BRPI0712231A2 - sistema adesivo - Google Patents
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Abstract
SISTEMA ADESIVO. A presente invenção refere-se a um sistema adesivo compreendendo uma proteína e um ou mais polímeros contendo grupos amino primário, secundário ou terciário ou grupos amida pendentes. Também refere-se a um método de produção de um produto à base de madeira laminado e um aglomerado.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA ADESIVO".
A presente invenção refere-se a um sistema adesivo e um méto- do de produção de um produto à base de madeira.
Introdução
Resinas à base de formaldeído tais como resina de fenol- formaldeído, resina de melamina-formaldeído e resina de uréia-formaldeído são amplamente usadas como aglutinantes na produção do produto à base de madeiras. Exemplos de tal produtos à base de madeira são produtos compósito compreendendo camadas coladas juntas tais como compensado, produtos de assoalho laminado, assoalho folheado e outros produtos folhea- do usados, por exemplo, na mobília. Outros exemplos são produtos de pran- cha tais como painel de partículas, aglomerados e de fibra em que serrilhas e/ou de fibras, juntamente com um aglutinante, são prensados para formar uma prancha.
Na cura de uma resina à base de formaldeído, formaldeído pode ser liberado tanto durante a fabricação do produto à base de madeira quanto também mais tarde durante o uso do produto. Emissão de formaldeído ao ar interno é uma preocupação principal desde muitos anos por razões de saú- de.
Há uma demanda crescente para adesivos de madeira livres formaldeído que dão resistência à ligação suficiente e qualidade de produto final total tornando-os adequados como alternativas aos adesivos da técnica anterior contendo resinas à base de formaldeído.
Resistência à água e resistência à ligação são em geral proprie- dades importantes que refletem qualidade para os produtos à base de ma- deira. Em geral, existem parâmetros de qualidade específicos exigidos para satisfazer um padrão estabelecido para um produto final específico. Por e- xemplo, um aglomerado necessita satisfazer certos padrões em termos de, por exemplo, ligação interna, intumescimento de espessura e absorção de água, enquanto um produto de assoalho laminado necessita satisfazer cer- tos padrões em termos de, por exemplo, deslaminação. Adesivos à base de proteína foram usados na produção de compensado a muitas décadas passadas mas foram substituídos por resinas à base de formaldeído devido a seu desempenho superior. Recentemente, foram propostos diferentes tipos de adesivos à base de proteína. A WO 2005/113700 A1, US 2004/0037906 e US 2004/0089418 descrevem compo- sições adesivas à base de proteína de soja. Um outro exemplo de um adesi- vo à base de proteína é descrito em Li e outros, "Soy-based adesivos with 1,3-dichloro-2-propanol as a agente de cura", Wood and Fiber Science, 36(2), 2004, págs. 186-194. A US 2002/0005251 descreve um adesivo à ba- se de isolado de proteína de soja. A US 2005/0166796 revela uma composi- ção adesiva compreendendo isolado de proteína de soja. A US 6.790.271 e a US 2005/0234156 descrevem composições adesivas compreendendo iso- lado de proteína de soja usado para a formação de um aglomerado.
No entanto, há ainda uma necessidade de um adesivo de madei- ra à base de proteína alternativa que dá alta resistência à ligação e alta qua- lidade de produto.
Correspondentemente, a presente invenção provê uma compo- sição adesiva à base de proteína que dá excelente resistência à colagem e qualidade de produto em termos de, por exemplo resistência à água. Tam- bém, é provido um método de produção de produtos à base de madeira. A invenção
A presente invenção provê um sistema adesivo compreendendo uma proteína e um ou mais polímeros (P) contendo grupos amino primário, secundário e terciário ou grupos amino pendentes.
Pelo termo "grupos amida" é aqui também incluídos grupos for- mamida.
A estrutura de -NH- como parte de um grupo amida, ou grupo formamida, aqui não deve ser visto como um grupo amino.
Por "sistema adesivo" aqui quer se dizer uma combinação de dois ou mais componentes que forma, e funciona como, um adesivo de ma- deira. No termo "adesivo" é aqui também incluído o termo "aglutinante".
A presente invenção também refere-se a um método de produ- ção de um produto à base de madeira compreendendo provisão de um sis- tema adesivo, compreendendo uma proteína um ou mais polímeros de vinila (P) contendo grupos amino primário, secundário e terciário, ou grupos amino pendantes, sobre um ou mais pedaços de um material à base de madeira e união dos pedaços com um ou mais pedaços de um material, de preferência material à base de madeira.
O material à base de madeira compreende um material de ma- deira que pode estar em qualquer forma tal como uma folha, uma lamela, uma serrilha ou um aglomerado.
A razão em peso de proteína para polímeros (P) é adequada- mente de cerca de 1:2 a cerca de 100:1, de preferência de cerca de 1:1 a cerca de 20:1, mais de preferência de cerca de 2:1 a cerca de 10:1.
Em uma concretização, o sistema adesivo compreende uma composição adesiva.
A composição adesiva adequadamente compreende de cerca de 1 a cerca de 99% em peso de proteína, de preferência de cerca de 3 a cerca de 75% em peso, mais de preferência de cerca de 5 a cerca de 50% em pe- so. A composição adesiva é de preferência uma composição aquosa.
