BRPI1107078A2 - composição de aglutinante de termocura aquosa, estável, e, método para usar a composição de aglutinante de termocura aquosa estável - Google Patents

Abstract

composição de aglutinante de termocura aquosa, estável, e, método para usar a comt›os1ção de aglutwante de termocura aquosa estávelh a invenção fornece composições de aglutinante de termocura aquosas estáveis tendo um teor de sólidos totais de 15 % em peso ou maior, preferivelmente, 20 % em peso ou maior, e tendo vida de prateleira estendida compreendendo um ou mais açúcares de redução, um ou mais compostos de amina primária, e um ou mais ácido(s) ou sal(is) estabilizador(es) tendo um pka de 8,5 ou menos. a quantidade total de estabilizador usado pode variar de 5 a 200 % em mol, com base no total de moles de amina primária presente no aglutinante. o estabilizador pode ser um estabilizador orgânico escolhido de um ácido monocarboxílico_, um ácido dicarboxilico, um ácido graxo c1; a c36, um ester de ácido graxo c1; a c3.,-, funcional em ácido, um éter de ácido graxo c1; a c35 funcional em ácido, ou um estabilizador inorgänico escolhido de um ácido mineral, um sal de arnina de ácido mineral, um sal de amônia de ácido mineral, e um ácido de lewis, e misturas destes. as composições podem ser usadas para fomecer aglutinantes que são resistentes em água e para fabricar artigos a partir de materiais de substrato incluindo, por exemplo, vidro, ?bra de vidro, madeira, ou materiais de madeira.

Description

“COMPOSIÇÃO DE AGLUTINANTE DE TERMOCURA AQUOSA, ESTÁVEL, E, MÉTODO PARA USAR A COMPOSIÇÃO DE AGLUTINANTE DE TERMOCURA AQUOSA ESTÁVEL” A presente invenção refere-se a composições que não precisam de refrigeração, com alto teor de sólidos de aglutinantes de termocura isentos de formaldeído a partir de carboidratos e aminas que curam rapidamente ou com requerimentos de entrada de energia baixa.

As resinas de termocura mais comuns são condensados de formaldeído tais como fenol formaldeído (PF) uréia formaldeído (UF) melamina formaldeído (MF) e combinações. Uma vez curados, substratos revestidos com estas resinas de termocura resistem ao umedecimento. Estas resinas de termocura são altamente reativas. Sua reatividade é realçada ainda pela adição de ativadores tais como saís de amônio de ácidos minerais. Entretanto, uma vez ativadas, resinas de condensado de formaldeído têm um “vida em pote” particularmente limitado e devem ser aplicadas imediatamente depois da ativação e formulação. Para tratar estes problemas de “vida em pote”, estas resinas são transportadas e armazenadas sob refrigeração e são comumente fabricadas em um local em proximidade imediata para seu uso.

Em geral, fabricantes de formulações de termocura a partir de condensados de formaldeído, resinas de termocura acrílicas e resinas de termocura de recursos renováveis fornecem seus produtos na forma de soluções aquosas homogêneas concentradas (> 50 % em peso de sólidos) que podem ser diluídas, e, se necessário ser, ativadas exatamente antes do uso. A primeira geração de resinas de termocura isentas de formaldeído mais seguras e menos tóxicas, especialmente as resinas de tennocura renováveis aquosas, tais como os termofixos que produzem melanoidina e contendo carboidrato, têm estabilidade aceitável. Estas resinas podem ser usadas em muitas aplicações previamente dominadas por termofixos de formaldeído, tais como isolamento, compósitos de madeira e produtos de matriz de material laminado e fibra de vidro. Entretanto, tais resinas de termocura contendo carboidrato curam muito lentamente sob condições econômicas, e, uma vez que aplicadas e curadas fornecem substratos revestidos com capacidade inadequada para resistir ao umedecimento. Por exemplo, US2007/0123679, e US2007/0123680 divulgam melanoidinas de sais de amônio de ácidos orgânicos com açúcares de redução. Tais aglutinantes de termocura possuem estabilidade acima de 50 % em peso de sólidos, mas não são muito reativos e, assim, requerem quantidades grandes de energia para assegurar a cura e propriedades mecânicas derivadas da cura. Também substratos revestidos com estas resinas curadas não resistem ao umedecimento. Além disso, estas publicações não identificam aglutinantes curáveis de energia baixa.

Mais recentemente, os presentes inventores têm divulgado aglutinantes de termocura compreendendo açúcares de redução, particularmente xaropes de dextrose e xílose ou hemiceluloses, por exemplo, de açúcares de madeira, que formam soluções de termocura reativas quando combinadas com diaminas, por exemplo, 1,6-hexametileno diamina (HMDA). As formulações de xilose-diamina são particularmente reativas. Entretanto, é difícil fornecer esta resina de termocura em formulações aquosas com teor de sólidos mais alto, por exemplo, > 25 % em peso. De fato, formulações de xilose e dextrose concentradas, por exemplo, > 30 % em peso com HMDA tanto gel ei ficam imediatamente quanto dentro de 1 a 2 horas de preparação. Isto gera um problema severo para a fabricação e transporte destas novas formulações de termocura.

De acordo com a presente invenção, os inventores têm procurado resolver o problema de fornecer uma formulação de aglutinante de termocura curável de energia baixa, suficientemente não precisando de refrigeração, com alto teor de sólidos a partir de materiais renováveis. Uma tal solução permite a provisão econômica a longa distância de formulações de termocura de cura rápida ao usuário final.

DECLARAÇÃO DA INVENÇÃO

De acordo cora a presente invenção, composições de aglutinante de termocura aquosas estáveis com vida própria prolongada compreendem um ou mais açucares de redução, preferivelmente, um monossacarídeo de 5 carbonos ou um 6 carbonos, um ou mais compostos de amina primária, preferivelmente, um diamina diprimária ou uma anima poliprimária, e um ou mais ácido(s) ou sal(is) estabílizador(es) tendo um pKa de 8,5 ou menos, preferivelmente 7,5 ou menos, em que o número de equivalentes de amina primária em relação ao número de equivalentes de grupos carbonila, por exemplo, como grupos aldeído ou cetona. nas faixas de açúcar de redução de 0,125:1 a 10:1. O estabilizador pode ser um estabilizador orgânico ou um estabilizador inorgânico. Estabilizadores orgânicos podem ser escolhidos de um ácido monocarboxílico, um ácido dicarboxílico, um ácido graxo Co a C36, um éster de ácido graxo Co a C36 funcional em ácido, um éter de ácido graxo Co a C36 funcional em ácido, e misturas destes, preferivelmente, um ácido monocarboxílico, um composto de éster de ácido graxo funcional em ácido, tal como mas não limitado a mono- e di-glicerídeos, um composto de éter de ácido graxo funcional em ácido. Estabilizadores inorgânicos podem ser escolhidos de um ácido mineral, um sal de amina de ácido mineral, um sal de amônia de ácido mineral, e um ácido de Lewis, preferivelmente um ácido de Lewis de alumínio, e misturas destes. Preferivelmente, o estabilizador inorgânico é um sal de amina ou amorno de um ácido inorgânico, tal como bicarbonato de amônio, diidrogenofosfato de amônio, e sulfatos de amina. Mais preferivelmente, o estabilizador é um estabilizador de ácido fugitivo que é volátil sob condições de uso, tais como, por exemplo, ácido acético, bicarbonato de amônio e ácido cítrico. Qualquer um dos estabilizadores também pode ser misturado com um ácido graxo, um éster de ácido graxo, um composto de éter de ácido graxo, A quantidade total de o um ou mais estabilizadores inorgânicos e/ou orgânicos usados pode variar de 5 a 200 % em mol, com base no total de moles de amina primária presente no aglutinante, ou 10 % em mol ou mais, ou, preferivelmente, 20 % em mol ou mais, ou, preferivelmente, até 125 % em mol, ou, mais preferivelmente, até 100 % em mol.

