BE1020570A3 - BINDERS AND MATERIALS THAT DIE. - Google Patents

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BE1020570A3
BE1020570A3 BE201100646A BE201100646A BE1020570A3 BE 1020570 A3 BE1020570 A3 BE 1020570A3 BE 201100646 A BE201100646 A BE 201100646A BE 201100646 A BE201100646 A BE 201100646A BE 1020570 A3 BE1020570 A3 BE 1020570A3
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BE
Belgium
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binder
fibers
polyamine
carbohydrate
binder according
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BE201100646A
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Charles Appley
Carl Hampson
Gert Mueller
Benedicte Pacorel
Original Assignee
Knauf Insulation
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J179/00Adhesives based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen, with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C09J161/00 - C09J177/00
    • C09J179/02Polyamines

Description

LIANTS ET MATERIAUX QUI EN DECOULENT DOMAINE TECHNIQUEBINDERS AND MATERIALS THAT DIE IT TECHNICAL FIELD

La présente invention concerne une formulation de liant et des matériaux composés de celle-ci, comprenant un liant à base d’hydrate de carbone et un procédé de préparation de celui-ci. En particulier, on décrit un liant comprenant les produits de réaction d’un hydrate de carbone et d’une polyamine et les matériaux composés de ceux-ci.The present invention relates to a binder formulation and composite materials thereof comprising a carbohydrate binder and a process for preparing same. In particular, a binder comprising the reaction products of a carbohydrate and a polyamine and the composite materials thereof is disclosed.

ARRIERE-PLANBACKGROUND

Les liants sont utiles pour fabriquer des articles, car ils sont capables de consolider des matières non assemblées ou peu assemblées. Par exemple, les liants permettent d’unir deux surfaces ou davantage. En particulier, les liants peuvent être utilisés pour produire des produits comprenant des fibres consolidées. Les liants thermodurcissables peuvent être caractérisés en ce qu’ils sont transformés en matériaux insolubles et infusibles par action de la chaleur ou action catalytique. Des exemples de liant thermodurcissable comprennent une série de matériaux phénol-aldéhyde, urée-aldéhyde, mélamine-aldéhyde et d’autres matériaux de condensation-polymérisation comme des résines furanne et polyuréthanne. Les compositions de liant contenant un phénol-aldéhyde, un résorcinol-aldéhyde, un phénol-aldéhyde-urée, un phénol-mélamine-aldéhyde et similaires sont utilisées pour la liaison des fibres, textiles, matières plastiques, caoutchoucs et de nombreux autres matériaux.Binders are useful for making articles because they are able to consolidate unassembled or poorly assembled materials. For example, binders can join two or more surfaces. In particular, the binders can be used to produce products comprising consolidated fibers. The thermosetting binders can be characterized in that they are converted into insoluble and infusible materials by the action of heat or catalytic action. Examples of thermosetting binder include a series of phenol-aldehyde, urea-aldehyde, melamine-aldehyde materials and other condensation-polymerization materials such as furan and polyurethane resins. Binder compositions containing phenol aldehyde, resorcinol aldehyde, phenol aldehyde urea, phenol melamine aldehyde and the like are used for bonding fibers, textiles, plastics, rubbers and many other materials.

Les industries des laines minérales et des panneaux de fibres ont utilisés historiquement, un liant phénol-formaldéhyde pour lier les fibres. Les liants de type phénol-formaldéhyde procurent des propriétés appropriées au produits finaux ; cependant, des considérations environnementales ont motivé le développement de liants alternatifs. Un de ces liants alternatifs est un liant à base d’hydrate de carbone, dérivé de la réaction d’un hydrate de carbone et d’un acide multiprotique,, par exemple, demande U.S. publiée N°2007/0027283 et demande PCT publiée W02009/019235. Un autre liant alternatif est les produits d’estérification de la réaction d’un acide polycarboxylique et d’un polyol, par exemple demande U.S. publiée 2005/0202224. Vu que ces liants n’utilisent pas de formaldéhyde comme réactif, ils ont été dénommés collectivement, liants exempts de formaldéhyde.The mineral wool and fiberboard industries have historically used a phenol-formaldehyde binder to bind fibers. Phenol-formaldehyde binders provide properties suitable for the end products; however, environmental considerations have motivated the development of alternative binders. One of these alternative binders is a carbohydrate-based binder derived from the reaction of a carbohydrate and a multiprotic acid, for example, US Published Application No. 2007/0027283 and published PCT application WO2009. / 019235. Another alternative binder is the esterification products of the reaction of a polycarboxylic acid and a polyol, for example U.S. application published 2005/0202224. Since these binders do not use formaldehyde as a reagent, they have been collectively referred to as formaldehyde free binders.

Un domaine du développement actuel consiste à trouver un remplacement pour les liants de type phénol-formaldéhyde dans toute la gamme des produits des secteurs de la construction et de l’automobile (par exemple, isolation en fibre de verre, panneaux de particules, panneaux de bureau et isolation acoustique). En particulier, les liants exempts de formaldéhyde développés précédemment peuvent ne pas posséder toutes les propriétés souhaitées pour tous les produits de ce secteur. Par exemple, les liants à base d’acide acrylique et de poly(alcool vinylique) ont montré des caractéristiques de performance prometteuses. Cependant, ils sont relativement plus onéreux que les liants phénol-formaldéhyde, ils dérivent essentiellement de ressources à base de pétrole et ils ont tendance à présenter des vitesses de réaction plus faibles pare comparaison aux compositions de liant à base de phénol-formaldéhyde (exigeant des temps de durcissement prolongés ou des températures de durcissement augmentées). Les compositions de liant à base d’hydrate de carbone sont composées de précurseurs relativement peu onéreux et dérivent essentiellement de ressources renouvelables ; cependant, ces liants peuvent également exiger des conditions de réaction pour le durcissement, qui sont sensiblement différentes des conditions dans lesquelles le système traditionnel de liant phénol-formaldéhyde durcit. Ainsi, le remplacement aisé des liants de type phénol-formaldéhyde par une alternative existante n’a pas été atteint facilement.One area of current development is finding a replacement for phenol-formaldehyde binders across the full range of construction and automotive products (eg, fiberglass insulation, particle board, office and sound insulation). In particular, formaldehyde-free binders previously developed may not have all the desired properties for all products in this sector. For example, binders based on acrylic acid and polyvinyl alcohol have shown promising performance characteristics. However, they are relatively more expensive than phenol-formaldehyde binders, they derive essentially from petroleum-based resources and tend to have lower reaction rates compared to phenol-formaldehyde binder compositions (requiring prolonged curing times or increased curing temperatures). The carbohydrate binder compositions are composed of relatively inexpensive precursors and derive essentially from renewable resources; however, these binders may also require reaction conditions for curing, which are substantially different from the conditions in which the conventional phenol-formaldehyde binder system cures. Thus, the easy replacement of phenol-formaldehyde binders with an existing alternative has not been easily achieved.

RESUMEABSTRACT

Selon la présente description, un liant à base d’hydrate de carbone est décrit. La composition de liant présente des propriétés qui la rendent utile pour une série d’applications ; en particulier, le liant peut être utilisé pour lier des matières peu assemblées comme des fibres.According to the present disclosure, a carbohydrate binder is disclosed. The binder composition has properties that make it useful for a variety of applications; in particular, the binder can be used to bond poorly assembled materials such as fibers.

Dans des formes de réalisation illustratives, la présente description concerne un liant comprenant un produit polymère d’un réactif hydrate de carbone et d’une polyamine. Dans une forme de réalisation, le réactif hydrate de carbone est un polysaccharide. Dans une forme de réalisation, le réactif hydrate de carbone est un monosaccharide ou un disaccharide. Dans une autre forme de réalisation, l’hydrate de carbone est un monosaccharide sous sa forme aldose ou cétose. Dans une autre forme de réalisation, le réactif hydrate de carbone est choisi parmi le groupe consistant en le dextrose, le xylose, le fructose, la dihydroxyacétone et leurs mélanges. Dans une autre forme de réalisation, le produit polymère est un produit polymère thermodurcissable.In illustrative embodiments, the present disclosure relates to a binder comprising a polymeric product of a carbohydrate reagent and a polyamine. In one embodiment, the carbohydrate reagent is a polysaccharide. In one embodiment, the carbohydrate reagent is a monosaccharide or a disaccharide. In another embodiment, the carbohydrate is a monosaccharide in its aldose or ketose form. In another embodiment, the carbohydrate reagent is selected from the group consisting of dextrose, xylose, fructose, dihydroxyacetone, and mixtures thereof. In another embodiment, the polymer product is a thermosetting polymer product.

Dans des formes de réalisation illustratives, la polyamine est une polyamine primaire. Dans une forme de réalisation, la polyamine peut être une molécule ayant la formule H2N-Q-NH2, où Q est alkyle, cycloalkyle, hétéroalkyle ou cyclohétéroalkyle, chacun étant le cas échéant substitué. Dans une forme de réalisation, Q est un alkyle choisi parmi le groupe consistant C2-C24. Dans une autre forme de réalisation, Q est un alkyle choisi parmi le groupe consistant en C2-Ce. Dans une autre forme de réalisation, Q est un alkyle choisi parmi le groupe consistant en C3-C7. Dans une autre forme de réalisation, Q est un alkyle en C6. Dans une forme de réalisation, Q est choisi parmi le groupe consistant en cyclohexyle, cyclopentyle et cyclobutyle. Dans une autre forme de réalisation, Q est benzyle.In illustrative embodiments, the polyamine is a primary polyamine. In one embodiment, the polyamine may be a molecule having the formula H2N-Q-NH2, where Q is alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl or cycloheteroalkyl, each optionally substituted. In one embodiment, Q is an alkyl selected from the group consisting of C2-C24. In another embodiment, Q is an alkyl selected from the group consisting of C2-Ce. In another embodiment, Q is an alkyl selected from the group consisting of C3-C7. In another embodiment, Q is C6 alkyl. In one embodiment, Q is selected from the group consisting of cyclohexyl, cyclopentyl and cyclobutyl. In another embodiment, Q is benzyl.

Dans des formes de réalisation illustratives, la polyamine est choisie parmi le groupe consistant en une diamine, une triamine, une tétramine et une pentamine. Dans une forme de réalisation, la polyamine est une diamine choisie parmi le groupe consistant en le 1,6-di-aminohexane et le 1,5-diamino-2-méthylpentane. Dans une forme de réalisation, la diamine est le 1,6-diaminohexane. Dans une forme de réalisation, la polyamine est une triamine choisie parmi le groupe consistant en la diéthylènetriamine, la 1-pipérazineéthanamine et la bis(hexaméthylène)triamine. Dans une autre forme de réalisation, la polyamine est une tétramine telle que la triéthylènetétramine. Dans une autre forme de réalisation, la polyamine est une pentamine telle que la tétraéthylènepentamine.In illustrative embodiments, the polyamine is selected from the group consisting of a diamine, a triamine, a tetramine and a pentamine. In one embodiment, the polyamine is a diamine selected from the group consisting of 1,6-di-aminohexane and 1,5-diamino-2-methylpentane. In one embodiment, the diamine is 1,6-diaminohexane. In one embodiment, the polyamine is a triamine selected from the group consisting of diethylenetriamine, 1-piperazineethanamine and bis (hexamethylene) triamine. In another embodiment, the polyamine is a tetramine such as triethylenetetramine. In another embodiment, the polyamine is a pentamine such as tetraethylenepentamine.

Dans des formes de réalisation illustratives, la polyamine primaire est une polyéther-polyamine. Dans une forme de réalisation, la polyéther-polyamine est une diamine ou une triamine.In illustrative embodiments, the primary polyamine is a polyether polyamine. In one embodiment, the polyether polyamine is a diamine or a triamine.

Dans des formes de réalisation illustratives, le rapport pondéral du réactif hydrate de carbone à la polyamine se situe dans l’intervalle allant d’environ 1:1 à environ 30:1. Dans une autre forme de réalisation, le rapport pondéral du réactif hydrate de carbone à la polyamine se situe dans l’intervalle allant d’environ 2:1 à environ 10:1. Dans une autre forme de réalisation, un extrait aqueux du produit polymère a un pH situé dans l’intervalle allant d’environ 5 à environ 9. Dans une autre forme de réalisation, le produit polymère est exempt de phénol et/ou exempt de formaldéhyde. Dans une autre forme de réalisation, un extrait aqueux du produit polymère est capable de réduire le réactif de Benedict. Dans une autre forme de réalisation, le produit polymère absorbe la lumière entre 400 et 500 nm, par exemple, à 420 nm.In exemplary embodiments, the weight ratio of carbohydrate reactant to polyamine is in the range of about 1: 1 to about 30: 1. In another embodiment, the weight ratio of carbohydrate reactant to polyamine is in the range of about 2: 1 to about 10: 1. In another embodiment, an aqueous extract of the polymeric product has a pH in the range of about 5 to about 9. In another embodiment, the polymeric product is free of phenol and / or formaldehyde-free. . In another embodiment, an aqueous extract of the polymeric product is capable of reducing Benedict's reagent. In another embodiment, the polymer product absorbs light between 400 and 500 nm, for example, at 420 nm.

Dans une forme de réalisation illustrative, un procédé de préparation d’un ensemble de matières liées par un liant polymère comprend la préparation d’une solution contenant les réactifs pour produire le liant polymère et un solvant, où les réactifs comprennent un réactif hydrate de carbone et une polyamine ; le dépôt de la solution sur l’ensemble de matières ; la volatilisation du solvant pour former un produit non durci, et le fait de soumettre le produit non durci à des conditions qui provoquent la polymérisation du réactif hydrate de carbone et de la polyamine pour former le liant polymère. Dans une forme de réalisation, l’ensemble de matières comprend des fibres choisies parmi le groupe consistant en des fibres minérales (fibres de laine de laitier, fibres de laine de roche ou fibres de verre), des fibres d’aramide, des fibres céramiques, des fibres métalliques, des fibres de carbone, des fibres de polyimide, des fibres de polyester, des fibres de rayonne, et des fibres cellulosiques. Dans une autre forme de réalisation, l’ensemble de matières comprend des particules telles que le charbon ou du sable. Dans une autre forme de réalisation, l’ensemble de matières est des fibres de verre. Dans une autre forme de réalisation, les fibres de verre sont présentes dans l’intervalle allant d’environ 70% à environ 99% en poids. Dans une autre forme de réalisation, l’ensemble de matières comprend des fibres cellulosiques. Par exemple, les fibres cellulosiques peuvent être des copeaux de bois, de la sciure, de la pulpe de bois ou du bois broyé. Dans une autre forme de réalisation encore, les fibres cellulosiques peuvent être d’autres fibres naturelles comme le jute, le lin, le chanvre ou la paille.In one illustrative embodiment, a method of preparing a set of polymeric binder-bonded materials comprises preparing a solution containing reagents to produce the polymeric binder and a solvent, wherein the reagents comprise a carbohydrate reagent. and a polyamine; depositing the solution on the set of materials; volatilizing the solvent to form an uncured product, and subjecting the uncured product to conditions that cause polymerization of the carbohydrate reagent and polyamine to form the polymeric binder. In one embodiment, the set of materials comprises fibers selected from the group consisting of mineral fibers (slag wool fibers, rockwool fibers or glass fibers), aramid fibers, ceramic fibers. , metal fibers, carbon fibers, polyimide fibers, polyester fibers, rayon fibers, and cellulosic fibers. In another embodiment, the set of materials includes particles such as coal or sand. In another embodiment, the set of materials is glass fibers. In another embodiment, the glass fibers are present in the range of from about 70% to about 99% by weight. In another embodiment, the set of materials comprises cellulosic fibers. For example, the cellulosic fibers may be wood chips, sawdust, wood pulp or milled wood. In yet another embodiment, the cellulosic fibers may be other natural fibers such as jute, flax, hemp or straw.

Dans des formes de réalisation illustratives, le procédé de préparation d’un ensemble de matières lié par un liant polymère comprend en outre, la préparation d’une solution par addition d’une quantité de réactif hydrate de carbone et d’une quantité d’une polyamine, de sorte que le rapport molaire se situe dans l’intervalle allant d’environ 2:1 à environ 10:1, respectivement. Dans une forme de réalisation, la préparation de la solution comprend l’addition du réactif hydrate de carbone et de la polyamine à une solution aqueuse. Dans une autre forme de réalisation, la préparation de la solution comprend l'ajustement du pH de la solution dans l’intervalle allant d’environ 8 à environ 13, par exemple, dans l’intervalle allant d’environ 8 à environ 12.In illustrative embodiments, the process for preparing a polymeric binder-bound material assembly further comprises preparing a solution by adding a quantity of carbohydrate reagent and an amount of a polyamine, so that the molar ratio is in the range of from about 2: 1 to about 10: 1, respectively. In one embodiment, the preparation of the solution comprises adding the carbohydrate reagent and the polyamine to an aqueous solution. In another embodiment, the preparation of the solution comprises adjusting the pH of the solution in the range of from about 8 to about 13, for example, in the range of from about 8 to about 12.

Dans des formes de réalisation illustratives, la présente description concerne une composition comprenant un ensemble de matières et un liant ; le liant comprenant les produits polymères de la réaction entre un réactif hydrate de carbone et une polyamine, les produits polymères étant sensiblement insolubles dans l’eau. Dans une forme de réalisation, l’ensemble de matières comprend des fibres minérales (fibres de laine de laitier, fibres de laine de roche ou fibres de verre), des fibres d’aramide, des fibres céramiques, des fibres métalliques, des fibres de carbone, des fibres de polyimide, des fibres de polyester, des fibres de rayonne, et des fibres cellulosiques. Par exemple, les fibres cellulosiques peuvent comprendre des copeaux, de la sciure, de la pulpe de bois et/ou du bois broyé. Dans une forme de réalisation, le réactif hydrate de carbone est choisi parmi le groupe consistant en le dextrose, le xylose, le fructose, la dihydroxyacétone et leurs mélanges. Dans une autre forme de réalisation, la polyamine est choisie parmi le groupe consistant en une diamine, une triamine, une tétramine et une pentamine. Dans une forme de réalisation, la polyamine est H2N-Q-NH2, où Q est alkyle, cycloalkyle, hétéroalkyle ou cyclohétéroalkyle, chacun étant le cas échéant substitué.In illustrative embodiments, the present disclosure relates to a composition comprising a set of materials and a binder; the binder comprising the polymeric products of the reaction between a carbohydrate reagent and a polyamine, the polymeric products being substantially insoluble in water. In one embodiment, the set of materials comprises mineral fibers (slag wool fibers, rock wool fibers or glass fibers), aramid fibers, ceramic fibers, metal fibers, staple fibers, carbon, polyimide fibers, polyester fibers, rayon fibers, and cellulosic fibers. For example, the cellulosic fibers may include chips, sawdust, wood pulp and / or milled wood. In one embodiment, the carbohydrate reagent is selected from the group consisting of dextrose, xylose, fructose, dihydroxyacetone, and mixtures thereof. In another embodiment, the polyamine is selected from the group consisting of a diamine, a triamine, a tetramine and a pentamine. In one embodiment, the polyamine is H2N-Q-NH2, where Q is alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl or cycloheteroalkyl, each of which is optionally substituted.

Dans une autre forme de réalisation, la composition comprend en outre, un composé contenant du silicium. Dans une forme de réalisation, le composé contenant du silicium est un silyléther fonctionnalisé ou un alkylsilyléther fonctionnalisé, comme par exemple un alkylsilyléther à fonction amine. Par exemple, dans une forme de réalisation, le composé contenant du silicium peut être le gamma-aminopropyltriéthoxysilane, le gamma-glycidoxypropyltriméthoxysilane, ou raminoéthylaminopropyltriméthoxysilane, ou un mélange de ceux-ci. Dans une autre forme de réalisation, le composé contenant du silicium peut être un siloxane oligomère à fonction amine. Dans une autre forme de réalisation, la composition comprend un inhibiteur de corrosion choisi parmi le groupe consistant en l’huile de dépoussiérage, le phosphate de monoammonium, le métasilicate de sodium pentahydraté, la mélamine, l’oxalate d’étain (II), et une émulsion fluide de méthylhydrogénosilicone.In another embodiment, the composition further comprises a silicon-containing compound. In one embodiment, the silicon-containing compound is a functionalized silylether or a functionalized alkylsilylether, such as an amine-functional alkylsilylether. For example, in one embodiment, the silicon-containing compound may be gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane, or aminoethylaminopropyltrimethoxysilane, or a mixture thereof. In another embodiment, the silicon-containing compound may be an amine-functional oligomeric siloxane. In another embodiment, the composition comprises a corrosion inhibitor selected from the group consisting of dedusting oil, monoammonium phosphate, sodium metasilicate pentahydrate, melamine, tin (II) oxalate, and a fluid emulsion of methylhydrogenosilicone.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La figure 1 montre un schéma de la réaction de Maillard, qui prédomine dans la production des mélanoïdines.Figure 1 shows a diagram of the Maillard reaction, which predominates in the production of melanoidins.

La figure 2 montre un schéma d’un réarrangement de Amadori représentatif.Figure 2 shows a diagram of a representative Amadori rearrangement.

La figure 3 montre le profil de température de durcissement (axe des Y en °C) du centre d’un échantillon de mat en fibres de verre pour différents liants pendant un cycle de moulage à chaud (axe des X en minutes de la période de moulage) à l’aide d’une presse de moulage avec un plateau de température contrôlé à 204°C. Liant 1 (♦) est un liant phénol-formaldéhyde (exemple comparatif 2) ; liant 2 () un liant hydrate de carbone-acide inorganique (exemple comparatif 3), et liant 3 (X) est un liant dextrose-ammoniac-hexaméthylènediamine (HMDA) (exemple 5).Figure 3 shows the curing temperature profile (Y-axis in ° C) of the center of a fiberglass mat sample for different binders during a heat-molding cycle (X-axis in minutes of the period of time). molding) using a molding press with a temperature plateau controlled at 204 ° C. Binder 1 (♦) is a phenol-formaldehyde binder (Comparative Example 2); binder 2 () a carbohydrate-inorganic acid binder (Comparative Example 3), and Binder 3 (X) is a dextrose-ammonia-hexamethylenediamine binder (HMDA) (Example 5).

DESCRIPTION DETAILLEEDETAILED DESCRIPTION

Bien que l’invention soit susceptible à différentes modifications et aux formes alternatives, des formes de réalisation spécifiques seront décrites ici de manière détaillée. Il convient de comprendre cependant, que l’on ne souhaite pas limiter l’invention aux formes particulières décrites, mais au contraire, l’intention est de couvrir toutes les modifications, équivalents et alternatives tombant dans l’esprit et le cadre de l’invention.Although the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments will be described here in detail. It should be understood, however, that one does not wish to limit the invention to the particular forms described, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. invention.

La présente description concerne une composition de liant ayant une utilité inattendue dans la consolidation de matières non assemblées ou peu assemblées. La composition de liant représente une avancée inattendue dans l’état actuel de la technologie dans le domaine des compositions de liant. Spécifiquement, le liant offre des améliorations de la performance et procure des méthodologies de préparation simplifiées et avantageuses, tout en maintenant les avantages irréfutables sur l’environnement, caractéristiques d’un système de liant à base d’hydrates de carbone.The present disclosure relates to a binder composition having unexpected utility in the consolidation of unassembled or poorly assembled materials. The binder composition represents an unexpected advance in the current state of the art in the field of binder compositions. Specifically, the binder provides performance improvements and provides simplified and advantageous preparation methodologies while maintaining the irrefutable environmental benefits characteristic of a carbohydrate binder system.

