Composición en base acuosa, procedimiento de obtención de la misma y uso de la composición como bioadhesivo.

Composición en base acuosa, procedimiento de obtención de la misma y uso de la composición como bioadhesivo.

La invención se refiere a una composición en base acuosa para su uso como bioadhesivo, así como al procedimiento de obtención de la misma, asimismo se refiere al composite que contiene la composición de la invención y un material lignocelulósico o lana de roca o papel o fibra de vidrio o plástico o corcho, y a los productos como por ejemplo tableros realizados con el composite de la invención. Estas composiciones han demostrado una buena estabilidad de la dispersión, un excelente comportamiento reológico, una alta resistencia al precurado (como ejemplo, durante la fase de secado de la fibra encolada en la fabricación de tablero MDF) y todo ello sin utilizar productos no adecuados desde punto de vista ambiental como aminoepiclorhidrinas, isocianatos, fenolatos, biocidas, etc.

Composición en base acuosa, procedimiento de obtención de la misma y uso de la composición como bioadhesivo.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una composición en base acuosa para su uso como bioadhesivo, así como al procedimiento de obtención de la misma.

Asimismo se refiere al composite que contiene: la composición de la invención y un material lignocelulósico o lana de roca o papel o fibra de vidrio o plástico o corcho; y a los productos como por ejemplo tableros realizados con el composite de la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION 15

En un contexto donde las resinas de aminoplasto han evolucionado hasta el punto de permitir la fabricación de un tablero con baja emisión de formol existe un creciente interés en disponer de un adhesivo libre de formaldehido y libres de otros productos que generen dudas desde un punto de vista de salud o de medioambiente (tales como metilen difenil diisocianato, poliamida 20 epiclorhidrina (PAE) , estireno, glioxal, fenoplastos, etc.) .

Por ejemplo, la solicitud de patente estadounidense US7785440: "Formaldehy de-Free Lignocellulosic Adhesives and Composites made from the adhesives", describe composiciones de proteína de soja aislada con un agente reticulante basado en poliamida epiclorhidrina. Esta 25 composición adhesiva consigue no incluir formaldehido en su composición pero comportan la utilización de derivados de la epiclorhidrina, producto poco adecuado desde los puntos de vista de salud y medioambiente.

Relacionado con la solicitud de patente anterior, el artículo "Development and characterization 30 of adhesives from soy protein for bonding wood", de Liu, Yuan; Li, Kaichang, publicado en International Journal of Adhesion and Adhesives (2006) , Volume Date 2007, 27 (1) , 59-67, describe de manera general la utilización de Proteína de Soja Aislada junto con anhídrido maleico y Polietilenimina (PEI) .

El documento "Adhesive Properties of Soy Proteins Modified by Urea and Guanidine Hydrochloride" de Huang y Sun describe la modificación de un aislado de proteína soja (Soy Protein Isolate, SPI) con urea e hidrocloruro de guanidina.

En el documento patente estadounidense US20100069534:"Stable soy/urea adhesives and 40 methods of making same", por otro lado, describe composiciones para producir un adhesivo desnaturalizado soja/urea calentando la harina de soja.

También, la patente estadounidense US2007064970: "Water-resistant vegetable protein powder adhesive compositions", describe composiciones de harina de soja modificada con 45 diferentes crosslinkers (resinas de fenoplasto, isocianato, glioxal, poliamidoepiclorhidrina, etc.) .

La patente china CN102399515: "Curing agent of protein adhesive and its preparation method and application" se refiere a la preparación de un polímero de un ácido y una amina de un cierto peso molecular en condiciones que exigen un reactor presurizado. Una vez obtenido el 50 polímero se mezclaría con una harina proteica.

Finalmente la solicitud internacional con número de publicación WO2013079680 describe una composición adhesiva en base acuosa. El componente adhesivo se obtiene al hacer reaccionar una alcanolamina con al menos un ácido o anhídrido policarboxílico a alta temperatura. Posteriormente al componente adhesivo de la reacción de la alcanolamina y el ácido o anhidro se adiciona una proteína de soja y de manera opcional se adiciona un azúcar o urea. En los ensayos de la invención se describe que la proporción del componente adhesivo, es decir la composición acuosa del alcanolamina y ácido policarboxílico representa al menos el 38% de la 5 composición final.