A composição adesiva adequadamente compreende de cerca de 0,1 a cerca de 99% em peso de o(s) um ou mais polímeros (P), de preferên- cia de cerca de 1 a cerca de 80% em peso, mais de preferência 2 a cerca de 50% em peso, ainda mais de preferência de cerca de 2 a cerca de 25% em peso, mais de preferência de cerca de 5 a cerca de 15% em peso.
O teor de sólidos na composição adesiva é adequadamente de cerca de 10 a cerca de 95% em peso, de preferência de cerca de 20 a cerca de 75% em peso, mais de preferência de cerca de 30 a cerca de 50% em peso.
Em uma concretização, o sistema adesivo compreende a proteí- na e o(s) um ou mais polímeros (P) como componentes separados, que de preferência permanecem separados até seu uso real no processo de cola- gem. Os componentes separados do sistema adesivo podem também ser misturados por um tempo curto antes do uso real no processo de colagem, desse modo formando uma composição adesiva da presente invenção. Por "tempo curto" aqui adequadamente quer se dizer menos do que cerca de 1 hora, de preferência menos do que cerca de 30 minutos, mais de preferência menos do que cerca de 15 minutos.
Em uma concretização do método da invenção, o sistema adesi- vo é provido sobre um ou mais pedaços de um material à base de madeira como componentes separados, em que um componente compreende a pro- teína e um outro componente compreende o(s) um ou mais polímeros (P).
O componente compreendendo proteína pode compreender uma dispersão ou uma solução de proteína, ou compreendem a proteína como um material seco. A solução ou dispersão de proteína é de preferência a- quosa. O componente compreendendo o(s) um ou mais polímeros (P) é a- dequadamente uma solução ou uma dispersão, de preferência uma disper- são ou solução aquosa, ou como um material sólido. Como um componente separado do sistema adesivo, o polímero (P) está adequadamente presente em uma composição aquosa compreendendo de cerca de 0,1 a cerca de 99% em peso de polímero (P), de preferência de cerca de 1 a cerca de 80% em peso, mais de preferência de cerca de 2 a cerca de 50% em peso, ainda mais de preferência de cerca de 2 a cerca de 25% em peso, com mais prefe- rência de cerca de 3 a cerca de 15% em peso.
A composição aquosa compreendendo o(s) um ou mais políme- ros (P) pode ulteriormente compreender sais inorgânicos ou orgânicos. Uma parte do(s) um ou mais polímeros (P) pode ser ionicamente carregada, de preferência cationicamente carregada. A quantidade de contra-íons negati- vos dos sais na composição aquosa é adequadamente de 0 a cerca de 50% em peso, de preferência de cerca de 1 a cerca de 30% em peso, mais de preferência de cerca de 2 a cerca de 20% em peso.
Quando providos como componentes separados do sistema a- desivo sobre o(s) um ou mais pedaços de material à base de madeira, é de preferência uma aplicação seqüencial de componente do sistema adesivo compreendendo um primeiro componente aplicado e um segundo compo- nente aplicado. Em uma concretização do método da invenção, o primeiro com- ponente aplicado compreende uma proteína, ou como uma solução ou uma dispersão, ou como um material seco, e o segundo componente aplicado compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais polímeros (P).
Em uma concretização do método da invenção, o primeiro com- ponente aplicado compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais polímeros (P) e o segundo componente aplicado compreende uma pro- teína, ou como uma solução ou uma dispersão, ou como um material seco.
Em uma concretização do método da invenção, o primeiro com- ponente aplicado sendo uma solução ou uma dispersão é seco depois da aplicação antes que o segundo componente seja aplicado. Nesse caso, o primeiro componente aplicado é de preferência uma solução ou uma disper- são do(s) um ou mais polímeros (P).
Adequadamente, nenhum composto, a proteína não deve ser considerada, compreendendo quaisquer grupos funcionais de hidroxila fenó- lica ou tiol está compreendido no sistema adesivo.
Pretende-se que nenhum componente não-polimérico adicional aja como um agente de cura esteja adequadamente presente no sistema adesivo.
Exemplos de proteínas adequadas são proteínas nativas e pro- teínas modificadas que se originam de, por exemplo, leite (caseína), soja, batata, milho, trigo, arroz, ervilhas etc.. Exemplos de produtos de proteína de soja adequada incluem concentrado de proteína de soja, farinha de sojal, hidrolisado de proteína de soja e isolado de proteína de soja. De preferência, a proteína é um isolado de proteína de soja (SPI). A proteína é adequada- mente provida para o uso na presente invenção na forma de um produto tal como uma farinha de proteína ou um isolado de proteína. O teor de proteína na farinha de proteína ou no isolado de proteína é adequadamente de cerca de 30 a cerca de 100% em peso, de preferência de cerca de 50 a cerca de 100% em peso, mais de preferência de cerca de 70 a cerca de 100% em peso. A proteína não foi adequadamente modificada com qualquer composto de doação de hidroxila fenólica.
Uma composição aquosa compreendendo 12% em peso da pro- teína tem adequadamente uma viscosidade (Brookfield, 12 rpm, eixo 4, a 20°C) de desde cerca de 500 a cerca de 5.000.000 mPa*s, de preferência de cerca de 1.000 a cerca de 2.000.000 mPa*s, mais de preferência de cerca de 50.000 a cerca de 1.500.000 mPa*s. com mais preferência de cerca de 100.000 a cerca de 1.000.000 mPa*s.
