Adhesivos de quitosano modificado fúngico y materiales compuestos de madera preparados a partir de los adhesivos.

Adhesivo de quitosano modificado fúngico para un material fibroso producido

proporcionando una materia (2) prima que contiene quitosano;

proporcionando un medio (4) de crecimiento fúngico;

proporcionando un cultivo (6) fúngico;

mezclando (10) la materia (2) prima, el medio (4) de crecimiento y el cultivo fúngico entre sí para producir una suspensión (12);

incubando (20) la suspensión (12) para producir un caldo (22) que comprende un sólido (32) de quitosano modificado, un líquido (34) de medio al menos parcialmente consumido y un residuo (36) fúngico;

separando (30) el sólido (32) de quitosano modificado del líquido (34) y el residuo (36) fúngico, y disolviendo (40) el sólido (32) de quitosano modificado para producir la resina (42) adhesiva;

caracterizado porque el cultivo fúngico comprende al menos uno de Trichoderma harzianum Rifai, Trichoderma viride Pers.:Fr. y Gliocladium roseum Bainier.

Adhesivos de quitosano modificado fúngico y materiales compuestos de madera preparados a partir de los adhesivos

Campo de la invención

La presente invención se refiere a adhesivos preparados con quitosano modificado fúngico y a los materiales compuestos de madera que se preparan a partir de los adhesivos.

Técnica anterior

Existe una demanda creciente de resinas libres de formaldehído y con contenido reducido en formaldehído para la fabricación de productos de madera y/o papel compuestos usados en edificios. Estos productos compuestos son paneles estructurales o no estructurales usados comúnmente en la construcción de paredes, suelos, techos, puertas, armarios, muebles y piezas moldeadas arquitectónicas. Los principales adhesivos para madera usados actualmente son resinas a base de formaldehído, tales como resinas de urea-formaldehído (UF), fenol-formaldehído (PF) y melamina-formaldehído (MF), y los productos compuestos preparados a partir de estas resinas son de la manera más común madera contrachapada, tablero de virutas orientadas (OSB), tablero de partículas (PB) o tablero de fibras de densidad media (MDF), que pueden tener diversos revestimientos y acabados.

El vapor de formaldehído es peligroso para la salud humana; algunos programas tales como LEED (Leadership in Energy and Environmental Design, Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental) y Greenguard permiten a los fabricantes ganar créditos para producir productos de resina sin formaldehído o con bajo contenido en formaldehído. Tales programas se están volviendo elementos importantes de la estrategia de comercialización de la mayoría de fabricantes de productos compuestos, armarios y muebles. Los consumidores piden cada vez más a los proveedores de OSB, PB, MDF y madera contrachapada que produzcan productos libres de formaldehído o que contengan un bajo contendido en formaldehído.

Se conocen algunos ejemplos de tales resinas libres de aldehido o con contenido reducido en aldehido. El documento JP23-221571 de Umemura describe una composición de adhesivo para madera que comprende ácido tánico y quitosano como componentes esenciales para madera. Se usa un ácido para disolver el quitosano para producir un adhesivo que puede usarse para diversos tipos de productos de madera incluyendo madera contrachapada y tablero de partículas.

El documento JP25-81815 de Hiromatsu da a conocer un panel de madera contrachapada que reduce las emisiones de formaldehído suprimiendo la cantidad de formaldehído emitido desde el panel de madera contrachapada usando un adhesivo que contiene quitosano que se comporta como adsorbente de formaldehído procedente de la resina termocurable.

Peshkova, A. et al. en Investigation of chitosan-fenolics systems as wood adhesives (Journal of Biotechnology 12: 199-27, 23) describe sistemas de quitosano-fenólicos como adhesivos para madera. Peshkova et al. describen que las fuerzas adhesivas de las resinas sometidas a ensayo estaban relacionadas directamente con la viscosidad de los sistemas de adhesivos y proporcionaban resistencias a la cizalladura de solapas de menos de 27 psi (aproximadamente 1862 kPa).