Por lo tanto por lo que se encuentra en el estado de la técnica, hay una necesidad de una composición que pueda ser utilizada como biadhesivo, sin componentes que perjudiquen el medio ambiente, y sin la necesidad del uso de componentes crosslinker en la composición y 10 que se obtenga de una manera sencilla.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

Con este objetivo, en la presente invención se desarrolla una composición en base acuosa, que 15 se puede utilizar como adhesivo, en la que el componente principal es una materia prima de origen vegetal, en concreto harina vegetal con un contenido en proteína del 30% al 80%, y los otros componentes son respetuosos desde los puntos de vista de medioambiente y salud humana.

A diferencia de otros productos del estado de la técnica, la composición acuosa de la invención evita el uso de crosslinkers tales como polímeros de isocianato, poliamida epiclorhidrina (PAE) , estireno, glioxal, fenoplastos y otros productos que se han considerado no adecuados como metales pesados, halógenos y derivados, etc, de manera que la composición acuosa de la invención no emite formaldehído. 25

La composición de la invención es una dispersión en base acuosa que tiene los siguientes componentes: un agente que aporta grupos funcionales aminoácidos, como harinas vegetales, un agente co-reaccionante (ácidos dicarboxílicos y/o sus anhídridos; ácidos tricarboxílicos) , un agente plastificante y co-reaccionante, carbamida y un agente modificador de pH amino-30 derivado de naturaleza correactante.

Por lo tanto un primer aspecto de la invención se refiere a una composición en base acuosa que comprende:

a) harina vegetal con un contenido en proteína del 30% al 80%, en un porcentaje en peso entre 35 un 10% y un 24% respecto al peso total de la composición;

b) un ácido dicarboxílico o su correspondiente anhidro o un ácido tricarboxílico en un porcentaje en peso entre un 1% y 4% respecto al peso total de la composición;

c) carbamida en un porcentaje en peso entre un 4% y un 20% respecto al peso total de la composición y 40

d) un compuesto corrector del pH que comprende un grupo amino en un porcentaje en peso entre un 1% y 5% respecto al peso total de la composición.

En la presente invención de manera sorprendente se obtiene buenas propiedades ligantes con una proporción muy baja de ácido o su correspondiente anhidro. 45

Las composiciones de la invención exhiben las siguientes características ventajosas frente a las composiciones de la técnica anterior como son: la utilización de una harina vegetal con un contenido en proteína del 30% al 80% en lugar de sus concentrados, por ejemplo concentrado de proteína de soja al 70% (SPC) o aislado de harina de soja al 90% (SPI) que evita las 50 transformaciones adicionales que incrementan el coste económico y mediambiental; es una composición con un comportamiento reológico tal que permite una alta estabilidad mecánica y de almacenamiento del producto; la composición es de muy fácil aplicación; en la composición no es necesario el uso de crosslinkers, catalizadores, resinas, biocidas, etc. Debido a su composición el adhesivo muestra unas excelentes propiedades ligantes.

Un segundo aspecto de la invención es el procedimiento de obtención de la composición de la invención. Es un procedimiento sencillo. Consiste en una dispersión en un rango de 5 temperatura entre 4ºC y 100ºC. La temperatura no tiene influencia en el grado de condensación del bioadhesivo ni en sus propiedades mecánicas (véase FIG. 4) .

Por lo tanto un segundo aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de obtención de la composición de la invención que comprende la dispersión en agua de los diferentes 10 componentes de la composición según el primer aspecto de la invención a una temperatura comprendida entre 4ºC y 100ºC.

Igualmente se describe el producto obtenido por el procedimiento descrito en el segundo aspecto de la invención. 15

La composición de la invención es una composición adhesiva sin necesidad de incluir en la misma, componentes que puedan dañar el medioambiente.

Por lo tanto un tercer aspecto de la invención se refiere al uso de la composición según la 20 invención como bioadhesivo.

La composición de la invención por sus características adhesivas se mezcla con material lignocelulósico, o con lana de roca o papel o plástico o con fibra de vidrio o corcho para formar un composite que permita reducir la huella medioambiental y al mismo tiempo dicho composite 25 muestra unas buenas propiedades físico-químicas. El material lignocelulósico puede estar en forma de fibras, partículas, virutas, o similar.

Por lo tanto un cuarto aspecto de la invención se refiere a un composite que comprende una composición según la invención y material lignocelulósico o lana de roca o papel o plástico o 30 fibra de vidrio o corcho.

