ES2955467T3 - Composición adhesiva que comprende un éster de silicato - Google Patents

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T'kint Michèle Queneudec
Nicolas Montrelay
Koffi Justin Houessou
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Abstract

La invención se refiere a una composición adhesiva acuosa que comprende como componente adhesivo principal un éster de silicato obtenido por reacción entre una proteína, un polisacárido y un metasilicato alcalino, comprendiendo la proteína uno o más de cada uno de los siguientes aminoácidos: serina, treonina y lisina. , y el polisacárido que comprende grupos carboxílicos (-COOH) y/o grupos sulfónicos (-SO3H). La invención también se refiere a la producción y uso de dicha composición adhesiva acuosa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Composición adhesiva que comprende un éster de silicato
Sector de la técnica
La invención se refiere a una composición adhesiva que comprende un éster de silicato, a un procedimiento para preparar dicha composición adhesiva así como al propio éster de silicato.
La composición adhesiva de la invención encontrará una aplicación particular, pero no limitante, en el campo de los adhesivos para madera, en particular para tableros de materia vegetal, en particular lignocelulósicos.
Estado de la técnica
Por "tableros de materia vegetal" en el sentido de la presente invención, se entiende tableros derivados de materia lignocelulósica, tal como por ejemplo madera, lino o cáñamo. Por ejemplo, pueden ser tableros de partículas (también llamados “aglomerados”), tableros de fibras, tableros de láminas (OSB y WAFER BOARD) o tableros contrachapado.
Tradicionalmente, los adhesivos utilizados para la fabricación de tableros de materia vegetal son resinas a base de formaldehído como, por ejemplo, urea-formol (UF), fenol-formol, cetona-formol, melamina-formol (MF), melaminaurea-formol (MUF), nitroparafina-formol, taninos-formol, o a base de productos que liberan formaldehído como la hexametilentetramina.
Debido a su contenido frecuentemente elevado en formaldehído libre, el uso de estas resinas plantea problemas considerables, especialmente para la salud pública. Irritantes para la piel y las mucosas, incluso en niveles bajos en el aire (1 o 2 partes por millón, o ppm), de olor desagradable a partir de 0,2 ppm, se sabe que los vapores de formaldehído afectan a las funciones respiratorias ("asma por formaldehído").
Las poblaciones más afectadas por estos problemas son el personal implicado en la fabricación de tableros de materia vegetal y los bebés y niños pequeños que están expuestos a estos vapores debido al uso de este tipo de tableros en el mobiliario y diseño de interiores.
Existe por lo tanto una necesidad real de nuevas composiciones adhesivas exentas de formaldehído que sean adecuadas para la fabricación de tableros de materia vegetal.
La solicitud de patente WO 2010/094856 de la que también son titulares los presentes solicitantes, describe un procedimiento de fabricación de un agromaterial, en particular un agroaglutinante o un agrocompuesto, en el que se utiliza un compuesto péctico de origen vegetal, un gel, por ejemplo gelatina, y un disolvente y la mezcla se somete a un tratamiento térmico. Este agromaterial se puede utilizar en el campo de la construcción, el transporte, el embalaje, los equipos electrónicos o las tecnologías de telecomunicaciones. Sin embargo, se ha observado que sus características son insatisfactorias para la fabricación de tableros de materia vegetal, en particular tableros de fibras. Por lo tanto, sigue habiendo la necesidad de nuevas composiciones adhesivas ecológicas y con buen rendimiento, que permitan superar total o parcialmente los inconvenientes de los adhesivos de la técnica anterior identificados anteriormente.
Objeto de la invención
Por lo tanto, un objetivo de la invención es proporcionar nuevas composiciones adhesivas, exentas de formaldehído, que presenten buen rendimiento y que puedan fabricarse e implementarse fácilmente.
Un objeto de la presente invención es proponer composiciones adhesivas que permitan conseguir rendimientos de los tableros idénticos o superiores a los obtenidos con los adhesivos UF, MUF o isocianatos.
Un objeto de la presente invención es proponer composiciones adhesivas que permitan ritmos de fabricación idénticos a las que existen actualmente en la fabricación en continuo.
Un objeto de la presente invención es proponer composiciones adhesivas que no contengan ni disolvente orgánico ni otros componentes tóxicos.
