ft2) de linha de cola dupla(MDGL), que é típico para indústria de madeira compensada de madeira delei.

Os compensados montados foram colocados em uma prensa a113eC(235°F) e pensados a aproximadamente 1,034 MPa(150 psi) por 5minutos. Observe que os painéis preparados com esse tipo de adesivo mos-tram resultados de ligação insatisfatórios imediatamente ao sair da prensadevido à natureza termoplástica do adesivo. Melhoras da ligação são obser-vadas quando o painel resfria e ao permanecer em temperatura ambientedurante a noite.

Como uma resina de controle, uma resina genérica de uréia-formaldeído (UF) de Dynea foi usada. A força de cisalhamento a seco e a %de falha da madeira foram medidas pelo método de ANSI/HPVA HP- 1-2004.

Os resultados são dados na Tabela 1.

Tabela 1. Propriedades de painéis de madeira de lei/compensado 3-ply

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Esses resultados mostram que as composições da invenção po-dem ser usadas como adesivos de compensado. Os exemplos 5 e 6 mos-tram que a proporção de PVOH:UG pode ser variada em uma ampla faixa. Acomparação dos resultados dos Exemplos 7, 8 e 10 mostra que a adição depoli(acetato de vinila) resulta em aumento adicional da força de ligação.

Exemplo 12

Preparação e teste de compósitos de MDF

Fibras de madeira (fibra de pinho Ponderosa) foram misturadascom a composição de aglutinante usando um misturador laboratorial de tam-bor rotatório. A resina foi pulverizada nas partículas de madeira usando umatomizador de pulverização com uma carga de resina de 8,0%. Antes dapulverização, as composições de resina foram diluídas para a viscosidadede 250-300 cps. Nitrato de amônio foi usado como um catalisador. Prensa-gem a quente e cura para chapas de MDF foram feitas da mesma maneiraque para chapas de aglomerado. Forças de ligação interna para chapas deMDF foram medidas de acordo com o método de teste de ASTM D- 1037.Como uma resina de controle, uma melamina-uréia-formaldeído(MUF) genérica de Dynea foi usada. Os resultados do teste da chapa deMDF são dados na Tabela 2 abaixo.

Tabela 2. Propriedades de compósitos de MDF

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Esses resultados mostram que a composição sem formaldeídoda invenção pode ser usada como um adesivo para aplicação de MDF, for-necendo uma força de ligação comparável aos adesivos a base de formalde-ído padrão.

Exemplo 13

Preparação e teste de amostras de chapas de aglomerado

Para testar as propriedades do adesivo em aglomerado, partícu-las de madeira são misturadas com a composição aglutinante usando ummisturador laboratorial de tambor rotatório. A resina é pulverizada nas partí-culas de madeira usando um atomizador de pulverização com uma carga deresina de 6,0%. O conteúdo de umidade fornecida é mantido a 4,2%. Antesda pulverização, as composições de resina são diluídas para a viscosidadede 250-300 cps. Nitrato de amônio é usado como um catalisador.

Prensagem a quente é realizada por 230 segundos a 1710C(340 °F) sob pressão de 3,447 MPa (500 psi). Os tempos do ciclo de pres-são a quente são geralmente curtos no início e são progressivamente au-mentados até que condições de "cura completa" sejam atingidos. A curacompleta é definida no ponto quando a força de ligação interna (IB) não au-menta mais com o aumento do tempo do ciclo de pressão a quente. No pro-cesso seqüencial de prensagem a quente, esse ponto pode ser estimadoatravés de checagens da espessura das chapas finalizadas quando elas sãoremovidas da prensa.

Conforme cada ciclo de prensagem se completa, as chapasterminadas são resfriadas para a temperatura e umidade do ambiente labo-ratorial. As chapas são deixadas resfriar e equilibrar nessas condições porum mínimo de 12 horas antes do teste. Após o condicionamento, as chapassão aplainadas e cortadas em espécimes de teste de IB e os espécimes sãotestados de acordo com o método de teste ASTM D- 1037.

Claims

1. composição aquosa curável para ligação de material Iignoce-lulósico que compreende:(a) um polímero que contém hidróxi;(b) um agente reticulador multifuncional que é pelo menos umselecionado a partir do grupo que consiste em um aldeído multifuncional, eum derivado desse, e opcionalmente(c) um catalisador;em que a proporção em peso de (a) : (b) é de 95:5 a cerca de 10:90.

2. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação 1, em que o dito polímero que contém hidróxi é álcool polivinílico.

3. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação 2, em que o álcool polivinílico é formado por hidrolisar acetato de polivinilaou um copolímero de etenol e acetato de vinila, em que o polímero final é- 70% em mol a 98% em mol hidrolisado.

4. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação 3, em que o álcool polivinílico tem uma viscosidade de até 10 centipoisequando em uma solução aquosa a 4% a 20°C.

5. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação 3, em que o álcool polivinílico tem um peso molecular médio na faixa de 7.000 a 85,000.

6. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação 2, em que o agente reticulador multifuncional é um aldeído multifuncionalselecionado a partir do grupo que consiste em glioxal ou glutaraldeído, ousua mistura.

7. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação 6, em que o aldeído multifuncional é bloqueado pela reação com um agentebloqueador antes de adicionar à composição aquosa curável.

8. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação 7, em que o agente bloqueador é pelo menos um selecionado a partir dogrupo que consiste em uréia, etileno uréia, sorbitol e etileno glicol.

9. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação 7,em que o pH está na faixa de cerca de 2.5 cerca de 6.0.

10. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação-2, em que o catalisador é selecionado a partir de um grupo que consiste emcloreto de amônio, sal de alumínio, ácido fosfórico, ácido p-toluenossulfônico, e misturas desses.

11. Composição aquosa curável de acordo com a reivindicação-10, em que o sal de alumínio é sulfato de alumínio, cloreto de alumínio, nitra-to de alumínio ou misturas desses.

12. Produto compósito que compreende um material lignocelu-lósico e um adesivo curado em que o adesivo curado é preparado pela curade uma composição aquosa que compreende:(a) um polímero que contém hidróxi;(b) um agente reticulador multifuncional que é pelo menos umselecionado a partir do grupo que consiste em um aldeído multifuncional, eum derivado desse, e opcionalmente(c) um catalisador;em que a proporção em peso de (a) : (b) é de 95:5 a cerca de-10:90.

13. Produto compósito de acordo com a reivindicação 12, emque o dito polímero que contém hidróxi é álcool polivinílico.

14. Produto compósito de acordo com a reivindicação 13, emque o material lignocelulósico é madeira compensada.

15. Produto compósito de acordo com a reivindicação 13, emque o material lignocelulósico é aglomerado de fibra, chapas de fibra de mé-dia densidade ou painel de tiras de madeira orientadas.

16. Método de formar um produto compósito que compreendeaplicar uma composição aquosa curável a material lignocelulósico e curarpara formar o produto compósito, em que a composição aquosa curávelcompreende:(a) um polímero que contém hidróxi;(b) um agente reticulador multifuncional que é pelo menos umselecionado a partir do grupo que consiste em um aldeído multifuncional, eum derivado desse, e opcionalmente(c) um catalisador;em que a proporção em peso de (a) : (b) é de 95:5 a cerca de 10:90.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, em que o dito po-límero que contém hidróxi é álcool polivinílico.

18. Método de acordo com a reivindicação 17, em que o materi-al lignocelulósico é madeira compensada.

19. Método de acordo com a reivindicação 17, em que o materi-al lignocelulósico é aglomerado de fibra, chapa de fibra de média densidadeou painel de tiras de madeira orientadas.