Tel qu’utilisée ici, l’expression solution de liant est la solution des composés chimiques, qui peut être sensiblement déshydratée pour former un liant non durci. Tels d’utilisés ici, le liant ou la composition de liant peuvent être durcis, non durcis ou partiellement durcis. La composition du liant non durci est dite composition de liant non durcie. Un liant non durci est un mélange sensiblement déshydraté de, composés chimiques, qui peuvent être durcis pour former un liant durci. Sensiblement déshydraté signifie que le solvant (typiquement, de l’eau ou un mélange avec celle-ci) utilisé pour préparer la solution de liant est évaporé jusqu’à ce que la viscosité des matières restantes (comprenant les réactifs du liant et le solvant) soit suffisamment élevée pour créer la cohésion entre la matière peu assemblée ; ainsi, des matières restantes sont un liant non durci. Dans une forme de réalisation, le solvant compose moins de 65% du poids total des matières restantes. Dans une autre forme de réalisation, un liant sensiblement déshydraté a une teneur en humidité située dans l’intervalle allant d’environ 5% à environ 65% d’eau, en poids du liant total. Dans une autre forme de réalisation, le solvant peut composer moins de 50% du poids total des matières restantes. Dans encore une autre forme de réalisation, le solvant peut composer moins de 35% du poids total des matières restantes. Dans une autre forme de réalisation, un liant sensiblement déshydraté a d’environ 10% à environ 35% d’eau, en poids du liant total. Dans une autre forme de réalisation, le solvant peut composer moins d’environ 20% du poids total des matières restantes.As used herein, the term binder solution is the solution of the chemical compounds, which can be substantially dehydrated to form an uncured binder. As used herein, the binder or binder composition can be cured, uncured or partially cured. The composition of the uncured binder is said uncured binder composition. An uncured binder is a substantially dehydrated mixture of chemical compounds that can be cured to form a cured binder. Dehydrated means that the solvent (typically, water or a mixture thereof) used to prepare the binder solution is evaporated until the viscosity of the remaining materials (including the binder reagents and the solvent) be high enough to create the cohesion between the unassembled matter; thus, remaining materials are an uncured binder. In one embodiment, the solvent comprises less than 65% of the total weight of the remaining materials. In another embodiment, a substantially dehydrated binder has a moisture content in the range of from about 5% to about 65% water, by weight of the total binder. In another embodiment, the solvent may comprise less than 50% of the total weight of the remaining materials. In yet another embodiment, the solvent may comprise less than 35% of the total weight of the remaining materials. In another embodiment, a substantially dehydrated binder has from about 10% to about 35% water, by weight of the total binder. In another embodiment, the solvent may comprise less than about 20% of the total weight of the remaining materials.

Dans des formes de réalisation illustratives, un liant non durci peut être une substance collante incolore, blanche, blanc cassé, ocre ou jaune à brunâtre, qui est au moins partiellement soluble dans l’eau. Telle qu’utilisée ici, l’expression liant durci décrit le produit polymère de durcissement de la composition de liant non durcie. Le liant durci peut avoir une couleur caractéristique brune à noire. Bien que décrit comme brun ou noir, une autre caractéristique est que le liant tend à absorber la lumière sur une large plage de longueurs d’onde. En particulier, l’absorbance maximale peut se situer à 420 nm. Vu que le polymère est fortement réticulé, le liant durci est sensiblement insoluble. Par exemple, le liant est essentiellement insoluble dans l’eau. Comme décrit ici, le liant non durci présente une capacité de liaison suffisante pour consolider des fibres ; cependant, le liant durci confère la durabilité robuste et durable et les propriétés physiques habituellement associées aux polymères réticulés.In illustrative embodiments, an uncured binder may be a colorless, white, off-white, ocher or yellow to brownish tacky substance that is at least partially water soluble. As used herein, the cured binder expression describes the curing polymer product of the uncured binder composition. The cured binder may have a characteristic brown to black color. Although described as brown or black, another feature is that the binder tends to absorb light over a wide range of wavelengths. In particular, the maximum absorbance can be 420 nm. Since the polymer is highly crosslinked, the cured binder is substantially insoluble. For example, the binder is essentially insoluble in water. As described herein, the uncured binder has sufficient binding capacity to consolidate fibers; however, the cured binder provides the robust and durable durability and physical properties typically associated with the crosslinked polymers.

Dans des formes de réalisation illustratives, les réactifs du liant décrit ici sont solubles dans l’eau et la solution de liant est une solution des réactifs de liant en solution aqueuse. Dans une forme de réalisation, un tensioactif est incorporé dans la solution aqueuse pour augmenter la solubilité ou l’aptitude à la dispersion d’un ou de plusieurs des réactifs de liant ou d’additifs. Par exemple, un tensioactif peut être ajouté à la solution aqueuse de liant pour amplifier l’aptitude à la dispersion d’un additif particulaire. Dans une forme de réalisation, un tensioactif est utilisé pour créer une émulsion avec un additif ou un réactif de liant non polaire. Dans une autre forme de réalisation, la solution de liant comprend d’environ 0,01% à environ 5% en poids de tensioactif, sur base du poids de la solution de liant.In illustrative embodiments, the binder reagents described herein are water soluble and the binder solution is a solution of binder reagents in aqueous solution. In one embodiment, a surfactant is incorporated into the aqueous solution to increase the solubility or dispersibility of one or more of the binder reagents or additives. For example, a surfactant may be added to the aqueous binder solution to enhance the dispersibility of a particulate additive. In one embodiment, a surfactant is used to create an emulsion with a non-polar binder additive or reagent. In another embodiment, the binder solution comprises from about 0.01% to about 5% by weight of surfactant, based on the weight of the binder solution.

Dans des formes de réalisation illustratives, les solutions de liant décrites ici peuvent être appliquées sur des fibres minérales (par exemple, pulvérisées sur le mat ou pulvérisées sur les fibres lorsqu’elles entrent dans la région de formation), pendant la production de produits d’isolation en fibres minérales. Une fois que la solution de liant est en contact avec les fibres minérales, la chaleur résiduelle des fibres minérales (il convient de noter que les fibres de verre par exemple, sont préparées à partir de verre fondu et contiennent donc, de la chaleur résiduelle) et le flux d’air traversant et/ou aux alentours du produit va provoquer l’évaporation d’une partie de l’eau de la solution de liant. L’élimination de l’eau laisse les composants restants du liant sur les fibres en tant que revêtement d’un mélange visqueux ou semi-visqueux à haute teneur en matières solides. Le revêtement de mélange visqueux ou semi-visqueux à haute teneur en matières solides agit comme liant. A ce moment, le mat n’a pas encore été durci. En d’autres termes, le liant non durci fonctionne pour lier les fibres minérales dans le mat.In illustrative embodiments, the binder solutions described herein may be applied to mineral fibers (eg, pulverized on the mat or sprayed onto the fibers as they enter the formation region), during the production of dye products. mineral fiber insulation. Once the binder solution is in contact with the mineral fibers, the residual heat of the mineral fibers (it should be noted that the glass fibers for example, are prepared from molten glass and therefore contain residual heat) and the flow of air through and / or around the product will cause evaporation of a portion of the water of the binder solution. Removal of the water leaves the remaining binder components on the fibers as a coating of a viscous or semi-viscous mixture with a high solids content. The high solids viscous or semi-viscous mixture coating acts as a binder. At this moment, the mat has not yet been hardened. In other words, the uncured binder works to bond the mineral fibers into the mat.

En outre, il convient de comprendre que les liants non durcis décrits ci-dessus peuvent être durcis. Par exemple, le processus de préparation d’un produit d’isolation durci peut comprendre une étape suivante, dans laquelle de la chaleur est appliquée pour provoquer une réaction chimique dans la composition de liant non durcie. Par exemple, dans le cas de la préparation de produits d’isolation en fibres de verre ou d’autres produits d’isolation en fibres minérales, après que la solution de liant a été appliquée sur les fibres et déshydratée, le produit d’isolation non durci peut être transféré dans un four de cuisson. Dans le four de cuisson, le produit d’isolation non durci est chauffé (par exemple, d’environ 300°F à environ 600°F [d’environ 150°C à environ 320°C]), ce qui provoque le durcissement du liant. Le liant durci est un liant exempt de formaldéhyde, résistant à l’eau, qui lie l’une à l’autre, les fibres du produit d’isolation. Il convient de noter que le séchage et le durcissement thermique peut se produire séquentiellement, simultanément, en même temps ou concurremment.In addition, it should be understood that the uncured binders described above can be cured. For example, the process for preparing a cured insulation product may comprise a next step, in which heat is applied to cause a chemical reaction in the uncured binder composition. For example, in the case of the preparation of fiberglass insulation products or other mineral fiber insulation products, after the binder solution has been applied to the fibers and dehydrated, the insulation product uncured can be transferred to a baking oven. In the baking oven, the uncured insulation product is heated (e.g., from about 300 ° F to about 600 ° F [about 150 ° C to about 320 ° C]), causing curing binder. The cured binder is a formaldehyde-free, water-resistant binder which bonds the fibers of the insulation product to one another. It should be noted that drying and thermal curing can occur sequentially, simultaneously, concurrently or concurrently.

Dans des formes de réalisation illustratives, un produit en fibres non durci comprend d’environ 3% à environ 40% de matières solides sèches de liant (matières solides totales non durcies en poids). Dans une forme de réalisation, le produit en fibres non durci comprend d’environ 5% à environ 25% de matières solides de liant sec. Dans une autre forme de réalisation, le produit en fibres non durci comprend d’environ 50% à environ 97% en poids de fibres.In illustrative embodiments, an uncured fiber product comprises from about 3% to about 40% dry binder solids (total nonhardened solids by weight). In one embodiment, the uncured fiber product comprises from about 5% to about 25% dry binder solids. In another embodiment, the uncured fiber product comprises from about 50% to about 97% by weight of fiber.

Comme mentionné ici concernant un liant sur des fibres minérales, un liant durci est le produit du durcissement des réactifs du liant. Le terme durci indique que le liant a été exposé a des conditions qui initient un changement chimique. Des exemples de ces changements chimiques comprennent, mais sans limitation, (i) une liaison covalente, (ii) une liaison hydrogène de composants du liant, et (iii) la réticulation chimique des polymères et/ou oligomères dans le liant. Ces changements peuvent augmenter la durabilité du liant et sa résistance aux solvants, par comparaison au liant non durci. Le durcissement du liant peut résulter en la formation d’un matériau thermodurci. En outre, un liant durci peut résulter en une augmentation de l’adhésion des matières dans un ensemble par comparaison à un liant non durci. Le durcissement peut être initié par exemple, par la chaleur, un rayonnement micro-onde et/ou des conditions qui initient un ou plusieurs des changements chimiques mentionnés ci-dessus. Sans être limité à une théorie particulière, le durcissement peut comprendre la réaction de l’hydrate de carbone et de la polyamine pour former des mélanoïdines.As mentioned herein concerning a binder on mineral fibers, a cured binder is the product of the curing of the binder reagents. The term cured indicates that the binder has been exposed to conditions that initiate a chemical change. Examples of such chemical changes include, but are not limited to (i) covalent bonding, (ii) hydrogen bonding of binder components, and (iii) chemical crosslinking of the polymers and / or oligomers in the binder. These changes can increase the binder's durability and solvent resistance as compared to uncured binder. Hardening of the binder can result in the formation of a thermoset material. In addition, a cured binder can result in an increase in the adhesion of the materials in a set as compared to an uncured binder. The curing may be initiated for example by heat, microwave radiation and / or conditions which initiate one or more of the chemical changes mentioned above. Without being limited to any particular theory, curing may include reacting the carbohydrate and polyamine to form melanoidins.

Dans une situation dans laquelle le changement chimique du liant résulte en la libération d’eau, par exemple polymérisation et réticulation, le durcissement peut être déterminé par la quantité d’eau libérée supérieure à ce qui se serait produit pour un séchage seulement. Les techniques utilisées pour mesurer la quantité d’eau libérée pendant le séchage par comparaison au durcissement d’un liant, sont bien connues.In a situation in which the chemical change of the binder results in the release of water, for example polymerization and crosslinking, curing may be determined by the amount of water released higher than would have occurred for drying only. The techniques used to measure the amount of water released during drying as compared to curing a binder are well known.

Un aspect de la présente description est que la composition de liant durcie comprend un polymère azoté. Le polymère azoté est de couleur brune ou noire. Sans être limité à une théorie particulière, la composition de liant durcie comprend des mélanoïdines. Les mélanoïdines sont identifiables en ce qu’elles sont des polymères bruns, complexes, contenant des cycles furanne et de l’azote, de poids moléculaire élevé. De poids moléculaire élevé, tel qu’utilisé ici, comprend les polymères dont le poids moléculaire dépasse 100 000 Daltons. Etant composé de chaînes polymères fortement réticulées, le poids moléculaire des mélanoïdines décrites ici s’approche de l’infini. Ainsi, le poids moléculaire des mélanoïdines peut être fonction de la masse et des dimensions physiques du polymère à analyser. Par exemple, on peut supposer qu’un échantillon unitaire de mélanoïdines ayant une masse de 3 g ne contient qu’une seule molécule polymère à cause de la réticulation importante. Ainsi, le poids moléculaire du polymère serait d’environ 1,8 x 1024 g/mole (le produit de la masse de l’échantillon et du nombre d’Avogadro). Tel qu’utilisé ici, un polymère de poids moléculaire élevé comprend des polymères ayant un poids moléculaire situé dans l’intervalle allant d’environ 1 x 105 à environ 1 x 1024 g/mole.One aspect of the present disclosure is that the cured binder composition comprises a nitrogenous polymer. The nitrogenous polymer is brown or black in color. Without being limited to any particular theory, the cured binder composition comprises melanoidins. Melanoidins are identifiable in that they are brown, complex polymers containing furan rings and nitrogen, of high molecular weight. High molecular weight, as used herein, includes polymers whose molecular weight exceeds 100,000 Daltons. Being composed of highly crosslinked polymer chains, the molecular weight of the melanoidins described here approaches infinity. Thus, the molecular weight of melanoidins may be a function of the mass and the physical dimensions of the polymer to be analyzed. For example, it can be assumed that a unit sample of melanoidins having a mass of 3 g contains only one polymer molecule because of the extensive crosslinking. Thus, the molecular weight of the polymer would be about 1.8 x 1024 g / mole (the product of the mass of the sample and the number of Avogadro). As used herein, a high molecular weight polymer comprises polymers having a molecular weight in the range of from about 1 x 105 to about 1 x 1024 g / mole.

Sans être limité à une théorie particulière, il est entendu que les mélanoïdines varient au niveau de la structure selon les réactifs et conditions de préparation. On sait également que les mélanoïdines possèdent un rapport carbone à azote, qui augmente avec la température et la durée de chauffage. En outre, les mélanoïdines possèdent un caractère saturé, insaturé et aromatique. Pour les mélanoïdines, le degré d’insaturation et d’aromaticité augmente avec la température (température de durcissement) et la durée du chauffage (durée de durcissement). Les mélanoïdines présentent également, au sein du polymère, une variété de structures pour le C-1 des sucres incorporés comme réactifs. Les mélanoïdines peuvent également contenir des radicaux carbonyle, carboxyle, amine, amide, pyrrole, indole, azométhine, ester, anhydride, éther, méthyle et/ou hydroxyle. En fonction de la complexité de la structure, la spectroscopie infrarouge peut être utile pour l’identification d’un ou de plusieurs de ces radicaux fonctionnels. Bine que décrit comme un polymère de type mélanoïdine, l’homme de métier conviendra que le liant peut être classifié selon l’existence d’une liaison particulière présente, comme polyester, polyéther, polyamide, etc.Without being limited to a particular theory, it is understood that melanoidins vary in structure depending on the reagents and conditions of preparation. It is also known that melanoidins have a carbon to nitrogen ratio, which increases with temperature and heating time. In addition, melanoidins have a saturated, unsaturated and aromatic character. For melanoidins, the degree of unsaturation and aromaticity increases with temperature (curing temperature) and heating time (curing time). Melanoidins also have, within the polymer, a variety of structures for C-1 of sugars incorporated as reagents. The melanoidins may also contain carbonyl, carboxyl, amine, amide, pyrrole, indole, azomethine, ester, anhydride, ether, methyl and / or hydroxyl radicals. Depending on the complexity of the structure, infrared spectroscopy may be useful for identifying one or more of these functional groups. Although described as a melanoidin-type polymer, those skilled in the art will appreciate that the binder may be classified according to the existence of a particular bond present, such as polyester, polyether, polyamide, etc.

Une autre manière pour caractériser le liant, est par l’analyse des composés gazeux produits pendant la pyrolyse du liant durci. Le gaz de pyrolyse d’un liant durci dans le cadre de la présente description, peut contenir d’environ 0,5 à environ 15% (en surface relative de pic) d’un ou de plusieurs des composés suivants : 2-cyclopentèn-1-one, 2,5-diméthylfuranne, furanne, 3-méthyl-2,5-furanndione, phénol, 2,3-diméthyl-2-cyclopentèn-1-one, 2-méthylphénol, 4-méthylphénol, 2,4-diméthylphénol, phtalate de diméthyle, acide octadécanoïque, ou érucylamide. L’empreinte de pyrolyse par chromatographie gazeuse-spectrométrie de masse (Py GC-MS) réalisée à 770°C pour un échantillon de liant préparé à l’aide d’hexaméthylènediamine comme composant polyamine, montre la pyridine et un certain nombre de composés qui sont des dérivés du pyrrole et de la pyridine (une méthylpyridine, un méthylpyrrole, des diméthylpyridines, un diméthylpyrrole, un éthylméthylpyrrole et d’autres composants azotés apparentés au pyrrole). Une autre manière par laquelle le liant peut être identifié est si une solution contenant le liant (ou une solution d’extrait) est capable de réduire le réactif de Benedict. Dans une forme de réalisation, une solution en contact avec le liant ou un extrait aqueux de celui-ci réduit le réactif de Benedict.Another way to characterize the binder is by the analysis of the gaseous compounds produced during the pyrolysis of the cured binder. The pyrolysis gas of a binder cured in the context of the present description may contain from about 0.5 to about 15% (relative peak area) of one or more of the following compounds: 2-cyclopentene 1-one, 2,5-dimethylfuran, furan, 3-methyl-2,5-furanndione, phenol, 2,3-dimethyl-2-cyclopenten-1-one, 2-methylphenol, 4-methylphenol, 2,4-dimethylfuran dimethylphenol, dimethyl phthalate, octadecanoic acid, or erucylamide. The pyrolysis imprint by gas chromatography-mass spectrometry (Py GC-MS) carried out at 770 ° C. for a sample of binder prepared using hexamethylenediamine as the polyamine component, shows pyridine and a number of compounds which are pyrrole and pyridine derivatives (methylpyridine, methylpyrrole, dimethylpyridines, dimethylpyrrole, ethylmethylpyrrole and other pyrrole-like nitrogen compounds). Another way in which the binder can be identified is if a solution containing the binder (or extract solution) is capable of reducing Benedict's reagent. In one embodiment, a solution in contact with the binder or an aqueous extract thereof reduces Benedict's reagent.

Un aspect de la présente description est que les liants décrits ici sont respectueux de l’environnement. Parallèlement à la progression des régulations gouvernementales, la présente description décrit un liant qui peut être préparé sans formaldéhyde. En outre, la chimie décrite ici est essentiellement exempte de formaldéhyde et de phénol. En ce sens, ni du formaldéhyde, ni du phénol ne sont utilisés comme réactif dans le cadre de la présente description. Alors que tous deux peuvent être ajoutés pour obtenir un liant ayant des propriétés potentiellement utiles, un aspect de la présente invention est un liant qui peut être préparé sans ces deux réactifs. Dans un autre aspect, la présente composition de liant peut être préparée sans utilisation de réactifs volatils. Dans une forme de réalisation, l’amine primaire et l’hydrate de carbone sont tous deux des réactifs non volatils. Tel qu’utilisé ici, un réactif volatil est celui qui a une tension de vapeur supérieure à 10 kPa à 20°C. De manière similaire, tel qu’utilisé ici, un réactif non volatil a une tension de vapeur qui est inférieure à environ 10 kPa à 20°C. Spécifiquement et comme exemple, le présent liant peut être préparé sans addition d’ammoniac ou d’un composé libérant de l’ammoniac. Dans une forme de réalisation, la polyamine a une tension de vapeur inférieure à environ 0,5 kPa à 60°C.One aspect of the present disclosure is that the binders described herein are environmentally friendly. In parallel with the progress of government regulations, the present description describes a binder that can be prepared without formaldehyde. In addition, the chemistry described herein is essentially free of formaldehyde and phenol. In this sense, neither formaldehyde nor phenol are used as reagent in the context of the present description. While both can be added to obtain a binder having potentially useful properties, one aspect of the present invention is a binder that can be prepared without both of these reagents. In another aspect, the present binder composition can be prepared without the use of volatile reagents. In one embodiment, the primary amine and the carbohydrate are both non-volatile reagents. As used herein, a volatile reagent is one that has a vapor pressure greater than 10 kPa at 20 ° C. Similarly, as used herein, a non-volatile reagent has a vapor pressure that is less than about 10 kPa at 20 ° C. Specifically and as an example, the present binder can be prepared without the addition of ammonia or an ammonia releasing compound. In one embodiment, the polyamine has a vapor pressure of less than about 0.5 kPa at 60 ° C.

Un autre aspect respectueux de l’environnement de la présente description est que les réactifs principaux du liant sont des hydrates de carbone. Les hydrates de carbone sont considérés comme une ressource renouvelable. Cependant, l’état actuel de la technique utilise essentiellement des réactifs dérivés du pétrole pour la préparation des compositions de liant. Dans un autre aspect, le liant est préparé par des réactions chimiques qui peuvent se produire à des températures plus basses que celles de systèmes comparables décrits dans la technique antérieure. Ainsi, les fours de cuisson et l’équipement de préparation peuvent être mis en œuvre à des températures plus faibles, économisant ainsi des ressources énergétiques. Dans l’alternative et de manière apparentée, le liant décrit ici durcit plus rapidement que les liants comparables actuellement utilisés, lorsqu’ils sont soumis à des températures comparables de durcissement. Ainsi, par une autre approche, un aspect de la présente description est que l'empreinte carbone d'un produit formé à l’aide du liant décrit ici peut être sensiblement réduite par comparaison à un liant comparable, préparé selon l’état actuel de la technique, par exemple un produit à base de phénol-formaldéhyde.Another environmentally friendly aspect of the present disclosure is that the main reagents of the binder are carbohydrates. Carbohydrates are considered a renewable resource. However, the present state of the art essentially uses petroleum-derived reagents for the preparation of the binder compositions. In another aspect, the binder is prepared by chemical reactions that can occur at lower temperatures than comparable systems described in the prior art. Thus, the cooking ovens and the preparation equipment can be operated at lower temperatures, thus saving energy resources. Alternatively, and in a related manner, the binder described here cures faster than the currently used comparable binders when subjected to comparable curing temperatures. Thus, by another approach, one aspect of the present disclosure is that the carbon footprint of a product formed using the binder described herein can be substantially reduced compared to a comparable binder prepared according to the present state of the art. the technique, for example a product based on phenol-formaldehyde.

En plus des avantages environnementaux, la présente composition de liant et les matériaux préparés à partir de celle-ci peuvent être obtenus avec des caractéristiques de performance équivalentes ou excédant celles de systèmes de liant comparables, par exemple les liants phénol-formaldéhyde. Dans un aspect, un liant selon la présente description procure des articles présentant une résistance en traction suffisante pour permettre la découpe à la matrice, la fabrication, la stratification et l’installation dans les applications OEM. Dans un aspect, un liant selon la présente description présente une absorption d’eau (résistance aux intempéries) comparable à celle d’un liant phénol-formaldéhyde. Une autre caractéristique de performance, qui peut être importante pour une application particulière comprend les émissions de produit, la densité, la perte au feu, la récupération de l’épaisseur, la poussière, la résistance en traction, la résistance au tronçonnage, la durabilité de la résistance au tronçonnage, la résistance de l’adhérence, l’absorption d’eau, la performance sur surfaces chaudes, la corrosivité sur l’acier, la rigidité en flexion, la raideur-rigidité, la résistance à la compression, la résistance à la compression conditionnée, le module de compression, le module de compression conditionnée, et la développement de fumée au feu. Un aspect de la présente description est que l’extrait du liant durci est de pH essentiellement neutre, par exemple situé entre 6 et 8. Un autre aspect de la présente description est que le présent liant permet la préparation de produits ayant des caractéristiques de performance comparables à celles des compositions de liant phénol-formaldéhyde.In addition to the environmental benefits, the present binder composition and the materials prepared therefrom can be obtained with performance characteristics equivalent to or exceeding those of comparable binder systems, for example phenol-formaldehyde binders. In one aspect, a binder according to the present disclosure provides articles having sufficient tensile strength to allow die cutting, fabrication, lamination and installation in OEM applications. In one aspect, a binder according to the present disclosure has a water absorption (weatherability) comparable to that of a phenol-formaldehyde binder. Another performance feature that may be important for a particular application includes product emissions, density, loss on ignition, thickness recovery, dust, tensile strength, cut resistance, durability cutting resistance, adhesion resistance, water absorption, hot surface performance, corrosivity on steel, flexural stiffness, stiffness-stiffness, compressive strength, packaged compressive strength, compression modulus, packaged compression modulus, and fire smoke development. One aspect of the present disclosure is that the extract of the cured binder is of substantially neutral pH, for example between 6 and 8. Another aspect of the present disclosure is that the present binder permits the preparation of products having performance characteristics. comparable to those of the phenol-formaldehyde binder compositions.