Por lo tanto, es mérito de los autores de la invención haber desarrollado una composición adhesiva acuosa que comprende como componente adhesivo principal un éster de silicato obtenido por reacción entre una proteína, un polisacárido y un metasilicato alcalino, comprendiendo la proteína uno o más de cada uno de los siguientes aminoácidos: serina, treonina y lisina y conteniendo el polisacárido grupos carboxílicos (-COOH) y/o grupos sulfónicos (-SO3H).
Una de las principales ventajas de la composición adhesiva según la invención es que está exenta de formaldehído. Por lo tanto, esta composición no plantea los problemas sanitarios conocidos de las resinas sintéticas a base de formaldehído utilizadas habitualmente para la fabricación de tableros de materias vegetales, tales como los tableros de partículas.
La proteína puede ser una proteína vegetal o animal. En una realización preferida, la proteína es gelatina.
El polisacárido se elige entre los polisacáridos que contienen grupos carboxílicos (-COOH) y/o grupos sulfónicos (-SO3H). A modo de ejemplo se pueden citar galacturonatos (tales como las pectinas), alginatos, xantano, gelan, ulvanos, carrageninas (iota, kappa, lambda), fucanos y sus mezclas. Preferiblemente, el polisacárido se elige entre pectinas, alginatos, xantano, gelan, ulvanos, carrageninas (iota, kappa, lambda), fucanos y mezclas de los mismos, más preferiblemente entre pectinas, ulvanos y carrageninas (iota, kappa, lambda) y sus mezclas, incluso más preferiblemente entre pectinas, ulvanos, carragenina iota y sus mezclas. Las carrageninas, fucanos, alginatos y ulvanos son polisacáridos procedentes de algas rojas (carrageninas), pardas (alginatos, ulvanos) y verdes (fucanos), respectivamente. Estos polisacáridos se pueden utilizar en forma pura o en forma de una molienda o polvo de algas. Así, en una variante de la invención, el polisacárido se elige entre las algas molidas o en polvo, en particular entre moliendas o polvos de algas rojas, moliendas o polvos de algas pardas, moliendas o polvos de algas verdes y sus mezclas.
En una realización, el polisacárido es un polisacárido que contiene grupos carboxílicos (-COOH). El éster de silicato según la invención de esta realización es por lo tanto una poliamida de éster de silicato. El polisacárido que contiene grupos carboxílicos se puede elegir en particular entre los galacturonatos (tales como pectinas), alginatos, xantano, gelan, ulvanos y sus mezclas. Preferiblemente el polisacárido que contiene grupos carboxílicos se elige entre galacturonatos (tales como pectinas), alginatos, xantano, gelan y sus mezclas, más preferiblemente se elige entre pectinas, alginatos, xantano, gelan, ulvanos y sus mezclas, más preferiblemente entre pectinas, ulvanos y sus mezclas. Siendo los alginatos y ulvanos polisacáridos procedentes de algas pardas, estos polisacáridos se pueden utilizar en forma pura o en forma de una molienda o polvo de algas. Así, en una variante de la invención, el polisacárido que contiene grupos carboxílicos se elige entre las moliendas o polvos de algas pardas. En otra variante de la invención, el polisacárido que contiene grupos carboxílicos es una pectina.
En otra realización, el polisacárido es un polisacárido que comprende grupos sulfónicos (-SO3H). El éster de silicato según la invención de esta realización es por lo tanto un éster sulfónico de silicato. El polisacárido que contiene grupos sulfónicos se puede elegir en particular entre los ulvanos, carrageninas (iota, kappa, lambda), fucanos y sus mezclas, preferiblemente carrageninas (iota, kappa, lambda), fucanos y sus mezclas, más preferiblemente todavía entre las carrageninas (iota, kappa, lambda), en particular carragenina iota. Los ulvanos y fucanos son polisacáridos procedentes de algas marrones (ulvanos) y verdes (fucanos) respectivamente, estos polisacáridos se pueden usar en forma pura o en forma de moliendas o polvos de algas. Así, según una variante de la invención, el polisacárido que contiene grupos carboxílicos se elige entre moliendas o polvos de algas pardas.
El polisacárido también puede comprender grupos carboxílicos (-COOH) y grupos sulfónicos (-SO3H). Un ejemplo de tal polisacárido son los ulvanos. Como se indicó anteriormente, los ulvanos son polisacáridos procedentes de algas verdes. Se pueden utilizar en forma pura o en forma de una molienda o polvo de algas verdes. En una realización ventajosa, se utilizará una molienda o polvo de algas verdes.