As composições da presente invenção podem estar na forma concentrada, tendo um teor de sólidos totais de 15 % em peso ou maior, ou 20 % em peso ou maior, preferivelmente, 30 % em peso ou mais, ou, mais preferivelmente, 45 % em peso ou mais, ou até 90 % em peso, ou, preferivelmente até 70 % em peso.

Para aplicações resistentes à água, o estabilizador preferido é uma mistura de um ácido graxo CA a C36, um éster de ácido graxo Co a C36 funcional em ácido, um éter de ácido graxo Cj2 a C36 funcional em ácido com qualquer outro estabilizador. O termo “ácido graxo” inclui tanto ácidos graxos saturados tais como mas não limitados a ácidos de coco e ácidos graxos insaturados tais como ácido linoleico oleico e ácido a-linolênico.

As composições podem compreender ainda um extensor, tal como um lignossulfonato, amido, goma, celulósico, proteína ou óleo vegetal em quantidades de até 25 % em peso, com base nos sólidos totais do aglutinante, preferivelmente 20 % em peso ou menos.

Em um outro aspecto da presente invenção, métodos de usar as composições de aglutinante de termocura aquosas estáveis compreenderam aplicar as composições de aglutinante a ou misturá-las com um substrato e depois aquecer os substratos assim tratados ou misturas para curar o aglutinante, por exemplo, de 100 a 400° C. Substratos adequados podem incluir fibras, lascas, aparas, partículas, películas, folhas, e combinações dos mesmos. Materiais de substrato adequados podem incluir, por exemplo, vidro, fibra de vidro, pedra, fibras de pedra, compósitos e fibras compósitas ou de substratos orgânicos e inorgânicos» madeira, ou materiais de madeira.

Ainda em um outro aspecto da presente invenção, produtos compreendem o aglutinante curado e substrato fabricados de acordo com os métodos da presente invenção.

Como usado aqui, a frase “alquila” significa qualquer grupo alquila alifático tendo um ou mais átomos de carbono, o grupo alquila incluindo grupos n-alquila, s-alquíla, í-alquíla, t-alquila. Os grupos alquila alifáticos podem ser saturados ou contêm insaturação, similarmente eles podem ser alifáticos cíclicos contendo uma ou mais estruturas de anel de 5, 6 ou sete membros que são saturadas ou contêm insaturação.

Como usado aqui, a frase “aquoso” ou inclui água e misturas compostas substancialmente de água e solventes miscíveis em água.

Como usado aqui, a frase “com base nos sólidos totais do aglutinante” refere-se a quantidades em peso de qualquer ingrediente dado em comparação à quantidade em peso total de todos os ingredientes não voláteis no aglutinante (por exemplo, sacarídeo(s), amínas primárias, agentes de proteção, silanos, copolímero(s) de emulsão, polióis, e semelhantes).

Como usado aqui, a frase “polímero de emulsão” refere-se a um polímero que quando combinado com água ou solvente aquoso forma uma fase dispersa de uma emulsão aquosa.

Como usado aqui o “pKa” de um estabilizador será tratado como o pKa do próton mais ácido de um estabilizador de ácido ou o pKa mais baixo do estabilizador de ácido ou sal, isto é, o pKa do próton mais forte ou conjugado de base é compreendido.

Como usado aqui, o termo “poli(amina primária)” significa qualquer composto tendo três ou mais grupos amina primária, tais como trís(2-aminoetil)amÍna e polietilenoimina.

Como usado aqui, o termo “polímero” inclui o termo “copolímero”, e, a menos que de outro modo indicado, o termo “copolímero” refere-se a polímeros fabricados de quaisquer dois ou mais monômeros diferentes, incluindo, por exemplo, terpoiímeros, pentapolímeros, homopolímeros funcionalizados depois da polimerização de modo que dois ou mais grupos funcionais diferentes estão presentes no copolímero de produto, copolímeros de bloco, copolímeros segmentados, copolímeros de enxerto, e qualquer mistura ou combinação destes. (Co)polímero significa homopolímero ou copolímero.

Como usado aqui, a frase “substancialmente isento de formaldeído” refere-se a composições livres de formaldeído adicionado, e que não liberam formaldeído substancial como um resultado da secagem e/ou cura. Preferivelmente, tal aglutinante ou material que incorpora o aglutinante libera menos do que 100 ppm de formaldeído, mais preferivelmente menos do que 50 e o mais preferivelmente menos do que 25 ppm de formaldeído, como um resultado da secagem e/ou cura do aglutinante.

Como usado aqui, o termo “substancialmente livre de ácidos policarboxílicos” significa que uma composição contém menos do que 1,0 % em peso com base nos sólidos totais do aglutinante de ácidos policarboxílicos, incluindo ácidos policarboxílicos polipróticos, por exemplo, ácido cítrico, e ácidos policarboxílicos poliméricos, por exemplo, polímeros acrílicos ou de solução de vinila tendo mais do que 10 % em peso de monômeros contendo grupo carboxila copolimerizados. Como usado aqui, o termo “ácidos policarboxílicos” exclui polímeros de emulsão tendo 10 % em peso ou menos de monômeros contendo grupo carboxila copolimerizados.

Como usado aqui, o termo “madeira, ou materiais de madeira” incluem materiais fmamente divididos em qualquer forma, incluindo material retalhado, serragem, aparas, fatias, flocos, ou material triturado de qualquer matéria-prima de madeira, qualquer parte de madeira, e qualquer material de planta lenhosa, incluindo madeira mole, madeira dura, polpa, casca, bambu, cascas de sementes, cascas de nozes e outra planta dura ou materiais lignocelulósicos.

Como usado aqui, a menos que de outro modo indicado, o termo “peso molecular médio ponderado” refere-se ao peso molecular de uma substância como determinado por cromatografia em gel de exclusão de tamanho (SEC).

Como usado aqui, “% em peso” ou “por cento em peso” significa a porcentagem em peso com base nos sólidos totais do aglutinante da composição de aglutinante como misturada, e antes de qualquer cura. Açúcares de redução desidratados serão considerados não curados na forma que eles são adicionados às composições.

As formas singulares “um,” “uma,” e “o”, “a” incluem referentes no plural a menos que o contexto claramente dite de outro modo. A menos que definido de outro modo, termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado como é comumente entendido por uma pessoa habilitada na técnica. A menos que de outro modo indicado, qualquer termo contendo parênteses refere-se, altemativamente, ao termo integral como se nenhum parêntese estivesse presente e o termo sem aquele contido nos parênteses, e combinações de cada alternativa. Assim, o termo “(met)acrilato” inclui, altemativamente, metacrilato, ou acrilato, ou misturas destes.