De manière illustrative, dans une forme de réalisation, un liant selon la présente description présente l’avantage de produire des extraits aqueux essentiellement incolores. Cette caractéristique de la présente description rend le liant désirable dans des applications telles que des dalles pour plafond, des meubles, des panneaux de bureau, où le produit fini peut entrer en contact avec l’eau. Un article manufacturé, durci préparé avec le présent liant montre une excellente résistance à la décoloration ou au suintement après que le liant soit entré en contact avec l’humidité ou l’eau. En outre, dans une forme de réalisation, l’eau qui entre en contact avec le liant ne laisse pas un résidu coloré sur les autres objets ou parties, avec lesquels elle entre en contact après avoir été en contact avec le liant. Par exemple, dans une forme de réalisation, le liant peut être utilisé pour lier des fibres de verre dans une application de panneau de bureau. Un textile clair peut couvrir la composition de fibres de verre liées. Avec avantage, dans une forme de réalisation, le contact avec l’eau de la composition de fibres de verre ne laisse pas de résidu coloré sur le textile après séchage du panneau de bureau.Illustratively, in one embodiment, a binder according to the present disclosure has the advantage of producing essentially colorless aqueous extracts. This feature of the present disclosure makes the binder desirable in applications such as ceiling tiles, furniture, office panels, where the finished product can come into contact with water. A cured manufactured article made with the present binder shows excellent resistance to discolouration or oozing after the binder comes into contact with moisture or water. In addition, in one embodiment, the water which comes into contact with the binder does not leave a colored residue on the other objects or parts with which it comes into contact after being in contact with the binder. For example, in one embodiment, the binder can be used to bond glass fibers in a desktop panel application. A clear textile can cover the composition of bound glass fibers. Advantageously, in one embodiment, the water contact of the glass fiber composition does not leave a colored residue on the fabric after drying the office panel.

En plus des caractéristiques de performance, les processus et les procédés de préparation impliquant le liant décrit ici ont un certain nombre d’avantages inattendus par rapport aux liants décrits précédemment. Dans un aspect, comme décrit précédemment concernant les avantages environnementaux, le présent liant peut être préparé sans utilisation de réactifs très volatils. Ainsi, les contrôles d’émission pendant la préparation sont sous une charge réduite. De plus, l’efficacité de réaction est supérieure car la perte en réactif due à l’évaporation est réduite. Ainsi, un aspect de la présente description est que les composés utilisés ici sont sensiblement non volatils, ainsi les étapes que l’on doit effectuer pour réduire les émissions indésirables sont réduites.In addition to the performance characteristics, the processes and methods of preparation involving the binder described herein have a number of unexpected advantages over previously described binders. In one aspect, as previously described with respect to environmental benefits, the present binder can be prepared without the use of highly volatile reagents. Thus, the emission controls during the preparation are under a reduced load. In addition, the reaction efficiency is higher because the loss of reagent due to evaporation is reduced. Thus, one aspect of the present disclosure is that the compounds used herein are substantially nonvolatile, so the steps that must be performed to reduce undesirable emissions are reduced.

Selon un autre aspect, les réactifs qui réagissent pour former un liant sont suffisamment lents à réagir de sorte qu’un système de liant monotope peut être utilisé. Selon cet aspect, les composés réactifs sont suffisamment lents à réagir pour qu’ils puissent être ajoutés à une solution à un seul réactif et stockés pendant une période raisonnable, pendant laquelle ils peuvent être appliqués sur un produit à l’aide d’un seul système de distribution. Ceci est contraire aux systèmes de liant, qui réagissent à faible température pour résulter en des produits de réaction insolubles dans les systèmes de distribution de la solution de liant. Tel qu’utilisé ici, une période de stockage raisonnable sans précipitation polymère sensible (> 5%) est deux semaines.In another aspect, reactants that react to form a binder are sufficiently slow to react so that a monotopic binder system can be used. In this aspect, the reactive compounds are sufficiently slow to react so that they can be added to a single reagent solution and stored for a reasonable period of time, during which time they can be applied to a product using a single reagent. distribution system. This is contrary to binder systems, which react at low temperatures to result in insoluble reaction products in the binder solution delivery systems. As used herein, a reasonable storage period without sensitive polymer precipitation (> 5%) is two weeks.

Un autre aspect de la présente description est que, bien que le liant soit suffisamment non réactif dans des conditions de température ambiante pour faciliter l’approche monotope, il est suffisamment réactif à températures élevées pour durcir à très faible température et/ou très courts temps de durcissement. Dans un aspect, la température de durcissement diminuée réduit le risque que le produit d’isolation subisse une combustion sans flamme et/ou provoque des lignes de feu. Dans le présent contexte, les très faibles températures sont caractérisées en ce qu’elles sont inférieures ou égales à environ 120°C. Dans le présent contexte, les temps de durcissement très courts sont inférieurs ou égaux à environ 4 minutes.Another aspect of the present disclosure is that, although the binder is sufficiently unreactive under ambient temperature conditions to facilitate the one-shot approach, it is sufficiently reactive at elevated temperatures to cure at very low temperatures and / or very short times. hardening. In one aspect, the decreased curing temperature reduces the risk that the insulation product will undergo flameless combustion and / or cause fire lines. In the present context, the very low temperatures are characterized in that they are less than or equal to about 120 ° C. In the present context, the very short cure times are less than or equal to about 4 minutes.

Dans des formes de réalisation illustratives, la composition de liant comprend un acide ou un sel d’acide pour augmenter la durée de vie du liant non durci ou de la solution de liant. Bien que cet acide ne soit pas un réactif ou un catalyseur, il peut être incorporé pour ralentir ou inhiber les réactifs du liant à former le liant quand la solution de liant ou le liant non durci est maintenu dans les conditions de stockage. Par exemple, un acide volatile ou un sel d’acide peut être incorporé dans la solution de liant ou le liant non durci, pour ralentir ou inhiber la réaction de durcissement dans les conditions ambiantes. Cependant, l’acide peut être éliminé par chauffage de la solution de liant ou du liant non durci de sorte que l’acide se volatilise et que le pH de la solution de liant ou du liant non durci augmente. Dans une forme de réalisation, la composition de liant comprend un acide prolongeant la durée de vie. Dans une autre forme de réalisation, la composition de liant comprend un rapport molaire de l’acide prolongeant la durée de vie à la polyamine allant d’environ 1:20 à environ 1:1.In illustrative embodiments, the binder composition comprises an acid or an acid salt to increase the life of the uncured binder or binder solution. Although this acid is not a reagent or a catalyst, it may be incorporated to slow down or inhibit the binder reactants to form the binder when the binder solution or the uncured binder is maintained under the storage conditions. For example, a volatile acid or acid salt may be incorporated into the uncured binder solution or binder to slow or inhibit the curing reaction under ambient conditions. However, the acid can be removed by heating the uncured binder solution or binder so that the acid volatilizes and the pH of the uncured binder solution or binder increases. In one embodiment, the binder composition comprises an acid prolonging the shelf life. In another embodiment, the binder composition comprises a molar ratio of the life prolonging acid to the polyamine ranging from about 1:20 to about 1: 1.

Un autre aspect de la présente description est un liant ayant une vitesse de durcissement, une durée de cycle et une température de durcissement, qui rencontrent ou dépassent les vitesses de durcissement qu’un liant de type phénol-formaldéhyde peut présenter dans le cadre d’un usage comparable. A ce sujet, le présent liant peut être utilisé comme remplacement direct des résines phénol-formaldéhyde dans des applications, sans modification de l’équipement. En outre, le présent liant permet la modification de la température et de la durée de durcissement de sorte que les températures de réaction et les durées de durcissement puissent être réduites. Cette réduction a l’effet de réduire la consommation d’énergie du processus global et réduit l’impact sur l’environnement de la préparation du produit. En outre, des températures de durcissement plus faibles ont pour effet supplémentaire d’augmenter la sécurité du processus de préparation. Un autre effet des plus faibles températures de durcissement est une réduction du risque de combustion sans flammes ou de feu.Another aspect of the present disclosure is a binder having a cure rate, a cycle time, and a curing temperature, which meet or exceed the curing rates that a phenol-formaldehyde binder can exhibit in the context of curing. comparable use. In this regard, the present binder can be used as a direct replacement for phenol-formaldehyde resins in applications without modification of the equipment. In addition, the present binder allows the temperature and curing time to be changed so that the reaction temperatures and curing times can be reduced. This reduction has the effect of reducing the energy consumption of the overall process and reduces the environmental impact of product preparation. In addition, lower curing temperatures have the additional effect of increasing the safety of the preparation process. Another effect of lower curing temperatures is a reduction in the risk of flameless combustion or fire.

Dans la fabrication des produits d’isolation, la chaleur libérée par la réaction exothermique de durcissement peut résulter en un chauffage du produit. Ce chauffage est typiquement non problématique tant que la chaleur se dissipe. Cependant, si la chaleur augmente la température du produit jusqu’à un point où les processus oxydatifs commencent, le chauffage peut provoquer des dommages significatifs au produit. "Par exemple, la combustion sans flammes ou l’oxydation peuvent se produire lorsque la température du produit d’isolation dépasse environ 425°F (210°C). A ces températures, les processus exothermiques de combustion ou d’oxydation favorisent encore le chauffage et le liant peut être détruit. En outre, la température peut augmenter jusqu’à un niveau où la fusion ou la dévitrification des fibres de verre est possible. Cela endommage non seulement, la structure et la valeur du produit d’isolation, mais cela peut également créer un danger de feu.In the manufacture of insulation products, the heat released by the exothermic curing reaction may result in heating of the product. This heating is typically not problematic as long as the heat dissipates. However, if heat increases the temperature of the product to a point where oxidative processes begin, heating can cause significant product damage. "For example, flameless combustion or oxidation can occur when the temperature of the insulation product exceeds about 425 ° F (210 ° C) .These temperatures exothermic combustion or oxidation processes further promote heat and binder can be destroyed.In addition, the temperature can increase to a level where melting or devitrification of glass fibers is possible.This not only damages the structure and value of the insulation product but it can also create a fire danger.

Un autre aspect de la présente discussion est que le système de liant est essentiellement non corrosif avec ou sans addition d’inhibiteurs de corrosion. En outre, le système de liant n’exige pas l’addition d’un acide organique ou inorganique quelconque ou de sels de celui-ci comme catalyseur ou ingrédient actif. Ainsi, un aspect du présent liant est qu’il peut être essentiellement exempt d’acide. De plus, le liant peut être préparé dans des conditions entièrement alcalines. Telo qu’utilisé ici, le terme acide comprend les composés qui sont essentiellement caractérisables par leur caractère acide comme les acides inorganiques ou organiques multiprotiques (par exemple, acide sulfurique et acide citrique). Cet aspect réduit l’usure et les exigences de maintenance de l’équipement de fabrication et augmente la sécurité des travailleurs.Another aspect of the present discussion is that the binder system is substantially non-corrosive with or without the addition of corrosion inhibitors. In addition, the binder system does not require the addition of any organic or inorganic acid or salts thereof as a catalyst or active ingredient. Thus, one aspect of the present binder is that it can be essentially acid free. In addition, the binder can be prepared under fully alkaline conditions. As used herein, the term acid includes those compounds which are essentially characterizable by their acidic character such as inorganic or organic multiprotic acids (eg, sulfuric acid and citric acid). This aspect reduces wear and maintenance requirements of manufacturing equipment and increases worker safety.

Dans des formes de réalisation illustratives, un liant comprend un produit polymère d’un réactif hydrate de carbone et d’une polyamine. Telle qu’utilisée ici, l’expression réactif hydrate de carbone se réfère à un monosaccharide, un disaccharide, un polysaccharide ou leur produit de réaction. Dans une forme de réalisation, le réactif hydrate de carbone peut être un sucre réducteur. Tel qu’utilisé ici, le sucre réducteur indique un ou plusieurs sucres qui contiennent des radicaux aldéhyde, ou qui peuvent s’isomériser, à savoir tautomériser, pour contenir un radical aldéhyde, lequel radical peut être oxydé avec par exemple, le Cu2+ pour donner des acides carboxyliques. Il convient de noter également, que n’importe lequel de tels réactifs hydrate de carbone peut être le cas échéant substitué, comme avec un hydroxyle, un halogène, un alkyle, un alcoxy et similaires. Il convient de noter en outre, que dans n’importe lequel de tels réactifs hydrate de carbone, un ou plusieurs centres chiraux sont présents, et que les deux isomères optiques possibles en chaque centre chiral sont envisagés et peuvent être présents dans l’invention décrite ici. En outre, il convient également de comprendre que différents mélanges, y compris des mélanges racémiques, ou d’autres mélanges diastéréoisomères des différents isomères optiques de ces réactifs hydrate de carbone, ainsi que différents isomères géométriques de ceux-ci, peuvent être utilisés dans une ou plusieurs formes de réalisation décrites ici. Bien que les sucres non réducteurs, par exemple le saccharose, puissent ne pas être préférables, ils peuvent néanmoins être utiles dans le cadre de la présente description par conversion in situ en un sucre réducteur (à savoir, la conversion du saccharose en sucre inverti est un procédé connu dans la technique). En outre, il convient également de noter qu’un monosaccharide, un disaccharide ou un polysaccharide peut être partiellement mis à réagir avec un précurseur pour former un produit de réaction hydrate de carbone. Dans la mesure où le produit de réaction hydrate de carbone dérive d’un monosaccharide, un disaccharide ou un polysaccharide et conserve une réactivité similaire avec la polyamine pour former des produits de réaction similaires à ceux d’un monosaccharide, un disaccharide ou un polysaccharide avec une polyamine, le produit de réaction hydrate de carbone se trouve dans le cadre de l’expression réactif hydrate de carbone.In illustrative embodiments, a binder comprises a polymeric product of a carbohydrate reagent and a polyamine. As used herein, the term carbohydrate reactant refers to a monosaccharide, disaccharide, polysaccharide, or reaction product thereof. In one embodiment, the carbohydrate reagent may be a reducing sugar. As used herein, the reducing sugar indicates one or more sugars that contain aldehyde radicals, or that can be isomerized, namely tautomerize, to contain an aldehyde radical, which radical can be oxidized with for example, Cu 2+ to give carboxylic acids. It should also be noted that any such carbohydrate reagents may be optionally substituted, such as with hydroxyl, halogen, alkyl, alkoxy and the like. It should be further noted that in any of such carbohydrate reagents, one or more chiral centers are present, and that both possible optical isomers in each chiral center are contemplated and may be present in the described invention. right here. In addition, it should also be understood that different mixtures, including racemic mixtures, or other diastereoisomeric mixtures of the different optical isomers of these carbohydrate reagents, as well as different geometric isomers thereof, may be used in a or several embodiments described herein. Although non-reducing sugars, for example sucrose, may not be preferable, they may nevertheless be useful in the context of the present description by in situ conversion to a reducing sugar (i.e., the conversion of sucrose to invert sugar is a method known in the art). In addition, it should also be noted that a monosaccharide, a disaccharide or a polysaccharide may be partially reacted with a precursor to form a carbohydrate reaction product. Since the carbohydrate reaction product is derived from a monosaccharide, a disaccharide or a polysaccharide and retains a similar reactivity with the polyamine to form reaction products similar to those of a monosaccharide, a disaccharide or a polysaccharide with a polyamine, the carbohydrate reaction product is in the context of carbohydrate reactive expression.

Dans un aspect, n’importe quel réactif hydrate de carbone doit être suffisamment non volatil pour maximaliser sa capacité à rester disponible pour la réaction avec la polyamine. Le réactif hydrate de carbone peut être un monosaccharide sous sa forme aldose ou cétose, y compris un triose, un tétrose, un pentose, un hexose, ou un heptose ; ou un polysaccharide ; ou une combinaison de ceux-ci. Par exemple, lorsqu’un triose sert de réactif hydrate de carbone, ou est utilisé en combinaison avec d’autres sucres réducteurs et/ou un polysaccharide, un sucre aldotriose ou un sucre cétotriose peut être utilisé, comme le glycéraldéhyde ou la dihydroxyacétone, respectivement. Lorsqu’un tétrose sert de réactif hydrate de carbone, ou est utilisé en combinaison avec d’autres sucres réducteurs et/ou un polysaccharide, les sucres aldotétroses comme l’érythrose et le thréose, et des sucres cétotétroses comme l’érythrulose, peuvent être utilisés. Lorsqu’un pentose sert de réactif hydrate de carbone, ou est utilisé en combinaison avec d’autres sucres réducteurs et/ou un polysaccharide, les sucres aldopentoses comme le ribose, l’arabinose, le xylose et le lyxose, et des sucres cétopentoses comme le ribulose, l’arabulose, le xylulose et le lyxylose, peuvent être utilisés. Lorsqu’un hexose sert de réactif hydrate de carbone, ou est utilisé en combinaison avec d’autres sucres réducteurs et/ou un polysaccharide, les sucres aldohexoses comme le glucose (à savoit, le dextrose), le mannose, le galactose, l’allose, l’altrose, le talose, le gulose, et d’idose, et des sucres cétohexoses comme le fructose, le psicose, le sorbose et le tagatose, peuvent être utilisés. Lorsqu’un heptose sert de réactif hydrate de carbone, ou est utilisé en combinaison avec d’autres sucres réducteurs et/ou un polysaccharide, un sucre cétoheptose tel que le sédoheptulose peut être utilisé. D’autres stéréoisomères de ces réactifs hydrate de carbone non connus comme naturels sont également envisagés comme utiles dans la préparation des compositions de liant telles que décrites ici. Dans une forme de réalisation, le réactif hydrate de carbone est le sirop de maïs à haute teneur en fructose.In one aspect, any carbohydrate reagent must be sufficiently nonvolatile to maximize its ability to remain available for reaction with the polyamine. The carbohydrate reagent may be a monosaccharide in its aldose or ketose form, including triose, tetraose, pentose, hexose, or heptose; or a polysaccharide; or a combination thereof. For example, when a triose serves as a carbohydrate reagent, or is used in combination with other reducing sugars and / or a polysaccharide, an aldotriose sugar or a ketotriose sugar may be used, such as glyceraldehyde or dihydroxyacetone, respectively . When a tetrose is used as a carbohydrate reagent, or is used in combination with other reducing sugars and / or a polysaccharide, aldotropic sugars such as erythrosis and threose, and ketotetric sugars such as erythrulose, may be used. When a pentose serves as a carbohydrate reagent, or is used in combination with other reducing sugars and / or a polysaccharide, aldopentose sugars such as ribose, arabinose, xylose and lyxose, and ketopentose sugars as ribulose, arabulose, xylulose and lyxylose may be used. When a hexose serves as a carbohydrate reagent, or is used in combination with other reducing sugars and / or a polysaccharide, aldohexose sugars such as glucose (known dextrose), mannose, galactose, allose, altrose, talose, gulose, and idose, and ketohexose sugars such as fructose, psicose, sorbose and tagatose, can be used. When a heptose serves as a carbohydrate reagent, or is used in combination with other reducing sugars and / or a polysaccharide, a ketoheptose sugar such as sedoheptulose may be used. Other stereoisomers of these carbohydrate reagents not known as natural are also contemplated as useful in the preparation of the binder compositions as described herein. In one embodiment, the carbohydrate reagent is high fructose corn syrup.

Dans des formes de réalisation illustratives, le réactif hydrate de carbone est un polysaccharide avec un faible degré de polymérisation. Dans une forme de réalisation, le polysaccharide est la mélasse, l’amidon, des hydrolysats de cellulose, ou leurs mélanges. Dans une forme de réalisation, le réactif hydrate de carbone est un hydrolysat d’amidon, une maltodextrine ou un mélange de ceux-ci. Bien que les hydrates de carbone de haut degré de polymérisation ne soient pas préférables, ils peuvent néanmoins être utiles dans le cadre de la présente description par dépolymérisation in situ (à savoir, la dépolymérisation par traitement par l’ammoniac à température élevée est un procédé connu dans la technique).In illustrative embodiments, the carbohydrate reagent is a polysaccharide with a low degree of polymerization. In one embodiment, the polysaccharide is molasses, starch, cellulose hydrolysates, or mixtures thereof. In one embodiment, the carbohydrate reagent is a starch hydrolyzate, a maltodextrin or a mixture thereof. Although carbohydrates of high degree of polymerization are not preferable, they may nevertheless be useful in the context of the present description by in situ depolymerization (i.e., depolymerization by high temperature ammonia treatment is a process known in the art).

En outre, le réactif hydrate de carbone peut être utilisé en combinaison avec un réactif polyhydroxylé non hydrate de carbone. Des exemples de réactif polyhydroxylé non hydrate de carbone, qui peuvent être utilisés en combinaison avec le réactif hydrate de carbone, comprennent, mais sans limitation, le triméthylolpropane, le glycérol, le pentaérythritol, le poly(alcool vinylique), le poly(acétate de vinyle) partiellement hydrolysé, le poly(acétate de vinyle) complètement hydrolysé, et leurs mélanges. Dans un aspect, le réactif polyhydroxylé non hydrate de carbone est suffisamment non volatil pour maximaliser son aptitude à rester disponible pour la réaction avec une polyamine monomère ou polymère. Il convient de noter que l’hydrophobie du réactif polyhydroxylé non hydrate de carbone peut être un facteur déterminant les propriétés physiques du liant préparé comme décrit ici.In addition, the carbohydrate reagent can be used in combination with a non-carbohydrate polyhydroxy reagent. Examples of non-carbohydrate polyhydroxy reagent, which may be used in combination with the carbohydrate reagent, include, but are not limited to, trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, and the like. vinyl) partially hydrolyzed, fully hydrolyzed polyvinyl acetate, and mixtures thereof. In one aspect, the non-carbohydrate polyhydroxy reagent is sufficiently nonvolatile to maximize its ability to remain available for reaction with a monomeric or polymeric polyamine. It should be noted that the hydrophobicity of the non-carbohydrate polyhydroxy reactant may be a factor in determining the physical properties of the binder prepared as described herein.

Tel qu’utilisé ici, une polyamine est un composé organique ayant deux radicaux amine ou plus. Tel qu’utilisé ici, une polyamine primaire est un composé organique ayant deux radicaux amine primaire (-NH2) ou plus. Dans le cadre de la présente description, l’expression polyamine primaire reprend les composés qui peuvent être modifiés in situ ou s’isomériser pour générer un composé ayant deux ou plusieurs radicaux amine primaire (-NH2). Dans des formes de réalisation illustratives, la polyamine primaire peut être une molécule ayant la formule H2N-Q-NH2, où Q est alkyle, cycloalkyle, hétéroalkyle ou cyclohétéroalkyle, chacun étant le cas échéant substitué. Dans une forme de réalisation, QAs used herein, a polyamine is an organic compound having two or more amine radicals. As used herein, a primary polyamine is an organic compound having two or more primary amine (-NH 2) radicals. In the context of the present description, the term "primary polyamine" refers to compounds that can be modified in situ or isomerized to generate a compound having two or more primary amine (-NH2) radicals. In illustrative embodiments, the primary polyamine may be a molecule having the formula H 2 N -Q-NH 2, where Q is alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl or cycloheteroalkyl, each of which is optionally substituted. In one embodiment, Q

est un alkyle choisi parmi le groupe consistant en C2-C24. Dans une autre forme de réalisation, Q est alkyle choisi parmi le groupe consistant en C2-C8. Dans une autre forme de réalisation, Q est alkyle choisi parmi le groupe consistant en C3-C7. Dans encore une autre forme de réalisation, Q est alkyle en Ce. Dans une forme de réalisation, Q est choisi parmi le groupe consistant en cyclohexyle, cyclopentyle ou cyclobutyle. Dans une autre forme de réalisation, Q est benzyle.is an alkyl selected from the group consisting of C2-C24. In another embodiment, Q is alkyl selected from the group consisting of C2-C8. In another embodiment, Q is alkyl selected from the group consisting of C3-C7. In yet another embodiment, Q is C6 alkyl. In one embodiment, Q is selected from the group consisting of cyclohexyl, cyclopentyl or cyclobutyl. In another embodiment, Q is benzyl.