El metasilicato alcalino puede elegirse en particular entre los metasilicatos de sodio y de potasio. El metasilicato preferido es el metasilicato de sodio.
La composición adhesiva según la invención puede comprender también diversos adyuvantes. Estos adyuvantes se pueden diferenciarse en primer lugar en adyuvantes pulverulentos y adyuvantes líquidos.
Los adyuvantes pulverulentos son los que se utilizan habitualmente en la industria. Estos adyuvantes comprenden, de forma no limitante, agentes fluidificantes tales como proteínas y en particular hemoglobina, agentes hidrófugos, melamina y ácido sebácico. También se pueden añadir pigmentos o cargas de uso común en la industria. Estos pigmentos o cargas se usan como agentes de “relleno” para conservar o reforzar, a bajo coste, las propiedades esenciales de la aplicación. Para estos fines se utilizan, por ejemplo, caolines, carbonatos de calcio, talco, óxido de titanio, sulfatos de calcio o de bario. Estos adyuvantes resultan útiles en particular para la obturación de los poros y, como por ejemplo el caolín, para evitar la formación de ampollas (okoumé). Todavía es habitual añadir taninos, preferiblemente taninos condensados como, por ejemplo, taninos de corteza de pino, nuez pecana, mimosa y/o quebracho, en particular modificados.
Entre los adyuvantes líquidos que pueden utilizarse, se pueden citar tensioactivos, glioxal, triacetato de glicerol y parafina, en particular en forma de emulsiones.
La composición adhesiva según la invención es una composición acuosa. Preferiblemente, esta composición adhesiva está exenta de cualquier disolvente orgánico. En esta realización, la composición adhesiva de la invención contiene agua como único disolvente.
La reacción entre una proteína y un polisacárido tal como se define anteriormente y un metasilicato alcalino da lugar a reacciones de acoplamiento entre los grupos funcionales de los diferentes productos de partida. Estas reacciones ocurren simultáneamente.
Los autores de la invención han puesto de manifiesto por espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier (IR-TF) que la primera reacción que tiene lugar es una reacción de esterificación entre el metasilicato alcalino y los grupos hidroxilo de los alcoholes primarios de las cadenas laterales de las serinas de la proteína. Los grupos hidroxilo se pueden encontrar en la misma cadena de proteína o en dos, tres o cuatro cadenas diferentes. Se obtiene así una reticulación de la proteína por medio de grupos silicato.
La segunda reacción que tiene lugar depende del polisacárido utilizado. En el caso de un polisacárido que contiene grupos carboxílicos, se trata de una reacción de condensación entre las funciones carboxílicas del polisacárido y las funciones amina de las cadenas laterales de la lisina de la proteína. Se obtiene así una reticulación directa entre la proteína y el polisacárido por medio de grupos amida. En el caso de un polisacárido que comprende grupos sulfónicos, se trata de una reacción de sulfonación entre las funciones sulfónicas del polisacárido y las funciones hidroxilo de los alcoholes secundarios de las cadenas laterales de las treoninas de la proteína. Se obtiene así una reticulación directa entre la proteína y el polisacárido por medio de grupos sulfonato. En el caso de un polisacárido que comprende a la vez grupos carboxílicos y grupos sulfónicos, se obtiene una reticulación entre el polisacárido y la proteína por medio de grupos amida y de grupos sulfonato.
Por lo tanto, la invención también se refiere a un éster de silicato obtenido por reacción entre una proteína, un polisacárido y un metasilicato alcalino, comprendiendo la proteína uno o más de cada uno de los siguientes aminoácidos: serina, treonina y lisina y conteniendo el polisacárido grupos carboxílicos (-COOH) y/o grupos sulfónicos (-SO3H). Ventajosamente, este éster de silicato es el único componente adhesivo de la composición adhesiva de la invención.
Como se ha explicado anteriormente, este éster de silicato se caracteriza por una reticulación de las cadenas peptídicas de la proteína entre sí por medio de grupos silicato y una reticulación de las cadenas peptídicas de la proteína y del polisacárido. La reticulación entre las cadenas peptídicas y el polisacárido se produce bien por medio de grupos amida en el caso de polisacáridos que contienen grupos carboxílicos, bien por medio de grupos sulfonato en el caso de polisacáridos que contienen grupos sulfónicos, o bien por medio de ambos en el caso de polisacáridos que contienen grupos carboxílicos y grupos sulfónicos.