O(s) um ou mais polímeros (P) têm adequadamente um peso molecular médio por peso de desde cerca de 1.000 a cerca de 5.000.000 g/rnols, de preferência de cerca de 10.000 a cerca de 2000.000 g/mols.
Em uma concretização da invenção, adequadamente de cerca de 5 a cerca de 100% das unidades de monômero no(s) um ou mais políme- ros (P) contêm um grupo amino ou grupo amida pedante, de preferência de cerca de 25 a cerca de 100%, mais de preferência de cerca de 50 a cerca de 100%, ainda mais de preferência de cerca de 90 a cerca de 100%. Mais de preferência todas as unidades de monômero no(s) um ou mais polímeros (P) contêm um grupo amino ou um grupo amida pendente.
Em uma concretização, o(s) um ou mais polímeros (P) adequa- damente pertencem ao grupo de polímeros de vinila. Em tal caso, o(s) um ou mais polímeros (P) de preferência pertencem ao grupo de polivinil amina, poli(álcool polivinílico-co-vinilamina), poli(álcool polivinílico-co- vinilformamida), polialil amina, e polivinil formamida. Mais de preferência o(s) um ou mais polímeros de vinila (P) contêm um grupo amina primária. Mais de preferência vinil polímero (P) é polivinil amina.
Em uma concretização, o(s) um ou mais polímeros (P) adequa- damente contêm grupos amino primário ou grupos amino pendentes. O(s) um ou mais polímeros (P) de preferência pertencem ao grupo de polivinil amina, poli(álcool polivinílico-co-vinil amina), poli(álcool polivinílico-co- vinilformamida), polialilamina, polietileno imina e polivinil formamida. Mais de preferência polímero (P) é polivinil amina ou polietileno imina.
Os grupos amino no(s) um ou mais polímeros (P) estão adequa- damente presentes em estruturas acíclicas.
Polivinil amina é usualmente produzida por hidrolisação de poli- vinil formamida para dar um certo grau. Por "polivinil amina" aqui quer se dizer uma polivinil amina em que a razão em mol de amina groups para gru- pos formamida é de 5:95 a 100:0. Se a razão em mol de amina groups para grupos formamida for menos do que 5:95 o polímero é definido como uma polivinil formamida. A razão em mol de grupos amina para grupos formamida na polivinil amina é de preferência de cerca de 10:90 a cerca de 100:0, mais de preferência de cerca de 50:50 a cerca de 100:0, mais de preferência de cerca de 80:20 a cerca de 100:0.
Poli(álcool vinílico-co-vinil amina) é usualmente produzida por copolimerização de acetato de vinila e vinil formamida seguido por hidrólsie que dá um copolímero tendo unidade de vinil amina e álcool vinílico. Pode também haver grupos formamida restantes no copolímero e também grupos acetato restantes. A razão em mol de grupos amina para grupos formamida na poli(álcool vinílico-co-vinil amina) é de 5:95 a 100:0. Se a razão por nú- mero de grupos amina para grupos formamida for menos do que 5:95 o po- límero é definido como uma poli(álcool vinílico-co-vinil formamida). A razão em mol de grupos hidroxila para grupos acetato na poli(álcool vinílico-co-vinil amina) ou na poli(álcool vinílico-co-vinil amida) é adequadamente de cerca de 25:75 a 100:0, de preferência de cerca de 75:25 a 100:0. A razão em mol de grupos amina e formamida para grupos hydroxila e acetato na poli(álcool vinílico-co-vinil formamina) ou poli(álcool vinílico-co-vinil formamida) é ade- quadamente de cerca de 3:97 a cerca de 100:0, de preferência de cerca de 10:90 a cerca de 100:0, mais de preferência de cerca de 25:75 a cerca de 100:0.
O(s) um ou mais polímeros (P) têm adequadamente um peso molecular médio por peso de desde cerca de 1.000 a cerca de 5.000.000 g/mois, de preferência de cerca de 10.000 a cerca de 2000.000 g/mols.
O sistema adesivo adequadamente ulteriormente compreende um ou mais polímeros (P1) contendo grupos acetoacetóxi, de preferência como um componente separado ou como misturado com o componente de proteína. O teor de grupos acetoacetóxi no(s) um ou mais polímeros (P) é adequadamente de cerca de 0,05 a cerca de 15% em mol, de preferência de cerca de 1 a cerca de 10% em mol.O(s) um ou mais polímeros (P1) de pre- ferência compreendem álcool polivinílico acetoacetilado (AAPVA).
O(s) um ou mais polímeros (P1) adequadamente têm um peso molecular médio por peso de desde cerca de 1.000 a cerca de 5.000.000 g/mois, de preferência de cerca de 10.000 a cerca de 2000.000 g/mols.
Como um componente separado do sistema adesivo, o polímero (P1) está adequadamente presente em uma composição aquosa compreen- dendo de cerca de 0,1 a cerca de 99% em peso de polímero (P1), de prefe- rência de cerca de 1 a cerca de 80% em peso, mais de preferência de cerca de 2 a cerca de 50% em peso, ainda mais de preferência de cerca de 2 a cerca de 25% em peso, com mais preferência de cerca de 3 a cerca de 15% em peso.