Tel qu’utilisé ici, le terme « alkyle » comprend une chaîne d’atomes de carbone, qui est le cas échéant ramifiée. Tels qu’utilisés ici, les termes « alcényle » et « alcynyle » comprennent une chaîne d’atomes de carbone, qui est le cas échéant ramifiée, et qui comprend au moins une double liaison ou une triple liaison, respectivement. Il convient de comprendre qu’un alcynyle peut également comprendre une ou plusieurs doubles liaisons. Il convient de comprendre qu’un alkyle est avec avantage, de longueur limitée, y compris Ci-C24, CrC12, CrCe, Ci-Ce et CrC4. Il convient de comprendre également, qu’un alcényle et/ou un alcynyle peuvent chacun être avec avantage, de longueur limitée, y compris C2-C24, C2-C12, C2-C8, C2-C6 et C2-C4. Il convient de noter que des radicaux alkyle, alcényle et/ou alcynyle plus courts peuvent ajouter moins d’hydrophilie au composé et que celui-ci aura ainsi une réactivité différente vis-à-vis du réactif hydrate de carbone et une solubilité différente dans une solution de liant.As used herein, the term "alkyl" includes a chain of carbon atoms, which is optionally branched. As used herein, the terms "alkenyl" and "alkynyl" include a chain of carbon atoms, which is optionally branched, and which comprises at least one double bond or triple bond, respectively. It should be understood that alkynyl may also include one or more double bonds. It should be understood that alkyl is advantageously of limited length, including C 1 -C 24, CrC 12, CrCe, C 1 -C 6 and CrC 4. It should also be understood that alkenyl and / or alkynyl may each be advantageously of limited length, including C2-C24, C2-C12, C2-C8, C2-C6 and C2-C4. It should be noted that shorter alkyl, alkenyl and / or alkynyl radicals may add less hydrophilicity to the compound and that this will thus have a different reactivity to the carbohydrate reagent and a different solubility in a binder solution.

Tel qu’utilisé ici, le terme « cycloalkyle » comprend une chaîne d’atomes de carbone, qui est le cas échéant ramifiée, où au moins une partie de la chaîne est cyclique. Il convient de comprendre qu’un cycloalkylalkyle est un sous-ensemble de cycloalkyle. Il convient de comprendre qu’un cycloalkyle peut être polycyclique. Des cycloalkyles illustratifs comprennent, sans limitation, cyclopropyle, cyclopentyle, cyclohexyle, 2-méthylcyclopropyle, cyclopentyléth-2-yle, adamantyle et similaires. Tel qu’utilisé ici, le terme « cycloalcényle » comprend une chaîne d’atomes de carbone, qui est le cas échéant ramifiée et qui comprend au moins une double liaison, où au moins une partie de la chaîne est cyclique. Il convient de comprendre d’une ou plusieurs doubles liaisons peuvent se trouver dans la partie cyclique du cycloalcényle et/ou dans la partie non cyclique du cycloalcényle. Il convient de noter que cycloalcénylalkyle et cycloalkylalcényle sont chacun, des sous-ensembles de cycloalcényle. Il convient de noter qu’un cycloalcényle peut être polycyclique. Des cycloalcényles illustratifs comprennent, sans limitation, cyclopentényle, cyclohexyléthène-2-yle, cyclohepténylpropényle et similaires. Il convient de comprendre que la chaîne formant cycloalkyle et/ou cycloalcényle est avec avantage, de longueur limitée, y compris C3-C24, C3-Ci2, C3-C8, C3-C6 et C5-C8. Il convient de noter que les chaînes alkyle et/ou alcényle plus courtes, qui forment un cycloalkyle et/ou un cycloalcényle, respectivement, peuvent ajouter moins de lipophilie au composé et que celui-ci aura ainsi un comportement différent.As used herein, the term "cycloalkyl" includes a chain of carbon atoms, which is optionally branched, where at least a portion of the chain is cyclic. It should be understood that a cycloalkylalkyl is a subset of cycloalkyl. It should be understood that a cycloalkyl may be polycyclic. Illustrative cycloalkyls include, but are not limited to, cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 2-methylcyclopropyl, cyclopentyleth-2-yl, adamantyl and the like. As used herein, the term "cycloalkenyl" includes a chain of carbon atoms, which is optionally branched and which comprises at least one double bond, wherein at least a portion of the chain is cyclic. It should be understood that one or more double bonds may be in the cyclic part of cycloalkenyl and / or in the non-cyclic part of cycloalkenyl. It should be noted that cycloalkenylalkyl and cycloalkylalkenyl are each subsets of cycloalkenyl. It should be noted that a cycloalkenyl may be polycyclic. Illustrative cycloalkenyls include, but are not limited to, cyclopentenyl, cyclohexylethene-2-yl, cycloheptenylpropenyl and the like. It should be understood that the cycloalkyl and / or cycloalkenyl chain is advantageously of limited length, including C3-C24, C3-C12, C3-C8, C3-C6 and C5-C8. It should be noted that the shorter alkyl and / or alkenyl chains, which form cycloalkyl and / or cycloalkenyl, respectively, may add less lipophilicity to the compound and thus will have a different behavior.

Tel qu’utilisé ici, le terme « hétéroalkyle » comprend une chaîne d’atomes, qui se compose de carbone et d’au moins un hétéroatome, et qui est le cas échéant ramifiée. Des hétéroatomes illustratifs comprennent l’azote, l’oxygène et le soufre. Dans certaines variations, des hétéroatomes illustratifs comprennent également le phosphore, et le sélénium. Dans une forme de réalisation, un hétéroalkyle est un polyéther. Tel qu’utilisé ici, le terme « cyclohétéroalkyle », comprenant hétérocyclyle et hétérocycle, comprend une chaîne d’atomes, qui se compose de carbone et d’au moins un hétéroatome, comme hétéroalkyle, et qui est le cas échéant ramifiée, où au moins une partie de la chaîne est cyclique. Des hétéroatomes illustratifs comprennent l’azote, l’oxygène et le soufre. Dans certaines variations, des hétéroatomes illustratifs comprennent également le phosphore, et le sélénium. Des cyclohétéroalkyles illustratifs comprennent, mais sans limitation, tétrahydrofuryle, pyrrolidinyle, tétrahydropyrannyle, pipéridinyle, morpholinyle, pipérazinyle, homopipérazinyle, quinuclidinyle, et similaires.As used herein, the term "heteroalkyl" includes a chain of atoms, which is composed of carbon and at least one heteroatom, and which is optionally branched. Illustrative heteroatoms include nitrogen, oxygen and sulfur. In some variations, illustrative heteroatoms also include phosphorus, and selenium. In one embodiment, a heteroalkyl is a polyether. As used herein, the term "cycloheteroalkyl", including heterocyclyl and heterocycle, comprises a chain of atoms, which is composed of carbon and at least one heteroatom, as heteroalkyl, and which is optionally branched, where at at least part of the chain is cyclical. Illustrative heteroatoms include nitrogen, oxygen and sulfur. In some variations, illustrative heteroatoms also include phosphorus, and selenium. Illustrative cycloheteroalkyls include, but are not limited to, tetrahydrofuryl, pyrrolidinyl, tetrahydropyranyl, piperidinyl, morpholinyl, piperazinyl, homopiperazinyl, quinuclidinyl, and the like.

L’expression « le cas échéant substitué » telle qu’utilisée ici comprend le remplacement d’atomes d’hydrogène par d’autres groupes fonctionnels sur le radical, qui est le cas échéant substitué. De tels autres groupes fonctionnels comprennent, à titre illustratif mais sans limitation, amino, hydroxyle, halogène, thiol, alkyle, haloalkyle, hétéroalkyle, aryle, arylalkyle, arylhétéroalkyle, nitro, acide sulfonique et dérivés, acide carboxylique et dérivés, et similaires. A titre d’illustration, l’un quelconque parmi amino, hydroxyle, thiol, alkyle, haloalkyle, hétéroalkyle, aryle, arylalkyle, arylhétéroalkyle, et/ou acide sulfonique et dérivés est le cas échéant substitué.The term "optionally substituted" as used herein includes replacement of hydrogen atoms with other functional groups on the radical, which is optionally substituted. Such other functional groups include, but are not limited to, amino, hydroxyl, halogen, thiol, alkyl, haloalkyl, heteroalkyl, aryl, arylalkyl, arylheteroalkyl, nitro, sulfonic acid and derivatives, carboxylic acid and derivatives, and the like. By way of illustration, any one of amino, hydroxyl, thiol, alkyl, haloalkyl, heteroalkyl, aryl, arylalkyl, arylheteroalkyl, and / or sulphonic acid and derivatives is optionally substituted.

Dans des formes de réalisation illustratives, la polyamine primaire est une diamine, une triamine, une tétramine ou une pentamine. Dans une forme de réalisation, la polyamine est une triamine choisie parmi diéthylènetriamine, 1-pipérazineéthanamine ou bis(hexaméthylène)triamine. Dans une autre forme de réalisation, la polyamine est une tétramine, par exemple la triéthylènetétramine. Dans une autre forme de réalisation, la polyamine est une pentamine, par exemple la tétraéthylènepentamine.In illustrative embodiments, the primary polyamine is a diamine, a triamine, a tetramine or a pentamine. In one embodiment, the polyamine is a triamine selected from diethylenetriamine, 1-piperazineethanamine or bis (hexamethylene) triamine. In another embodiment, the polyamine is a tetramine, for example triethylenetetramine. In another embodiment, the polyamine is a pentamine, for example tetraethylenepentamine.

Un aspect de la polyamine primaire est qu’il peut présenter un faible encombrement stérique. Par exemple, le 1,2-diaminoéthane, le 1,4-diaminobutane, le 1,5-diaminopentane, le 1,6-diaminehexane, le 1,12-diaminododécane, le 1,4-diaminocyclohexane, le 1,4-di-aminobenzène, la diéthylènetriamine, la triéthylènetétramine, la tétraéthylènepentamine, la 1-pipérazineéthanamine, la 2-méthylpentaméthylènediamine, la 1,3-pentanediamine, et la bis(hexaméthylène)triamine, ainsi que le 1,8-diaminooctane ont un faible encombrement stérique dans le cadre de la présente invention. Une autre forme de réalisation est le 1,5- diamino-2-méthylpentane (2-méthylpentaméthylènediamine). Dans une autre forme de réalisation, la polyamine primaire est une polyéther-polyamine. Dans une autre forme de réalisation, la polyéther-polyamine est une diamine ou une triamine. Dans une forme de réalisation, la polyéther-polyamine est une amine primaire trifonctionnelle ayant un poids moléculaire moyen de 440, connue en tant que Jeffamine T-403 Polyetheramine (Huntsman Corporation).One aspect of the primary polyamine is that it can have a small steric bulk. For example, 1,2-diaminoethane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminehexane, 1,12-diaminododecane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,4-diaminobutane, di-aminobenzene, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, 1-piperazineethanamine, 2-methylpentamethylenediamine, 1,3-pentanediamine, and bis (hexamethylene) triamine, as well as 1,8-diaminooctane have a small footprint steric in the context of the present invention. Another embodiment is 1,5-diamino-2-methylpentane (2-methylpentamethylenediamine). In another embodiment, the primary polyamine is a polyether polyamine. In another embodiment, the polyether polyamine is a diamine or a triamine. In one embodiment, the polyether polyamine is a trifunctional primary amine having an average molecular weight of 440, known as Jeffamine T-403 Polyetheramine (Huntsman Corporation).

Dans une forme de réalisation, la polyamine peut comprendre une polyamine polymère. Par exemple, les polyamines polymères dans le cadre de la présente description comprennent le chitosane, la polylysine, la polyéthylènimine, la poly(N-vinyl-N-méthylamine), le polyaminostyrène, et des polyvinylamines. Dans une forme de réalisation, la polyvinylamine peut être un homopolymère ou un copolymère.In one embodiment, the polyamine may comprise a polymeric polyamine. For example, polymeric polyamines within the scope of the present disclosure include chitosan, polylysine, polyethyleneimine, poly (N-vinyl-N-methylamine), polyaminostyrene, and polyvinylamines. In one embodiment, the polyvinylamine may be a homopolymer or a copolymer.

Sans être limité à une théorie particulière, un aspect de la présente description est que la polyamine primaire et le réactif hydrate de carbone sont des réactifs de Maillard, qui forment un produit mélanoïdine. La figure 1 montre un schéma d’une réaction de Maillard, qui est prédominante dans la production des mélanoïdines. Dans sa phase initiale, la réaction de Maillard comprend un réactif hydrate de carbone, par exemple un sucre réducteur (il convient de noter que le réactif hydrate de carbone peut provenir d’une substance capable de produire un sucre réducteur dans des conditions de réaction de Maillard). La réaction implique également la condensation du réactif hydrate de carbone (par exemple, le sucre réducteur) avec un réactif amine, à savoir un composé possédant un radical amino. En d’autres termes, le réactif hydrate de carbone et le réactif amine sont les réactifs mélanoïdine pour une réaction de Maillard. La condensation de ces deux constituants produit une glycosamine N-substituée. Pour une description plus détaillée de la réaction de Maillard, voir Hodge J.E., Chemistry of Browning Reactions in Model Systems. J. Agric. Food Chem. 1953, 1, 928-943, dont la description est incorporée ici à titre de référence. La littérature des réactions de Maillard se focalise sur des mélanoïdines produites à partir d’acides aminés. La présente description peut se distinguer de ces références en ce que les acides aminés ne sont pas tous des polyamines. Les acides aminés communs, qui sont les polyamines considérées dans le cadre de la présente description, comprennent l’asparagine, la glutamine, l’histidine, la lysine et l’arginine.Without being limited to any particular theory, one aspect of the present disclosure is that the primary polyamine and the carbohydrate reagent are Maillard reagents, which form a melanoidin product. Figure 1 shows a diagram of a Maillard reaction, which is predominant in melanoidin production. In its initial phase, the Maillard reaction comprises a carbohydrate reagent, for example a reducing sugar (it should be noted that the carbohydrate reagent can come from a substance capable of producing a reducing sugar under reaction conditions of Maillard). The reaction also involves condensation of the carbohydrate reagent (e.g., reducing sugar) with an amine reactant, i.e. a compound having an amino group. In other words, the carbohydrate reagent and the amine reactant are the melanoidin reagents for a Maillard reaction. Condensation of these two components produces an N-substituted glycosamine. For a more detailed description of the Maillard reaction, see Hodge J.E., Chemistry of Browning Reactions in Model Systems. J. Agric. Food Chem. 1953, 1, 928-943, the disclosure of which is incorporated herein by reference. The literature of Maillard reactions focuses on melanoidins produced from amino acids. The present description can be distinguished from these references in that the amino acids are not all polyamines. The common amino acids, which are the polyamines considered in the context of the present description, include asparagine, glutamine, histidine, lysine and arginine.

Sans être lié à la théorie, la réaction covalente entre la polyamine et le réactif hydrate de carbone sera décrite de manière plus spécifique. Tel que décrit ici, le déroulement de la présente réaction se distingue de ce qui a été supposé dans la technique antérieure, pour les raisons suivantes: (1) la présente réaction peut se produire complètement à pH basique, (2) la polyamine est bifonctionnelle par sa réactivité vis-à-vis du réactif hydrate de carbone, (3) la polyamine, par sa réactivité bifonctionnelle ou un autre phénomène inconnu, présente une plus faible énergie d’activation dans le cadre de la réaction, ce qui résulte en une augmentation inattendue de la vitesse de réaction et/ou une diminution de la température à laquelle la réaction va se produire.Without being bound by the theory, the covalent reaction between the polyamine and the carbohydrate reagent will be described more specifically. As described herein, the course of the present reaction differs from what has been assumed in the prior art, for the following reasons: (1) the present reaction can occur completely at basic pH, (2) the polyamine is bifunctional by its reactivity to the carbohydrate reagent, (3) the polyamine, by its bifunctional reactivity or other unknown phenomenon, has a lower activation energy in the course of the reaction, which results in unexpected increase in the rate of reaction and / or a decrease in the temperature at which the reaction will occur.

La première étape dans la formation de mélanoïdes à partir d’une polyamine et d’un réactif hydrate de carbone, consiste en la condensation du réactif hydrate de carbone et de la polyamine. Les preuves montrent que les conditions décrites ici sont particulièrement appropriées pour entraîner la réaction jusqu’à la fin. Premièrement, on pense que l’alcalinité de la solution de liant entraîne la condensation. Par exemple, il a été montré que des sucres et des amines subissent un brunissement en solution aqueuse en proportion de la puissance basique des amines utilisées ou du pH de la solution. On pense que les glycosylamines N-substituées restent non dissociées en solutions aqueuses dans une mesure appréciable. Ainsi, les transformations irréversibles que les molécules non dissociées subissent, doivent être considérées. Bien qu’il soit connu que la réaction de condensation est réversible, nous avons découvert que cette réaction peut être entraînée jusqu’à achèvement, selon le principe de Le Chatelier, par la déshydratation simultanée de la solution de liant. Ainsi, il a été établi qu’initialement, un constituant essentiel de la composition de liant non durcie est les dérivés N-glycosyle des polyamines primaires.The first step in the formation of melanoids from a polyamine and a carbohydrate reagent is the condensation of the carbohydrate reagent and the polyamine. Evidence shows that the conditions described here are particularly suitable for driving the reaction to completion. First, it is believed that the alkalinity of the binder solution causes condensation. For example, it has been shown that sugars and amines undergo browning in aqueous solution in proportion to the basic potency of the amines used or the pH of the solution. It is believed that the N-substituted glycosylamines remain undissociated in aqueous solutions to an appreciable extent. Thus irreversible transformations that undissociated molecules undergo must be considered. Although it is known that the condensation reaction is reversible, we have discovered that this reaction can be driven to completion, according to the Le Chatelier principle, by the simultaneous dehydration of the binder solution. Thus, it has been established that initially an essential component of the uncured binder composition is the N-glycosyl derivatives of the primary polyamines.

En référence à la figure 1, la deuxième étape dans la conversion des réactifs de liant en des produits mélanoïdine est le réarrangement dit de Amadori. Un schéma d’un réarrangement de Amadori représentatif est représenté à la figure 2. En référence à la figure 2, les dérivés N-glycosyle des polyamines primaires sont en équilibre avec le cation d’une base de Schiff. Alors que cet équilibre favorise la N-glycosylamine, il est connu qu’un autre réarrangement du cation d’une base de Schiff en la forme énol ou cétone se produit spontanément. Il a été découvert que cette réaction spontanée est encore facilitée par une déshydratation, car la vitesse augmente dans des échantillons déshydratés. Un aspect de la présente description est que la structure d’une polyamine primaire accélère spécifiquement ce réarrangement par stabilisation de la charge positive qui se forme lorsque le composé est sous forme d’un cation d’une base de Schiff. On suppose que cet effet de stabilisation n’a pas été discuté dans la technique antérieure ou la littérature car l’effet amplifié de l’utilisation d’une polyamine primaire n’a pas été discuté antérieurement. Ainsi, un aspect de la présente description est que la polyamine primaire est du type qui procure la stabilité à un cation d’une base de Schiff pendant un réarrangement de Amadori. Dans un autre aspect, la polyamine primaire est du type qui procure stabilité à un cation d’une base de Schiff pendant un réarrangement de Amadori dans un état sensiblement sec.With reference to FIG. 1, the second step in the conversion of the binder reagents into melanoidin products is the so-called Amadori rearrangement. A diagram of a representative Amadori rearrangement is shown in Figure 2. Referring to Figure 2, the N-glycosyl derivatives of the primary polyamines are in equilibrium with the Schiff base cation. While this equilibrium favors N-glycosylamine, it is known that another rearrangement of the cation from a Schiff base to the enol or ketone form occurs spontaneously. It has been discovered that this spontaneous reaction is further facilitated by dehydration because the rate increases in dehydrated samples. One aspect of the present disclosure is that the structure of a primary polyamine specifically accelerates this rearrangement by stabilizing the positive charge that is formed when the compound is in the form of a cation of a Schiff base. It is believed that this stabilizing effect has not been discussed in the prior art or literature because the amplified effect of using a primary polyamine has not been discussed previously. Thus, one aspect of the present disclosure is that the primary polyamine is of the type that provides stability to a Schiff base cation during an Amadori rearrangement. In another aspect, the primary polyamine is of the type that provides stability to a cation of a Schiff base during rearrangement of Amadori in a substantially dry state.

Un autre aspect de la présente description est que la structure de l’hydrate de carbone est également supposée influencer la cinétique du réarrangement de Amadori.Another aspect of the present disclosure is that the carbohydrate structure is also expected to influence the kinetics of the Amadori rearrangement.

Spécifiquement, il est connu que lorsque l’hydroxyle en C-2 d’une glycosylamine N-substituée cristalline est non substitué, le composé est lentement transformé pendant le stockage en le produit de réarrangement de Amadori. Cependant, si l’hydroxyle en C-2 est substitué, le réarrangement est inhibé. Ainsi, un aspect de la présente description est qu’un hydrate de carbone de la présente description est non substitué sur l’hydroxyle C-2. Un aspect de la présente description est que la composition de liant non durcie comprend un mélange de N-glycosylamines, de 1-amino-1-désoxy-2-cétoses sous leurs formes énol et cétone. En référence à la figure 1, après la formation du mélange de N-glycosylamines, des 1-amino-1-désoxy-2-cétoses sous leurs formes énol et cétone, le mélange va également comprendre une concentration non négligeable de la polyamine primaire et de l’hydrate de carbone n’ayant pas réagi. A partir de là, un certain nombre de réactions peut se produire, lesquelles conduisent à ce que l’on peut décrire grossièrement comme des mélanoïdines. En fonction de l’identité du réactif hydrate de carbone et de la polyamine polymère et des conditions de réaction (pH, température, taux d’oxygène, humidité et présence d’additifs), une ou plusieurs des voies réactionnelles représentées à la figure 1 peuvent être favorisées. De plus, la voie réactionnelle favorisée pour un produit mélanoïdine donné peut ne pas être classifiable comme ceux représentés spécifiquement à la figure 1.Specifically, it is known that when the C-2 hydroxyl of a crystalline N-substituted glycosylamine is unsubstituted, the compound is slowly transformed during storage into the Amadori rearrangement product. However, if the C-2 hydroxyl is substituted, the rearrangement is inhibited. Thus, one aspect of the present disclosure is that a carbohydrate of the present description is unsubstituted on C-2 hydroxyl. One aspect of the present disclosure is that the uncured binder composition comprises a mixture of N-glycosylamines, 1-amino-1-deoxy-2-ketoses in their enol and ketone forms. With reference to FIG. 1, after the formation of the N-glycosylamine mixture, 1-amino-1-deoxy-2-ketoses in their enol and ketone forms, the mixture will also comprise a non-negligible concentration of the primary polyamine and unreacted carbohydrate. From there, a number of reactions can occur which lead to what can be roughly described as melanoidins. Depending on the identity of the carbohydrate reagent and the polymeric polyamine and the reaction conditions (pH, temperature, oxygen level, humidity and presence of additives), one or more of the reaction routes shown in FIG. can be favored. In addition, the preferred reaction route for a given melanoidin product may not be classifiable as those specifically shown in Figure 1.