Aunque se encuentran disponibles, todavía existe una gran necesidad de resinas producidas con bajo contenido en formaldehído o libres de formaldehído que tengan excelente rendimiento y bajo coste. El desarrollo de tipos novedosos de adhesivos para la producción de paneles compuestos ecológicos a partir de un recurso natural renovable, y la reducción del impacto ambiental de las emisiones de COV procedentes de productos compuestos son estratégicamente importantes para los edificios ecológicos de siguiente generación. El quitosano es un aminopolisacárido desacetilado procedente de quitina, que se produce de manera natural en gran cantidad en los caparazones de crustáceos marinos tales como cangrejos y gambas y en la pared celular de hongos. La estructura química del quitosano consiste en residuos de D-glucosamina con uniones (5-1,4 con varias N-acetil-glucosaminas ubicadas aleatoriamente. El quitosano es soluble en disoluciones acuosas débilmente ácidas y se presenta en forma de polielectrolito catiónico, lo que crea la posibilidad de interacciones con moléculas cargadas negativamente. En otras palabras, el quitosano presenta una propiedad adhesiva. El quitosano ha recibido mucha atención como posible recurso de polisacárido en diversos campos, y se ha estudiado extensamente para aplicaciones médicas e industriales.

El documento US 6.399.338 (Chen et al.) describe un método de producción de quitina o quitosano mediante el cultivo de un hongo Rhizopus azygosporus o un hongo Actinomucor taiwanesis y el aislamiento del quitosano o la quitina del cultivo. El producto obtenido es adecuado como adhesivo.

Sumario

Un objetivo de la presente invención es proporcionar una resina adhesiva que esté libre de o que tenga menores niveles de formaldehído, a la vez que conserve excelentes propiedades de unión para materiales fibrosos.

Por tanto, según un aspecto de la presente invención, se proporciona un adhesivo de quitosano modificado fúngico para unir un material fibroso según la reivindicación 1. El cultivo fúngico comprende al menos uno de Trichoderma harzianum Rifai, Trichoderma viride Pers.:Fr. y Gliocladium roseum Bainier.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona el adhesivo descrito en el presente documento, en el que la disolución del quitosano modificado es en un ácido.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona el adhesivo descrito en el presente documento, en el que la disolución del quitosano modificado es en al menos una de una resina de urea-formaldehído o una resina de fenol-formaldehído.

Según aún otro aspecto de la presente invención, se proporciona el adhesivo descrito en el presente documento, en el que se combina la disolución con: una polimerización in situ de una resina fenólica con el quitosano modificado, o una polimerización in situ de una resina de urea-formaldehído (UF) con el quitosano modificado.

Por tanto, según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método de producción de una resina adhesiva para unir productos fibrosos que comprende proporcionar una materia prima que contiene quitosano; proporcionar un medio de crecimiento fúngico; proporcionar un cultivo fúngico; mezclar la materia prima, el medio de crecimiento y el cultivo fúngico entre sí para producir una suspensión; incubar la suspensión para producir un caldo que comprende un sólido de quitosano modificado, un líquido de medio al menos parcialmente consumido y un residuo fúngico; separar el sólido de quitosano modificado del líquido y el residuo fúngico, y disolver el sólido de quitosano modificado para producir la resina adhesiva.

Según todavía otro aspecto de la presente invención, se proporciona el método descrito en el presente documento, en el que la disolución del sólido de quitosano modificado es en un ácido.

Según aún todavía otro aspecto de la presente invención, se proporciona el método descrito en el presente documento, en el que la disolución del sólido de quitosano modificado es en al menos una de una resina de urea- formaldehído o una resina de fenol-formaldehído.

Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona el método descrito en el presente documento, en el que se combina la disolución con: una polimerización in situ de una resina fenólica con el quitosano modificado, o una polimerización in situ de una resina de urea-formaldehído (UF) con el quitosano modificado.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos, que muestran a modo de ilustración una realización particular de la presente invención y en los que:

la figura 1 es un diagrama de bloques de un método para producir una resina adhesiva para unir materiales fibrosos según una realización de la presente Invención;

la figura 2 es un histograma que representa resistencias a la cizalladura de muestras de madera contrachapada en condiciones de ensayo en húmedo y en seco que comparan adhesivos preparados con quitosano no modificado y adhesivos que usan quitosano modificado según varias realizaciones de la presente invención;

la figura 3 es un histograma que representa resistencias a la cizalladura de muestras de madera contrachapada que comparan adhesivos preparados con quitosano no modificado y adhesivos que usan quitosano modificado según varias realizaciones de la presente invención y reforzados con resina de urea-formaldehído (UF); y

la figura 4 es un histograma que representa resistencias a la cizalladura de muestras de madera contrachapada que comparan... [Seguir leyendo]