O(s) um ou mais componentes do sistema adesivo compreen- dendo proteína, polímero (P) e opcionalmente polímero (P1) respectivamen- te, ou a composição adesiva compreendendo proteína e polímero (P), e op- cionalmente polímero (P1), pode ulteriormente compreender aditivos e mate- riais de enchimento tal como caulim.
Em uma concretização do método a composição adesiva é seca depois da aplicação e mais tarde é ativada por adição de água ou uma com- posição aquosa compreendendo o(s) um ou mais polímeros (P) ou uma composição aquosa compreendendo um ou mais polímeros (P1).
Em uma concretização, o sistema adesivo compreende a proteí- na, o(s) um ou mais polímeros (P) e o(s) um ou mais polímeros (P1) como componentes separados que permanecem separados até seu uso real no processo de colagem. Os componentes separados do sistema adesivo po- dem também ser misturados por um tempo curto antes do uso real no pro- cesso de colagem, desse modo formando uma composição adesiva da pre- sente invenção. Por "tempo curto" que se dizer aqui adequadamente menos do que cerca de 1 hora, de preferência menos do que cerca de 30 minutos, mais de preferência menos do que cerca de 15 minutos. Em uma concretização do método da invenção, o sistema adesi- vo é aplicado sobre um ou mais pedaços de um material à base de madeira como componentes separados, em que um componente compreende a pro- teína, um outro componente compreende o(s) um ou mais polímeros (P)1 e um outro componente compreende o(s) um ou mais polímeros (P1). O com- ponente compreendendo proteína pode compreender uma uma dispersão ou solução de proteína, ou compreende a proteína como um material seco. O componente compreendendo o(s) um ou mais polímeros (P) é adequada- mente uma solução ou uma dispersão. O componente compreendendo o(s) um ou mais polímeros (P1) é adequadamente uma solução ou uma dispersão.
Em uma concretização do método um primeiro componente apli- cado compreende uma solução ou uma dispersão da proteína e o(s) um ou mais polímeros (P), que é seco antes da aplicação de um segundo compo- nente que compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais polímeros (P1).
Em uma concretização do método um primeiro componente apli- cado compreende uma solução ou uma dispersão da proteína e o(s) um ou mais polímeros (P1), que é seco antes da aplicação de um segundo compo- nente que compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais polímeros (P).
Em uma concretização do método um primeiro componente apli- cado compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais políme- ros (P), que é seco antes aplicação de um segundo componente que com- preende uma solução ou uma dispersão de uma proteína e o(s) um ou mais polímeros (P1).
Em uma concretização do método um primeiro componente apli- cado compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais políme- ros (P1), que é seco antes da aplicação de um segundo componente que compreende uma solução ou uma dispersão de uma proteína e o(s) um ou mais polímeros (P).
A quantidade de proteína e um ou mais polímeros (P) e o(s) um ou mais polímeros opcionais (P1) na composição adesiva adequadamente produzidos pelo menos 75% em peso de componentes tendo um peso mole- cular igual a ou acima de 1000 g/mois, também adequadamente de cerca de 75 a cerca de 100% em peso, de preferência pelo menos 85% em peso, também de preferência de cerca de 85 a cerca de 100% em peso, mais de preferência pelo menos 95% em peso, também mais de preferência de cerca de 95 a cerca de 100% em peso.
A invenção ulteriormente refere-se ao uso do sistema adesivo de acordo com a invenção para a colagem de pedaços de materiais à base de madeira que formam um produto à base de madeira.
Em uma concretização da presente invenção, os pedaços de material à base de madeira são folhas ou lamelas. Nesse caso, o produto à base de madeira é adequadamente um material de assoalho laminado, as- soalho folheado, um material de mobília folheado, compensado, um painel de parede, um painel de telhado ou um feixe laminado.
Em uma concretização da presente invenção, os pedaços de material à base de madeira são serrilhas ou aglomerados, tais como laças, fitas de carpinteiro, flocos, serragem e qualquer material à base de madeira similar finamente dividido. Nesse caso, o produto à base de madeira é ade- quadamente um algomerado, painel de partículas ou painel de fibra, ou um painel de fibra orientado ("oriented strand board").
O teor de umidade dos aglomerados a serem usados na presen- te invenção é adequadamente de cerca de 0 a cerca de 20% em peso, de preferência de cerca de 1 a cerca de 10% em peso, mais de preferência de cerca de 1,5 a cerca de 5% em peso.
A razão em peso de aglomerados para sistema adesivo, calcu- lada como peso seco, é adequadamente de cerca de 100:1 a cerca de 1:1, de preferência de cerca de 50:1 a cerca de 2:1, mais de preferência de cerca de 30:1 a cerca de 2,5:1, com mais preferência de cerca de 15:1 a cerca de 3:1.