Os pontos finais de todas as faixas dirigidas para o mesmo componente ou propriedade são inclusivos do ponto final e independentemente combináveis. Assim, por exemplo, uma faixa divulgada de uma razão de 0,125:1 ou mais alta e até 10:1, preferivelmente 0,4:1 ou mais alta, ou, preferivelmente, 0,8:1 ou mais alta, ou, preferivelmente 1,0:1 ou mais alta, ou, preferivelmente, até 4:1 significa qualquer um e todos de 0,125:1 a 10:1, de 0,125:1 a 1,0:1, de 0,125:1 a 4:1, de 0,125:1 a 0,4:1, de 0,4:1 a 10:1, de 0,4:1 a 1,0:1, de 0,4:1 a 4:1, de 0,4:1 a 0,8:1, de 0,125:1 a 0,8:1, de 0,8:1 a 1,0:1, de 0,8:1 a 4:1, de 1,0:1 a 4:1, de 0,8:1 a 10:1, de 1,0:1 a 10:1, e de 4:1 a 10:1. A menos que de outro modo indicado, condições de temperatura e pressão são temperatura ambiente (20 a 22° C) e pressão padrão, também referidas como '"condições ambientes”. As composições de aglutinante aquosas podem ser secas sob condições exceto condições ambientes. A estabilidade de aglutinardes compreendendo materiais grandemente renováveis de fontes naturais, tais como matérias-primas vegetais, é permitida através das composições de aglutinante aquosas da presente invenção. A composição de aglutinante aquosa tem um estabilizador que é ácido o bastante para estabilizar a composição mesmo em um teor de sólidos de 20 % em peso ou mais, com. base nos sólidos totais do aglutinante, ou, preferivelmente, 30 % em peso ou mais. Como usado aqui, o termo “auto-estabilidade” refere-se a uma composição que não tem nenhum precipitado visível, permanece fmamente dispersa ou dissolvida em seu meio aquoso, e permanece escoável sob condições ambientes. As composições aquosas podem ter uma auto-estabilidade em um teor de sólidos de 30 % em peso ou 1 dia ou mais, ou 5 dias ou mais, ou ainda 14 dias ou mais. Além disso, estabilizadores que são ácido graxo, ésteres de ácidos graxo funcionais em ácido, e éteres de ácidos graxo funcionais em ácido satisfazem a necessidade para melhorar a resistência à água de aglutinantes de termocura a partir de materiais renováveis. Além disso, a presente invenção fornece composições estabilizadas tal que o início da cura não é adversamente impactado quando comparado com suas contrapartes sem nenhum estabilizador. Finalmente, as composições da presente invenção produzem durante os efluentes gasosos de cura não tóxicos ou ainda inócuos, tais como água e dióxido de carbono, e podem ser adaptadas para produzir quantidades mais limitadas de amônia ou nenhuma amônia na cura.

As composições de aglutinante de termocura aquosas estáveis da presente invenção compreendendo um sólido total de 25 a 95 % em peso, preferivelmente, 30 % em peso ou mais, ou, preferivelmente, 40 % em peso ou mais, ou, mais preferivelmente, 45 a 70 % em peso, com base no peso total do agiutinante aquoso. A quantidade do estabilizador usado é inversamente proporcional ao pKa do composto estabilizador. Estabilizadores preferidos têm um pKa de 7,5 ou menos, ou, mais preferivelmente, 7,0 ou menos.

Estabilizadores inorgânicos adequados podem incluir, por exemplo, ácidos de Lewis, tais como ácidos minerais de sulfato de alumínio, como ácido sulíurico; sais de aminoácido e sais de amônia ácidos. Os ácidos de Lewis úteis na presente invenção incluem sais metálicos, tais como saís de alumínio mas não incluem saís de metal alcalino, sais de ferro, ou sais de zinco. Preferivelmente, o estabilizador inorgânico é bicarbonato de amônio, ácido sulfúrico, nitrato de amônio ou sulfato de alumínio.

Estabilizadores orgânicos adequados podem incluir, por exemplo, qualquer tal composto ou material que pode ser disperso em meios aquosos, tais como, por exemplo, estabilizadores de ácido mono- e dicarboxílico orgânicos, por exemplo, ácido acético, ácido butírico e ácido adípico; ácidos graxos, ésteres ou éteres de ácidos graxo funcionais em ácido. Estabilizadores orgânicos preferidos são ácido acético, ácido adípico e ácidos graxos, tais como ácidos de coco e ácidos oleicos.

Para fornecer composições que podem curar em temperaturas reduzidas, que curam em menos tempo, ou que têm energias de cura reduzidas, um ou mais estabilizadores fugitivos que evaporam sob condições de aplicação podem ser usados como o estabilizador. Ácido cítrico, ácido acético e bicarbonato de amônio são exemplos de estabilizadores fugitivos. Estabilizadores fugitivos são úteis em aplicações de agiutinante para qualquer substrato para o qual os aglutinantes da presente invenção podem ser usados, incluindo substratos de fibra de vidro, lã de pedra e substratos sensíveis ao calor, tais como aqueles compreendendo fibras ou partículas plásticas. Estabilizadores fugitivos em vigor reduzirão a desgasei ticação causada por cura com calor do aglutinante e assim podem ser úteis para aplicações em substratos de densidade alta, e compósitos de madeira.

Para realçar a resistência à água do aglutinante, estabilizadores orgânicos adequados podem ser qualquer ácido graxo C!2 a C36, preferivelmente, Cl2 a C24, ou qualquer éter ou éster de ácido graxo C]2 a C36, preferivelmente, Cl2 a C24 funcional em ácido. Tais moléculas podem ser hidrolisadas a partir de qualquer fonte natural, tal como um óleo vegetal, de planta ou animal. Compostos ou moléculas adequados podem ser ácidos graxos insaturados, tais como ácidos oleicos e linoleicos ou ácidos saturados, tais como ácidos esteáricos. Exemplos incluem, mas não são limitados a, ácidos de coco de óleo de coco, ácidos mirísticos de óleo de palmiste, ácidos de manteiga de noz moscada, e ácidos de óleo de linho, óleo de semente de algodão e milho.

As composições aquosas de aglutinante compreendem uma ou mais diaminas diprimárias ou compostos contendo grupo amima primária, incluindo, por exemplo, diaminas diprimárias, tais como lisina e 1,6-hexametileno diamina (HMD), e poli(amÍnas primárias), tais como poliaminas tendo um peso molecular médio ponderado de 5.000 ou menos, preferivelmente 3.800 ou menos, ou, mais preferivelmente, 2,500 ou menos, por exemplo, polietilenoiminas, e açúcares de redução escolhidos de mono- e dissacarídeos de redução, seus estereoisômeros naturais ou sintéticos ou isômeros ópticos, mono e dissacarídeos de redução substituídos por hidróxi, halo, alquila, alcóxi ou carboníla, e formas desidratadas de mono e dissacarídeos de redução.

Diaminas diprimárias ou olígo(amina primária)s preferidas podem ter um peso equivalente de amina de 400 ou menos, preferivelmente 200 ou menos.

Outras diaminas diprimárias podem ser escolhidas de aminoguanidina e diaminas diprimárias oligoméricas.

As poli(amina primária)s podem compreender polímeros tendo 10 % em peso ou mais, ou, preferivelmente, 20 % em peso ou mais, de grupos amina primária, tais como etilaminas.