Dans des formes de réalisation illustratives, le rapport pondérale du réactif hydrate de carbone à la polyamine primaire se situe dans l’intervalle allant d’environ 1:1 à environ 30:1. Dans une autre forme de réalisation, le rapport pondéral du réactif hydrate de carbone à la polyamine primaire se situe dans l’intervalle allant d’environ 2:1 à environ 10:1. Dans une autre forme de réalisation, le rapport pondéral du réactif hydrate de carbone à la polyamine primaire se situe dans l’intervalle allant d’environ 3:1 à environ 6:1. Selon un aspect, la vitesse de durcissement est une fonction du rapport pondéral du réactif hydrate de carbone à la polyamine primaire. Selon cette fonction, il a été établi que lorsque le rapport diminue, la vitesse de durcissement augmente ; ainsi, la durée de durcissement diminue. Ainsi, l’aspect de la présente description est que la durée de durcissement est directement reliée au rapport pondéral du réactif hydrate de carbone à la polyamine, pourvu que les autres paramètres sont maintenus équivalents. Dans un autre aspect, la durée de durcissement du liant est réduite à la durée de durcissement d’une composition de liant phénol-formaldéhyde comparable lorsque le rapport pondéral du réactif hydrate de carbone à la polyamine primaire est égal à environ 6:1. Ainsi, dans une forme de réalisation, un liant selon la présente description a une vitesse de durcissement dépassant un système de liant phénol-formaldéhyde comparable lorsque le rapport pondéral du réactif hydrate de carbone à la polyamine primaire se situe dans l’intervalle allant d’environ 2:1 à environ 6:1.In illustrative embodiments, the weight ratio of carbohydrate reactant to primary polyamine is in the range of about 1: 1 to about 30: 1. In another embodiment, the weight ratio of the carbohydrate reactant to the primary polyamine is in the range of about 2: 1 to about 10: 1. In another embodiment, the weight ratio of the carbohydrate reactant to the primary polyamine is in the range of from about 3: 1 to about 6: 1. In one aspect, the cure rate is a function of the weight ratio of the carbohydrate reactant to the primary polyamine. According to this function, it has been established that as the ratio decreases, the cure rate increases; thus, the curing time decreases. Thus, the aspect of the present disclosure is that the curing time is directly related to the weight ratio of the carbohydrate reactant to the polyamine, provided that the other parameters are kept equivalent. In another aspect, the curing time of the binder is reduced to the curing time of a comparable phenol-formaldehyde binder composition when the weight ratio of carbohydrate reactant to primary polyamine is about 6: 1. Thus, in one embodiment, a binder according to the present disclosure has a cure rate exceeding a comparable phenol-formaldehyde binder system when the weight ratio of carbohydrate reactant to primary polyamine is in the range from about 2: 1 to about 6: 1.

Un autre aspect de la réaction, telle que décrite ici, est que initialement, la solution aqueuse de réactifs (qui peut être déshydratée et utilisée comme un liant) a un pH alcalin. Un aspect de la présente description est que la solution alcaline de liant est moins corrosive vis-à-vis d’un métal qu’une solution acide. Ainsi, une caractéristique de la présente description, qui résout une barrière sensible pour l’industrie, est que le liant décrit ici a peu corrosif vis-à-vis de l’équipement de préparation, qui peut être utilisé pour produire des matériaux qui comprennent le présent liant car la composition de liant est alcaline. Une caractéristique distinctive de la présente description par rapport aux autres systèmes de liant à hydrate de carbone décrits récemment (par exemple, demande U.S. publiée N°2007/0027283), est que la réaction ne doit pas nécessairement procéder par une voie acide. Au contraire, un aspect de la présente description est que le liant non durci peut avoir un pH alcalin pendant le cours de la réaction chimique qui conduit à la formation du liant durci. Ainsi, le liant non durci, pendant son utilisation et son stockage, ne présente pas de risque de corrosion. Dans des formes de réalisation illustratives, un extrait aqueux du liant durci a un pH situé dans l’intervalle allant d’environ 5 à environ 9. De plus, un extrait aqueux du produit polymère est essentiellement incolore.Another aspect of the reaction, as described herein, is that initially the aqueous reagent solution (which can be dehydrated and used as a binder) has an alkaline pH. One aspect of the present disclosure is that the alkaline binder solution is less corrosive to a metal than an acidic solution. Thus, a feature of the present disclosure, which solves a sensitive barrier for the industry, is that the binder described here has little corrosiveness to the preparation equipment, which can be used to produce materials that include the present binder because the binder composition is alkaline. A distinguishing feature of the present disclosure with respect to other recently disclosed carbohydrate binder systems (eg, U.S. Published Application No. 2007/0027283) is that the reaction need not necessarily proceed through an acidic route. On the contrary, one aspect of the present disclosure is that the uncured binder may have an alkaline pH during the course of the chemical reaction which results in the formation of the cured binder. Thus, the uncured binder, during its use and storage, does not present a risk of corrosion. In illustrative embodiments, an aqueous extract of the cured binder has a pH in the range of about 5 to about 9. In addition, an aqueous extract of the polymeric product is essentially colorless.

Dans des formes de réalisation illustratives, un procédé de préparation d'un ensemble de matières liées avec un liant polymère,.comprend la préparation d’une solution contenant des réactifs pour produire le liant polymère et un solvant, où les réactifs comprennent un réactif hydrate de carbone et une polyamine ; le dépôt de la solution sur l’ensemble de matières ; la volatilisation du solvant pour former un produit non durci, et le fait de soumettre le produit non durci à des conditions qui provoquent la polymérisation du réactif hydrate de carbone et de la polyamine pour former le liant polymère.In illustrative embodiments, a process for preparing a set of materials bound with a polymeric binder includes the preparation of a solution containing reagents to produce the polymeric binder and a solvent, wherein the reagents comprise a hydrate reagent. carbon and a polyamine; depositing the solution on the set of materials; volatilizing the solvent to form an uncured product, and subjecting the uncured product to conditions that cause polymerization of the carbohydrate reagent and polyamine to form the polymeric binder.

Dans des formes de réalisation illustratives, l’ensemble de matières comprend des fibres isolantes. Dans une forme de réalisation, un produit d’isolation en fibres est décrit, lequel comprend les fibres isolantes et un liant. Telle qu’utilisée ici, l’expression « fibre isolante » indique des fibres résistant à la chaleur, appropriées pour résister aux températures élevées. Des exemples de telles fibres comprennent, mais sans limitation, les fibres minérales (fibres de verre, fibres de laine de laitier, fibres de laine de roche), des fibres d’aramide, des fibres céramiques, des fibres métalliques, des fibres de carbone, des fibres de polyimide, certaines fibres de polyester et des fibres de rayonne. A titre d’illustration, ces fibres sont sensiblement non affectées par exposition à des températures supérieures à environ 120°C. Dans une forme de réalisation, les fibres isolantes sont des fibres de verre. Dans une autre forme de réalisation, les fibres minérales sont présentes en une quantité située dans l’intervalle allant d’environ 70% à environ 99% en poids.In illustrative embodiments, the set of materials comprises insulating fibers. In one embodiment, a fiber insulation product is disclosed, which comprises the insulating fibers and a binder. As used herein, the term "insulating fiber" refers to heat-resistant fibers suitable for withstanding high temperatures. Examples of such fibers include, but are not limited to, mineral fibers (glass fibers, slag wool fibers, rockwool fibers), aramid fibers, ceramic fibers, metal fibers, carbon fibers , polyimide fibers, certain polyester fibers and rayon fibers. By way of illustration, these fibers are substantially unaffected by exposure to temperatures above about 120 ° C. In one embodiment, the insulating fibers are glass fibers. In another embodiment, the mineral fibers are present in an amount ranging from about 70% to about 99% by weight.

Dans des formes de réalisation illustratives, l’ensemble de matières comprend des fibres cellulosiques. Par exemple, les fibres cellulosiques peuvent être des copeaux de bois, la sciure, la pulpe de bois, ou du bois broyé. Dans une autre forme de réalisation, les fibres cellulosiques peuvent être d’autres fibres naturelles telles que le jute, le lin, le chanvre ou la paille. Le liant décrit ici peut être utilisé à la place du liant décrit dans la demande PCT publiée WO 2008/089847, qui est incorporé ici à titre de référence dans son entièreté. Dans une forme de réalisation, un panneau composite en bois comprenant des particules de bois et un liant est décrit. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois est exempt de formaldéhyde. Dans une forme de réalisation, le panneau composite en bois a une plage d’épaisseur nominale allant de plus de 6 mm à 13 mm, et a un module d’élasticité (MOE) d’au moins environ 1050 N/mm2, une résistance à la flexion (MOR) d’au moins environ 7 N/mm2, et une résistance d’adhésion interne (IB) d’au moins 0,20 N/mm2. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois a une plage d’épaisseur nominale allant de plus de 6 mm à 13 mm, une résistance à la flexion (MOR) d’au moins environ 12,5 N/mm2, et une résistance d’adhésion interne (IB) d’au moins 0,28 N/mm2. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois a une plage d’épaisseur nominale allant de plus de 6 mm à 13 mm, et a un module d’élasticité (MOE) d’au moins environ 1800 N/mm2, une résistance à la flexion (MOR) d’au moins environ 13 N/mm2, et une résistance d’adhésion interne (IB) d’au moins 0,40 N/mm2. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois a un module d’élasticité (MOE) d’au moins environ 2500 N/mm2. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois a une résistance à la flexion (MOR) d’au moins environ 18 N/mm2. Dans une forme de réalisation, le panneau composite en bois a une résistance d’adhésion interne (IB) d’au moins 0,28 N/mm2. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois a une résistance d’adhésion interne (IB) d’au moins 0,4 N/mm2. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois gonfle moins que ou d’environ 12%, lors d’une mesure du changement d’épaisseur après 24 heures dans l’eau à 20°C. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois a une absorption d’eau après 24 heures dans l’eau à 20°C de moins de ou d’environ 40%.In illustrative embodiments, the set of materials comprises cellulosic fibers. For example, cellulosic fibers can be wood chips, sawdust, wood pulp, or milled wood. In another embodiment, the cellulosic fibers may be other natural fibers such as jute, flax, hemp or straw. The binder described herein can be used in place of the binder disclosed in published PCT application WO 2008/089847, which is incorporated herein by reference in its entirety. In one embodiment, a wood composite panel comprising wood particles and a binder is described. In another embodiment, the wood composite panel is free of formaldehyde. In one embodiment, the wood composite panel has a nominal thickness range of more than 6 mm to 13 mm, and has a modulus of elasticity (MOE) of at least about 1050 N / mm 2, a strength of at bending (MOR) of at least about 7 N / mm 2, and an internal adhesion strength (IB) of at least 0.20 N / mm 2. In another embodiment, the wood composite panel has a nominal thickness range of greater than 6 mm to 13 mm, a bending strength (MOR) of at least about 12.5 N / mm 2, and an internal adhesion strength (IB) of at least 0.28 N / mm 2. In another embodiment, the wood composite panel has a nominal thickness range of greater than 6 mm to 13 mm, and has a modulus of elasticity (MOE) of at least about 1800 N / mm 2, a bending strength (MOR) of at least about 13 N / mm 2, and an internal adhesion strength (IB) of at least 0.40 N / mm 2. In another embodiment, the wood composite panel has a modulus of elasticity (MOE) of at least about 2500 N / mm 2. In another embodiment, the wood composite panel has a bending strength (MOR) of at least about 18 N / mm 2. In one embodiment, the wood composite panel has an internal adhesion strength (IB) of at least 0.28 N / mm 2. In another embodiment, the wood composite panel has an internal adhesion strength (IB) of at least 0.4 N / mm 2. In another embodiment, the wood composite panel swells less than or about 12% when measuring the change in thickness after 24 hours in water at 20 ° C. In another embodiment, the wood composite panel has a water absorption after 24 hours in water at 20 ° C of less than or about 40%.

Dans des formes de réalisation illustratives, le panneau composite en bois est un panneau de particules de bois, un panneau à copeaux orientés, ou un panneau de fibres de moyenne densité. Dans une forme de réalisation, le liant compose d’environ 8% à environ 18% en poids (poids de résine sèche au poids de particules sèches de bois) du panneau composite en bois. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois comprend en outre, une cire. Dans une autre forme de réalisation, le panneau composite en bois comprend d’environ 0,1% à environ 2% de cire en poids du panneau composite en bois. Dans des formes de réalisation illustratives, le procédé de préparation d’un ensemble de matières liées avec un liant polymère peut comprendre en outre, la préparation d’une solution par addition d’une quantité d’un réactif hydrate de carbone et d’une quantité de polyamine primaire de sorte que le rapport pondéral se situe dans l’intervalle allant d’environ 2:1 à environ 10:1. Dans une forme de réalisation, la préparation de la solution comprend l’addition du réactif hydrate de carbone et de la polyamine à une solution aqueuse. Dans une autre forme de réalisation, la préparation de la solution comprend l’ajustement du pH de la solution dans l’intervalle allant d’environ 8 à environ 12. Dans une autre forme de réalisation, le procédé de préparation d’un ensemble de matières liées avec un liant polymère peut encore comprendre l’emballage du produit non durci dans un matériau d’emballage approprié pour le stockage.In illustrative embodiments, the wood composite panel is a wood particle board, an oriented chip board, or a medium density fiber board. In one embodiment, the binder comprises from about 8% to about 18% by weight (weight of dry resin to the weight of dry wood particles) of the wood composite board. In another embodiment, the wood composite panel further comprises a wax. In another embodiment, the wood composite panel comprises from about 0.1% to about 2% wax by weight of the wood composite board. In illustrative embodiments, the process for preparing a set of materials bound with a polymeric binder may further comprise preparing a solution by adding an amount of a carbohydrate reagent and a amount of primary polyamine such that the weight ratio is in the range of from about 2: 1 to about 10: 1. In one embodiment, the preparation of the solution comprises adding the carbohydrate reagent and the polyamine to an aqueous solution. In another embodiment, the preparation of the solution comprises adjusting the pH of the solution in the range of from about 8 to about 12. In another embodiment, the method of preparing a set of Materials bound with a polymeric binder may further include the package of the uncured product in a packaging material suitable for storage.

Dans des formes de réalisation illustratives, la présente description concerne une composition comprenant un ensemble de matières et un liant, le liant se composant de produits polymères dérivés de la réaction entre un réactif hydrate de carbone et une polyamine, les produits polymères étant sensiblement insolubles dans l’eau. Dans une forme de réalisation, l’ensemble de matières comprend des fibres minérales, des fibres d’aramide, des fibres céramiques, des fibres métalliques, des fibres de carbone, des fibres de polyimide, des fibres de polyester, des fibres de rayonne, des fibres de verre, des fibres cellulosiques ou autres particules. Par exemple, les fibres cellulosiques peuvent comprendre des copeaux de bois, la sciure, la pulpe de bois et/ou du bois broyé. Dans une forme de réalisation, l’ensemble de matières comprend du sable ou une autre matière particulaire inorganique. Dans une forme de réalisation, l’ensemble de matières est des particules de charbon. Dans une forme de réalisation, le réactif hydrate de carbone est choisi parmi le groupe consistant en le dextrose, le xylose, le fructose, la dihydroxyacétone et leurs mélanges. Dans une forme de réalisation, la polyamine est choisie parmi l’une quelconque des polyamines décrites ci-dessus. Dans une autre forme de réalisation, la polyamine est choisie parmi le groupe consistant en une diamine, une triamine, une tétramine et une pentamine. Dans une forme de réalisation, la polyamine est H2N-Q-NH2, où Q est alkyle, cycloalkyle, hétéroalkyle ou cyclohétéroalkyle, chacun étant le cas échéant substitué.In illustrative embodiments, the present disclosure relates to a composition comprising a set of materials and a binder, the binder consisting of polymeric products derived from the reaction between a carbohydrate reagent and a polyamine, the polymeric products being substantially insoluble in the water. In one embodiment, the set of materials comprises mineral fibers, aramid fibers, ceramic fibers, metal fibers, carbon fibers, polyimide fibers, polyester fibers, rayon fibers, glass fibers, cellulosic fibers or other particles. For example, cellulosic fibers may include wood chips, sawdust, wood pulp and / or milled wood. In one embodiment, the set of materials comprises sand or other inorganic particulate matter. In one embodiment, the set of materials is coal particles. In one embodiment, the carbohydrate reagent is selected from the group consisting of dextrose, xylose, fructose, dihydroxyacetone, and mixtures thereof. In one embodiment, the polyamine is selected from any of the polyamines described above. In another embodiment, the polyamine is selected from the group consisting of a diamine, a triamine, a tetramine and a pentamine. In one embodiment, the polyamine is H2N-Q-NH2, where Q is alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl or cycloheteroalkyl, each of which is optionally substituted.

Dans une autre forme de réalisation, la composition comprend en outre, un composé contenant du silicium. Dans une forme de réalisation, le composé contenant du silicium est un silyléther fonctionnalisé ou un alkylsilyléther fonctionnalisé, comme par exemple un alkylsilyléther à fonction amine. Par exemple, dans une forme de réalisation, le composé contenant du silicium peut être le gamma-aminopropyltriéthoxysilane, le gamma-glycidoxypropyltriméthoxysilane, ou l’aminoéthylaminopropyltriméthoxysilane, ou un mélange de ceux-ci. Dans une autre forme de réalisation, le composé contenant du silicium peut être un siloxane oligomère à fonction amine. Dans une autre forme de réalisation, la composition comprend un inhibiteur de corrosion choisi parmi le groupe consistant en l’huile de dépoussiérage, le phosphate de monoammonium, le métasilicate de sodium pentahydraté, la mélamine, l’oxalate d’étain (II), et une émulsion fluide de méthylhydrogénosilicone.In another embodiment, the composition further comprises a silicon-containing compound. In one embodiment, the silicon-containing compound is a functionalized silylether or a functionalized alkylsilylether, such as an amine-functional alkylsilylether. For example, in one embodiment, the silicon-containing compound may be gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane, or aminoethylaminopropyltrimethoxysilane, or a mixture thereof. In another embodiment, the silicon-containing compound may be an amine-functional oligomeric siloxane. In another embodiment, the composition comprises a corrosion inhibitor selected from the group consisting of dedusting oil, monoammonium phosphate, sodium metasilicate pentahydrate, melamine, tin (II) oxalate, and a fluid emulsion of methylhydrogenosilicone.

Dans une autre forme de réalisation, le liant peut être disposé sur un ensemble de fibres, sensiblement déshydraté, emballé puis stocké ou vendu à une autre partie. Un produit non durci vendu à une autre partie pour être utilisé dans d’autres processus de préparation peut être dit « expédié non durci ». Un produit non durci, stocké pour un usage dans d’autres processus de préparation peut être dit « matériel non durci ». Pour la vente ou le stockage de ce type de produit, on l’emballe dans des contenants ou sachets appropriés.In another embodiment, the binder may be disposed on a set of fibers, substantially dewatered, packaged and then stored or sold to another party. An uncured product sold to another party for use in other preparation processes may be called "shipped uncured". An uncured product stored for use in other preparation processes may be called "uncured material". For the sale or storage of this type of product, it is packaged in appropriate containers or sachets.

Dans des formes de réalisation illustratives, un produit en fibres non durci emballé se composé d’une composition de liant non durcie et d’un ensemble de fibres, où (i) la composition de liant non durcie est en contact avec l’ensemble de fibres pour consolider l’ensemble de fibres, et (ii) la composition de liant non durcie en contact avec l’ensemble de fibres est emballé dans un matériau d’emballage approprié. Dans une forme de réalisation, la quantité d’humidité dans la composition de liant non durcie peut se situer dans l’intervalle allant d’environ 1% à environ 15% en poids sur base du poids total du produit. Dans une autre forme de réalisation, le matériau d’emballage approprié peut être capable de conserver la quantité d’humidité dans la composition de liant non durcie à environ 20% du taux d’humidité initial pendant une période de une semaine à température ambiante et pression ambiante. Dans une forme de réalisation, le produit en fibres non durci, emballé se compose d’environ 3% à environ 30% en poids de la composition de liant non durcie sur base du poids du produit en fibres non durci, emballé, sans considérer le poids du matériau d’emballage approprié. Dans une forme de réalisation, le produit en fibres non durci, emballé se compose d’environ 60 à environ 97% en poids de fibres, sur base du poids du produit en fibres non durci, emballé, sans considérer le poids du matériau d’emballage approprié.In illustrative embodiments, a packaged uncured fiber product is composed of an uncured binder composition and a set of fibers, wherein (i) the uncured binder composition is in contact with the entire set of fibers. fibers for consolidating the fiber assembly, and (ii) the uncured binder composition in contact with the fiber assembly is packaged in a suitable packaging material. In one embodiment, the amount of moisture in the uncured binder composition may be in the range of from about 1% to about 15% by weight based on the total weight of the product. In another embodiment, the appropriate packaging material may be capable of maintaining the amount of moisture in the uncured binder composition at about 20% of the initial moisture level for a period of one week at room temperature and ambient pressure. In one embodiment, the uncured, packaged fiber product comprises from about 3% to about 30% by weight of the uncured binder composition based on the weight of the uncured, packaged fiber product, without regard to weight of the appropriate packaging material. In one embodiment, the uncured, packaged fiber product is comprised of from about 60 to about 97% by weight of fiber, based on the weight of the uncured fiber product, packaged, without regard to the weight of the material. appropriate packaging.

Un aspect de la présente description est que le liant décrit ici est utile de manière inattendue dans des applications de type expédié non durci et dans des applications de type matériel non durci. Spécifiquement les produits expédiés non durcis et les produits matériel non durci sont proposés avec un liant non durci, de sorte que le durcissement peut se produire ultérieurement en un autre endroit. Dans le cas du produit expédié non durci, la température et la durée de durcissement sont des propriétés du produit, qui sont d’une grande importance pour l’utilisateur. Spécifiquement, les températures de durcissement doivent être suffisamment faibles pour que le produit puisse être durci à l’aide de l’équipement existant. De plus, la durée de durcissement doit être suffisamment courte pour que la durée du cycle pour durcir les produits reste faible. Dans cette industrie, l’équipement de fabrication et des durées de cycle acceptables ont été établis pour des produits non durcis comprenant des résines de type phénol-formaldéhyde. Par conséquent, des températures de durcissement suffisamment basses sont des températures de durcissement appropriées pour durcir un produit comparable de type phénol-formaldéhyde. De manière similaire, des durées de cycles suffisamment faibles sont des durées de cycle, qui seront usuelles pour le durcissement d’un produit comparable de type phénol-formaldéhyde. L’homme de métier conviendra que ni la durée de durcissement, ni la température de durcissement ne peuvent être déterminées comme des quantités définies car les applications spécifiques peuvent présenter des paramètres dramatiquement différents. Cependant, il est bien entendu que la durée de durcissement et les températures de durcissement d’un système modèle procurent une information suffisamment représentative concernant la cinétique de la réaction chimique de durcissement sous-jacente de sorte que des prédictions sûres de performance du liant dans les différentes applications puissent être effectuées.One aspect of the present disclosure is that the binder described herein is unexpectedly useful in non-rugged shipped type applications and uncured hardware applications. Specifically uncured cured products and uncured material products are provided with an uncured binder, so curing may occur later at another location. In the case of uncured product shipped, the temperature and curing time are properties of the product, which are of great importance to the user. Specifically, the curing temperatures must be sufficiently low so that the product can be cured using existing equipment. In addition, the curing time should be short enough so that the cycle time for curing the products remains low. In this industry, manufacturing equipment and acceptable cycle times have been established for uncured products including phenol-formaldehyde resins. Therefore, sufficiently low cure temperatures are suitable curing temperatures for curing a comparable phenol-formaldehyde product. Similarly, sufficiently low cycle times are cycle times, which will be customary for curing a comparable phenol-formaldehyde product. It will be appreciated by those skilled in the art that neither curing time nor curing temperature can be determined as defined quantities since the specific applications may have dramatically different parameters. However, it is understood that the curing time and cure temperatures of a model system provide sufficiently representative information regarding the kinetics of the underlying hardening chemical reaction so that reliable predictions of binder performance in the different applications can be made.