A modo de ejemplo de una poliamida de éster de silicato obtenida por la reacción entre una proteína, un polisacárido que contiene grupos carboxílicos y un metasilicato alcalino, la figura 1 representa de manera esquemática la estructura de una unidad de repetición de una poliamida de éster de silicato obtenida por la reacción entre una proteína, pectina y metasilicato alcalino, en particular metasilicato de sodio.
A modo de ejemplo de un éster sulfónico de silicato obtenido por la reacción entre una proteína, un polisacárido que contiene grupos sulfónicos y un metasilicato alcalino, la figura 2 representa de forma esquemática la estructura de una unidad de repetición de un éster sulfónico de silicato obtenido por la reacción entre una proteína, un carragenina y metasilicato alcalino, en particular metasilicato de sodio.
La invención también se refiere a un procedimiento de preparación de una composición adhesiva que comprende un éster de silicato como componente adhesivo principal tal como se describió anteriormente, que comprende al menos las siguientes etapas:
1. preparar una mezcla en seco de una proteína, al menos un polisacárido, metasilicato alcalino y opcionalmente uno o más adyuvantes, comprendiendo la proteína uno o más de cada uno de los siguientes aminoácidos: serina, treonina y lisina, conteniendo el polisacárido grupos carboxílicos (-COOH) y/o grupos sulfónicos (-SO3H) y estando todos los constituyentes de la mezcla en forma pulverulenta,
2. añadir un disolvente acuoso a la mezcla preparada en la etapa anterior y mezclar,
3. someter la mezcla obtenida en la etapa anterior a un tratamiento térmico de manera que se obtenga un éster de silicato.
Los productos de partida y adyuvantes pulverulentos usados en este procedimiento son los definidos anteriormente en relación con la composición adhesiva de la invención.
El contenido de proteínas de la mezcla en seco es ventajosamente de 50 a 70 %, preferiblemente de 55 a 68 %, todavía más preferiblemente de 58 a 66 %, estando expresados estos porcentajes en peso seco con respecto al peso seco de proteína, polisacárido y metasilicato alcalino.
El contenido de polisacárido de la mezcla en seco es ventajosamente de 5 a 20 %, preferiblemente de 7 a 9 %, todavía más preferiblemente de 9 a 18 %, estando expresados estos porcentajes en peso seco con respecto al peso seco de proteína, polisacárido y metasilicato alcalino.
El contenido en metasilicato alcalino de la mezcla en seco es ventajosamente de 15 a 30 %, preferiblemente de 20 a 27 %, todavía más preferiblemente de 22 a 25 %, estando expresados estos porcentajes en peso seco con respecto al peso seco de proteína, polisacárido y metasilicato alcalino.
El disolvente acuoso usado es preferiblemente agua. En una variante, también se añaden uno o más aditivos en el momento de añadir el disolvente acuoso. Esta adición se puede hacer de forma simultánea o consecutiva con la adición de agua. Cuando es una adición simultánea, el o los aditivos pueden mezclarse previamente con el disolvente acuoso o añadirse por separado. Los ejemplos de aditivos que pueden usarse comprenden tensioactivos, glioxal, triacetato de glicerol y parafina, en particular en forma de emulsiones.
Todos los tipos de tratamientos térmicos conocidos por los expertos en la técnica son adecuados para la realización de la etapa de tratamiento térmico. El tratamiento térmico preferido es el tratamiento térmico con microondas. Un experto en la técnica sabrá ajustar el tiempo de tratamiento y la potencia de microondas, en particular en función de la cantidad de mezcla a tratar.
La etapa de tratamiento térmico se lleva a cabo ventajosamente a una temperatura inferior a la temperatura de ebullición. Preferiblemente, la temperatura es de 37 °C a 93 °C, preferiblemente de 53 a 75 °C, incluso más preferiblemente de 60 a 70 °C.
Una de las ventajas del procedimiento de preparación de una composición adhesiva de la invención es que no es obligatorio que todas las etapas se realicen en el mismo lugar. Por ejemplo, se puede preparar la mezcla en seco de una proteína, al menos un polisacárido, un metasilicato alcalino y opcionalmente uno o más adyuvantes en un primer lugar y transportarla a un segundo lugar, otro lugar donde se añade la solución acuosa, se mezcla y la mezcla obtenida se somete a tratamiento térmico.