Diaminas primárias e poliaminas poliprimárias adequadas podem incluir, por exemplo, alquil diaminas diprimárias ou primárias superiores, tais como diaminas primárias alífáticas, tais como aminoguanidina e seus sais, por exemplo, cloridreto de aminoguanidina, putrescina, n-alquilenodiaminas, como etileno diamina, hexametileno diaminas, e outras alquileno diaminas; diaminas primárias cicloalifáticas, tais como, por exemplo, diaminoetilpiperazina; aminoácidos funcionais em amina primária, tais como lisina e aminoglicina; e aminas diprimárias aromáticas, tais como, por exemplo, his-(aminometil) cicloexano (bisAMC), m-xilenodiamina (MXD); polímeros de poliamina do peso molecular desejado, tais como polietilenoiminas, copolímeros contendo polietilenimina e copolímeros de bloco tendo 10 % em peso ou mais de grupos amina primária, (co)polímeros de (met) ac ri latos de n-aminoalquila, tais como metacrilato de aminoetila, poliguanidinas, e qualquer outro (co)polímero que tenha pelo menos 10 % em peso, preferivelmente 20 % em peso, de grupos amina primária. Uma diamina primária cicioaiifática adequada é PRIMENE® MD da Dow Advanced Materials, anteriormente a Rohm and Haas Company (Philadelphia, PA). O número de equivalentes de amina primária em relação ao número de equivalentes de grupos carbomla (como aldeído ou cetona) no açúcar de redução deveria variar de 0,125:1,0 ou mais alto e até 10:1, preferivelmente 0,4:1 ou mais alto, ou, preferivelmente, 0,8:1 ou mais alto, ou, preferivelmente 1,0:1 ou mais alto, ou, preferivelmente, até 4:1. Uma razão equivalente de 1:1 de amina primária para carbonila no açúcar de redução iguala-se a 50 % em mol de diamina diprimária por um mol de um açúcar de redução tendo um grupo carbonila, por exemplo, dextrose.

Em algumas aplicações, especial mente aplicações de matriz vítrea, a razão equivalente de grupos amina primária para grupos carbonila pode variar caindo a 0,15; 1 a 0,25:1. A composição de agiutinante aquosa da presente invenção compreende um ou mais açúcares de redução, que podem ser um monossacarídeo, dissacarídeo, misturas compreendendo oiigossacarídeos ou sacarídeos superiores e açúcares de redução, tais como de matérias-primas de planta e de madeira, e misturas destes. Um açúcar de redução aqui é qualquer açúcar que tenha um aldeído ou uma cetona em sua forma de cadeia aberta. Isto permite que o açúcar aja como um agente de redução, por exemplo em uma reação com uma amina. Um açúcar pode ser um açúcar de redução quando seu carbono anomérico (o carbono ligado a dois átomos de oxigênio) está na forma livre. Açúcares podem ocorrer em uma cadeia assim como uma estrutura de anel e é possível ter um equilíbrio entre estas duas formas. Além disso, alguns açúcares de ceto são açúcares de redução porque eles podem ser convertidos a um aldeído por intermédio de uma série de substituições tautoméricas para migrar o carbonila para a extremidade da cadeia. Esta via pode tornar-se acessível durante o processo de cura térmica, Açúcares de redução incluem todos os monossacarídeos, se aldose (contendo um aldeído) ou cetose (contendo uma cetona). Açúcares de redução incluem glicose, xilose, frutose, gliceraldeídos, lactose, arabinose e maltose. Consequentemente, o componente de açúcar de redução da presente invenção pode ser um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose, incluindo uma triose, uma tetrose, uma pentose, uma hexose, ou uma heptose. Glíceraldeído e diidroxiacetona são considerados serem açúcares de aldose e cetose, respectivamente. Exemplos de açúcares de aldotetrose incluem eritrose e treose; e açúcares de cetotetrose incluem eritrulose. Açúcares de aldopentose incluem ribose, arabinose, xilose, e lixose; e açúcares de cetopentose incluem ribulose, arabulose, xilulose, e lixulose. Exemplos de açúcares de aldoexose incluem glicose (por exemplo, dextrose), manose, galactose, alose. altrose, talose, guloso, e idose; e açúcares de cetoexose incluem frutose, psicose, sorbose, e tagatose. Açúcares de cetoeptose incluem sedoeptulose. A maioria dos dissacarídeos também são açúcares de redução. Outros estereoisômeros naturais ou sintéticos ou isômeros ópticos de açúcares de redução também podem ser úteis como o componente de açúcar de redução da composição de aglutinante aquosa; por exemplo, dextrose, que é um dos isômeros ópticos de glicose. O componente de açúcar de redução da composição de aglutinante aquosa opcionalmente pode ser substituído, por exemplo com bidróxi, halo, alquila, alcóxi, ou outros grupos substituintes; por exemplo, diidroxiacetona é uma cetose substituída em ceto adequada. Além disso, o açúcar de redução pode compreender uma forma desidratada de um mono- ou dissacarídeo de redução, tal como, hidroximetil furfurai de glicose desidrogenada.

Os açúcares de redução opcionalmente podem ser substituídos, por exemplo, com hidróxi, halo, alquila, alcóxi, carbonila ou outros grupos substituintes. Açúcares de redução adequados podem incluir, por exemplo, frutose, gliceraldeídos, lactose, arabinose, maltose, glicose, dextrose, xilose e levulose. Além disso, várias fontes de açúcar de redução adequadas podem ser usadas, tais como xarope de milho, xarope de milho com alto teor de frutose, hemicelulósicos de espiga de milho, madeira e bambu deslignificados, e outros equivalentes de frutose, xilose, e dextrose. Açúcares de redução preferidos são açúcares de redução de 5 carbonos e 6 carbonos.

Os açúcares de redução de 5 carbonos da presente invenção podem ter um peso molecular de 500 ou menos de unidades de massa atômica. Açúcares de redução de 5 carbonos preferidos incluem, por exemplo, xilose, arabinose e rihose. Outros açúcares de redução de 5 carbonos incluem, por exemplo, desoxirribose.

Preferivelmente, os açúcares de redução de 5 carbonos podem estar na forma de misturas contendo polissacarídeos tendo um peso molecular mais alto, tais como açúcares de redução de 5 carbonos contendo matérias-primas de plantas ou outras matérias-primas de arabinoxilano que podem gerar açúcares de 5 carbonos. Estes podem incluir, por exemplo, hemicelulose fermentada ou quimicamente tratada, por exemplo, de madeira ou bambu, farelo de trigo enzimaticamente digerido, espiga de milho enzimaticamente digerida, fibra de milho enzimaticamente digerida, e produtos de hidrólise ácida de qualquer uma destas matérias-primas de plantas.

As composições aquosas de aglutinante podem compreender ainda um ou mais agentes de proteção, tal como um titanato, zirconato ou aluminato, por exemplo lactato de titânio. Tais agentes de proteção podem ser usados na quantidade de 0,5 a 5 % em peso, com base nos sólidos totais do aglutinante.

As composições aquosas de aglutinante podem compreender ainda um ou mais agentes de redução para limitar o exoterma durante a cura, tal como, por exemplo, um (meta)bissulfíto ou um vicinil diol, tal como glicerina, etileno glicol e propileno giieol.

As composições aquosas de aglutinante podem compreender ainda um ou mais extensores tais como, por exemplo, ligninas, lignocelulósicos, amido, proteína, tais como proteína de soja ou farinha de soja sem gordura, e óleos vegetais.

As composições aquosas de aglutinante podem compreender ainda um polímero de emulsão ou dispersão de vinila tendo até 10 % em peso, com base no peso total de monômeros copolimerizados, de monômeros contendo grupo carboxila copolimerizados. Um tal polímero pode ser um copolímero de (met)acrilato tendo até 5 % em peso, ou, preferivelmente, até 3 % em peso, com base no peso total de monômeros copolimerizados de monômeros contendo grupo carboxila copolimerizados, tais como ácido metacrílico.