Dans des formes de réalisation illustratives, la durée de durcissement et la température de durcissement du liant sont égales ou inférieures à celles d’une composition comparable de liant phénol-formaldéhyde. Dans une forme de réalisation, la durée de durcissement du liant est inférieure à la durée de durcissement d’une composition comparable de liant phénol-formaldéhyde. Dans une autre forme de réalisation, la température de durcissement du liant est inférieure à la température de durcissement d’une composition comparable de liant phénol-formaldéhyde. Telle qu’utilisée ici, une composition comparable de liant phénol-formaldéhyde est similaire à celle décrite selon le brevet U.S. N°6 638 882, qui est incorporé ici à titre de référence dans son entièreté.In illustrative embodiments, the curing time and binder hardening temperature are equal to or lower than those of a comparable phenol-formaldehyde binder composition. In one embodiment, the curing time of the binder is less than the curing time of a comparable phenol-formaldehyde binder composition. In another embodiment, the curing temperature of the binder is less than the curing temperature of a comparable phenol-formaldehyde binder composition. As used herein, a comparable phenol-formaldehyde binder composition is similar to that described in U.S. Patent No. 6,638,882, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Comme discuté ci-dessous, différents additifs peuvent être incorporés à la composition de liant. Ces additifs donnent des caractéristiques désirables supplémentaires aux liants de la présente invention. Par exemple, le liant peut comprendre un agent de couplage contenant du silicium. De nombreux agents de couplage contenant du silicium sont disponibles dans le commerce chez Dow-Coming Corporation, Evonik Industries, et Momentive Performance Materials. A titre d’illustration, l’agent de couplage contenant du silicium comprend des composés tels que des silyléthers et des alkylsilyléthers, chacun pouvant être le cas échéant substitué, comme par halogène, alcoxy, amino et similaire. Dans une variation, le composé contenant du silicium est un silane amino-substitué, comme le gamma-aminopropyltriéthoxysilane (SILQUEST A-1101 ; Momentive Performance Materials, Corporate Headquarters, 22 Corporate Woods Boulevard, Albany, NY 12211 USA). Dans une autre variation, le composé contenant du silicium est un silane amino-substitué, par exemple raminoéthylaminopropyltriméthoxysilane (Dow Z-6020 ; Dow Chemical, Midland, Ml, USA). Dans une autre variation, le composé contenant du silicium est le gamma-glycidoxypropyltriméthoxysilane (SILQUEST A-187 ; Momentive). Dans une autre variation, le composé contenant du silicium est un siloxane oligomère à fonction amine (HYDROSIL 2627, Evonik Industries, 379 Interpace Pkwy, Parisppany, NJ 07054).As discussed below, various additives may be incorporated into the binder composition. These additives give additional desirable characteristics to the binders of the present invention. For example, the binder may comprise a coupling agent containing silicon. Many silicon-containing coupling agents are commercially available from Dow-Coming Corporation, Evonik Industries, and Momentive Performance Materials. By way of illustration, the silicon-containing coupling agent comprises compounds such as silyl ethers and alkylsilyl ethers, each of which may be optionally substituted, such as by halogen, alkoxy, amino and the like. In one variation, the silicon-containing compound is an amino-substituted silane, such as gamma-aminopropyltriethoxysilane (SILQUEST A-1101, Momentive Performance Materials, Corporate Headquarters, 22 Corporate Woods Boulevard, Albany, NY 12211 USA). In another variation, the silicon-containing compound is an amino-substituted silane, for example, raminoethylaminopropyltrimethoxysilane (Dow Z-6020, Dow Chemical, Midland, MI, USA). In another variation, the silicon-containing compound is gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane (SILQUEST A-187; Momentive). In another variation, the silicon-containing compound is an amine-functional siloxane siloxane (HYDROSIL 2627, Evonik Industries, 379 Interpace Pkwy, Parisappany, NJ 07054).

Les agents de couplage contenant du silicium sont présents typiquement, dans le liant, dans la plage allant d’environ 0,1% à environ 1% en poids sur base des matières solides dissoutes du liant (à savoir, d’environ 0,05% à environ 3% sur base du poids des matières solides ajoutées à la solution aqueuse). Dans une application, un ou plusieurs de ces composés contenant du silicium peut être ajouté à la solution aqueuse de liant. Le liant est alors appliqué sur le matériau à lier. Ensuite, le liant peut être durci, si désiré. Les composés contenant du silicium augmentent l'aptitude du liant à adhérer à la matière sur laquelle le liant est déposé, comme des fibres de verre. Augmenter l’aptitude du liant à adhérer à la matière améliore par exemple, son aptitude à produire ou à favoriser la cohésion des substances non assemblées ou peu assemblées.Silicon-containing coupling agents are typically present in the binder in the range of from about 0.1% to about 1% by weight based on the dissolved solids of the binder (i.e., about 0.05%). % to about 3% based on the weight of solids added to the aqueous solution). In one application, one or more of these silicon-containing compounds may be added to the aqueous binder solution. The binder is then applied to the material to be bonded. Then, the binder can be cured, if desired. The silicon-containing compounds increase the ability of the binder to adhere to the material on which the binder is deposited, such as glass fibers. Increasing the ability of the binder to adhere to the material improves, for example, its ability to produce or promote the cohesion of unassembled or poorly assembled substances.

Dans une autre forme de réalisation illustrative, un liant de la présente invention peut comprendre un ou plusieurs inhibiteurs de la corrosion. Les inhibiteurs de la corrosion préviennent ou inhibent l’érosion ou l’usure d’une substance, comme d’un métal provoquée par la décomposition chimique découlant d’un acide. Lorsqu’un inhibiteur de la corrosion est incorporé dans un liant de la présente invention, la corrosivité du liant diminue par comparaison à la corrosivité du liant sans l’inhibiteur. Dans une forme de réalisation, ces inhibiteurs de la corrosion peuvent être utilisés pour diminuer la corrosivité des compositions contenant des fibres minérales décrites ici. A titre d’illustration, les inhibiteurs de la corrosion comprennent un ou plusieurs des suivants, l’huile de dépoussiérage, le phosphate de monoammonium, le métasilicate de sodium pentahydraté, la mélamine, l’oxalate d’étain (II), et/ou une émulsion fluide de méthylhydrogénosilicone. Lorsqu’ils sont incorporés dans un liant de la présente invention, les inhibiteurs de la corrosion sont présent typiquement dans le liant, dans la plage allant d’environ 0,5% à environ 2% en poids sur base des matières solides dissoutes de liant. Un aspect de la présente description est que le besoin d’additifs inhibiteurs de corrosion est fortement réduit par l’alcalinité de la solution de liant et du liant non durci sensiblement déshydraté. Dans une forme de réalisation, le liant est exempt d’inhibiteurs de la corrosion et la corrosivité de la solution de liant se situe dans une plage acceptable.In another illustrative embodiment, a binder of the present invention may include one or more corrosion inhibitors. Corrosion inhibitors prevent or inhibit the erosion or wear of a substance, such as a metal caused by chemical decomposition resulting from an acid. When a corrosion inhibitor is incorporated in a binder of the present invention, the corrosivity of the binder decreases compared to the corrosivity of the binder without the inhibitor. In one embodiment, these corrosion inhibitors can be used to decrease the corrosivity of the mineral fiber-containing compositions described herein. By way of illustration, the corrosion inhibitors include one or more of the following: dust removal oil, monoammonium phosphate, sodium metasilicate pentahydrate, melamine, tin oxalate (II), and / or or a fluid emulsion of methylhydrogensilicone. When incorporated in a binder of the present invention, the corrosion inhibitors are typically present in the binder in the range of about 0.5% to about 2% by weight based on the dissolved solids of the binder. . One aspect of the present disclosure is that the need for corrosion inhibiting additives is greatly reduced by the alkalinity of the binder solution and the uncured binder substantially dehydrated. In one embodiment, the binder is free of corrosion inhibitors and the corrosivity of the binder solution is within an acceptable range.

Dans des formes de réalisation illustratives, le liant peut encore comprendre un hydratant non aqueux. L’hydratant non aqueux peut comprendre un ou plusieurs polyéthers. Par exemple, l’hydratant non aqueux peut comprendre des condensats d’oxyde d’éthylène et d’oxyde de propylène, ayant des radicaux alkyle et alkaryle linéaires et/ou ramifiés. Dans une forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un polyéthylèneglycol, un polypropylèneglycoléther, un thioéther, un polyoxyalkylèneglycol (par exemple, Jeffox TP400®), un dipropylèneglycol et/ou un polypropylèneglycol (par exemple, Pluriol P425® ou Pluriol 200®). Dans une forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un polyoxyalkylèneglycol ou un polypropylèneglycol. Dans une autre forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un composé à base d’un composé polyhydroxylé (par exemple, un composé polyhydroxylé partiellement ou complètement estérifié). Dans une autre forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un composé polyhydroxylé à base de glycérine, de propylèneglycol, d’éthylèneglycol, d’acétate de glycérine, de sorbitol, de xylitol ou de maltitol.In illustrative embodiments, the binder may further comprise a non-aqueous moisturizer. The non-aqueous moisturizer may include one or more polyethers. For example, the non-aqueous moisturizer may comprise ethylene oxide and propylene oxide condensates having linear and / or branched alkyl and alkaryl radicals. In one embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises a polyethylene glycol, a polypropylene glycol ether, a thioether, a polyoxyalkylene glycol (e.g., Jeffox TP400®), a dipropylene glycol and / or a polypropylene glycol (e.g., Pluriol P425® or Pluriol 200® ). In one embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises a polyoxyalkylene glycol or a polypropylene glycol. In another embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises a compound based on a polyhydroxy compound (e.g., a partially or fully esterified polyhydroxy compound). In another embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises a polyhydroxy compound based on glycerin, propylene glycol, ethylene glycol, glycerin acetate, sorbitol, xylitol or maltitol.

Dans une autre forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend d’autres composés ayant plusieurs radicaux hydroxyle sur un tétrahydrofuranne, une caprolactone et/ou des alkylphénoxypoly(éthylèneoxy)éthanols ayant des radicaux alkyle contenant d’environ 7 à environ 18 atomes de carbone et ayant d’environ 4 à environ 20 unités oxyde d’éthylène. Par exemple, l’hydratant non aqueux peut comprendre un heptylphénoxypoly(éthylèneoxy)éthanol et/ou un nonylphénoxypoly(éthylèneoxy)éthanol. Dans une autre forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un dérivé polyoxyalkylène d’hexitol comme un sorbitane, un sorbide, un mannitane et/ou un mannide. Dans une autre forme de réalisation, l’hydratant non aqueux peut comprendre un ester d’acide gras partiellement à longue chaîne, comme un dérivé polyoxyalkyène du monolaurate de sorbitan, du monopalmitate de sorbitan, du monostêarate de sorbitan, du tristéarate de sorbitan, du monooléate de sorbitan, et/ou du trioléate de sorbitan.In another embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises other compounds having multiple hydroxyl groups on tetrahydrofuran, caprolactone and / or alkylphenoxypoly (ethyleneoxy) ethanols having alkyl radicals containing from about 7 to about 18 carbon atoms. carbon and having from about 4 to about 20 ethylene oxide units. For example, the non-aqueous moisturizer may comprise a heptylphenoxypoly (ethyleneoxy) ethanol and / or a nonylphenoxypoly (ethyleneoxy) ethanol. In another embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises a polyoxyalkylene derivative of hexitol such as sorbitan, sorbide, mannitane and / or mannide. In another embodiment, the non-aqueous moisturizer may comprise a partially long chain fatty acid ester, such as a polyoxyalkylene derivative of sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan tristearate, sorbitan monooleate, and / or sorbitan trioleate.

Dans des formes de réalisation illustratives, l’hydratant non aqueux comprend un condensât d’oxyde d’éthylène avec une base hydrophobe, la base étant formée par condensation d’oxyde de propylène avec le propylèneglycol. Dans une forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un condensât contenant du soufre, tel que ceux préparés par condensation d’oxyde d’éthylène sur un alkylmercaptan supérieur (par exemple, nonyl-, dodécyl-, tétradécylmercaptan, ou des alkylthiophénols ayant d’environ 6 à environ 15 atomes de carbone dans le radical alkyle). Dans une autre forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un dérivé de l’oxyde d’éthylène d’un acide carboxylique à longue chaîne, tel que l’acide laurique, myristique, palmitique ou oléique. Dans une autre forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un dérivé de l’oxyde d’éthylène d’un alcool à longue chaîne comme l’octyl-, décyl-, lauryl- ou cétylalcool. Dans une autre forme de réalisation, l’hydratant non aqueux comprend un copolymère oxyde d’éthylène/ tétrahydrofuranne ou un copolymère oxyde d’éthylène/ oxyde de propylène.In illustrative embodiments, the non-aqueous moisturizer comprises an ethylene oxide condensate with a hydrophobic base, the base being formed by condensation of propylene oxide with propylene glycol. In one embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises a sulfur-containing condensate, such as those prepared by condensing ethylene oxide on a higher alkyl mercaptan (e.g., nonyl, dodecyl, tetradecyl mercaptan, or alkylthiophenols having from about 6 to about 15 carbon atoms in the alkyl radical). In another embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises an ethylene oxide derivative of a long-chain carboxylic acid, such as lauric, myristic, palmitic or oleic acid. In another embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises an ethylene oxide derivative of a long chain alcohol such as octyl, decyl, lauryl or cetyl alcohol. In another embodiment, the non-aqueous moisturizer comprises an ethylene oxide / tetrahydrofuran copolymer or an ethylene oxide / propylene oxide copolymer.

Les exemples suivants illustrent des formes de réalisation spécifiques de manière plus détaillée. Ces exemples sont proposés pour des objets d’illustration seulement et ne doivent pas être envisagés comme limitant l’invention ou le concept inventif à une configuration physique particulière quelconque, en aucune manière.The following examples illustrate specific embodiments in more detail. These examples are provided for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the invention or the inventive concept to any particular physical configuration in any way.

EXEMPLES Exemple 1EXAMPLES Example 1

Une solution de 50 g de dextrose (0,278 mole), 50 g d’hexaméthylènediamine (0,431 mole) dissous dans 566,6 g d’eau déminéralisée (solution à 15% de matières solides, pH 11,9) est chauffée jusqu’au point d’ébullition de la solution. Un polymère brunâtre insoluble dans l’eau est observé sous forme d’un précipité dans le récipient de réaction.A solution of 50 g of dextrose (0.278 mole), 50 g of hexamethylenediamine (0.431 mole) dissolved in 566.6 g of demineralized water (15% solids solution, pH 11.9) is heated until boiling point of the solution. A brownish polymer insoluble in water is observed as a precipitate in the reaction vessel.

Exemple 2 A partir de la solution ci-dessus de 50 g de dextrose (0,278 mole), 50 g d’hexaméthylènediamine (0,431 mole) dissous dans 566,6 g d’eau déminéralisée (solution à 15% de matières solides, pH 11,9), on applique 2 g de solution de liant sur un tampon filtre, qui est placé dans une chambre d’équilibration de l’humidité et chauffé pendant 15 minutes à 120°C. Un polymère brunâtre insoluble dans l’eau se forme sur le tampon filtre. L’extraction du tampon filtre durci à l’aide de 100 g d’eau déminéralisée est essentiellement incolore et a un pH de 6,8.Example 2 From the above solution of 50 g of dextrose (0.278 mol), 50 g of hexamethylenediamine (0.431 mol) dissolved in 566.6 g of demineralized water (15% solids solution, pH 11 9), 2 g of binder solution is applied to a filter pad which is placed in a humidity equilibration chamber and heated for 15 minutes at 120 ° C. A brownish polymer insoluble in water forms on the filter pad. Extraction of the cured filter pad with 100 g of deionized water is essentially colorless and has a pH of 6.8.

Exemple 3Example 3

Une solution de 85 g de dextrose (0,472 mole), 15 g d’hexaméthylènediamine (0,129 mole) dissous dans 566,6 g d’eau déminéralisée (solution à 15% de matières solides, pH 10,8) est préparée. On applique 2 g de solution de liant sur un tampon filtre, qui est placé dans une chambre d’équilibration de l’humidité et chauffé pendant 15 minutes à 140°C. Un polymère brunâtre insoluble dans l’eau se forme sur le tampon filtre. L’extraction du tampon filtre durci à l’aide de 100 g d’eau déminéralisée est essentiellement incolore et a un pH de 6,8.A solution of 85 g of dextrose (0.472 mol), 15 g of hexamethylenediamine (0.129 mol) dissolved in 566.6 g of deionized water (15% solids solution, pH 10.8) is prepared. 2 g of binder solution is applied to a filter pad, which is placed in a humidity equilibration chamber and heated for 15 minutes at 140 ° C. A brownish polymer insoluble in water forms on the filter pad. Extraction of the cured filter pad with 100 g of deionized water is essentially colorless and has a pH of 6.8.

Exemple 4Example 4

Une solution de 95 g de dextrose (0,528 mole), 5 g d’hexaméthylènediamine (0,043 mole) dissous dans 566,6 g d’eau déminéralisée (solution à 15% de matières solides) est préparée. On applique 2 g de solution de liant sur un tampon filtre, qui est placé dans une chambre d’équilibration de l’humidité et chauffé pendant 15 minutes à 180°C. Un polymère brunâtre insoluble dans l’eau se forme sur le tampon filtre. L’extraction du tampon filtre durci à l’aide de 100 g d’eau déminéralisée est essentiellement incolore et a un pH de 6,8.A solution of 95 g of dextrose (0.528 mol), 5 g of hexamethylenediamine (0.043 mol) dissolved in 566.6 g of deionized water (15% solids solution) is prepared. 2 g of binder solution is applied to a filter pad, which is placed in a moisture equilibration chamber and heated for 15 minutes at 180 ° C. A brownish polymer insoluble in water forms on the filter pad. Extraction of the cured filter pad with 100 g of deionized water is essentially colorless and has a pH of 6.8.

Exemple comparatif 1Comparative Example 1

Une solution de 180 g de dextrose (1 mole), dissous dans 1020 g d’eau déminéralisée (solution à 15% de matières solides) est préparée. On applique 2 g de solution de liant sur un tampon filtre, qui est placé dans une chambre d’équilibration de l’humidité et chauffé pendant 15 minutes à 180°C. Un polymère insoluble dans l’eau se forme sur le tampon filtre. Le liant traité thermiquement résultant est essentiellement complètement soluble dans l’eau.A solution of 180 g of dextrose (1 mole), dissolved in 1020 g of demineralised water (15% solids solution) is prepared. 2 g of binder solution is applied to a filter pad, which is placed in a moisture equilibration chamber and heated for 15 minutes at 180 ° C. A water insoluble polymer is formed on the filter pad. The resulting heat treated binder is essentially completely soluble in water.

Vitesse de durcissement et durée de durcissementCure rate and curing time

Des mats carrés en fibres de verre (13” x 13”) ayant un poids de 44 g (ce qui correspond à 34,5g/pied2) sont imprégnés d’un liant contenant 15% de matières solides. L’excès de liant est éliminé par aspiration sous vide, et le mat humide est séché pendant au moins 12 heures à 90°F dans un four (recirculation).Square fiberglass mats (13 "x 13") having a weight of 44 g (corresponding to 34.5 g / ft 2) are impregnated with a binder containing 15% solids. Excess binder is removed by vacuum suction, and the wet mat is dried for at least 12 hours at 90 ° F in an oven (recirculation).

le mat séché est découpé en quatre carrés de même dimension. Les carrés sont empilés les uns sur els autres, et au moins un thermocouple relié à un enregistreur (à savoir, four) est placé au centre de la pile, entre les 2ième et 3Äme couches.the dried mat is cut into four squares of the same size. The squares are stacked on each other, and at least one thermocouple connected to a recorder (ie, oven) is placed in the center of the stack, between the 2nd and 3rd layers.

Une presse à moule avec des plaques à température contrôlée est chauffée à 400°F (204°C). L’échantillon avec le thermocouple est placé au centre des plaques, et pressé jusqu’à une épaisseur de 5/8” pendant une durée prédéfinie (à savoir, 3,5 minutes, 4,0 minutes, 5,0 minutes, 6,0 minutes, 15 minutes).A mold press with temperature controlled plates is heated to 400 ° F (204 ° C). The sample with the thermocouple is placed in the center of the plates, and pressed to a thickness of 5/8 "for a predefined time (ie, 3.5 minutes, 4.0 minutes, 5.0 minutes, 6 minutes). 0 minutes, 15 minutes).

Chaque échantillon moulé est évalué pour le degré de durcissement en testant l’uniformité des surfaces, l’absorption d’eau, et l’extraction. On estime qu’un échantillon a durci lorsque les surfaces sont lisses sans « bosse », l’échantillon ne s’amollit pas de manière notable lorsqu’il est immergé dans l’eau, et il ne se forme aucun extrait coloré lors de l’immersion de l’échantillon dans l’eau. Le profil de température au centre de l’échantillon est mesuré pendant le cycle de moulage et est représenté à la figure 3.Each molded sample is evaluated for degree of cure by testing for surface uniformity, water absorption, and extraction. It is believed that a sample has hardened when the surfaces are smooth without "hump", the sample does not soften appreciably when immersed in water, and no colored extract is formed when the sample is hardened. immersion of the sample in water. The temperature profile at the center of the sample is measured during the molding cycle and is shown in Figure 3.

Exemple comparatif 2 : Liant phénol-formaldéhydeComparative Example 2: Phenol-formaldehyde binder

Composition à base de, sur les matières solides sèches : - 2,41 parties de sulfate d’ammonium -1,08 partie d’ammoniac - 0,21 partie de silane A 1101 - 96,3% de prémélange résine phénol-formaldéhyde:urée (70:30) L’exemple comparatif 2 est dit liant 1 à la figure 3.Composition based on, on dry solids: - 2.41 parts ammonium sulphate - 1.08 parts ammonia - 0.21 parts Silane A 1101 - 96.3% phenol-formaldehyde resin premix: Urea (70:30) Comparative Example 2 is said to bind 1 to Figure 3.

Exemple comparatif 3 : Liant hydrate de carbone-acide inorganique Composition à base de, sur les matières solides sèches : - 81,59 parties de dextrose -17,09 parties de sulfate d’ammonium -1 partie d’ammoniac - 0,3 partie de silane A 1101 L’exemple comparatif 3 est dit liant 2 à la figure 3.Comparative Example 3: Carbohydrate-inorganic acid binder Composition based on dry solids: - 81.59 parts of dextrose - 17.09 parts of ammonium sulphate - 1 part of ammonia - 0.3 parts Silane A 1101 Comparative Example 3 is said to bind 2 to Figure 3.

Exemple 5Example 5

Composition à base de, sur les matières solides sèches : - 80,94 parties de solution de dextrose et d’ammoniac (une solution aqueuse contenant 2 moles/litre de dextrose et 2 moles/litre d’ammoniac) -19,06 parties d’hexaméthylènediamine L’exemple 5 est dit liant 4 à la figure 3.Composition based on dry solids: - 80.94 parts of dextrose and ammonia solution (an aqueous solution containing 2 moles / liter of dextrose and 2 moles / liter of ammonia) -19.06 parts d hexamethylenediamine Example 5 is referred to as binder 4 in FIG.

On détermine que la durée nécessaire pour atteindre le durcissement complet d’un liant dans le cadre de la présente description est inférieure à celle des 3 systèmes de liant des exemples comparatifs ayant diverses compositions chimiques. Ce système modèle illustre que la durée de durcissement, pourvu que d’autres variables soient maintenues constantes, dépend de la composition chimique du système de liant. La composition chimique d’une composition de liant illustrative dans le cadre de la présente description atteint des durées de durcissement améliorées par comparaison à ces autres systèmes exemplaires. Les résultats sont les suivants :It is determined that the time required to achieve complete curing of a binder in the context of the present disclosure is less than that of the 3 binder systems of the comparative examples having various chemical compositions. This model system illustrates that the curing time, provided that other variables are kept constant, depends on the chemical composition of the binder system. The chemical composition of an illustrative binder composition within the scope of the present disclosure achieves improved curing times compared to these other exemplary systems. The results are as follows:

Figure BE1020570A3D00311

En référence à présent à la figure 3, les caractéristiques du profil de température sont représentées pour chacun des liants 1, 2 et 4. Il convient de noter que le profil de température est caractéristique de chaque liant. Il n’a pas été établi que la vitesse de durcissement et la durée de durcissement n’est pas caractéristique du profil de température de durcissement. Cependant, le profil de température de durcissement aide à comprendre et à prédire la vitesse de durcissement et la durée de durcissement.Referring now to FIG. 3, the characteristics of the temperature profile are shown for each of the binders 1, 2 and 4. It should be noted that the temperature profile is characteristic of each binder. It has not been established that the curing rate and curing time are not characteristic of the curing temperature profile. However, the curing temperature profile helps to understand and predict curing rate and curing time.