Os métodos de acordo com a invenção adequadamente com- preende as etapas de contato de um ou mais pedaços de material à base de madeira com o sistema adesivo de acordo com a invenção, pressão e desse modo unindo pedaços de material à base de madeira com outro material à base de madeira. A pressão adequadamente ocorre a uma temperatura ele- vada. O material à base de madeira pode ser de qualquer tipo e forma de material à base de madeira tais como lascas, fibras, folhas, lâminas, folhas de madeiras compensadas, pedaços etc. O método adequadamente com- preende aplicação da composição adesiva de acordo com a invenção sobre uma superfície do material à base de madeira seguido por pressão. Preten- de-se que a temperatura de pressão dependa de qual produto à base de madeira seja fabricda mas é adequadamente de cerca de 50 a cerca de 250°C e de preferência de cerca de 70 a cerca de 200°C. Para produtos de painel de partículas, aglomerados e de fibra, a temperatura de pressão é de preferência de cerca de 100 a cerca de 225°C, mais de preferência de cerca de 150 a cerca de 200°C. Para produtos laminados, tais como produtos de compensado, assoalho laminado ou assoalho folheado, a temperatura de pressão é de preferência de cerca de 70 a cerca de 175 °C, mais de prefe- rência de cerca de 90 a cerca de 160°C.
O tempo de pressão e temperatura de pressão são ligados de modo que as temperaturas de pressão mais baixas em geral exigem tempos de pressão mais longos. O produto à base de madeira a ser produzido tam- bém não determina tempos de pressão e temperaturas de pressão adequa- dos. O tempo de pressão é adequadamente pelo menos cerca de 10 s, tam- bém adequadamente de cerca de 10 s a cerca de 60 minutos, de preferência pelo menos cerca de 30 s, também de preferência de cerca de 30 s a cerca de 30 minutos, mais de preferência pelo menos cerca de 1 minuto, também de preferência de cerca de 1 a cerca de 15 minutos.
Em uma concretização, quando da fabricação de produtos lami- nados, o método adequadamente compreende aplicação da composição adesiva de acordo com a invenção sobre uma superfície de modo que a Ii- gação com cola compreendesse uma quantidade originalmente aplicada de desde cerca de 0,1 a cerca de 500 g/m2. A quantidade aplicada depende do produto a ser produzido: para a compressão de folhas de madeiras compen- sadas moldadas é de preferência de cerca de 50 a cerca de 200 g/m2, para o material de assoalho laminado é de preferência de cerca de 100 a cerca de 160 g/m2. O limite superior adequado também depende de qual tipo de material à base de madeira que é aplicado com a solução. A composição adesiva pode ser aplicada em uma ou ambas as superfícies a serem unidas. Se aplicada em ambas as superfícies, a soma das quantidades aplicadas em cada superfície corresponderá às quantidades preferidas para a ligação com cola total especificada.
Em uma outra concretização, quando da fabricação de produtos laminados, o método adequadamente compreende aplicação do sistema adesivo de acordo com a invenção como componentes separados da proteí- na e do polímero (P) sobre uma superfície. Adequadamente, tanto a proteína quanto o polímero (P) são aplicados como composições aquosas. Alternati- vamente, pretende-se que a proteína e o polímero (P) possam ser aplicados sobre superfícies a serem unidas. Quaisquer um ou mais polímeros opcinais (P1) são adequadamente aplicados como um componente separado ou co- mo juntamente com a proteína. A quantidade total de sistema adesivo apli- cado sobre uma ou ambas as superfícies é tal que a união com cola com- preenderá uma quantidade originalmente aplicada de desde cerca de 0,1 a cerca de 500 g/m2. A quantidade aplicada depende do produto a ser produ- zido: para a compressão de folhas de madeiras compensadas moldadas é de preferência de cerca de 50 a cerca de 200 g/m2, para o material de asso- alho laminado é de preferência de cerca de 100 a cerca de 160 g/m2. O limi- te superior adequado também depende de que tipo de material à base de madeira que é aplicado com a solução.
Em uma outra concretização, quando da fabricação de pranças de partículas, aglomerados ou de fibra, o método adequadamente compre- ende aplicação do sistema adesivo de acordo com a invenção como compo- nentes separados da proteína e o(s) um ou mais polímeros (P) sobre as ser- rilhas. A proteína pode ser aplicada em forma seca ou como presente em uma composição aquosa. De preferência, a proteína é aplicado em forma seca. O(s) um ou mais polímeros (P) são adequadamente aplicados como uma composição aquosa. Alternativamente, o(s) um ou mais polímeros (P) são aplicados como um sólido. O(s) um ou mais polímeros (P) são de prefe- rência primeiramente adicionados às lascas seguido por adição da proteína. Se o(s) um ou mais polímeros (P) for(em) sólidos e a proteína estiver em forma seca ele(s) pode(m) também ser adicionado(s) como uma mistura, de preferência depois que água foram adicionada às serrilhas, a não ser que as serrilhas usadas tenham um teor de umidade suficiente para alcançar um resultado de ligação aceitável.
A presente invenção também refere-se a um produto à base de madeira obtenível pelo método de produção de um produto à base de ma- deira.
A invenção é ulteriormente ilustrada por meio dos seguintes e- xemplos não limitantes. Partes e percentagens referem-se a partes em peso respectivamente percentagem em peso, a não ser que de outra maneira a- firmado.