Con el composite de la invención que comprende la composición de la invención y el material lignocelulósico se puede obtener... [Seguir leyendo]

1. Composición en base acuosa que comprende:

a) harina vegetal con un contenido en proteína del 30% al 80%, en un porcentaje en peso entre 5 un 10% y un 24% respecto al peso total de la composición;

b) un ácido dicarboxílico o su correspondiente anhidro o un ácido tricarboxílico en un porcentaje en peso entre un 1% y 4% respecto al peso total de la composición;

c) carbamida en un porcentaje en peso entre un 4% y un 20% respecto al peso total de la composición y 10

d) un compuesto corrector del pH que comprende un grupo amino en un porcentaje en peso entre un 1% y 5% respecto al peso total de la composición.

2. Composición según las reivindicaciones 1 que comprende además un agente de control de pH seleccionado entre: un hidróxido de metal alcalino, o un carbonato de metal alcalino, o un 15 hidróxido de metal alcalinotérreo, o un carbonato de un metal alcalinotérreo.

3. Composición según las reivindicaciones 1-2 que comprenden:

a) Harina vegetal con un contenido en proteína del 30% al 80%, en un porcentaje en peso entre 20 un 10% y un 24% respecto al peso total de la composición;

b) Un ácido dicarboxílico o su correspondiente anhidro o un ácido tricarboxílico, en un porcentaje en peso entre un 1% y un 4% respecto al peso total de la composición;

c) Carbamida en un porcentaje en peso entre un 4% y un 20% respecto al peso total de la composición; 25

d) Un compuesto corrector del pH que comprende un grupo amino en un porcentaje en peso entre un 1% y un 5% respecto al peso total de la composición;

e) un agente de control de pH seleccionado entre: un hidróxido de metal alcalino, o un carbonato de metal alcalino, o un hidróxido de metal alcalinotérreo, o un carbonato de un metal alcalinotérreo, en un porcentaje en peso entre un 0, 1% y un 0, 5% respecto al peso total de la 30 composición.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1-3 donde el ácido dicarboxílico o tricarboxílico es aromático, alifático o cíclico y el número de carbonos del ácido dicarboxílico o tricarboxílico está comprendido entre 4 y 36. 35

5. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 donde el anhídrido del ácido dicarboxílico es anhídrido maleico.

6. Composición según las reivindicaciones 1-5 donde la harina vegetal es harina de soja desaceitada con un contenido en proteína del 40% al 50%. 40

7. Composición según las reivindicaciones 1-6 donde el compuesto corrector del pH que presenta un grupo amino es monoetanolamina.

8. Composición según las reivindicaciones 1-7 que comprende además un aditivo seleccionado 45 del grupo de: aditivos hidrófugos, ignífugos, colorantes, reticulantes y catalizadores o mezcla de ellos.

9. Procedimiento de obtención de la composición según reivindicaciones 1-8 que comprende la dispersión en agua de los diferentes componentes a una temperatura comprendida entre 4ºC y 50 100ºC.

10. Uso de la composición según se ha definido en las reivindicaciones 1-8 como bioadhesivo.

11. Composite que comprende una composición según las reivindicaciones 1-8 y material lignocelulósico o lana de roca o papel o plástico o fibra de vidrio o corcho.

12. Composite según reivindicación 11 que comprende una composición según las reivindicaciones 1-8 y material lignocelulósico. 5

13. Composite según la reivindicación 12 donde la composición según las reivindicaciones 1-7 está comprendido en un porcentaje entre el 5 y el 35% en peso seco respecto al material lignocelulósico en peso seco.

14. Un tablero que comprende el composite definido en las reivindicaciones 12-13.

15. Un tablero según la reivindicación 14 donde el tablero es de fibra de baja densidad o de fibra de media densidad o de fibra de alta densidad o tablero de virutas orientadas o tableros de partículas o tablero contrachapado o tablero de alta densidad o combinaciones de los 15 mismos.

16. Un producto laminado que comprende la composición de la invención y material lignocelulósico y/o papel, seleccionado entre: de la clase de los productos laminados de alta presión y/o de la clase de los productos laminados de prensa continua, y/o de la clase de los 20 productos laminados de presión directa.

17. Un material aislante que comprende el composite definido en las reivindicaciones 12-13.