Spécifiquement, l’exemple comparatif 3 exige la durée de durcissement la plus élevée et de manière similaire, le profil de température de durcissement exige le plus de temps pour atteindre le maximum asymptotique. De manière similaire, l’exemple 5 exige la plus faible quantité de temps pour atteindre le maximum asymptotique et démontre le temps de durcissement le plus court.Specifically, Comparative Example 3 requires the highest curing time and similarly, the curing temperature profile requires the most time to reach the asymptotic maximum. Similarly, Example 5 requires the least amount of time to reach the asymptotic maximum and demonstrates the shortest cure time.

Effet du rapport réactif hydrate de carbone: polvamine sur la durée du cycle de durcissementEffect of carbohydrate reactive ratio: polvamine over the duration of the hardening cycle

On prépare des mats humides (WLM) avec différents rapports de dextrose monohydraté (DMH) à l’hexaméthylènediamine (HMDA). Les rapports pondéraux testés comprennent 75/25, 85/15 et 92/8, respectivement.Wet mats (WLM) with different ratios of dextrose monohydrate (DMH) to hexamethylenediamine (HMDA) are prepared. The weight ratios tested include 75/25, 85/15 and 92/8, respectively.

Un liant dextrose-HMDA à 15% est appliqué sur 5 WLM. On prépare les compositions suivantes de liant :A dextrose-HMDA binder at 15% is applied on 5 WLM. The following binder compositions are prepared:

Figure BE1020570A3D00321

On prépare des mats de 13”x13”, d’une épaisseur de 3/8”. La presse utilisée pour mouler les mats est réglée à 400°F. Une fois que l’échantillon est moulé, il présente une épaisseur d’environ 5/8”. On détermine d’abord le profil de température à intervalles de 15 minutes. On presse l’échantillon suivant pendant 4 minutes ; c’est la durée de durcissement d’une composition comparable de liant phénol-formaldéhyde (résultats non représentés). On répète les expériences en variant les durées de durcissement jusqu’à ce que le temps minimal requis pour durcir chaque composition est déterminé. On détermine l’étendue à laquelle chaque liant a durci sur base du poids. On détermine les résultats suivants :Mats of 13 "x 13", 3/8 "thick are prepared. The press used to mold the mats is set at 400 ° F. Once the sample is molded, it has a thickness of about 5/8 ". The temperature profile is first determined at 15 minute intervals. The next sample is pressed for 4 minutes; it is the curing time of a comparable composition of phenol-formaldehyde binder (results not shown). The experiments are repeated varying the curing times until the minimum time required to cure each composition is determined. The extent to which each binder has hardened on the basis of weight is determined. The following results are determined:

Figure BE1020570A3D00331

Comme décrit ci-dessus, le produit comparable à base de phénol-formaldéhyde (par exemple, exemple comparatif 2) durcit avec une durée de cycle de 4 minutes. En outre, un liant comparable à base d’hydrate de carbone (par exemple, exemple comparatif 3) durcit avec une durée de cycle de 5 minutes. Ces résultats indiquent qu’un liant du cadre de la présente description, avec un réactif hydrate de carbone et une polyamine primaire en un rapport de 85/15 ou moins, durcit à une vitesse comparable ou inférieure que le produit à base de phénol-formaldéhyde. D’autres expériences ont montré que la température de durcissement peut être diminuée dans les produits ayant une durée de durcissement plus faible, pour atteindre des durées de durcissement équivalentes à plus basse température. Les résultats obtenus s’accordent en principe à nos attentes sur base de l’équation d’Arrhenius.As described above, the comparable phenol-formaldehyde product (e.g., Comparative Example 2) cures with a cycle time of 4 minutes. In addition, a comparable carbohydrate binder (e.g., Comparative Example 3) cures with a cycle time of 5 minutes. These results indicate that a binder within the scope of this specification, with a carbohydrate reagent and a primary polyamine in a ratio of 85/15 or less, cures at a comparable or lower rate than the phenol-formaldehyde product. . Other experiments have shown that the curing temperature can be decreased in products having a lower curing time, to achieve equivalent curing times at lower temperature. The results obtained agree in principle with our expectations based on the Arrhenius equation.

En plus de ces exemples décrits de manière détaillée, les exemples suivants sont réalisés pour s’assurer que le réactif hydrate de carbone et la polyamine peuvent composer une large plage d’alternatives.In addition to these examples described in detail, the following examples are made to ensure that the carbohydrate reagent and the polyamine can compose a wide range of alternatives.

Figure BE1020570A3D00332

Autres exemples de dextrose-polyamine Exemple 16Other Examples of Dextrose-Polyamine Example 16

Une suspension de 56,08 g d’eau déminéralisée, 7,15 g de dextrose monohydraté et 3,5 g de 1,12-diaminododécane est acidifiée avec HCl 11 N jusqu’à pH 1,0, et chauffée à 70°C en agitant pour résulter en une solution incolore, limpide. La solution forme un polymère insoluble dans l’eau, thermodurcissable à 160°C (condition de test: 2g de solution de liant sont appliqués sur un tampon filtre, qui est placé dans une chambre d’équilibration de l’humidité, le tampon filtre est chauffé pendant 15 minutes à 160°C). Un extrait du tampon filtre durci avec 100 g d’eau déminéralisée est essentiellement incolore.A suspension of 56.08 g of deionized water, 7.15 g of dextrose monohydrate and 3.5 g of 1,12-diaminododecane is acidified with 11 N HCl to pH 1.0, and heated to 70 ° C. by stirring to result in a clear, clear solution. The solution forms a water-insoluble polymer, thermosetting at 160 ° C (test condition: 2g of binder solution are applied to a filter pad, which is placed in a humidity equilibration chamber, the filter pad is heated for 15 minutes at 160 ° C). An extract of the filter buffer hardened with 100 g of demineralised water is essentially colorless.

Exemple 17Example 17

Une solution de 8,25 g de dextrose monohydraté et de 2,50 g de 1,5-diamino-2-méthylpentane (Dytek A, Invista) dissous dans 56,08 g d’eau déminéralisée forme un polymère insoluble dans l’eau, thermodurcissable à 160°C (condition de test: 2g de solution de liant sont appliqués sur un tampon filtre, qui est placé dans une chambre d’équilibration de l’humidité, le tampon filtre est chauffé pendant 15 minutes à 160°C). Un extrait du tampon filtre durci avec 100 g d’eau déminéralisée est essentiellement incolore.A solution of 8.25 g of dextrose monohydrate and 2.50 g of 1,5-diamino-2-methylpentane (Dytek A, Invista) dissolved in 56.08 g of demineralized water forms a water insoluble polymer. thermosetting at 160 ° C (test condition: 2g of binder solution is applied to a filter pad, which is placed in a humidity equilibration chamber, the filter pad is heated for 15 minutes at 160 ° C) . An extract of the filter buffer hardened with 100 g of demineralised water is essentially colorless.

Exemple 18Example 18

Une solution de 8,03 g de dextrose monohydraté et de 2,70 g de N-(3-aminopropyl)-1,3-propanediamine dissous dans 56,08 g d’eau déminéralisée forme un polymère insoluble dans l’eau, thermodurcissable à 200°C (condition de test : 2 g de solution de liant sont appliqués sur un tampon filtre, qui est placé dans une chambre d’équilibration de l’humidité, le tampon filtre est chauffé pendant 15 minutes à 200°C). Un extrait du tampon filtre durci avec 100 g d’eau déminéralisée a une couleur légèrement jaunâtre.A solution of 8.03 g of dextrose monohydrate and 2.70 g of N- (3-aminopropyl) -1,3-propanediamine dissolved in 56.08 g of demineralized water forms a thermosetting, water-insoluble polymer. at 200 ° C (test condition: 2 g of binder solution is applied to a filter pad, which is placed in a humidity equilibration chamber, the filter pad is heated for 15 minutes at 200 ° C). An extract of the filter pad cured with 100 g of deionized water has a slightly yellowish color.

Exemple 19Example 19

Une solution de 1,0 g de dextrose (5,55 mmoles) et de 0,5 g (environ 2,27 mmoles) de Jeffamine T-403 Polyetheramine dissous dans 8,5 g d’eau déminéralisée (19% de matières solides) est préparée. On applique 2 g de la solution de liant sur un tampon filtre, qui est placé dans une chambre d’équilibration de l’humidité et chauffé à 180°C pendant 5 minutes. Un polymère brunâtre insoluble dans l’eau se forme sur le tampon filtre. L’extraction du tampon filtre durci à l’aide de 100 g d’eau déminéralisée est essentiellement incolore et a un pH de 7,1.A solution of 1.0 g of dextrose (5.55 mmol) and 0.5 g (about 2.27 mmol) of Jeffamine T-403 Polyetheramine dissolved in 8.5 g of demineralized water (19% solids) ) is prepared. 2 g of the binder solution is applied to a filter pad, which is placed in a humidity equilibration chamber and heated at 180 ° C for 5 minutes. A brownish polymer insoluble in water forms on the filter pad. The extraction of the hardened filter buffer with 100 g of demineralized water is essentially colorless and has a pH of 7.1.

La Jeffamine T-403 Polyetheramine est une amine primaire trifonctionnelle ayant un poids moléculaire moyen de 440. Ses radicaux amine se trouvent sur des atomes de carbone secondaire aux extrémités des chaînes aliphatiques polyéther. Sa structure peut être représentée de la manière suivante, où la somme de x, y et z fait 6 :Jeffamine T-403 Polyetheramine is a trifunctional primary amine having an average molecular weight of 440. Its amine radicals are on secondary carbon atoms at the ends of the aliphatic polyether chains. Its structure can be represented in the following way, where the sum of x, y and z is 6:

Figure BE1020570A3D00351

Procédure d’analvse d’un échantillon de liant par pyrolyseProcedure for analyzing a binder sample by pyrolysis

Environ 10 g d’un produit durci présentant le liant sur celui-ci, sont placés dans un tube à essai, le tube est chauffé à 1000°F pendant 2,5 minutes, puis l’atmosphère du tube à essai est échantillonnée et analysée par chromatographie gazeuse/spectrométrie de masse (GC/MS) dans les conditions suivantes : Four, 50°C pendant 1 minute, 10°C/minute jusqu’à 300 °C pendant 10 minutes ; Entrée, 280°C splitless ; Colonne, HP-5 30 mm x 0,32 mm x 0,25 pm ; Débit de la colonne, 1,11 ml/minute d’hélium ; détecteur, MSD 280°C ; volume d’injection, 1 ml ; mode de détection, scan 34-700 amu ; Seuil, 50 et vitesse d’échantillonnage, 22 scans/seconde. Une recherche par ordinateur du spectre de masse des pics chromatographiques de l’échantillon est réalisée sur la banque Wiley de spectres de masse. La meilleure concordance est donnée. Un indice de qualité (proximité de la concordance au spectre de la banque) allant de 0 à 99 est mentionné. Seule l’identité des pics ayant un indice de qualité supérieur ou égal à 90 est indiquée.About 10 g of a cured product having the binder thereon is placed in a test tube, the tube is heated at 1000 ° F for 2.5 minutes, then the atmosphere of the test tube is sampled and analyzed. by gas chromatography / mass spectrometry (GC / MS) under the following conditions: Furnace, 50 ° C for 1 minute, 10 ° C / minute up to 300 ° C for 10 minutes; Entry, 280 ° C splitless; Column, HP-5 30mm x 0.32mm x 0.25μm; Flow rate of the column, 1.11 ml / minute of helium; detector, MSD 280 ° C; injection volume, 1 ml; detection mode, scan 34-700 amu; Threshold, 50 and sampling rate, 22 scans / second. A computer search of the mass spectrum of the chromatographic peaks of the sample is carried out on the Wiley bank of mass spectra. The best match is given. A quality index (proximity of the concordance to the spectrum of the bank) ranging from 0 to 99 is mentioned. Only the identity of peaks with a quality index greater than or equal to 90 is indicated.

Le tableau suivant donne des données de pyrolyse représentatives, auxquelles on peut s’attendre par analyse GC/MS des composés gazeux produits pendant la pyrolyse d’une composition de liant à base de mélanoïdines.The following table gives representative pyrolysis data, which can be expected by GC / MS analysis of gaseous compounds produced during the pyrolysis of a melanoidin binder composition.

Figure BE1020570A3D00352
Figure BE1020570A3D00361

On donne ci-après, une liste des espèces observées par pyrolyse-chromatographie gazeuse-spectrométrie de masse (Py GC-MS) d’un échantillon de liant préparé à l’aide d’hexaméthylènediamine comme composant polyamine. On réalise la pyrolyse à 200°C, 300°C et 770°C. L’empreinte montre un pic très significatif, qui correspond à l’acide acétique dans la spectrométrie de masse à 200°C et à 300°C, qui n’est pas observé dans un échantillon préparé à l’aide de dextrose et de sulfate d’ammonium (voir exemple comparatif 3), dans lequel le composé volatil significatif est le S02, en particulier à 300°C. A 770°C, les pics observés, dans l’ordre de temps de rétention croissant, sont attribués de la manière suivante : A : coélution C5H10, C5H12, acétone, éventuellement ester d’acide acétique de faible PM ; B : diène C5H8 ; C : diène C5H8 ; D : similaire à un pentanol ; E : C6H12 - un méthylpentène ; F : hexane ; G : méthylcyclopentane ; H : un cyclohexadiène ; I : C6H10 - probablement un méthylcyclopentane ; J : benzène ; K : acide acétique ; L : cyclohexène ; M : probablement nonanol ; N : 2-méthyl-3-pentanone ; 0: 2,5- diméthylfuranne ; P : C7Hi0 + co-éluat non attribué ; Q : pyridine + co-éluat non attribué ; R : toluène ; S : probablement décènal + co-éluat non attribué ; T : 2-éthyl-5-méthylfuranne ; U : une méthylpyridine ; V : un méthylpyrrole ; W : un xylène ; X :non attribué - avec fonction alcool ; Y : non attribué ; Z : un xylène + co-éluat non attribué ; AA : non attribué ; AB : un diméthylpyrrole ; AC : une diméthylpyridine ; AD : une diméthylpyridine ; AE : non attribué ; AF : non attribué ; AG : un éthylméthylpyrrole + co-éluat non attribué ; Al : non attribué mais spectre de masse distinctif (contient N), apparenté au pyrrole ; AJ : non attribué mais spectre de masse distinctif (contient N), éventuellement un acétamide ; AK : non attribué mais spectre de masse distinctif (contient N), apparenté au pyrrole ; AL : non attribué mais spectre de masse distinctif (contient N), apparenté au pyrrole ; AM : non attribué mais spectre de masse distinctif (contient N), apparenté au pyrrole. Les spectres de masse distinctifs observés pour les pics Al à AM ne sont pas observés dans les données des liants antérieurs n’ayant pas de composant polyamine.A list of the species observed by pyrolysis-gas chromatography-mass spectrometry (Py GC-MS) of a binder sample prepared using hexamethylenediamine as the polyamine component is given below. Pyrolysis is carried out at 200 ° C, 300 ° C and 770 ° C. The imprint shows a very significant peak, which corresponds to acetic acid in mass spectrometry at 200 ° C and 300 ° C, which is not observed in a sample prepared with dextrose and sulfate ammonium (see Comparative Example 3), wherein the significant volatile compound is SO 2, especially at 300 ° C. At 770 ° C., the peaks observed, in the order of increasing retention time, are assigned as follows: A: C5H10, C5H12, acetone, optionally low-molecular acetic acid ester; B: diene C5H8; C: C5H8 diene; D: similar to a pentanol; E: C6H12 - methylpentene; F: hexane; G: methylcyclopentane; H: cyclohexadiene; I: C6H10 - probably a methylcyclopentane; J: benzene; K: acetic acid; L: cyclohexene; M: probably nonanol; N: 2-methyl-3-pentanone; 0: 2,5-dimethylfuran; P: C7H10 + unassigned co-eluate; Q: unassigned pyridine + co-eluate; R: toluene; S: probably decennial + unassigned co-eluate; T: 2-ethyl-5-methylfuran; U: a methylpyridine; V: a methylpyrrole; W: a xylene; X: not assigned - with alcohol function; Y: not assigned; Z: an unassigned xylene + co-eluate; AA: not awarded; AB: dimethylpyrrole; AC: dimethylpyridine; AD: dimethylpyridine; AE: not allocated; AF: not allocated; AG: an ethylmethylpyrrole + unallocated co-eluate; Al: not assigned but distinctive mass spectrum (contains N), related to pyrrole; AJ: unassigned but distinctive mass spectrum (contains N), possibly acetamide; AK: unallocated but distinctive mass spectrum (contains N), related to pyrrole; AL: unassigned but distinctive mass spectrum (contains N), related to pyrrole; AM: unallocated but distinctive mass spectrum (contains N), related to pyrrole. The distinctive mass spectra observed for Al to AM peaks are not observed in the data of previous binders that do not have a polyamine component.

Procédure d’évaluation de la résistance en traction à sec et après action des intempériesAssessment procedure of the tensile strength at dry and after action of the weather

Lors de l’évaluation de leur résistance en traction à sec et « après action des intempéries », des compositions d’armature de manteau contenant des billes de verre, préparées avec un liant donné, procurent une indication de la résistance en traction probable et de la durabilité probable, respectivement, d’un produit en fibres de verre préparé avec ce liant particulier. La durabilité prédite est basée sur le rapport résistance en traction après action des intempéries : résistance en traction à sec d’une armature de manteau. Les armatures sont préparées, soumises aux intempéries et testées de la manière suivante, par exemple pour un mélange de liant hexaméthylènediamine-dextrose.In assessing their dry tensile strength and "after weathering", mantle compositions containing glass beads, prepared with a given binder, provide an indication of the probable tensile strength and the likely durability, respectively, of a fiberglass product prepared with that particular binder. The predicted durability is based on the ratio of tensile strength after weathering: dry tensile strength of a mantle reinforcement. The reinforcements are prepared, subjected to the weather and tested in the following manner, for example for a mixture of hexamethylenediamine-dextrose binder.

Un moule d’armature de manteau (Dietert Foundry Testing Equipment ; Heated Shell Curing Accessory, modèle 366 et Shell Mold Accessory) est chauffé à une température souhaitée, généralement 425°F, pendant au moins une heure. Lorsque le moule d’armature de manteau est chaud, environ 100 g d’un liant aqueux (généralement 15% de matières solides dans le liant) est préparé (par exemple, comme décrit à l’exemple 7). A l’aide d’un grand bêcher en verre, on pèse par différence, 727,5 g de billes de verre (Quality Ballotini Impact Beads, Spec. AD, US Sieve 70-140, 106-212 pm - #7, de Potters Indutries, Inc.). On verse les billes en verre dans un bol de mélange propre et sec, lequel bol se trouve sur un mélangeur électrique. On verse lentement, environ 75 g de liant aqueux sur les billes en verre dans le bol de mélange. On enclenche alors le mélangeur électrique et on agite pendant une minute. A l’aide d’une large spatule, les bords du batteur (mélangeur) sont grattés pour éliminer tout amas de liant, et on gratte également les bords du bol, où les billes de verre reposent sur le fond. On rallume l’agitateur pendant une minute supplémentaire, puis on enlève le batteur, on prélève ensuite le bol de mélange contenant le mélange billes de verre/liant. A l’aide d’une large spatule, on enlève autant que possible, le liant et les billes de verre qui adhèrent au batteur, puis on agite dans le mélange billes de verre/liant dans le bol de mélange. Les bords du bol sont frottés pour mélanger tout excès de liant, qui aurait pu s’accumuler sur les bords. A ce moment, le mélange billes de verre/hexaméthylènediamine-dextrose est prêt pour le moulage dans un moule d’armature de manteau.A Hedge Shell Curing Accessory (Model 366 and Shell Mold Accessory) is heated to a desired temperature, typically 425 ° F, for at least one hour. When the mantle reinforcement mold is hot, about 100 g of an aqueous binder (usually 15% solids in the binder) is prepared (e.g., as described in Example 7). Using a large glass beaker, 727.5 g of glass beads (Quality Ballotini Impact Beads, Spec AD, US Sieve 70-140, 106-212 μm - Potters Indutries, Inc.). The glass beads are poured into a bowl of clean, dry mixture, which bowl is on an electric mixer. About 75 g of aqueous binder is slowly poured onto the glass beads in the mixing bowl. The electric mixer is then switched on and stirred for one minute. Using a large spatula, the edges of the mixer (mixer) are scraped to remove any clumps of binder, and also scratches the edges of the bowl, where the glass beads rest on the bottom. The agitator is turned on for another minute, the drummer is removed, and the mixing bowl containing the glass bead / binder mixture is removed. Using a large spatula, the binder and the glass beads which adhere to the mixer are removed as much as possible and then stirred in the glass bead / binder mixture in the mixing bowl. The edges of the bowl are rubbed to mix any excess binder, which could have accumulated on the edges. At this time, the glass bead / hexamethylenediamine-dextrose mixture is ready for molding in a mantle frame mold.

On confirme que les lames du moule d’armature de manteau sont alignées sur le fond du moule. A l’aide d’une large spatule, on ajoute rapidement un mélange billes de verre/hexaméthylènediamine-dextrose dans les trois cavités du moule. On aplatit la surface du mélange dans chaque cavité en retirant l’excès de mélange pour donner une surface uniforme à l’armature de manteau. Toute irrégularité ou vide qui existerait dans l’une des cavités est rempli de mélange de liant billes de verre/hexaméthylènediamine-dextrose supplémentaire, puis aplati. Une fois que le mélange de liant billes de verre/hexaméthylènediamine-dextrose a été disposé dans les cavités de l’armature, et que le mélange a été exposé à la chaleur, le durcissement commence. Vu que la durée de manipulation peut affecter les résultats, par exemple des armatures avec deux couches durcies différemment peuvent être produites ; les armatures sont préparées de manière constante et rapide. Le moule étant rempli, la plaque supérieure est rapidement posée sur la plaque de fond. En même temps, ou rapidement après, on commence la mesure de la durée de durcissement à l’aide d’une minuterie, pendant la durcissement, la température de la plaque de fond se situe dans l’intervalle allant d’environ 400°F à environ 430°F, alors que la température de la plaque du haut se situe dans l’intervalle allant d’environ 440°F à 470°F. Après sept minutes, on enlève la plaque du haut et les lames sont tirées de manière à pouvoir prélever les trois armatures de manteau. Les armatures fraîchement préparées sont alors placées sur un châssis, proche du moule et laissées refroidir jusqu’à température ambiante. Ensuite, chaque armature est marquée et placée individuellement dans un sac en plastique de stockage, marqué de manière appropriée. Si les armatures ne peuvent pas être testées le jour où elles ont été préparées, les sacs en plastique les contenant sont disposés dans un dessiccateur.It is confirmed that the blades of the mantle frame mold are aligned with the bottom of the mold. Using a large spatula, a glass bead / hexamethylenediamine-dextrose mixture is rapidly added to the three cavities of the mold. The surface of the mixture is flattened in each cavity by removing the excess mixture to give a uniform surface to the mantle frame. Any irregularity or void that would exist in one of the cavities is filled with additional glass bead / hexamethylenediamine-dextrose binder mixture and then flattened. Once the glass bead / hexamethylenediamine-dextrose binder mixture has been placed in the cavities of the armature, and the mixture has been exposed to heat, curing begins. Since the handling time can affect the results, for example reinforcements with two differently hardened layers can be produced; the frames are prepared constantly and quickly. The mold being filled, the top plate is quickly placed on the bottom plate. At the same time, or soon after, the curing time is measured with a timer, during curing the temperature of the bottom plate is in the range of about 400 ° F. at about 430 ° F, while the top plate temperature is in the range of about 440 ° F to 470 ° F. After seven minutes, the top plate is removed and the blades are pulled so that the three mantle frames can be removed. The freshly prepared frames are then placed on a frame, close to the mold and allowed to cool to room temperature. Then, each frame is marked and placed individually in a plastic storage bag, marked appropriately. If the frames can not be tested the day they were prepared, the plastic bags containing them are placed in a desiccator.