Exemplos
Exemplo 1:
Aglomerados foram fabricados por misturação de 864 g serri- lhas, tendo um teor de umidade de 2% em peso, com quantidades crescen- tes de uma solução aquosa de cerca de 4% em peso (11% em peso incluin- do sais) polivinil amina (Lupamin® 9095 da Basf), seguido por misturação em cerca de 80 g de uma proteína respectivamente. Tanto isolado de proteí- na de soja (Supro® 500E de Solae) quanto farinha de soja (Provabis® 200/80 da Cargil Foods) foram usados. O SPI tinha um teor de proteína de >90% em peso e um teor de seco 94% em peso e a farinha de soja tinha um teor de proteína de 52-56% em peso e um teor de seco de 93-95% em peso. A mistura de lascas foi transformada em folhas de 30x30 cm e foi comprimi- da a 185°C por três minutos e foi comprimida em uma prancha de 16 mm de espessura. A seqüência de pressão era de 160 kg/cm2 durante 30 s, 40 kg/cm2 durante 2,5 min e nenhuma pressão durante os últimos 30 s. A resis- tência à tração (ligação interna, IB) era medida por colagem de pedaços de 5 χ 5 cm sobre dois blocos de metal e separá-los com força. Para o melhor valor de IB também intumescimento de espessura (TSW) e absorção de á- gua (ABS) eram medidos. Intumescimento de espessura é medido por de- terminação do grau do intumescimento depois que um pedaço de 5 χ 5 cm foi imerso em água (20°C, 24 hrs). Absorção de água é medida por determi- nação do aumento de peso depois que um pedaço de 5 χ 5 cm foi imerso em água (20°C, 24 h).
Tabela 1.
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Está concluído que a adição de polivinilamina aumenta a resis- tência à ligação interna.
Exemplo 2:
Aglomerados foram fabricados em uma escala menor por mistu- ração de 50,7 g de serrilhas respectivamente, tendo um teor de umidade de 2% em peso, com 10,9 g de uma solução aquosa de cerca de 4% em peso (11% em peso incluindo sais) polivinil amina (Lupamin® 9095 de Basf), se- guido por misturação em cerca de 5 g de uma proteína. As proteínas um iso- lado de proteína de soja (SPI) (Nurish® 1500 de Solae) tendo um teor de proteína de >90% em peso e um teor de seco cerca de 94% em peso, uma proteína de milho (Glutalys® de Roquette) tendo um teor de proteína de cer- ca de 57% em peso e um teor de seco cerca de 88% em peso, e uma prote- ína de batata (Tubermine® de Roquette). As proteínas foram também testa- das sem qualquer polímero contendo grupo amina ou amida, mas com água adicionada para alcançar um teor de umidade antes da pressão para a mis- tura de lascas de 16,1% em peso. A mistura de lascas foi pressionada para formar pranchas de 10 mm de espessura. A pressão foi produzida a 9 kg/cm2 a 180-185°C durante 5 minutos. A resistência a ligação interna (IB) era medida por colagem de pedaços de 5 χ 5 cm sobre dois blocos de metal e separando-os com força.
Tabela 2.
<table>table see original document page 16</column></row><table>
Está incluído que o efeito de adição de polivinilamina está pre- sente para diferentes tipos de proteínas.
Exemplo 3:
Aglomerados foram fabricados por misturação de 864 g de serri- Ihas, tendo um teor de umidade de 2% em peso, com 205 g de uma solução aquosa de cerca de 4% em peso (11% em peso incluindo sais) polivinil ami- na (Lupamin® 9095 de Basf), seguido por misturação em cerca de 85 g de uma proteína. As proteínas um isolado de proteína de soja (Supro® 500E de Solae) tendo um teor de proteína de >90% em peso e um teor de seco 94% em peso, uma proteína de milho (Glutalys® de Roquette) tendo um teor de proteína de cerca de 57% em peso e um teor de seco cerca de 88% em pe- so e uma proteína de batata (Tubermine® de Roquette) tendo um teor de proteína de 78% em peso e um teor de seco 91% em peso, respectivamente foram usados. O teor de umidade da mistura de lascas antes da pressão era determinado. As misturas de lascas foram transformadas em folhas de 30x30 cm e foi pressionada a 185°C por três minutos para formar pranchas de 16 mm de espessura. A seqüência de pressão era de 160 kg/cm2 durante 30 s, 40 kg/cm2 durante 2,5 min e nenhuma pressão durante os últimos 30 s. A resistência à tração (ligação interna, IB) era medida, bem como intumes- cimento de espessura e absorção de água.
Tabela 3.
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É concluído a adição de polivinilamina dá excelente valores de resistência à ligação ir.ter-na e ôe resistência a água para vários tipos de pro- teína.
Exemplo 4:
Aglomerados foram fabricados em uma escala menor por mistu- ração de 50,7 g de serrilhas respectivamente, tendo um teor de umidade de 2% em peso, com 1,2 g de polímeros contendo grupo amina ou amida adi- cionados como soluções tendo teores secos de entre 10 e 20% em peso, seguido por misturação em 5,0 g de isolado de proteína de soja (Supro® 500E de Solae). O SPI tinha um teor de proteína de >90% em peso e um teor de seco 94% em peso. A mistura de lascas foram pressionadas para formar pranchas de 10 mm espessura. A pressão foi produzida a 9 kg/cm2 at 180-185°C durante 5 minutos. A resistência à ligação interna (IB) era medida por colagem de pedaços de 5 χ 5 cm sobre dois blocos de metal e separan- do-os com força.
Tabela 4.