1. Adhesivo de quitosano modificado fúngico para un material fibroso producido proporcionando una materia (2) prima que contiene quitosano; proporcionando un medio (4) de crecimiento fúngico;

proporcionando un cultivo (6) fúngico;

mezclando (1) la materia (2) prima, el medio (4) de crecimiento y el cultivo fúngico entre sí para producir una suspensión (12);

incubando (2) la suspensión (12) para producir un caldo (22) que comprende un sólido (32) de quitosano modificado, un líquido (34) de medio al menos parcialmente consumido y un residuo (36) fúngico;

separando (3) el sólido (32) de quitosano modificado del líquido (34) y el residuo (36) fúngico, y

disolviendo (4) el sólido (32) de quitosano modificado para producir la resina (42) adhesiva;

caracterizado porque el cultivo fúngico comprende al menos uno de Tríchoderma harzianum Rifai, Trichoderma viride Pers.:Fr. y Gliocladium roseum Bainier.

2. Adhesivo según la reivindicación 1, en el que la disolución del quitosano modificado es en un ácido.

3. Adhesivo según la reivindicación 1, en el que la disolución del quitosano modificado es en al menos una de una resina de urea-formaldehído o una resina de fenol-formaldehído.

4. Adhesivo según la reivindicación 1, en el que la provisión del cultivo fúngico es en forma de un disco de micelios cultivado en medio agar extracto de malta al 2% a 252C durante una semana.

5. Adhesivo según la reivindicación 1, en el que el medio (4) se produce a partir de una disolución acuosa estéril que

comprende al menos uno de KNO3, KH2P4, MgS4.7H2, FeCl3.6H2, polivinilpirrolidona y una disolución de nutrientes que contiene al menos uno de un mineral y una vitamina para el crecimiento fúngico.

6. Adhesivo según la reivindicación 2, en el que la disolución (4) se combina con: una polimerización in situ de una resina fenólica con el quitosano (32) modificado, o

una polimerización in situ de una resina de urea-formaldehído (UF) con el quitosano (32) modificado.

7. Adhesivo según la reivindicación 1, en el que la incubación de la suspensión (22) es durante 21 días a 252C.

8. Adhesivo según la reivindicación 1, en el que la separación (3) del caldo (22) comprende

filtrar el caldo (22) para retirar el residuo (36) fúngico para producir un segundo caldo que comprende el sólido (32) de quitosano modificado en el líquido (34), y

filtrar el segundo caldo para retirar el líquido (34) para producir el sólido (32) de quitosano modificado.

9. Adhesivo según la reivindicación 8, en el que la separación (3) comprende además lavar el sólido (32) de quitosano modificado con agua;

secar el sólido de quitosano modificado, y

combinar el sólido de quitosano modificado para dar un polvo de quitosano fino.

1. Método de producción de una resina (42) adhesiva para productos fibrosos, que comprende: proporcionar una materia (2) prima que contiene quitosano;

proporcionar un medio (4) de crecimiento fúngico; proporcionar un cultivo (6) fúngico;

mezclar (1) la materia (2) prima, el medio (4) de crecimiento y el cultivo fúngico entre sí para producir una suspensión (12);

incubar (2) la suspensión (12) para producir un caldo (22) que comprende un sólido (32) de quitosano modificado, 5 un líquido (34) de medio al menos parcialmente consumido y un residuo (36) fúngico;

separar (3) el sólido (32) de quitosano modificado del líquido (34) y el residuo (36) fúngico, y

disolver (4) el sólido (32) de quitosano modificado para producir la resina (42) adhesiva;

caracterizado porque el cultivo fúngico comprende al menos uno de Trichoderma harzianum Rifai, Tríchoderma viríde Pers.:Fr. y Gliodadium roseum Bainier.

11. Método según la reivindicación 1, en el que la disolución (4) del sólido de quitosano modificado es en un 15 ácido.

12. Método según la reivindicación 1, en el que la disolución (4) del sólido de quitosano modificado es en al menos una de una resina de urea-formaldehído o una resina de fenol-formaldehído.

13. Método según la reivindicación 1, en el que la provisión del cultivo (6) fúngico es en forma de al menos un disco

de micelios cultivado en medio agar extracto de malta al 2% a 252C durante una semana.