Por lo tanto, un objeto de la invención también es una premezcla de una composición adhesiva como la descrita anteriormente, que consiste en una mezcla en seco de una proteína, al menos un polisacárido, un metasilicato alcalino y, opcionalmente, uno o varios adyuvantes. Los constituyentes de la mezcla en seco, así como las cantidades utilizadas son los definidos anteriormente en relación con el procedimiento de preparación de la composición adhesiva de la invención.
Otro objeto de la invención es el uso de la composición adhesiva de la invención para la fabricación de tableros de materias vegetales. Así, la invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de tableros de materias vegetales, en particular lignocelulósicos, que comprende una etapa de tratar dichas materias vegetales con una composición adhesiva según la invención, en particular mezclar dichas materias vegetales con una composición adhesiva según la invención, y etapas de conformación y prensado en caliente de las materias vegetales así tratadas.
Los tableros de materias vegetales, en particular los tableros de partículas, obtenidos con la composición adhesiva según la invención, presentan rendimientos, en particular mecánicos, totalmente comparables a los de los tableros fabricados con resinas sintéticas.
Los autores de la invención han demostrado también que la composición adhesiva según la invención puede utilizarse en condiciones de fabricación próximas o incluso idénticas a las condiciones utilizadas con las resinas sintéticas, por ejemplo del tipo urea-formol (UF).
La presente invención permite además la fabricación de tableros de materias vegetales exentos de formol y disolventes orgánicos, lo que presenta una ventaja considerable en términos de salud pública, en particular para los trabajadores y usuarios finales. Por lo tanto, el uso de estos tableros en el diseño de interiores y el mobiliario es particularmente ventajoso.
La invención también tiene por objeto el uso de la composición adhesiva de la invención como adhesivo para ensamblar piezas de madera, poliestireno expandido o espuma de poliuretano.
Descripción de las figuras
La figura 1 es una representación esquemática de la estructura de una unidad de repetición de una poliamida de éster de silicato obtenida por la reacción entre una proteína, pectina y metasilicato alcalino, en particular metasilicato de sodio.
La figura 2 es una representación esquemática de la estructura de una unidad de repetición de un éster de silicato sulfónico obtenido por la reacción entre una proteína, carragenina y metasilicato alcalino, en particular metasilicato de sodio.
La figura 3 muestra el espectro infrarrojo (IR-TF) de una composición adhesiva según la invención a base de una poliamida de éster de silicato.
La figura 4 muestra el espectro de infrarrojo (IR-TF) de gelatina sola.
La invención se describe con más detalle a continuación, con ayuda de los siguientes ejemplos que no son en modo alguno limitativos, sino que se dan sólo a modo de ejemplo.
Ejemplos
Ejemplo 1:
Se mezclaron en seco 6,88 g de gelatina, 1,5 g de pectina y 2,5 g de metasilicato de sodio. Después de homogeneización de la mezcla, se añadieron 27 g de agua y el conjunto se sometió a radiación de microondas en un horno doméstico a 750 W durante 30 s. Al final de este tratamiento y después de la homogeneización, se obtuvo una pasta fluida que se estudió por espectroscopia infrarroja según los siguientes modos: se tomaron unos mg de adhesivo secado al aire y se pusieron sobre el soporte ATR (cristal diamante) de un espectrómetro de IR de transformada de Fourier Shimadzu IR Prestige-21. El espectro se registró por coadición de 100 escaneos (número de barridos) entre 4000 cirr1 y 650 cirr1 con una resolución de 4 cm-1.