As composições aquosas de aglutinante podem compreender ainda 0,2 % em peso ou mais, ou, preferivelmente até 5 % em peso, com base nos sólidos totais do aglutinante, de um organossilano. Exemplos de silanos adequados compreendem agentes de ligação tais como, por exemplo, Silquest^ A-187 (fabricado por GE Sílicones-OSi Specialties, localizada em Wílton €T); outros amino silanos tais como 3-aminopropil dialcoxissilanos e 3-(2-aminoetil)amÍnopropilsilanos; epóxi silanos tais como glicidoxipropilsilanos, vinil silanos e silanos hidrofóbicos.

Ainda em uma outra forma de realização, as composições aquosas de aglutinante podem compreender ainda um acelerador contendo fósforo ou um catalisador de esterificação, tal como um hipofosfito de metal alcalino, e hidrogeno fosfonato de metal alcalino, mono e difosfonatos de metal alcalino, ácidos alqmlfosfonico e arilfosfônico ou fosfínico incluindo seus sais de metal alcalino. Catalisadores adequados podem ser usados em quantidades de 0,1 % em peso ou mais, ou até 30 % em peso, com base nos sólidos totais do aglutinante, preferivelmente, 4,0 % em peso ou mais ou até 20 % era peso.

Para minimizar o teor de formaldeído da composição aquosa, é preferido, quando da preparação de uma composição curável isenta de formaldeído contendo polímero, usar adjuntos e aditivos de polímerização tais como, por exemplo, iniciadores, agentes de redução, agentes de transferência de cadeia, agentes de cura, biocidas, tensoativos, emulsificantes, agentes de ligação, agentes antiespumantes, agentes supressores de poeira, enchedores e semelhantes, que são por si só isentos de formaldeído, ou não contêm ou geram formaldeído durante a formação, aplicação ou cura do aglutinante.

Em um outro aspecto, a presente invenção fornece métodos de usar o agluíinante compreendendo aplicar o aglutiname a um substrato e secar e/ou curar. Era secar (se aplicado na forma aquosa) e curar as composições curáveis, a duração, e temperatura de aquecimento, afetarão a taxa de secagem, facilidade de processamento ou manejo, e desenvolvimento de propriedade do substrato tratado. Temperaturas de tratamento com calor adequadas podem variar de 100° C ou mais, e até 400° C. O tratamento preferido é dependente de substrato. Substratos termícamente sensíveis tais como fibras de celulose podem, ser tratados a 130 a. 175° C enquanto compósitos termícamente menos sensíveis podem ser tratados a 150 a 200° C e substratos termícamente resistentes tais como fibras minerais podem ser tratados a 220 a 300° C durante os tempos desejados necessários para efetuar a cura. Preferivelmente, temperaturas de tratamento com calor variam de 150° C ou mais alto; tais temperaturas de tratamento com calor preferidas podem variar até 225° C. ou, mais preferivelmente, até 200° C ou, até 150° C. Nos métodos de uso, os componentes da composição não precisam ser todos pré-misturados antes da aplicação do aglutinante ao substrato. Por exemplo, um ou mais componentes podem ser aplicados a um substrato não tecido, seguido por aplicação dos outros componentes de aglutinante desta invenção na forma aquosa ou seca. Depois da aplicação, o aglutinante pode ser curado aquecendo-se o não tecido revestido a uma temperatura suficiente onde ele cura no substrato. O aglutinante pode ser aplicado ao substrato, tal como, por exemplo, uma rede de fibras, por quaisquer meios adequados incluindo, por exemplo, pulverização com ar ou sem. ar, enchimento, saturação, revestimento por cilindro, revestimento por cortina, deposição por batedor, coagulação ou imersão e aplicação por compressão, e a rede umída de substrato resultante que deposita-se em um. arame ou tela de suporte é conduzida sobre uma ou mais caixas de vácuo para remover bastante aglutinante para obter o teor de aglutinante desejado no produto ou substrato tratado. A secagem e cura podem ser feitas em duas ou mais etapas distintas, se desejado. Por exemplo, a composição curável pode ser primeiro aquecida em temperaturas e durante tempos suficientes para pelo menos parcialmente secar, mas não completamente curar a composição, seguido por aquecimento por uma segunda vez, em temperaturas mais altas e/ou durante períodos de tempo mais longos, para efetuar a cura. Tais procedimentos, referidos como “estágio B,” podem ser usados para fornecer não tecidos tratados com aglutinante, por exemplo, na forma de cilindro, que pode ser curado posteriormente, com. ou sem a formação ou molde em uma configuração particular, concorrente com o processo de cura, Na fabricação de artigos contendo material de madeira ou lenhoso, os métodos da presente invenção compreendem misturar as composições aquosas de aglutinante com materiais de madeira ou lenhosos fmamente divididos, seguido por compressão e aquecimento para formar o produto. Os métodos podem incluir secar os materiais de madeira ou lenhosos fmamente divididos em temperaturas de 20 a 185° C antes de misturá-los com as composições aquosas de aglutinante, preferivelmente de 75 a 125° C. Madeira compensada pode ser fabricada em processos alternativos em que a composição de aglutinante aquosa é aplicada a uma camada ou folha de madeira e uma camada ou folha de madeira é aplicada à esta, seguido por compressão e aquecimento, e, opcionalmente, repetição para obter a espessura de madeira compensada desejada.

Substratos adequados para a aplicação de aglutinante podem incluir, por exemplo, fibras têxteis, incluindo algodão, linho, lã, e fibras têxteis sintéticas de poliéster, rayon. ou náilon, e fibras superabsorventes; fibras vegetais ou celulósicas, tais como juta, sisal, linho, algodão e fibras animais; assim como substratos resistentes ao calor, tais como metal; plásticos; fibras sintéticas, por exemplo, poliéster, rayon, poli(acrilonitrila) (PAN), poli(ácido láctico) (PLA), poli(caprolactona) (PCL), fibras de aramida, fibras de poliímida, poliolefinas e fibra de bi-componente compreendendo dois ou mais polímeros formadores de fibra tais como tereftalato de polipropileno e polietileno; fibras minerais, tais como vidro e fibras minerais, escória ou lã de rocha, fibras cerâmicas, fibras metálicas, fibras de carbono, e panos tecidos e não tecidos fabricados a partir destas; e substratos sensíveis ao calor, tais como madeira e materiais de madeira, papel e papelão.

Ainda em um outro aspecto, a presente invenção fornece artigos compreendendo substratos tratados de acordo com os métodos da presente invenção.

Para cada substrato descrito aqui, existe um aspecto correspondente da presente invenção em que a composição de aglutinante aquosa na forma seca ou curada está presente em um material ou produto compósito. Como definido aqui, o termo “material compósito” refere-se a materiais compreendendo: (a) um material de substrato selecionado de fibras, lascas, aparas, partículas, películas, folhas, e combinações dos mesmos; e (b) a composição de aglutinante da fonna de realização descrita. A presente invenção fornece madeira ou material de madeira contendo artigos fabricados de acordo com os métodos da presente invenção. Tais artigos incluem, por exemplo, compensado, aglomerado de partículas ou placa de fibras, placa de filamentos orientados, madeira compensada, madeira compensada de bambu e compósitos, e outra madeira engendrada, tal como, por exemplo, placa de fibras de densidade média (MDF).

