Composiciones de adhesivo.

Método de preparación de una composición de adhesivo, comprendiendo el método combinar una resina de PAE con una fuente de proteínas,

en el que la composición de adhesivo tiene un contenido en sólidos totales de más del 45% en peso basado en el peso total del adhesivo,

en el que el contenido en sólidos combinados de la resina de PAE y la fuente de proteínas comprende al menos el 45% del contenido en sólidos totales de la composición de adhesivo,

en el que la resina de PAE tiene un contenido en sólidos de más del 40%, y

en el que la resina de PAE se caracteriza porque tiene una estabilidad al envejecimiento de más de una semana a 32ºC, en el que la estabilidad al envejecimiento significa no más del triple de la viscosidad de una disolución de resina de PAE a su concentración dada de uso cuando se almacena.

Composiciones de adhesivo Campo de la invención

La invención se refiere a la composición, a la preparación y al uso de materiales compuestos basados en un adhesivo con altos niveles de sólidos que contienen resinas de poliamidoamina-epihalohidrina (resinas de PAE). La invención también se refiere al uso de la PAE en combinación con una fuente de proteínas de soja. La invención también se refiere al uso del adhesivo en materiales compuestos y en particular en materiales compuestos que contienen madera.

Antecedentes de la invención

Los polímeros de PAE se conocen bien como aditivos de resistencia en húmedo en procedimientos de fabricación de papel. Se conoce la tecnología para usar estos polímeros de PAE como componentes de agentes de curado para adhesivos basados en proteínas o lignina (solicitud estadounidense 25/282988).Se conoce el uso de las PAE con proteínas, tales como harina de soja, aislado de proteínas de soja o lignina como adhesivos para materia lignocelulósica (patente estadounidense n.° 7.252.735)

Una limitación actual de este tipo de adhesivo es a menudo el contenido en sólidos deseable. Además, las resinas de PAE de alto contenido en sólidos se han limitado previamente por la alta viscosidad y la escasa estabilidad al envejecimiento. Sigue habiendo una necesidad en el uso de adhesivos que contienen PAE de resinas de PAE estables, de alto contenido en sólidos, para permitir una formulación de adhesivo de alto contenido en sólidos, que en condiciones normales de procedimiento para una aplicación dada, produzcan propiedades adhesivas y de resistencia en muestras de material compuesto que sean casi iguales a o mejores que las formulaciones actuales basadas en PAE de bajo contenido en sólidos.

Se conocen resinas de PAE con bajo peso molecular (documento US27895122A). Tales materiales dan como resultado viscosidades inferiores. Sin embargo, para obtener baja viscosidad con un contenido en sólidos superior y conservar la estabilidad al envejecimiento se requiere conocimiento adicional tal como se descubre en la presente Invención.

La patente estadounidense 5567798 (columna 6, líneas 6-61) enseña que "para prolongar la vida útil de almacenamiento, se prefiere un contenido en sólidos residual del 3% o menos." Por el contrario, las resinas de PAE de la presente invención son sorprendentemente estables a un contenido en sólidos del 4% en peso o mayor.

Las patentes estadounidenses 3197427, 4853431, 698983 B2 y 7291695 B2 enseñan que se necesita un bajo pH para la estabilidad. En la primera, el intervalo de pH es de 2, a 3,, en la segunda está por debajo de 4,2 y lo más preferiblemente es de 3,2 a 3,4, en la tercera está por debajo de 3,3 y en la cuarta está por debajo de 3,. Contrariamente a esto y de manera sorprendente, las resinas de PAE de pH superior fueron estables en la presente invención. Esto es incluso mucho más sorprendente considerando el alto contenido en sólidos de las resinas de PAE de la presente invención, e incluso más sorprendente considerando que las resinas actuales no sólo tienen estabilidad de viscosidad sino también estabilidad de funcionalidad de grupos azetidinio superior, lo que tal como se indicará posteriormente, es importante.

El documento 29 98387 se refiere a un adhesivo para tablero de partículas que comprende una resina de PAE, proteínas y glicerol. El contenido en sólidos totales para la composición de adhesivo es de más del 45% pero no se menciona estabilidad al envejecimiento para la resina de PAE y el contenido en sólidos para la resina de PAE es del 2%.

El documento W257226 describe aglutinantes adhesivos para tableros de partículas que comprenden proteínas de soja, resina de PAE y un compuesto de boro. El contenido en sólidos de PAE es del 38% y no se menciona estabilidad al envejecimiento.