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1 Lupamin® 9000 (Basf)1 2 Lupasol® SC-86X (Basf), 3Lupamin® 9095 (Basf),
4 M6i (ErkoI),
Praestaret K325 (Basf), 6 PEI 25000 (Aldrich)
Exemplo 5:
Uma composição adesiva foi produzida por misturação de 16 g de um isolado de proteína de soja (Supro® 500E de Solae) e 100 g de uma solução aquosa de cerca de 7,5% em peso (22% em peso incluindo sais) polivinil amina (Lupamin® 9095 de Basf). O SPI tinha um teor de proteína de >90% em peso e um teor de seco 94% em peso. O peso molecular médio por peso da polivinil amina era de 340.000 g/mols. Como uma referência de 16 g do mesmo isolado de proteína de soja (SPI) foram misturados com 100 g de água Milli-Q. Produtos folheados foram fabricados por colagem de uma folha de madeira compensada de 0,6 mm de faia sobre um aglomerado. A composição adesiva foi aplicada sobre uma partícula de 15 χ 15 cm em uma quantidade de 120 g/m2. O conjunto foi pressionado durante 2 minutos a 130°C. A resistência à colagem medida como rasgo de fibra (formão), quan- to mais alto o valor melhor) era medida 5, 30 e (apenas para SPI) 60 segun- dos e (apenas para SPI + polivinilamina) como um conjunto frio, respectiva- mente, depois da pressão.
Tabela 5.
<table>table see original document page 19</column></row><table>
* não-medido
Está incluído que adição de polivinil amina aumenta a resistência à ligação.
Exemplo 6:
Uma composição adesiva foi produzida por misturação de 36 g de um isolado de proteína de soja (Supro® 500E de Solae) e 1,8 g de uma solução aquosa de cerca de 12,5% em peso de um epicloridrina de poliami- naamida (PAAE) (Kymene® 557 de Hercules). O SPI tinha um teor de prote- ína de >90% em peso e um teor de seco 94% em peso. Como uma referên- cia uma composição de 12 g do isolado de proteína de soja em 100 ml água foi usada. As composições foram cada uma aplicadas sobre 15 χ 15 cm a- glomerados em uma quantidade de 160 g/m2. Folhas de madeiras compen- sadas de faia (0,6 mm) foram então pressionadas sobre as pranchas. Os conjuntos foram pressionados durante 1 minuto at 130°C. A resistência à colagem medida como rasgo de fibra (formão) era medida em um conjunto quente (diretamente depois da pressão) e em um conjunto frio, respectiva- mente, depois da pressão.
Tabela 6.
<table>table see original document page 19</column></row><table>
Está incluído que o uso de PAAE em combinação com SPI tem um impacto negativo sobre a resistência à ligação.
Exemplo 7:
Uma composição adesiva foi produzida por misturação de 8 g de um isolado de proteína de soja (Supro® 500E de Solae) e 50 g de uma solu- ção aquosa de cerca de 7,5% em peso (22% em peso incluindo sais) polivinil amina (Lupamin® 9095 de Basf). O SPI tinha um teor de proteína de >90% em peso e um teor de seco de 94% em peso. O peso molecular médio por peso da polivinil amina era de 340.000 g/mols. A composição adesiva era aplicada sobre 15 χ 15 cm de aglomerados em uma quantidade de 120 g/m2. O adesivo aplicado foi deixado secar por 5 dias. As camadas adesivas em duas pranchas foram então reumidecidos com 1,5 g de água e de 1,1 g de uma solução (10% em peso) de álcool polivinílico acetoacetilado (AAPVA) (Gohsefimer® Z-220 de Nippon Gohsei) respectivamente. Folhas de madei- ras compensadas de faia (0,6 mm) foram então pressionadas sobre as pran- chas. Os conjuntos foram pressionados durante 1 minuto a 130°C. A resis- tência a colagem medida como rasgo de fibra (formão) era medida em um conjunto quente (diretamente depois da pressão) e em um conjunto frio, res- pectivamente, depois da pessão.
Tabela 7.
<table>table see original document page 20</column></row><table>
Está incluído que adição de AAPVA ulteriormente aumenta a resistência a ligação.
Exemplo 8:
Uma composição adesiva foi produzida por misturação de 16 g de um isolado de proteína de soja (Supro® 500E de solae) e 100 g de uma solução aquosa of cerca de 7,5% em peso (22% em peso incluindo sais) polivinil amina (Lupamin® 9095 de BASF). O SPI tinha um teor de proteína de >90% em peso e um teor de seco de 94% em peso. O peso molecular médio por peso da polivinil amina era de 340.000 g/mols. Como uma refe- rência de 16 g do mesmo isolado de proteína de soja foram misturados com 100 g de água Milli-Q. Produtos de assoalho para testagem de ANSI foram fabricados por colagem de uma camada de topo de faia sobre um lado de um material de núcleo e uma folha de madeira compensada assada sobre a outra. Um conjunto foi pressionado durante 5 minutos a 90°C e um outro conjunto foi pressionado durante 5 minutos a 130°C. Como uma outra refe- rência o mesmo tipo de produto de assoalho era fabricado usando-se um EPI (emulsão isocianato de polímero) sistema adesivo. A deslaminação de acordo com ANSI foi testada (1 ciclo: 31x73 mm pedaços, encharcamento com água por 4 h a 24°C, secagem em forno por 19 h a 50°C).