Exemplos Os nomes dados aos materiais seguintes foram usados nos Exemplos abaixo: ADM 97/71: (Xarope de milho 97/71 rotulado como tendo um equivalente de dextrose de 97 em 71 % em peso de sólidos Archer Daniels Midland, Decatur, IL;

1,6 HMD: (1,6-hexametiIenodiamma), 99,5 % ACROS

Organics. Bélgica, Acído acético: Glaeial, HOAc, EM Science, Gibbstown, NJ; Xilose: D+, 99+%, Acros Organics New Jersev;

Dextrose: D+, 99+%, Anidra, Acros Organics New Jersey; bis-ÇHA: 1,3 Cicloexano bis(metilamina) 99 % cis/trans, ACROS Organics, Bélgica; Ácido trifluoro acético (TFA): TFA a 99 %, Sigma Aldrich, Milwaukee, WI; DYTEK® 70: 70 % em. peso de sólidos 1,6- hexametilenodiamina INVISTA, Wichita, KS: DYTEK® A: 2-metil-1,5-penlano diamina, INVISTA, Wichita, KS. Ácido sulfurico: (H2.S04, 93 a 98 %). Fisher Scientiíic Pittsburgh, PA;

Bi carbonato de amônio ou ABC: Fisher Scientific Pittsburgh, PA;

Nitrato de alumínio nonaidratado ou A1(N03)3.9H20: > 99 % Sigma Aldrich, Milwaukee, WI; e, A.RBO® SOI: Lignossulfonato de sódio, Tembec Inc., Temiscaming, Quebec.

Exemplo 1: A um frasco de vidro de 25 ml equipado com uma barra de agitação foram adicionados 6,8 g de água seguido por 2,5 g (21,5 mmol) de 1,6 HMD (foi adicionado 10,7 g (40,9 mmol) de ADM 97/71 que foi previamente armazenado durante a noite em uma estufa a 60° C. A solução foi agitada rigorosamente para assegurar homogeneidade. A fluidez da solução resultante foi registrada como uma função do tempo na Tabela 1 Exemplo 2: A um frasco de vidro de 25 ml equipado com uma barra de agitação foram adicionados 6,8 g de água seguido por 2,5 g (21,5 mmoi) de 1,6 HMD. Em seguida, à esta solução agitada 1,3 g de ácido acético glacial (21,7 mmoi) foi adicionado lentamente às gotas. A adição de ácido acético foi seguida por 10,7 g (40,9 mmoi) de ADM 97/71 que como previamente estabelecido foi annazenado durante a noite em uma estufa a 60° C. A solução resultante foi agitada rigorosamente para assegurar homogeneidade. A flui dez da solução resultante foi registrada como uma função do tempo na Tabela 1.

Exemplo 3 (comparação): A um frasco de vidro de 25 ml equipado com uma barra de agitação foram adicionados 6,0 g de água seguido por 6,3 g (21,5 mmoi) de xilose (42,0 mmoi). Depois de agitar rigorosamente durante 10 a 12 minutos, 2,5 g de 1,6-HMD (22,4 mmoi) foram adicionados. A mistura aquosa geleificou dentro de 5 minutos depois da adição completa de 1,6 HMD.

Exemplo 4: A um frasco de vidro de 25 ml equipado com uma barra de agitação foram adicionados 3,0 g de água seguido por 6,3 g (21,5 mmoi) de xilose (42,0 mmoi). A pasta fluida foi colocada em uma estufa a 60° C durante 30 minutos. Em seguida, a um frasco de vidro de 25 ml equipado com uma barra de agitação foram adicionados 5,0 g de água seguido por 2,5 g de 1,6 HMD (22,4 mmoi). Em seguida, com cuidado, 2,4 g de Ácido trifluoroacético (TFA) foi adicionado muito lentamente às gotas. A solução agitada depois foi combinada com a pasta fluida de água com xilose que resfriou até a temperatura ambiente. A solução foi tampada e agitada. A mistura permaneceu escoável e homogênea durante 1 hora, depois geleificou.

Exemplo 5: A um frasco de vidro de 25 ml equipado com uma barra de agitação foram adicionados 6,8 g de água seguido por 3,1 g (18,8 mmoi) de DYTEK® 70 % e 1,3 g de água DI. O frasco foi colocado em um banho de gelo e a agitação mantida. Em seguida, com extremo cuidado 1,4 g de ácido sulfurico concentrado foi adicionado às gotas. Depois do exoterma extremo a pasta fluida foi removida do banho de resfriamento e tomou-se homogênea e fluida na temperatura ambiente. Em seguida a solução de DYTEK® 70 água e ácido sulfürico foi adicionada a uma pasta fluida contendo 6,6 g de xilose (43,9 mmol) e 3,0 g de água. Os frascos combinados foram agitados rigorosamente até a homogeneidade e deixados repousar na temperatura ambiente. Embora a solução escurecesse, ela permaneceu fluida durante pelo menos 2 semanas.

Exemplo 6: A um frasco de vidro de 25 ml equipado com uma barra de agitação foram adicionados 7 g de água Dl seguido por 3,6 g de DYTEK*' 70. Enquanto esta mistura estava em agitação 4,1 g de nitrato de alumínio nona-hidratado foram lentamente adicionados. O frasco foi tampado e agitado e depois deixado sedimentar para obter uma solução homogênea. A esta solução 10,8 g de ADM 97/71 quente (~ 60° C) foram adicionados com mistura. O material lentamente escureceu mas permaneceu fluido durante pelo menos 1 mês.

Exemplo 7: A um frasco de vidro de 25 ml foi adicionado 1,32 g (16,7 mmol) de bicarbonato de amorno seguido por 2,76 g de DYTEK® 70 (16,7 mmol de 1,6 HMD). À pasta fluida resultante foram adicionados 10 g de uma solução aquosa. a 50' % de xilose (33,3 mmol de. xilose). O frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que permaneceu fluida durante pelo menos 2 semanas.

Exemplo 8: A um fraseo de vidro de 25 ml foi adicionado 1,05 g (13,3 mmol) de bicarbonato de amônio seguido por 2,76 g de DYTEK® 70 (16,7 mmol de 1,6 HMD). À pasta fluida resultante foram adicionados 10 g de uma solução aquosa a 50 % de xilose (33,3 mmol de xilose). O frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que permaneceu fluida durante 30 minutos.

Exemplo 9; A um frasco de vidro de 25 ml foi adicionado 0,26 g (3,29 mmol) de bicarbonato de amônio seguido por 2,76 g de DYTEK® 70 (16,7 mmol de 1,6 HMD). À pasta fluida resultante foram adicionados 10 g de uma solução aquosa a 50 % de xilose (33,3 mmoi de xilose). O frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que permaneceu fluida durante 30 minutos.

Exemplo 10: A um frasco de vidro de 25 ml foi adicionado 1,01 g de água deíonizada seguido por 2,36 g (16,6 mmol) de bis-CHA. À solução resultante foram adicionados 10 g de uma solução aquosa a 50 % de xilose (33,3 mmol de xilose). O frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que gelei ficou em menos do que 3,5 dias.

Exemplo 11: A um frasco de vidro de 25 ml foi adicionado 1.31 g (16,6 mmol) de bicarbonato de amônio seguido por 1,01 g de água de ionizada e 2,36 g (16,6 mmol) de bis-CHA. À pasta fluida resultante foram adicionados 10 g de uma solução aquosa a 50 % de xilose (33,3 mmol de xilose). O frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que permaneceu fluida durante pelo menos 2 semanas.

Exemplo 12: A um frasco de vidro de 25 ml foi adicionado 0,83 g de água deíonizada seguido por 1,93 g (16,6 mmol) de DYTEK® A. À solução resultante foram adicionados 10 g de uma solução aquosa a 50 % de xilose (33,3 mmol de xilose). O frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que geleificou em menos do que 3,5 dias.