La solicitud de patente estadounidense 25/26144 A1 (párrafo 32 y 33) enseña la posibilidad de obtener una suspensión de alto contenido en sólidos de material de proteínas de incluso hasta el 5%. Sin embargo, los familiarizados con materiales que contienen proteínas saben que no todas las fuentes de proteínas pueden usarse con un alto contenido en sólidos de este tipo. Por ejemplo, cuando se mezcla harina de soja sin desnaturalizar con agua puede usarse un contenido en sólidos de hasta aproximadamente el 35%. Con un contenido en sólidos por encima del 35%, la viscosidad aumenta rápidamente hasta que el material ya no puede agitarse, mezclarse o bombearse fácilmente. La viscosidad es alta, incluso con la adición de un modificador de viscosidad tal como bisulfito de sodio. Con un nivel de bisulfito de sodio del 1%, basándose en el peso seco de harina de soja, la viscosidad de una mezcla acuosa con un contenido en sólidos del 3% es de aproximadamente 4 mPa-s (4 cps); con un contenido en sólidos del 33% es de aproximadamente 1.8 mPa-s (1.8 cps) y con un contenido en sólidos del 36% es de aproximadamente 2. mPa-s (2. cps). La viscosidad continúa aumentando

exponencialmente con el contenido en sólidos. No puede mezclarse o bombearse fácilmente una mezcla de harina de soja/agua con un contenido en sólidos por encima de aproximadamente el 36%. Por tanto, tal como se muestra en la presente invención, hay una necesidad de obtener un contenido en sólidos superior a través del aumento del contenido en sólidos del componente de PAE.

La solicitud de patente estadounidense 25/26144 A1 (párrafo 21) también limita las formulaciones de la patente a proteínas de soja libres de ureasa. Este no es un requisito necesario para un adhesivo basado en la combinación de una fuente de proteínas con una resina de PAE.

En determinadas aplicaciones se requieren adhesivos de contenido en sólidos superior, permitidos por resinas de PAE de contenido en sólidos superior, para el uso y/o la fabricación satisfactorios de materiales compuestos. Por ejemplo, en un procedimiento de fabricación de tablero de partículas típico se combinan aproximadamente 93 partes de madera con 7 partes de un adhesivo basado en urea-formaldehído y una resina de urea-formaldehído (UF) típica tiene un contenido en sólidos del 65%. Los familiarizados con la técnica saben que emplear un contenido en sólidos sustancialmente inferior en condiciones de procedimiento normales de una fábrica de tableros de partículas dará como resultado un fallo a la hora de unir internamente de manera apropiada el tablero de partículas dando como resultando un tablero defectuoso. (Véase Modern Particleboard & Dry-Process Fiberboard Manufacturing by T.M. Maloney, 1977 Miller Freeman Publ.)

Aunque las resinas de UF son muy fuertes, de curado rápido y razonablemente fáciles de usar, estas resinas carecen de estabilidad hidrolítica a lo largo de la estructura principal polimérica. Esto hace que se liberen cantidades significativas de formaldehído libre procedente de los productos terminados (y en última instancia, que se inhalen por los ocupantes de una casa). Ha habido varias acciones legislativas para presionar para la eliminación de estas resinas de aplicaciones del interior de las casas (Health and Safety Code Title 17 California Code of Regulations Seo. 9312-9312.12)

La sustitución o la prolongación de un adhesivo de UF es muy deseable debido al impacto medioambiental negativo del formaldehído. Los adhesivos de PAE y soja, tales como una mezcla de harina de soja/PAE se han obtenido previamente de manera comercial con resinas de PAE con un contenido en sólidos del 2 al 3%. El adhesivo resultante no puede lograr un contenido en sólidos del 65% de una resina de UF cuando se usan niveles significativos de PAE y harina de soja en condiciones normales. Es decir, sólo se ha obtenido un alto contenido en sólidos mediante la adición de altos niveles de componentes de bajo peso molecular tales como urea y glicerol (solicitud de patente estadounidense 29/98387). No se han obtenido anteriormente adhesivos que pueden usarse con viscosidades por debajo de 5 cps tal como con una resina de UF, en la que al menos el 4 y preferiblemente más del 5% de la composición de sólidos es una combinación de PAE y una fuente de proteínas tal como harina de soja.

Breve sumario de la invención

El uso de resinas de PAE de alto contenido en sólidos eleva el contenido en sólidos que puede lograrse y en sólidos activos del adhesivo. Lo mismo es cierto en otros sistemas adhesivos basados en PAE y proteínas que compiten con adhesivos tales como UF y fenol-formaldehído.