Procédure de conditionnement (action des intempéries) pour les armaturesConditioning procedure (weathering action) for reinforcement

Une chambre d’humidité Blue M est branchée et réglée pour donner des conditions de 90°F et 90% d’humidité relative (à savoir, 90°F/90% HR). Le réservoir d’eau sur le côté de la chambre d’humidité est contrôlé et rempli régulièrement, habituellement à chaque branchement. On laisse la chambre d’humidité atteindre les conditions spécifiées sur une période d’au moins 4 heures, une journée d’équilibration étant typique. On dispose rapidement les armatures à conditionner (vu que lorsque les portes sont ouvertes, l’humidité et la température diminuent), une par une par les portes ouvertes d la chambre d’humidité, sur le rayon supérieur de la chambre d’humidité. On note le moment auquel les armatures sont placées dans la chambre d’humidité et on réalise le conditionnément pendant une période de 24 heures. Ensuite, on ouvre les portes de la chambre d’humidité et les armatures sont rapidement prélevées et disposées individuellement dans leur sac en plastique de stockage, respectif, qui sont complètement scellés. De manière générale, un à quatre ensembles d’armature à la fois sont conditionnés comme indiqué ci-dessus. Les armatures conditionnées sont immédiatement emmenées dans la pièce Instron et testées.A Blue M humidity chamber is plugged in and adjusted to give 90 ° F and 90% RH conditions (ie, 90 ° F / 90% RH). The water tank on the side of the humidity chamber is checked and filled regularly, usually at each connection. The humidity chamber is allowed to reach the specified conditions over a period of at least 4 hours, a day of equilibration being typical. The frames to be conditioned are quickly available (as when the doors are opened, the humidity and temperature decrease), one by one through the open doors of the humidity chamber, on the upper radius of the humidity chamber. The time at which the armatures are placed in the humidity chamber is noted and the conditioning is carried out for a period of 24 hours. Then, the doors of the humidity chamber are opened and the frames are quickly removed and individually arranged in their respective plastic storage bags, which are completely sealed. In general, one to four sets of reinforcement at a time are packaged as indicated above. The conditioned frames are immediately taken to the Instron room and tested.

Procédure de test pour la cassure des armatures de' manteauTest procedure for breaking reinforcement of mantle

Dans la pièce Instron, le procédé de test des armatures de manteau est chargé sur la machine Instron 5500 R en s’assurant que la cellule de charge appropriée est installée (à savoir, Static Load Cell 5 kN), et on laisse la machine chauffer pendant 15 minutes. Pendant ce temps, on vérifie que les pinces de test des armatures sont installées sur la machine. La cellule de charge est annulée et équilibrée, et un ensemble d’armatures est testé de la manière suivante : une armature est prélevée de son sac en plastique de stockage, puis pesée. Le poids (en grammes) est entré dans l’ordinateur associé à la machine Instron. L’épaisseur mesurée de l’armature (en pouces) est entrée, comme épaisseur du spécimen, trois fois dans l’ordinateur associé à la machine Instron. Un spécimen d’armature est alors placé dans les pinces de la machine Instron, et le test est initié via le clavier de la machine Instron. Après enlèvement du spécimen d’armature, le point de cassure mesuré est entré dans l’ordinateur associé à la machine Instron, et le test est poursuivi jusqu’à ce que toutes les armatures d’un ensemble aient été testées.In the Instron room, the coat reinforcement test method is loaded on the Instron 5500 R machine, ensuring that the appropriate load cell is installed (ie, Static Load Cell 5 kN), and the machine is allowed to warm up. for 15 minutes. During this time, it is checked that the reinforcement test clips are installed on the machine. The load cell is canceled and balanced, and a set of frames is tested as follows: a frame is taken from its plastic storage bag and weighed. The weight (in grams) is entered into the computer associated with the Instron machine. The measured thickness of the armature (in inches) is entered, as the thickness of the specimen, three times into the computer associated with the Instron machine. An armature specimen is then placed in the tongs of the Instron machine, and the test is initiated via the keyboard of the Instron machine. After removal of the armature specimen, the measured breakpoint is entered into the computer associated with the Instron machine, and testing is continued until all armatures of a set have been tested.

Effet du rapport réactif hydrate de carbone : polvamine sur les propriétés des armatures de manteauEffect of Carbohydrate Reactive Ratio: Polvamine on the Properties of Coat Frames

On examine comme décrit ci-dessus, les armatures de manteau préparées avec différents rapports du dextrose monohydraté (DMH) à l’hexaméthylènediamine (HMDA) avec l’additif silane (ISIO200), à une vitesse de test de 25 mm/minute. les rapports pondéraux testés comprennent 90/10, 85/15, 80/20 et 75/25, respectivement.As discussed above, mantles were prepared with different ratios of dextrose monohydrate (DMH) to hexamethylenediamine (HMDA) with the silane additive (ISIO200) at a test speed of 25 mm / min. the weight ratios tested include 90/10, 85/15, 80/20 and 75/25, respectively.

Figure BE1020570A3D00391

Exemple : Essais laine de verre /fibres de verre)Example: Glass wool / fiberglass tests

Les comparaisons des qualités de deux liants glucose-hexaméthylènediamine avec un liant standard en termes de durcissement et de rigidité sur un produit en laine de verre (Ac+032 100 mm 1200 mm; 32 kg/m3 - 15m/minute) sont réalisées en mesurant la résistance au tronçonnage et la densité.Comparisons of the qualities of two glucose-hexamethylenediamine binders with a standard binder in terms of hardening and stiffness on a glass wool product (Ac + 032 100 mm 1200 mm, 32 kg / m3 - 15m / min) are performed by measuring cut resistance and density.

Liant 1 : 85% de glucose - 15% d’hexaméthylènediamine Liant 2 : 90% de glucose - 10% d’hexaméthylènediamineBinder 1: 85% glucose - 15% hexamethylenediamine Binder 2: 90% glucose - 10% hexamethylenediamine

On peut mesure la résistance au tronçonnage (avant autoclave) et la résistance au tronçonnage après action des intempéries (après autoclave) comme décrit dans la demande de brevet international, N° de publication WO 2008/089851 ou W02009/019235.Cut resistance (before autoclaving) and cut resistance after weathering (after autoclave) can be measured as described in International Patent Application Publication No. WO 2008/089851 or WO2009 / 019235.

Résistance au tronçonnage sur un liant standard :Cut resistance on a standard binder:

Figure BE1020570A3D00401

Résistance au tronçonnage du liant 1;Binding strength of binder 1;

Figure BE1020570A3D00402

Résistance au tronçonnage du liant 2:Binding resistance of binder 2:

Figure BE1020570A3D00411

Observations pendant l’essai : Le produit est plus brun sur la ligne avec les deux liants glucose-hexaméthylènediamine.Observations during the test: The product is browner on the line with the two glucose-hexamethylenediamine binders.

Conclusions : Avec les deux liants glucose-hexaméthylènediamine, les résultats de résistance au tronçonnage (qui est une résistance en traction longitudinale) montrent une amélioration significative ; et une amélioration significative est observée dans trois autres tests de rigidité (test « 60° », fléchissement observé lors d’un appui à 60° par chute ; test « table », fléchissement mesuré par rapport à un plan horizontal, et test Acermi, fléchissement mesuré à 35 cm du bord de la table).Conclusions: With the two glucose-hexamethylenediamine binders, the results of cut resistance (which is a longitudinal tensile strength) show a significant improvement; and a significant improvement is observed in three other rigidity tests ("60 °" test, sag observed during a 60 ° down load, "table" test, measured sag over a horizontal plane, and Acermi test, sag measured 35 cm from the edge of the table).

Exemple : Essai de panneau de particulesExample: Particle board test

Les comparaisons des qualités de panneaux de particules préparés en utilisant un liant urée-formaldéhyde (UF E0) et en utilisant un liant hydrate de carbone-polyamine (hexaméthylènediamine) sont réalisées dans les conditions suivantes :Comparisons of particle board grades prepared using a urea-formaldehyde binder (UF E0) and using a carbohydrate-polyamine binder (hexamethylenediamine) are performed under the following conditions:

Taille du panneau: 350 x 333 mm et essentiellement 10mm d’épaisseur (2 x 20 mm).Panel size: 350 x 333 mm and essentially 10mm thick (2 x 20 mm).

Température de la plaque : 195°C essentiellement, mais également 175 et 215°C Pression : 3,5 MPa (35 bar) cité - réel 35 kg/cm2, 56 bar à atteindre Densité cible : 650 kg/m3 Pré-formé préparé avant le pressage RésultatsPlate temperature: mainly 195 ° C, but also 175 and 215 ° C Pressure: 3.5 MPa (35 bar) quoted - actual 35 kg / cm2, 56 bar to reach Target density: 650 kg / m3 Pre-formed prepared before pressing Results

Figure BE1020570A3D00421

Tous les panneaux préparés semblent de bonne qualité : aucune fissure ou dégazage n’est observé. Les panneaux préparés avec cette formulation hydrate de carbone-polyamine concordent aux panneaux urée-formaldéhyde lorsqu’ils sont durcis pendant 150 secondes.All the panels prepared seem of good quality: no crack or degassing is observed. Panels prepared with this carbohydrate-polyamine formulation are consistent with urea-formaldehyde panels when cured for 150 seconds.

Claims (51)

1. Liant comprenant un produit polymère d’un réactif hydrate de carbone et d’une polyamine.A binder comprising a polymeric product of a carbohydrate reagent and a polyamine. 2. Liant selon la revendication 1, où le réactif hydrate de carbone est un polysaccharide.Binder according to claim 1, wherein the carbohydrate reagent is a polysaccharide. 3. Liant selon la revendication 1, où le réactif hydrate de carbone est un monosaccharide ou un disaccharide.Binder according to claim 1, wherein the carbohydrate reagent is a monosaccharide or a disaccharide. 4. Liant selon la revendication 1, où le réactif hydrate de carbone est un monosaccharide sous forme aldose ou cétose.4. Binder according to claim 1, wherein the carbohydrate reagent is a monosaccharide in aldose or ketose form. 5. Liant selon la revendication 1, où le réactif hydrate de carbone est choisi parmi le groupe consistant en le dextrose, le xylose, le fructose, la dihydroxyacétone et leurs mélanges.Binder according to claim 1, wherein the carbohydrate reagent is selected from the group consisting of dextrose, xylose, fructose, dihydroxyacetone and mixtures thereof. 6. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, où la polyamine est une polyamine primaire choisie parmi le groupe consistant en une diamine, une triamine, une tétramine et une pentamine.Binder according to any of claims 1 to 5, wherein the polyamine is a primary polyamine selected from the group consisting of a diamine, a triamine, a tetramine and a pentamine. 7. Liant selon la revendication 6, où la polyamine est H2N-Q-NH2, où Q est alkyle, cycloalkyle, hétéroalkyle ou cyclohétéroalkyle, chacun étant le cas échéant substitué.Binder according to claim 6, wherein the polyamine is H2N-Q-NH2, where Q is alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl or cycloheteroalkyl, each of which is optionally substituted. 8. Liant selon la revendication 7, où Q est un alkyle choisi parmi le groupe consistant en C2-C24.Binder according to claim 7, wherein Q is an alkyl selected from the group consisting of C2-C24. 9. Liant selon la revendication 7, où Q est un alkyle choisi parmi le groupe consistant en C2-Ce.Binder according to claim 7, wherein Q is an alkyl selected from the group consisting of C2-Ce. 10. Liant selon la revendication 7, où Q est un alkyle choisi parmi le groupe consistant en C3-C7.Binder according to claim 7, wherein Q is an alkyl selected from the group consisting of C3-C7. 11. Liant selon la revendication 7, où Q est alkyle en C6.Binder according to claim 7, wherein Q is C6 alkyl. 12. Liant selon la revendication 7, où Q est choisi parmi le groupe consistant en cyclohexyle, cyclopentyle et cyclobutyle.The binder of claim 7 wherein Q is selected from the group consisting of cyclohexyl, cyclopentyl and cyclobutyl. 13. Liant selon la revendication 7, où Q est benzyle.13. Binder according to claim 7, wherein Q is benzyl. 14. Liant selon la revendication 6, où la polyamine est une diamine choisie parmi le groupe consistant en le 1,6-diaminohexane et le 1,5-diamino-2-méthylpentane.The binder of claim 6, wherein the polyamine is a diamine selected from the group consisting of 1,6-diaminohexane and 1,5-diamino-2-methylpentane. 15. Liant selon la revendication 14, où la diamine est le 1,6-diaminohexane.Binder according to claim 14, wherein the diamine is 1,6-diaminohexane. 16. Liant selon la revendication 6, où la triamine est choisie parmi le groupe consistant en la diéthylènetriamine, la 1-pipérazineéthanamine et la bis(hexaméthylène-triamine.The binder of claim 6, wherein the triamine is selected from the group consisting of diethylenetriamine, 1-piperazineethanamine and bis (hexamethylene triamine. 17. Liant selon la revendication 6, où la tétramine est la triéthylènetétramine.Binder according to claim 6, wherein the tetramine is triethylenetetramine. 18. Liant selon la revendication 6, où la pentamine est la tétraéthylènepentamine.18. Binder according to claim 6, wherein pentamine is tetraethylenepentamine. 19. Liant selon la revendication 6, où la polyamine primaire est une polyéther-polyamine.Binder according to claim 6, wherein the primary polyamine is a polyether polyamine. 20. Liant selon la revendication 19, où la polyéther-polyamine est une diamine ou une triamine.The binder of claim 19, wherein the polyether polyamine is a diamine or a triamine. 21. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 20, où le rapport pondéral d’un réactif hydrate de carbone à la polyamine primaire se situe dans l’intervalle allant d’environ 1:1 à environ 30:1.A binder according to any one of claims 1 to 20 wherein the weight ratio of a carbohydrate reactant to the primary polyamine is in the range of from about 1: 1 to about 30: 1. 22. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 20, où le rapport pondéral d’un réactif hydrate de carbone à la polyamine primaire se situe dans l’intervalle allant d’environ 2:1 à environ 10:1.A binder according to any one of claims 1 to 20, wherein the weight ratio of a carbohydrate reactant to the primary polyamine is in the range of from about 2: 1 to about 10: 1. 23. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 22, où un extrait aqueux du produit polymère a un pH situé dans l’intervalle allant d’environ 5 à environ 9.The binder of any one of claims 1 to 22, wherein an aqueous extract of the polymeric product has a pH in the range of from about 5 to about 9. 24. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 23, où un extrait aqueux du produit polymère est essentiellement incolore.Binder according to any one of claims 1 to 23, wherein an aqueous extract of the polymeric product is essentially colorless. 25. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 24, où un extrait aqueux du produit polymère est capable de réduire le réactif de Benedict.Binder according to any one of claims 1 to 24, wherein an aqueous extract of the polymer product is capable of reducing Benedict's reagent. 26. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 25, où le produit polymère est exempt de phénol et exempt de formaldéhyde.26. Binder according to any one of claims 1 to 25, wherein the polymer product is free of phenol and free of formaldehyde. 27. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 26, où le réactif hydrate de carbone et la polyamine primaire sont non volatils.27. Binder according to any one of claims 1 to 26, wherein the carbohydrate reagent and the primary polyamine are non-volatile. 28. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 27, où le produit polymère réduit le réactif de Benedict.28. A binder according to any one of claims 1 to 27, wherein the polymer product reduces Benedict's reagent. 29. Liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 28, où le produit polymère absorbe fortement la lumière à 420 nm.Binder according to any one of claims 1 to 28, wherein the polymer product strongly absorbs light at 420 nm. 30. Procédé de préparation d’un ensemble de matières lié avec un liant polymère, comprenant : la préparation d’une solution contenant les réactifs pour produire le liant polymère et un solvant, où les réactifs comprennent un réactif hydrate de carbone et une polyamine ; le dépôt de la solution sur l’ensemble de matières ; la volatilisation du solvant pour former un produit non durci, et le fait de soumettre le produit non durci à des conditions qui provoquent la polymérisation du réactif hydrate de carbone et de la polyamine pour former le liant polymère.A process for preparing a polymeric binder bound set of materials, comprising: preparing a solution containing the reactants to produce the polymeric binder and a solvent, wherein the reagents comprise a carbohydrate reagent and a polyamine; depositing the solution on the set of materials; volatilizing the solvent to form an uncured product, and subjecting the uncured product to conditions that cause polymerization of the carbohydrate reagent and polyamine to form the polymeric binder. 31. Procédé selon la revendication 30, où l’ensemble de matières comprend des fibres choisies parmi le groupe consistant en des fibres minérales, des fibres d’aramide, des fibres céramiques, des fibres métalliques, des fibres de carbone, des fibres de polyimide, des fibres de polyester, des fibres de rayonne, et des fibres cellulosiques.The method of claim 30, wherein the set of materials comprises fibers selected from the group consisting of mineral fibers, aramid fibers, ceramic fibers, metal fibers, carbon fibers, polyimide fibers. , polyester fibers, rayon fibers, and cellulosic fibers. 32. Procédé selon la revendication 30, où l’ensemble de matières consiste en du charbon ou des particules de sable.32. The method of claim 30, wherein the set of materials consists of coal or sand particles. 33. Procédé selon la revendication 31, où les fibres de verre sont présentes en une quantité située dans l’intervalle allant d’environ 80% à environ 99% en poids.33. The process of claim 31 wherein the glass fibers are present in an amount ranging from about 80% to about 99% by weight. 34. Procédé selon la revendication 31, où l’ensemble de matières comprend des fibres cellulosiques.The method of claim 31, wherein the set of materials comprises cellulosic fibers. 35. Procédé selon la revendication 34, où les fibres cellulosiques sont présentes dans un substrat choisi parmi le groupe consistant en des copeaux de bois, la sciure, la pulpe de bois, le bois broyé, le jute, le lin, le chanvre et la paille.The process according to claim 34, wherein the cellulosic fibers are present in a substrate selected from the group consisting of wood chips, sawdust, wood pulp, milled wood, jute, flax, hemp and hemp. Straw. 36. Procédé selon la revendication 30, comprenant en outre, l’emballage du produit non durci dans un matériau d’emballage approprié pour le stockage.The method of claim 30, further comprising packaging the uncured product in a packaging material suitable for storage. 37. Procédé selon l’une quelconque des revendications 30-36, où la préparation de la solution comprend l’addition d’une quantité du réactif hydrate de carbone et d’une quantité de la polyamine primaire de sorte que le rapport pondéral se situe dans l’intervalle allant d’environ 2:1 à environ 10:1.37. A process according to any of claims 30-36, wherein the preparation of the solution comprises adding an amount of the carbohydrate reagent and an amount of the primary polyamine so that the weight ratio is in the range of from about 2: 1 to about 10: 1. 38. Procédé selon l’une quelconque des revendications 30-37, où la préparation de la solution comprend l’addition du réactif hydrate de carbone et de la polyamine à une solution aqueuse.38. A process according to any one of claims 30-37, wherein the preparation of the solution comprises adding the carbohydrate reagent and the polyamine to an aqueous solution. 39. Procédé selon la revendication 38, où la préparation de la solution comprend l’ajustement du pH de la solution dans la plage allant d’environ 8 à environ 12.39. The process of claim 38 wherein the preparation of the solution comprises adjusting the pH of the solution in the range of from about 8 to about 12. 40. Composition comprenant un ensemble de matières et un liant, le liant comprenant des produits polymères de la réaction entre un réactif hydrate de carbone et une polyamine, les produits polymères étant sensiblement insolubles dans l’eau.40. A composition comprising a set of materials and a binder, the binder comprising polymeric products of the reaction between a carbohydrate reagent and a polyamine, the polymeric products being substantially insoluble in water. 41. Composition selon la revendication 40, où l’ensemble de matières comprend des fibres choisies parmi le groupe consistant en des fibres minérales, des fibres d’aramide, des fibres céramiques, des fibres métalliques, des fibres de carbone, des fibres de polyimide, des fibres de polyester, des fibres de rayonne, et des fibres cellulosiques.The composition of claim 40, wherein the set of materials comprises fibers selected from the group consisting of mineral fibers, aramid fibers, ceramic fibers, metal fibers, carbon fibers, polyimide fibers. , polyester fibers, rayon fibers, and cellulosic fibers. 42. Composition selon la revendication 41, où l’ensemble de matières comprend des fibres de verre.42. The composition of claim 41, wherein the set of materials comprises glass fibers. 43. Composition selon la revendication 41, où l’ensemble de matières comprend des fibres cellulosiques.The composition of claim 41, wherein the set of materials comprises cellulosic fibers. 44. Composition selon la revendication 43, où les fibres cellulosiques sont présentes dans un substrat cellulosique choisi parmi le groupe consistant en des copeaux de bois, la sciure, la pulpe de bois et le bois broyé.44. The composition of claim 43, wherein the cellulosic fibers are present in a cellulosic substrate selected from the group consisting of wood chips, sawdust, wood pulp and milled wood. 45. Composition selon la revendication 40,, où le réactif hydrate de carbone est choisi parmi le groupe consistant en le dextrose, le xylose, le fructose, la dihydroxyacétone et leurs mélanges.45. The composition of claim 40, wherein the carbohydrate reagent is selected from the group consisting of dextrose, xylose, fructose, dihydroxyacetone and mixtures thereof. 46. Composition selon l’une quelconque des revendications 40 à 45, où la polyamine est choisie parmi le groupe consistant en une diamine, une triamine, une tétramine et une pentamine.46. The composition of any one of claims 40 to 45, wherein the polyamine is selected from the group consisting of a diamine, a triamine, a tetramine and a pentamine. 47. Composition selon la revendication 46, où la polyamine est H2N-Q-NH2, où Q est alkyle, cycloalkyle, hétéroalkyle ou cyclohétéroalkyle, chacun étant le cas échéant substitué.47. The composition of claim 46, wherein the polyamine is H2N-Q-NH2, wherein Q is alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl or cycloheteroalkyl, each optionally substituted. 48. Composition selon l’une quelconque des revendications 40 à 47, comprenant en outre, un composé contenant du silicium.48. The composition of any one of claims 40 to 47, further comprising a silicon-containing compound. 49. Composition selon la revendication 48, où le composé contenant du silicium est le gamma-aminopropyltriéthoxysilane, le gamma-glycidoxypropyltriméthoxysilane, l’amino-éthylaminopropyltriméthoxysilane, un silane oligomère amino-fonctionnel et leurs mélanges.49. The composition according to claim 48, wherein the silicon-containing compound is gamma-aminopropyltriethoxysilane, gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane, amino-ethylaminopropyltrimethoxysilane, amino-functional oligomeric silane, and mixtures thereof. 50. Composition selon la revendication 49, où le composé contenant du silicium est le gamma-aminopropyltriéthoxysilane.The composition of claim 49, wherein the silicon-containing compound is gamma-aminopropyltriethoxysilane. 51. Composition selon l’une quelconque des revendications 40 à 50, comprenant en outre, un inhibiteur de la corrosion, choisi parmi le groupe consistant en l’huile de dépoussiérage, le phosphate de monoammonium, le métasilicate de sodium pentahydraté, la mélamine, l’oxalate d’étain (II) et une émulsion fluide de méthylhydrogénosilicone.51. A composition according to any one of claims 40 to 50, further comprising a corrosion inhibitor, selected from the group consisting of dedusting oil, monoammonium phosphate, sodium metasilicate pentahydrate, melamine, tin oxalate (II) and a fluid emulsion of methylhydrogensilicone.
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