Exemplo 13: A um frasco de vidro de 25 ml foi adicionado 1.31 g (16,6 mmol) de bicarbonato de amônio seguido por 0,83 g de água deíonizada e 2,36 g (16,6 mmol) de DYTEK1 A. À pasta fluida resultante foram adicionados 10 g de uma solução aquosa a 50 % de xilose (33,3 mmol de xilose). O frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que permaneceu fluida durante pelo menos 2 semanas.

Exemplo 14: A um frasco de vidro de 25 ml foram adicionados 2,30 g de DYTEK® 70 (13,9 mmol de 1,6 HMD). À esta solução foram adicionados 10 g de uma solução aquosa a 50 % de dextrose (27,8 mmol de dextrose). O frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que geleificou dentro de 3,5 horas.

Exemplo 15: A um frasco de vidro de 25 ml foi adicionado 1,10 g (13,9 mmol) de bicarbonato de amônio seguido por 2,76 g de DYTEK* 70 (13,9 mmol de 1,6 HMD), A pasta fluida resultante foram adicionados 10 g de uma solução aquosa a 50 % de dextrose (27,8 mmol de dextrose). O· frasco foi tampado e agitado para produzir uma solução homogênea que permaneceu fluida durante pelo menos 2 semanas. A % em mol de ácido do estabilizador com base em equivalentes de arnina primária totais foi, no caso de diaminas diprimárias, igual ao número de equivalentes de ácido no estabilizador dividido pelo número de equivalentes de amina primária na diamina primária tendo dois equivalentes primários, por mol, Como mostrado na Tabela 1 abaixo, a solução de xilose, 1,6 HMD do Exemplo 3 de controle é menos estável do que a formulação de dextrose, 1,6 HMD correspondente, no Exemplo 1 de controle. A adição de um ácido orgânico tal como HO Ac e TF A nos Exemplos 2 e 4, respectivamente, melhora muito a estabilidade de vida própria de uma formulação de dextrose; o estabilizador de TFA. tem menos de um impacto sobre a formulação de xilose mais reativa no Exemplo 4 vs. Exemplo 3 do que o ácido acético nas formulações de dextrose no Exemplo 2 vs. Exemplo 1. A formulação de xilose é muito estabilizada pela adição de um ácido mineral tal como ácido sulfúrico, ver o Ex 5. A efetividade do bicarbonato de amônio nos Exemplos 7 a 9, 11, 13 e 15 sugere que o pKa do ácido deveria ser selecionado de modo a permitir a protonação da amina e o ácido deveria estar presente em uma quantidade maior do que 20 % em mol com base nos equivalentes de amina primária totais.

Em cada um dos Exemplos 1 a 15, na Tabela 1, abaixo, a razão do número de equivalentes de amina primária em relação ao número de equivalentes de grupos carbonila (como aldeído ou cetona) no açúcar de redução é aproximadamente 1:1.

Tabela 1: Resultados da geleificação pela formulação 1. Razão equivalente; *- Controle.

Exemplos 16 a 25: Exemplos relacionados a extensores: Solução de carga de Dextrose/1,6 HMD/ABC: 291,5 g de Dextrose foram adicionados a 291,5 g de água sob calor suave até a diluição completa. Separadamente, 71,5 g de água e 85,5 g de ABC foram adicionados a 208,25 g de uma solução a 60 % de 1,6 HMD. No resfriamento da solução de dextrose, as duas soluções foram combinadas para formar 948,25 g de uma solução de carga com teor de sólidos a ~ 50 % de dextrose/1,6 HMD/ABC. A razão equivalente de grupos amina primária para grupos carbonila do açúcar de redução foi 1,3 3:1.

Solução de carga de xilose/1,6 HMD/ABC: 291,5 g de xilose foram adicionados a 291,5 g de água sob calor suave até a diluição completa. Separadamente, 71,5 g de água e 85,5 g de ABC foram adicionados a 208,25 g de uma solução a 60 % de 1,6 HMD. No resfriamento da solução de xilose, as duas soluções foram combinadas para formar 948,25 g de uma solução de carga com teor de sólidos a — 50 % de xilose/1,6 HMD/ABC. A razão equivalente de grupos amina primária para grupos carbonila do açúcar de redução foi 1,11:1.

As formulações, mostradas na Tabela 2, abaixo, foram fabricadas por mistura simples da solução de carga com o ARBG SOI por intermédio de uma barra de agitação magnética em uma placa de agitação durante aproximadamente 10 min.

Tabela 2; Formulações estáveis estendidas: Cada uma das formulações na Tabela 2, acima, foi estável em prateleira.

Como mostrado nas Tabelas 3, abaixo, as formulações na Tabela 2, acima, foram aplicadas ao papel de filtro e testadas quanto às propriedades mecânicas como descrito abaixo. O complemento do aglutinante também foi relatado.

Uma folha de filtro de microfibra impregnada com aglutinante (Whatman International Inc., Maidston, Inglaterra, GF/A, catálogo Ns 1820 866, 20,3 cm x 25,4 cm) foi preparada estendendo-se o papel através de uma calha enchida com ~ 300 gramas de solução aquosa de aglutinante pré-misturada a 12 % em peso, intercalando a amostra saturada entre duas folhas de papelão para absorver o aglutinante em excesso, e comprimindo-se as duas folhas de papelão com um Pader Birch Bros na pressão de 689 Pa e em uma velocidade de 2,5 m/min. A amostra resultante foi seca @ 90° C durante 90 segundos em um forno Mathis que (ventilado com um desvolatilizador) e depois foi curada no mesmo tipo de fomo Mathis durante o tempo e na temperatura indicados nas Tabelas 3 e 4, abaixo, imediatamente depois da secagem inicial. O papel de filtro curado depois foi cortado em tiras de 2,54 cm x 10,16 cm para o teste de tração. Tiras de teste secas foram testadas como segue, Cada tira foi montada em pinças pneumáticas, e testada com velocidade de cruzeta de 2,54 cm/min. Cada resistência à tração foi registrada como a força de pico medida durante rompimento ou ruptura de cada tira testada em pares. Oito tiras foram testadas por exemplo, Para o teste de umidade, antes do teste, 8 tiras de teste foram imersas em água a 85° C durante 30 minutos. Estas amostras depois foram removidas da água, preparada seca e imediatamente testada conforme as direções de teste secas. O procedimento acima foi repetido para todos os aglutinantes formulados na Tabela 2, com resultados tabelados nas Tabelas 3 e 4. % de Complemento; Determinada como a % em peso de aglutinante no substrato dividida pelo peso de substrato revelado depois da cura. O peso do substrato não tratado é tomado antes do tratamento com aglutinante.

Tabela 3; Dados de teste do papel de filtro a 210° C, 3 min N: Newton; *: Comparativo Tabela 4: Dados de teste do papel de filtro a 190° C, 3 min N: Newton; *: Comparativo.

Como mostrado nas Tabelas 2, 3 e 4, acima, de acordo com a presente invenção, adicionar de 10 a 20 % em peso de extensor de baixo custo (lignossulfonato), com base nos sólidos totais do aglutínante, permite que uma pessoa mantenha a estabilidade do sistema (Tabela 2) assim como as propriedades mecânicas de resistência a seco e a úmido do sistema de ligação nos Exemplos lô a 18 e 21 a 24 das Tabelas 3 e 4. Conduzindo muito acima de 20 % em peso, como mostrado nos Exemplos 19 e 20 e 24 e 25 na Tabela 3 acima, uma pessoa é ainda capaz de manter um sistema estável, entretanto, as propriedades mecânicas da resistência a úmido começam a cair. Não mostrado na Tabela 4 acima, o aglutínante mais levemente curado (curado a 190 graus C. durante 3 min) não forneceu resistência à tração a seco e a úmido adequada no sistema estendido a 50 % em peso e os dados não são listados.

