Una composición adhesiva básicamente libre de formaldehído, que comprende un producto de reacción de:

harina de soja; y

al menos un agente de curado básicamente libre de formaldehído que comprende una resina que comprendeun aducto de un epóxido con una resina de poliamina, una resina de poliamidoamina o una resina depoliamida.

Adhesivos lignocelulósicos libres de formaldehído y materiales compuestos preparados con los adhesivos.

Campo

La presente descripción se refiere a adhesivos para fabricar materiales lignocelulósicos compuestos.

Antecedentes

Los materiales compuestos con base lignocelulósica se forman a partir de fragmentos de pequeño tamaño de material celulósico que se unen con un adhesivo (es decir, un aglomerante) . En general, los bloques de madera se fragmentan en trozos más pequeños como filamentos, fibras y astillas. Una composición adhesiva se añade entonces a los componentes de madera. La mezcla resultante se somete a calor y presión lo que produce un material compuesto. La mezcla adhesiva es por regla general el único componente no lignocelulósico.

Los adhesivos para madera usados más habitualmente son las resinas de fenol-formaldehído (FF) y las resinas de urea-formaldehído (UF) . Existen al menos dos motivos de preocupación relacionados con las resinas de FF y UF. En primer lugar, durante la fabricación y uso de los materiales compuestos con base lignocelulósica se generan compuestos orgánicos volátiles (COV) . Una creciente preocupación respecto al efecto sobre la salud humana de las emisiones de COV, especialmente de formaldehído, ha provocado una necesidad de adhesivos medioambientalmente más aceptables. En segundo lugar, las resinas de FF y UF se fabrican a partir de productos derivados del petróleo. Las reservas de petróleo están naturalmente limitadas. La industria de los materiales de madera compuestos se beneficiaría enormemente del desarrollo de adhesivos libres de formaldehído fabricados a partir de recursos naturales renovables.

La proteína de soja se usó como un adhesivo para madera para la producción de contrachapado desde la década de 1930 hasta la década de 1960. Los adhesivos derivados del petróleo reemplazaron a los adhesivos de proteína de soja debido a la relativamente baja resistencia de la unión y resistencia al agua de los adhesivos de proteína de soja. Sin embargo, la proteína de soja es un producto económico, abundante y renovable que es medioambientalmente aceptable.

Resumen de la descripción

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

En la presente memoria se describen métodos para fabricar materiales lignocelulósicos compuestos adhiriendo entre sí sustratos lignocelulósicos. Una primera variante del método implica usar una composición adhesiva básicamente libre de formaldehído que comprende un producto de la reacción de (i) harina de soja y (ii) al menos un agente de curado básicamente libre de formaldehído que comprende una resina que comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamina, una resina de poliamidoamina o una resina de poliamida. Una segunda variante del método implica usar un material compuesto que comprende (a) al menos dos sustratos lignocelulósicos, y (b) una composición adhesiva básicamente libre de formaldehído que comprende un producto de la reacción de (i) harina de soja y (ii) al menos un agente de curado básicamente libre de formaldehído que comprende una resina que comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamina, una resina de poliamidoamina o una resina de poliamida, en el que la composición adhesiva une entre sí los sustratos lignocelulósicos.

Breve descripción de los dibujos

Ciertas realizaciones se describirán en mayor detalle con relación a los siguientes dibujos:

La Fig. 1 es un gráfico que representa las resistencias al cizallamiento del solapamiento de ejemplos de composiciones adhesivas descritas ahora y de composiciones adhesivas de técnicas anteriores.

La Fig. 2 son gráficos que representan las resistencias al cizallamiento de ejemplos de composiciones adhesivas descritas ahora.

Descripción detallada de varias realizaciones

Para una mejor comprensión, se describen en mayor detalle los siguientes términos usados en la presente memoria:

El documento US 3 494 775 describe una composición de recubrimiento adhesiva proteica que contiene un agente de insolubilización latente condensado de amina-epiclorhidrina con o sin pigmento.

La composición proporciona películas resistentes al agua cuando se aplica a un sustrato y se calienta brevemente a una temperatura moderada. Sustratos adecuados son, por ejemplo, cartón y papel.