El espectro IR-TF del producto final se muestra en la Figura 4. La comparación de este espectro con el de la gelatina mostró, por un lado, la presencia de enlaces Si-O-C condensados característicos de los ésteres de silicato de forma -(C-O-)4Si resultantes de la reacción de esterificación entre el metasilicato alcalino y los grupos hidroxilo de las serinas de las cadenas laterales de la proteína y por otro lado, la presencia de enlaces peptídicos procedentes de la reacción de condensación entre las funciones carboxílicas de la pectina y las funciones amina de lisinas de las cadenas laterales de la proteína indicando así que el producto final es de hecho una poliamida de éster de silicato. Ejemplo 2:
Se mezclaron en seco 6,88 g de gelatina, 1,5 g de pectina y 2,5 g de metasilicato de sodio. La mezcla se puede conservar durante varios meses protegida de la humedad en un frasco cerrado. En el momento de su uso se añadieron 27 g de agua y el conjunto se sometió a radiación de microondas en un horno doméstico a 750 W durante 30 s. Al final de este tratamiento y después de la homogeneización, se obtuvo una pasta fluida que tiene capacidad adhesiva. Esta pasta se mezcló con virutas de madera en proporciones que varían según su granulometría. Es decir 3,90 % para virutas con granulometría inferior o igual a 5 mm y 5,34 % para virutas con granulometría inferior o igual a 1,25 mm. Las virutas a las que se añadió adhesivo se introdujeron en un molde de dimensiones 10*10 cm en 3 capas. La primera de 40,8 g corresponde a la granulometría más fina. La segunda de 63,32 g a la granulometría mayor. La tercera capa era idéntica a la primera.
El conjunto se sometió a termocompresión en una prensa MIB HYDRO 350 kN con una carga de 200 kN durante 4 min, 100 kN durante 40 s, 50 kN durante 20 s y una temperatura meseta de 190 °C, es decir un total de 5 min. Después de enfriar, los tableros se cortaron en probetas paralelepípedas de dimensiones de 10 cm (largo) x 1,58 cm (espesor) x 1,93 cm (ancho). Los ensayos de flexión realizados según la norma NF EN310 de junio de 1993 en una máquina Shimadzu AGX-10kNX dieron como resultado una tensión máxima de 13,9±0,6 MPa.
Ejemplo 3:
Manteniendo todas las condiciones por lo demás idénticas a las del ejemplo 1, la mezcla de sólido agua se sometió a una activación por microondas durante 27 s. Se obtiene una tensión máxima de flexión de 14,4±1,1 MPa. Ejemplo 4:
Manteniendo todas las condiciones por lo demás idénticas a las del ejemplo 1, la mezcla de sólido agua se sometió a una activación por microondas durante 25 s. Se obtiene una tensión máxima de flexión de 14,6±0,4 MPa. Ejemplo 5:
Manteniendo todas las condiciones por lo demás idénticas a las del ejemplo 2, se sustituyó la pectina por carragenina iota. Se obtiene una tensión máxima de flexión de 15,2±1,6 MPa.
Ejemplo 6:
Siguiendo el procedimiento idéntico al del ejemplo 1, se sustituyó la pectina por algas verdes molidas. A 27,52 g de gelatina se le añadieron 6 g de algas verdes y 10 g de metasilicato de sodio. Después de mezclar en seco, se añadieron 75 g de agua y 1,4 g de glioxal y se mezcló de nuevo. A continuación, el conjunto se sometió a un tratamiento de microondas en un horno doméstico a 750 W durante 20 s. El ensayo de flexión del tablero obtenido conduce a una tensión máxima de 15,55±0,64 MPa.
Ejemplo 7:
Siendo todas las condiciones operativas por lo demás idénticas a las del ejemplo 6, se sustituyó la pectina sólo parcialmente, es decir, una adición de 3 g de pectina y 3 g de algas verdes molidas en la mezcla seca. En la mezcla húmeda se añadió además 1 g de emulsión de parafina. El ensayo de flexión del tablero obtenido conduce a una tensión máxima de 13,24±0,16 MPa.
Ejemplo 8:
A una mezcla seca compuesta por 27,52 g de gelatina, 6 g de pectina y 10 g de metasilicato de sodio se le añadieron 75 g de agua y el conjunto se expuso a radiación de microondas en un horno doméstico a 750 W durante 30 s. Se produjeron tableros de 20 cm x 20 cm siguiendo el mismo procedimiento que en el ejemplo 1. El tiempo de termocompresión es de 2 min, la temperatura meseta 195 °C y la presión aplicada de 200 kN durante 1 min 25 s, 100 kN durante 25 s y 50 kN durante 10 s. Las probetas de 715 kg/m3 de densidad y de 15,90 mm de espesor se ensayaron en flexión en una máquina Shimadzu AGX-10kNX. Se obtuvieron los siguientes resultados:
Módulo: 2288±74 MPa
Tensión máxima: 15,23 ± 0,31 MPa
Deformación en la rotura: 1,22±0,08 %
La tracción perpendicular ensayada según la norma NF EN 319 de junio de 1993 es de 0,33±0,04 MPa.