Exemplos 25 a 38: Efeito sobre a cura de estabilizadores de ácido fugitivos As formulações como apresentadas na Tabela 5 abaixo, contendo estabilizadores de ácido fugitivos e formulações comparativas foram formadas adicionando-se a um frasco de vidro de 25 ml equipado com uma barra de agitação, as cargas de água e 1,6 HMD (hexametíleno diamina). Em seguida, o estabilizador foi adicionado lentamente às gotas à esta solução agitada. Finalmente, a carga de dextrose foi adicionada e a solução resultante foi agitada para assegurar homogeneidade. Na tabela abaixo, HOAc significa ácido acético como ácido acético glacial e ABC significa bicarbonato de amônio. Estabilizadores de ácido cítrico, ácido acético e bicarbonato de amônio evaporam em uso e são considerados estabilizadores fugitivos.

Tabela 5: Formulações com estabilizadores de ácido fugitivos * Exemplo comparativo; ** Exemplo não contém um estabilizador de ácido fugitivo As formulações na Tabela 5, acima, foram deixadas repousar na temperatura ambiente para determinar sua estabilidade e foram testadas por análise mecânica dinâmica ou DMA, descrita como segue: DMA: Um teste usado para medir a taxa de cura. Uma força oscilatória de ângulo pequeno foi aplicada a uma amostra de reação e o estresse resultante foi decomposto em um componente “em fase” (G% resposta semelhante a sólido) e “fora de fase” (G”, resposta semelhante a líquido). O ângulo de fase pelo qual a resposta ao estresse isola a força é conhecido como delta, d, e tan (d) é a razão de G”:G’ Para forças aplicadas pequenas, o sistema pode ser medido continuamente através da transição de líquido-sólido. O instrumento usado foi um DMA Q800 da TA Instruments, Modelo #2980 equipado com grampo em cantiléver duplo (TA Instruments Inc., New Castle, DE), com análise matemática conduzida usando o TA Universal Analysis 2000 Software. Os parâmetros seguintes foram usados no teste: Rampa de Temp: 4o C/min de 30° C a 250° C.

Substrato: 12,7 mm x 34,0 mm papel de filtro GF/B Whatman® (2 tiras como sanduíche).

Carga da amostra: 0,500 g de uma solução a 50 % em peso (aprox. 4 gotas/tira de uma solução aquosa a 30 % em peso da mistura de reagente).

Temperaturas de cura características foram analisadas pelo seguinte método em TA Universal Analysis 2000. Em um gráfico de módulo de armazenamento (G’) versus temperatura, pontos correspondendo ao “máximo de sinal” de G’ na região de início de cura e na região final de cura foram observados. Depois a temperatura de início da cura, TinfCÍ0) foi determinada como a intercepção da linha tangente ao ponto máximo de sinal e a linha tangente ao ponto de inflexão usando “Transição Vítrea/por Etapa”. A temperatura final de cura, T:-ina|. foi determinada como a intercepção da linha horizontal tangente ao ponto nos módulos de pico (G’) e da linha tangente ao ponto de inflexão. O tempo de cura foi o tempo do início ao final da cura com uma taxa de aquecimento de 4o C/min.

Resultados de DMA e estabilidade são apresentados na Tabela 6 abaixo.

Tabela 6: Taxa de cura como medido por DMA * Comparativo; ** Exemplo não contém um estabilizador de ácido fugitivo Como mostrado na Tabela ó acima, todas as composições contendo ácido são de fato estáveis depois do repouso na temperatura ambiente durante 7 dias, ao passo que a composição do Exemplo 26 sem nenhum ácido não foi estável depois de 7 dias. Todos os Exemplos 33, 34, 35, 36, 37 e 38 contendo estabilizador de ácido fugitivo permitiram temperatura de início da cura reduzida comparado às composições de ácido estabilizadas nos Exemplos 27, 28, 29, 30, 31 e 32. Em comparação aos exemplos 27 a 32 contendo ácido que não continham um estabilizador de ácido fugitivo, o ácido acético (Ex. 34 e 35) reduziu notavelmente a temperatura de início da cura; e bicarbonato de amônio (Ex. 36, 37 e 38) reduziu dramaticamente a temperatura de início da cura sem aumentar o tempo de cura mesmo em comparação ao aglutinante do Exemplo 26 não estabilizado comparativo. Os dados foram compatíveis por toda a faixa testada de proporções dos estabilizadores. Consequentemente, os estabilizadores de ácido fugitivos produziram aglutinantes que permitem energia de cura reduzida e cura em uma temperatura mais baixa e/ou cura em unia quantidade de tempo reduzida.

Claims (10)

1. Composição de aglutinante de termocura aquosa, estável, com vida de prateleira estendida, caracterizada pelo fato de que compreende um ou mais açúcares de redução, um ou mais compostos de amina primária, e um ou mais ácído(s) ou sal(is) estabilizador(es) tendo um pKa de 8,5 ou menor, em que o teor de sólidos totais da composição de aglutinante é 15 % em peso ou maior, ainda em que, o número de equivalentes da amina primária em relação ao número- de equivalentes de grupos carbonila (como a 1 dei do ou cetona) no açúcar de redução varia de 0,125:1 ou maior e até 10:1 e, ainda mais em que, a quantidade total de estabilizador usado varia de 5 a 200 % em mol, com base no total de moles de amina primária presente no aglutinante.

2. Composição de acordo com. a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o açúcar de redução é um monossacarídeo de 5 earbonos ou um de 6 earbonos.

3. Composição de acordo com. a reivindicação 1, caracterizada. pelo fato de que o composto de amina primária é uma diamina diprimária ou uma amina poliprimáría.

4. Composição de acordo com a. reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pKa do ácido ou sal do estabilizador é 7,5 ou menor.

5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o estabilizador é (i) um estabilizador orgânico escolhido de um ácido monocarboxílico, um ácido dicarboxílico, um ácido graxo, um composto de éster de ácido graxo funcional em ácido, um composto de éter de ácido graxo funcional em ácido, e misturas destes, (ii) um estabilizador inorgânico escolhido de um ácido mineral, um sal de amina de ácido mineral, um sal de amônia de ácido mineral, e um ácido de Lewis, (iii) um estabilizador de ácido fugitivo, ou (iv) misturas de qualquer um do precedente com um. ácido graxo, um éster de ácido graxo, um composto de éter de ácido graxo,

6. Composição de acordo com. a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a quantidade do estabilizador é 20 % em moi ou mais, com base no total de moles de amína primária presente no aglutinante.

7. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o teor de sólidos totais da composição de aglutinante é 20 % em peso ou maior.

8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um lignossulfonato em. quantidades de até 25 % em peso, com base nos sólidos totais do aglutinante.

9. Método para usar a composição de aglutinante de termocura aquosa estável como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: aplicar a composição de aglutinante a ou misturá-la com um substrato; e, aquecer os substratos ou misturas assim, tratados para curar o aglutinante.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o substrato é fibras, lascas, aparas, partículas, películas, folhas, madeira, ou materiais de madeira e combinações dos mesmos.