El documento US 2004/0037906 describe una composición adhesiva obtenida haciendo reaccionar una proteína de soja que puede ser harina de soja, con al menos un compuesto, de este modo se introducen grupos funcionales amino o imino en la estructura de la proteína de soja. Los materiales lignocelulósicos compuestos se producen mezclando la composición adhesiva con partículas o fibras lignocelulósicas. El adhesivo y el material lignocelulósico compuesto están libres de formaldehído.

“Lignina” se refiere generalmente a un grupo de polímeros fenólicos que confieren resistencia y rigidez al material vegetal. Las ligninas son polímeros muy complejos con muchos acoplamientos al azar y por ello se suelen denominar con términos más genéricos. Las ligninas pueden incluir, por ejemplo, preparados analíticos de lignina como lignina Brauns, lignina de enzimas celulolíticas, lignina de acidólisis con dioxano, lignina de madera molida, lignina Klason y lignina de per y odato, y preparados industriales de lignina, como lignina Kraft y lignosulfonatos.

La descripción de términos anterior se proporciona únicamente para ayudar al lector, y no debe interpretarse que presenta un alcance distinto del entendido por un experto en la técnica o como limitante del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

La composición adhesiva se puede preparar haciendo reaccionar una harina de soja con al menos un promotor de la adhesión. Se puede emplear una mezcla de harina de soja y lignina. En una primera variante, la harina de soja se hace reaccionar con un compuesto básicamente libre de formaldehído que puede proporcionar tanto curado a la composición adhesiva como adhesión al sustrato lignocelulósico. En otras palabras, el compuesto básicamente libre de formaldehído es un promotor difuncional de la adhesión en el sentido de que un compuesto puede proporcionar funciones dobles. En una segunda variante, la harina de soja se hace reaccionar con dos promotores de la adhesión diferentes. El primer promotor de la adhesión modifica la proteína de soja introduciendo grupos funcionales que contienen nitrógeno adicionales en posiciones internas, terminales y/o como radicales en la estructura de la proteína de soja, lo que produce una proteína en la que han aumentado los grupos amino y/o imino. El segundo promotor de la adhesión es un agente de curado. Tanto la primera como la segunda variantes de la composición adhesiva se proporcionan generalmente como un sistema de dos partes en el que la harina de soja comprende una parte o envase y el agente de curado (es decir, el promotor difuncional de la adhesión de la primera variante o el agente de curado diferenciado de la segunda variante) comprende la segunda parte o envase. Tanto en la primera como en la segunda variantes, todas las partes o componentes de la composición pueden estar en forma de disoluciones o dispersiones acuosas. De esta forma se pueden evitar los disolventes orgánicos volátiles como líquidos portadores. Estas dos variantes se describen a continuación en mayor detalle.

La proteína de soja puede haber sido pretratada como se conoce en la técnica para obtener un producto que sea soluble o dispersable en agua.

Las semillas de soja contienen aproximadamente 38 por ciento en peso de proteína y la parte restante comprende carbohidratos, aceites y humedad. Las semillas de soja se procesan para aumentar la cantidad de proteína de soja en el producto procesado. La harina de soja contiene aproximadamente 50 por ciento en peso de proteína. La harina de soja se puede preparar de cualquier manera para uso en las composiciones adhesivas. Por regla general, la harina de soja se incorpora a un líquido portador o de reparto, como agua o un disolvente similar. En concreto, la harina de soja se puede disolver en agua y la disolución acuosa resultante se puede mezclar con el (los) promotor (es) de la adhesión. La disolución acuosa adhesiva se puede preparar, por ejemplo, mezclando inicialmente la harina de soja con agua y ajustando el pH de la mezcla en el intervalo deseado. Cuando la... [Seguir leyendo]

1. Una composición adhesiva básicamente libre de formaldehído, que comprende un producto de reacción de:

harina de soja; y

al menos un agente de curado básicamente libre de formaldehído que comprende una resina que comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamina, una resina de poliamidoamina o una resina de poliamida.

2. La composición adhesiva de la reivindicación 1, que comprende además harina de trigo.

3. La composición adhesiva de la reivindicación 1 ó 2, en la que el agente de curado comprende un condensado de epiclorhidrina de una polialquilen poliamina.

4. La composición adhesiva de la reivindicación 1 ó 2, en la que el agente de curado comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamidoamina.

5. La composición adhesiva de la reivindicación 1 ó 2, en la que el agente de curado comprende un producto de reacción de poli (ácido adípico-co-dietilentriamina) y epiclorhidrina.