La extracción de tornillos determinada según la norma NF B 51-260 de agosto de 1992 es de 78,75 ± 4,77 daN. El hinchamiento evaluado según la norma NF EN 317 de junio de 1993 es de 29,1 %.
Ejemplo 9:
A la mezcla seca del ejemplo 8 se le añadieron 3 g de ácido sebácico, 5 g de una emulsión de parafina al 0,6 % y 75 g de agua. Después de la exposición a radiación de microondas en un horno doméstico a 750 W durante 30 s, se homogeneizó la mezcla que luego se añadió a las virutas de madera en las mismas condiciones que las del ejemplo 1. La producción de tableros de 624 kg/m3 de densidad y 15,52±0,00 de espesor se realiza en las mismas condiciones que en el ejemplo 8. Los resultados obtenidos durante los ensayos realizados siguiendo los procedimientos operativos mencionados en el ejemplo 8 son:
Módulo: 3804±68 MPa
Tensión máxima: 19,32±2,71 MPa
Deformación en la rotura: 1,01±0,08 %
Tracción perpendicular: 0,42±0,02 MPa
Hinchamiento: 27,42±0,74 %
Ejemplo 10:
Siendo todas las condiciones por lo demás idénticas a las del ejemplo 7, a la mezcla seca se le añaden 3,4 g de un hidrófugo: Polyfox 156A suministrado por OMNOVA Solutions. Los resultados obtenidos son:
Módulo: 2759±56 MPa
Tensión máxima: 17,13 ± 0,02 MPa
Deformación en la rotura: 1,09±0,01 MPa
Hinchamiento: 23,02±1,47 %
Ejemplo 11:
Se prepararon composiciones adhesivas que tenían las formulaciones F1 a F6 identificadas en la tabla 1 a continuación mezclando primero los sólidos en seco. Luego se añadieron el agua y Polyfox 156 A. Después de exposición de la mezcla obtenida a radiación de microondas en un horno doméstico a 750 W durante 30 s, se añadió la emulsión de parafina. Las cantidades de cada constituyente, excepto el agua, se dan en peso seco.
Figure imgf000009_0001
Estas composiciones adhesivas se usaron para fabricar tableros de partículas según el procedimiento descrito en el ejemplo 8. Los tableros obtenidos presentan excelentes rendimientos en términos de módulo de elasticidad y resistencia a la flexión. Los ensayos de elasticidad y flexión se realizaron según la norma EN 312-2009. Con un módulo de elasticidad (M.E.) superior a 3000 MPa y una resistencia a la flexión de al menos 18 MPa, los tableros obtenidos con las composiciones adhesivas según la invención cumplen por lo tanto los requisitos mecánicos de la norma EN 312-2009 para tableros de categoría P6 (los tableros de mayor rendimiento). Los resultados se resumen en la Tabla 2 a continuación.
Tabla 2
Figure imgf000010_0001
Proporción de adhesivo por capa respecto a M.S:
Capa interior: 3,23 a 3,72%
Capas exteriores: 6,08 a 6,62%
Ejemplo 12:
A una mezcla seca compuesta de 27,62 g de gelatina, 6 g de pectina, 10 g de metasilicato y 3 g de ácido sebácico se le añadieron 60 g de agua. El conjunto se expuso a radiación de microondas en un horno doméstico a 750 W durante 30 s. Se obtuvo una mezcla adhesiva que tenía una viscosidad de 7800 mPa.s a temperatura ambiente. La mezcla pegajosa se extendió, con una espátula, a razón de 0,02 g/cm2 sobre una superficie de 25 x 12,5 mm2 de una probeta de haya de dimensiones: 100 mm x 25 mm x 5 mm que a continuación se ensambló con otra probeta idéntica. Los ensayos de tracción de cizalladura se llevaron a cabo siguiendo la norma NFT76-107 (iso4687) de abril de 2009 con una máquina de tracción Shimadzu AGX-10kNX equipada con una celda de 10 kN.
Los resultados a las 48 horas del módulo y de la tensión de rotura se comparan en la tabla 3 con los obtenidos para un adhesivo UF ensayado en las mismas condiciones.
Tabla 3
Figure imgf000010_0002
Ejemplo 13
Se mezclaron en seco 27,52 g de gelatina, 6 g de pectina, 10 g de metasilicato, 3 g de ácido sebácico, 1,7 g de melamina y 0,05 g de hemoglobina, se añaden 75 g de agua y 3,6 g de Polyfoxl56A.