La invención se refiere a la composición, a la preparación y al uso de materiales compuestos basados en un adhesivo con niveles de sólidos de más del 45% y preferiblemente de más del 5% que contienen resinas de poliamidoamina-epihalohidrina (resinas de PAE) de alto contenido... [Seguir leyendo]

Método de preparación de una composición de adhesivo, comprendiendo el método combinar una resina de PAE con una fuente de proteínas,

en el que la composición de adhesivo tiene un contenido en sólidos totales de más del 45% en peso basado en el peso total del adhesivo,

en el que el contenido en sólidos combinados de la resina de PAE y la fuente de proteínas comprende al menos el 45% del contenido en sólidos totales de la composición de adhesivo,

en el que la resina de PAE tiene un contenido en sólidos de más del 4%, y

en el que la resina de PAE se caracteriza porque tiene una estabilidad al envejecimiento de más de una semana a 32°C, en el que la estabilidad al envejecimiento significa no más del triple de la viscosidad de una disolución de resina de PAE a su concentración dada de uso cuando se almacena.

Método de preparación de un material compuesto, comprendiendo el método añadir la composición de adhesivo según la reivindicación 1 a un sustrato adecuado.

Método según la reivindicación 2, en el que la fuente de proteínas es un material basado en soja que contiene proteínas de soja.

Método según la reivindicación 2, en el que la resina de PAE tiene una viscosidad a un contenido en sólidos del 4% de menos de 2 cps y en el que la viscosidad del adhesivo es de menos de 1. mPa-s (1. cps).

Método según la reivindicación 2, en el que la resina de PAE tiene una viscosidad específica reducida (RSV) de menos de ,3 dl/g y un nivel de azetidinio de más de ,75 meq,

en el que la viscosidad específica reducida se determina midiendo los tiempos de flujo de una disolución de polímero al 2% en cloruro de amonio 1 N y el solvente puro a 25°C mediante un viscosímetro capilar automatizado de Cannon PolyVISC o AutoVISC, calculando la viscosidad relativa, calculando la viscosidad reducida a partir de la viscosidad relativa y calculando la viscosidad específica reducida dividiendo la viscosidad reducida entre la concentración de la disolución.

Método según la reivindicación 2, en el que el material compuesto es un tablero de partículas basado en madera o un tablero de fibras basado en madera.

Método según la reivindicación 6, en el que la fuente de proteínas es un material basado en soja que contiene proteínas de soja, el adhesivo tiene una viscosidad a un contenido en sólidos del 4% de menos de 2 mPa-s (2 cps), la resina de PAE tiene una viscosidad específica reducida (RSV) por debajo de ,3 dl/g determinada tal como se define en la reivindicación 5, la resina de PAE tiene un nivel de azetidinio de más de ,75 meq y la viscosidad del adhesivo está por debajo de 1. mPa-s (1. cps).

Resina de PAE caracterizada porque la resina tiene un nivel de sólidos de más del 4%, una viscosidad de Brookfield LV de menos de 2 mPa-s (2 cps), un nivel de azetidinio de más de ,75 meq/g, una viscosidad específica reducida (RSV) de menos de ,3 dl/g determinada tal como se define en la reivindicación 5 y una estabilidad al envejecimiento tal como se define en la reivindicación 1 de más de una semana a 32°C.

Composición de adhesivo que comprende una resina de PAE y una fuente de proteínas,

en la que el adhesivo tiene un contenido en sólidos totales de más del 45% en peso basado en el peso total del adhesivo,

en la que el contenido en sólidos combinados de la resina de PAE y la fuente de proteínas comprende al menos el 45% del contenido en sólidos totales del adhesivo,

en la que la resina de PAE tiene un contenido en sólidos de más del 4%, y

en la que la resina de PAE se caracteriza porque tiene una estabilidad al envejecimiento tal como se define en la reivindicación 1 de más de una semana a 32°C.

Composición según la reivindicación 9, en la que la composición de adhesivo comprende un diluyente.

12.

13.

Método según la reivindicación 1 o composición según la reivindicación 9 ó 1, en donde la fuente de proteínas comprende proteínas de soja.

Método según la reivindicación 1 u 11 o composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 u 11, en donde la resina de PAE tiene una viscosidad a un contenido en sólidos del 4% de menos de 2 mPa-s (2 cps).

Método según cualquiera de las reivindicaciones 1, 11 y 12 o composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde la resina de PAE tiene una RSV de menos de ,3 dl/g determinada tal como se define en reivindicación 5.

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 11 a 13 o composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde la resina de PAE tiene un nivel de azetidinio de más de ,75 meq.

15. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 11 a 14 o composición según cualquiera de las

reivindicaciones 9 a 14, en donde la viscosidad del adhesivo es de menos de 1. mPa-s (1. cps).

16. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 11 a 15 o método según la reivindicación 2 o composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, en donde el adhesivo tiene un contenido en

sólidos totales de más del 5% en peso basado en el peso total de la composición de adhesivo.

17. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 11 a 16 o método según la reivindicación 2 o composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, en donde el contenido en sólidos combinados de la resina de PAE y la fuente de proteínas comprende al menos el 5% del contenido en sólidos totales

de la composición de adhesivo.