6. La composición adhesiva de las reivindicaciones 1, 2, 4 ó 5, en la que el aducto comprende Kymene®.

7. La composición adhesiva de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la harina de soja se mezcla con el aducto, y la relación de mezcla de harina de soja a aducto es de 1:1 a 1.000:1.

8. La composición adhesiva de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la harina de soja se mezcla con el aducto, y la relación de mezcla de harina de soja a aducto es de 1:1 a 100:1.

9. La composición adhesiva de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la composición adhesiva tiene un contenido de materia sólida de aproximadamente 20 a aproximadamente 60 por ciento en peso.

10. Un método para preparar un material lignocelulósico compuesto, que comprende:

aplicar una composición adhesiva básicamente libre de formaldehído a al menos un sustrato lignocelulósico, composición adhesiva que comprende un producto de reacción de (i) harina de soja y (ii) al menos un agente de curado básicamente libre de formaldehído que comprende una resina que comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamina, una resina de poliamidoamina o una resina de poliamida; y unir el sustrato lignocelulósico sobre el que se ha aplicado el adhesivo a al menos otro sustrato lignocelulósico.

11. El método de la reivindicación 10, en el que el agente de curado comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamidoamina.

12. El método de la reivindicación 10 u 11, en el que el agente de curado comprende un producto de reacción de poli (ácido adípico-co-dietilentriamina) y epiclorhidrina.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el aducto comprende Kymene®.

14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la unión comprende aplicar calor y presión a un ensamblaje del sustrato lignocelulósico sobre el que se ha aplicado el adhesivo y el otro sustrato lignocelulósico.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que los sustratos lignocelulósicos comprenden partículas de madera triturada y el método comprende:

mezclar de aproximadamente 1 a aproximadamente 12 por ciento en peso de la composición adhesiva con una mezcla de las partículas de madera triturada, porcentaje en peso basado en el peso combinado de la composición adhesiva y las partículas de madera triturada;

dar a la mezcla de adhesivo/partículas de madera una configuración predeterminada; y

aplicar calor y presión a la mezcla formada.

16. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que los sustratos lignocelulósicos comprenden sustratos de chapa lignocelulósica y el método comprende:

aplicar la composición adhesiva a al menos una superficie del sustrato de chapa lignocelulósica;

formar un montaje de los sustratos de chapa lignocelulósica sobre los que se ha aplicado el adhesivo; y aplicar calor y presión al montaje.

17. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que el material lignocelulósico compuesto comprende un tablero de aglomerado, tablero de filamentos orientados, tablero de obleas, tablero de fibras, tablero de filamentos en paralelo, tablero de filamentos laminado, contrachapado o tablero de chapa laminado.

18. Un material compuesto, que comprende:

(a) al menos dos sustratos lignocelulósicos; y

(b) una composición adhesiva básicamente libre de formaldehído que comprende un producto de reacción de

(i) harina de soja y (ii) al menos un agente de curado básicamente libre de formaldehído que comprende una resina que comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamina, una resina de poliamidoamina o una resina de poliamida, en el que la composición adhesiva une entre sí los sustratos lignocelulósicos.

19. El material compuesto de la reivindicación 18, en el que el agente de curado comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamidoamina.

20. El material compuesto de la reivindicación 18 ó 19, en el que el agente de curado comprende un producto de reacción de poli (ácido adípico-co-dietilentriamina) y epiclorhidrina.

21. El material compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en el que el aducto comprende Kymene®.

22. El material compuesto de una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en el que los sustratos lignocelulósicos comprenden partículas lignocelulósicas trituradas.

23. El material compuesto de una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, en el que los sustratos lignocelulósicos comprenden sustratos de chapa lignocelulósica.

24. Un método para preparar una composición adhesiva básicamente libre de formaldehído, que comprende:

mezclar entre sí (i) harina de soja y (ii) al menos un agente de curado básicamente libre de formaldehído que comprende una resina que comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamina, una resina de poliamidoamina o una resina de poliamida; y

calentar la mezcla resultante para formar una composición adhesiva curada.

25. El método de la reivindicación 24, en el que el agente de curado comprende un aducto de un epóxido con una resina de poliamidoamina.

26. El método de la reivindicación 24 ó 25, en el que el agente de curado comprende un producto de reacción de poli (ácido adípico-co-dietilentriamina) y epiclorhidrina.

27. El método de cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26, en el que el aducto comprende Kymene®.