Tabela 8.
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Está incluído que um desempenho equivalente a um sistema de EPI pode ser alcançado com a composição adesiva de acordo com a pre- sente invenção.
Claims (29)
1. Sistema adesivo compreendendo uma proteína e um ou mais polí- meros (P) contendo grupos amino primário, secundário ou terciário, ou gru- pos amida pendentes.
2. Sistema adesivo de acordo com a reivindicação 1, em que a razão em peso de proteína para o(s) um ou mais polímeros (P) no sistema adesivo é de cerca de 2:1 a cerca de 10:1.
3. Sistema adesivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 1 e 2, que compreende uma composição adesiva.
4. Sistema adesivo de acordo com a reivindicação 3, em que a composição adesiva compreende de cerca de 5 a cerca de 50% em peso de proteína.
5. Sistema adesivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 3-4, em que a composição adesiva compreende de cerca de 5 a cerca de 15% em peso de o(s) um ou mais polímeros (P).
6. Sistema adesivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 1-2, que compreende a proteína e o(s) um ou mais polímeros (P) como componentes separados.
7. Sistema adesivo de acordo com a reivindicação 6, em que o(s) um ou mais polímeros (P) estão presentes em uma composição aquosa compreendendo de cerca de 2 a cerca de 25% em peso de polímeros (P).
8. Sistema adesivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 1-7, em que o(s) um ou mais polímero(s) (P) compreende(m) grupos amino primário ou grupos amida pendentes.
9. Sistema adesivo de acordo com qualquer uma das reivindica- ções de 1-8, em que o(s) um ou mais polímeros (P) pertecem ao grupo de polivinil amina, poli(álcool polivinílico- co-vinilamina), poli(álcool polivinílico- co-vinilformamida), polialil amina, polietileno imina e polivinil formamida.
10. Sistema adesivo de acordo com qualquer uma das reivindi- cações de 1-7, em que o(s) um ou mais polímero(s) (P) compreende(m) po- límeros de vinila.
11. Sistema adesivo de acordo com a reivindicação 10, em que o(s) um ou mais polímeros (P) pertece(m) ao grupo de polivinil amina, po- li(álcool polivinílico-co-vinilamina), poli(álcool polivinílico-co-vinilformamida), polialil amina, e polivinil formamida.
12. Sistema adesivo de acordo com qualquer uma das reivindi- cações de 1-11, que compreende um ou mais polímeros (P1) contendo gru- pos acetoacetóxi.
13. Sistema adesivo de acordo com a reivindicação 12, em que o(s) um ou mais polímeros (P1) compreendem álcool polivinílico acetoaceti- lado.
14. Método de produção de um produto à base de madeira com- preendendo provisão de um sistema adesivo como definido em qualquer uma das reivindicações de 1-13, sobre um ou mais pedaços um material à base de madeira e união de pedaços com um ou mais outros pedaços de um material.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, em que o sistema adesivo é provido sobre pedaços de um material à base de madeira como uma composição adesiva.
16. Método de acordo com a reivindicação 15, em que a compo- sição adesiva é seca depois da aplicação e mais tarde é ativada por adição de água ou uma composição aquosa compreendendo o(s) um ou mais polí- meros (P) ou uma composição aquosa compreendendo um ou mais políme- ros (P1) contendo grupos acetoacetóxi.
17. Método de acordo com a reivindicação 14, em que o sistema adesivo é provido sobre pedaços de um material à base de madeira como componentes separados, em que um componente compreende a proteína e um outro componente compreende o(s) um ou mais polímeros (P).
18. Método de acordo com a reivindicação 17, em que um pri- meiro componente aplicado compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais polímeros (P) e um segundo componente aplicado com- preende a proteína ou como uma solução ou uma dispersão, ou como um material seco.
19. Método de acordo com a reivindicação 17, em que um pri- meiro componente aplicado compreende uma solução ou uma dispersão da proteína e um segundo componente aplicado compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais polímeros (P).
20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de -18-19, em que o primeiro componente aplicado é seco depois da aplicação antes que o segundo componente seja aplicado.
21. Método de acordo com a reivindicação 17, em que um pri- meiro componente aplicado compreende uma proteína como um material seco, e o segundo componente aplicado compreende uma solução ou uma dispersão do(s) um ou mais polímeros (P).
22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de -14-21, em que o sistema adesivo compreende o(s) um ou mais polímeros (P1) como componente separado.
23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de -16 ou 22, em que o(s) um ou mais polímero(s) (P1) compreende(m) álcool polivinílico acetoacetilado.
24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de -14-23, em que os pedaços são folhas ou lamelas.
25. Método de acordo com a reivindicação 24, em que o produto à base de madeira é um material de assoalho laminado.
26. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de -14-23, em que os pedaços são serrilhas ou partículas de madeira.
27. Método de acordo com a reivindicação 26, em que o produto à base de madeira é um algomerado, painel de partículas ou painel de fibra.
28. Produto à base de madeira obternível pelo método como de- finido em qualquer uma das reivindicações de 14-27.
29. Uso do sistema adesivo como definido em qualquer uma das reivindicações de 1-13, para colagem de pedaços de materiais à base de madeira formando um produto à base de madeira.
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