El conjunto se sometió a radiación de microondas en un horno doméstico a 750 W durante 30 s.
Se recortaron muestras de espuma de poliuretano y poliestireno de 50x50 mm y luego se pegaron cara a cara con el adhesivo así obtenido.
24 horas más tarde, las muestras se pegaron con un adhesivo en caliente a soportes en T y luego se sometieron a un ensayo de tracción perpendicular en una máquina Shimadzu AGX-10kNX.
Los resultados se resumen en la Tabla 4 a continuación.
Tabla 4
Figure imgf000010_0003
En el caso de muestras de espuma de poliuretano, la rotura se produce en el material y no en la interfase de pegado.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Composición adhesiva acuosa para la fabricación de tableros de materias vegetales o el ensamblado de piezas de madera, poliestireno expandido o espuma de poliuretano, comprendiendo dicha composición adhesiva acuosa como componente adhesivo principal un éster de silicato obtenido por reacción entre una proteína, un polisacárido y un metasilicato alcalino, comprendiendo la proteína uno o más de cada uno de los siguientes aminoácidos: serina, treonina y lisina y conteniendo el polisacárido grupos carboxílicos (-COOH) y/o grupos sulfónicos (-SO3H), caracterizada por que la proteína es gelatina, el polisacárido se selecciona de pectinas, ulvanos, carragenina iota y sus mezclas, el contenido de proteína es de 50 a 70%, el contenido de polisacárido es de 5 a 20% y el contenido de metasilicato alcalino es de 15 a 30%, estando expresados estos porcentajes en peso seco con respecto al peso seco de proteína, polisacárido y metasilicato alcalino.
2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada por que el polisacárido se selecciona de las pectinas.
3. Composición según la reivindicación 1, caracterizada por que el polisacárido se selecciona de moliendas o polvos de algas.
4. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende además uno o varios adyuvantes, seleccionados en particular de agentes fluidificantes, agentes hidrófugos, melamina, ácido sebácico, tensioactivos, glioxal, triacetato de glicerol y parafina.
5. Procedimiento de preparación de una composición adhesiva que comprende un éster de silicato como componente adhesivo principal según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende al menos las siguientes etapas:
- preparar una mezcla en seco de una proteína, al menos un polisacárido, un metasilicato alcalino y opcionalmente uno o más adyuvantes, comprendiendo la proteína uno o más de cada uno de los siguientes aminoácidos: serina, treonina y lisina, conteniendo el polisacárido grupos carboxílicos (-COOH) y/o grupos sulfónicos (-SO3H) y estando todos los constituyentes de la mezcla en forma pulverulenta,
- añadir un disolvente acuoso a la mezcla preparada en la etapa anterior y mezclar,
- someter la mezcla obtenida en la etapa anterior a un tratamiento térmico de microondas para obtener un éster de silicato,
caracterizado por que el contenido de proteínas de la mezcla en seco es de 50 a 70%, el contenido de polisacárido de la mezcla en seco es de 5 a 20% y el contenido de metasilicato alcalino de la mezcla en seco es ventajosamente de 15 a 30%, estando expresados estos porcentajes en peso seco con respecto al peso seco de la proteína, polisacárido y metasilicato alcalino.
6. Premezcla de una composición adhesiva según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, constituida por una mezcla en seco de una proteína, al menos un polisacárido, un metasilicato alcalino y opcionalmente de uno o más adyuvantes, comprendiendo la proteína uno o más de cada uno de los siguientes aminoácidos: serina, treonina y lisina y conteniendo el polisacárido grupos carboxílicos (-COOH) y/o grupos sulfónicos (-SO3H).
7. Uso de una composición adhesiva según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para la fabricación de tableros de materias vegetales.
8. Uso según la reivindicación 7, caracterizado por que los tableros de materias vegetales son tableros de partículas, tableros de fibras, tableros de láminas o tableros contrachapados.
9. Procedimiento de fabricación de tableros de materias vegetales, que comprende una etapa de tratamiento de dichas materias vegetales con una composición adhesiva según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, y etapas de conformado y prensado en caliente de las materias vegetales así tratadas.
10. Uso de una composición adhesiva según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, como adhesivo de ensamblado de piezas de madera, poliestireno expandido o espuma de poliuretano.
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