BR102019009641B1 - adesivo à base de materiais contendo látex e lignina e processo de produção do mesmo - Google Patents

Abstract

ADESIVO À BASE DE MATERIAIS CONTENDO LÁTEX E LIGNINA E PROCESSO DE PRODUÇÃO DO MESMO É descrito um adesivo à base de materiais contendo de látex de borracha natural e lignina em sua forma não-funcionalizada. O adesivo pode compreender celulose micro ou nanofibrilada ou cristalina, em sua forma não-funcionalizada. Também é descrito um processo de produção do referido adesivo, compreendendo etapas de adição dos componentes na mistura e agitação da mesma, realizado em condições de pressão e temperatura ambientes.

Description

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[0001] A presente descrição se refere a formulações adesivas à base de materiais contendo látex de borracha natural e lignina.

FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO

[0002] O primeiro documento de patente que descreve o uso de látex de borracha natural como matéria-prima para adesivos foi a patente norte americana US 3,965, datada de 26 de março de 1845. A referida patente descreve um processo de produção de um adesivo de contato com tacking (“pega”) para uso como revestimento protetor de bandagens têxteis destinadas para aplicações médicas.

[0003] Desde então, emulsões de látex de borracha natural foram largamente aplicadas em adesivos de contato destinados a inúmeros substratos por apresentar vantagens quando comparadas a látices poliméricos tais como acrílicos, estirenos, butadienos e vinílicos, entre outros. Dentre as vantagens dos adesivos de látex, aponta-se a formação de filmes homogêneos por solidificação por coalescência das partículas de polímero simultaneamente à evaporação da água presente na emulsão, a dispensa da adição de solventes orgânicos potencialmente tóxicos ao ambiente para formação dos filmes, alta compatibilidade com outros produtos químicos para aumentar ou melhorar a funcionalidade de adesão e a possibilidade de vulcanização a quente.

[0004] Para garantir o desempenho, a estabilidade e uma longa vida útil de formulações de adesivos de contato a partir de látex de borracha natural, é comum aditivar as fórmulações com espessantes, agentes preservantes ou microbiocidas, umectantes, antioxidantes, antiespumantes, álcalis em quantidade suficiente para garantir um pH acima de 9, plastificantes, resinas taquificantes e solventes.

[0005] Espessantes tradicionais no estado da arte compreendem derivados solúveis de celulose tais como metil-celulose, carboximetil-celulose ou hidroximetil- celulose e seus sais, alginatos, gelatina, caseína, amido, dextrose, xantana e outros carboidratos de baixo peso molecular, polímeros derivados do óxido de etileno e acrilatos solúveis em água.

[0006] Resinas taquificantes usuais no estado da técnica compreendem resinas terpênicas, resinas de cumarona-indeno, resinas naturais tais como a laca, e resinas hidrogenadas de cadeias longas, entre outras resinas.

[0007] Plastificantes mais usados no estado da técnica compreendem derivados de ftalatos, especialmente o dibutil e o dietilftalato.

[0008] A aderência de adesivos do estado da técncia é controlada através da adição de agentes desmoldantes, tais como o polietileno, ceras e parafinas, ou pela adição de emulsões de polímeros tais como acrilatos, acetatos (com destaque para etila, butila e vinila), álcool polivinílico e copolímeros tais como estireno/butadieno ou estireno/acrílicos.

[0009] Os álcalis geralmente mais usados no estado da técnica compreendem hidróxido de amônio e bórax, entre várias bases químicas. Solventes usuais, por sua vez, provêm da família dos aromáticos, principalmente xileno e tolueno. Os agentes antiespumantes geralmente mais adotados compreendem álcoois alifáticos e glicóis.

[0010] Eventualmente, formulações de adesivos à base de látex de borracha natural podem ser aditivadas por cargas orgânicas ou minerais tais como óxidos e carbonatos de metais alcalinos terrosos, óxidos metálicos, sílicas ou negros de fumo, ou por agentes de crosslinking, cura ou vulcanização, geralmente derivados de enxofre, peróxidos, óxidos metálicos, silanos ou uretanos, ou por agentes antichama, especialmente derivados de bromo e de fósforo.

[0011] Alguns éteres de celulose solúveis em água possuem aplicação como espessantes na fabricação de adesivos. Dentre os éteres mais utilizados pela indústria listam-se metil-celulose (MC), carboximetil-celulose (CMC), hidroxipropilmetil-celulose (HPMC), hidroxipropil-celulose (HPC) e suas formas hidrofobicamente modificadas tanto catiônica quanto aniônica (HMHPC), hidroxietil- celulose (HEC) e suas formas hidrofobicamente modificadas tanto catiônica quanto aniônica (HMHEC) e etilhidroxietil-celulose (EHEC), porém não se limitando a estes compostos.

[0012] Celulose em sua forma pura é um polissacarídeo de cadeia linear composto pela ligação entre si de várias centenas a milhares de unidades de D- glicose. Os comprimentos de cadeia das celuloses diferem em função da natureza da biomassa da qual a celulose é extraída. Celuloses provenientes de pastas de madeiras, como eucalipto ou pinho, têm comprimentos típicos de cadeia entre 300 e 1700 unidades de glicose, enquanto celuloses provindas de espécies fibrosas com aplicação têxtil, como o algodão, podem ter cadeias com até 10000 unidades de glicose. Algumas das propriedades da celulose dependem deste número de unidades de glicose que determinam o seu comprimento de cadeia, cristalinidade, ou grau de polimerização.

ESTADO DA TÉCNICA

[0013] Destarte, os processos de produção de adesivos de contato à base de látex de borracha natural aditivada por diferentes compostos são largamente conhecido e aplicada pelos que dominam o estado da arte, desde seu primeiro registro de patente no ano de 1845, supracitado.

[0014] Os documentos de patente US2373597, GB729739, GB737742, US2739954, GB799424, US2917422, GB853518, GB906562, US3152921, GB1080441, GB1081291, FR1443217, BE679596, NL6617241, GB1192871, BE753691, DE2340856, US3973563, JP1295779, JP1288684, JPS55142033, JP1769699, US4657960, US4684685, JP2116351, JP3544379, JP2688689, US5733958, IN191547, US5962147, JP2002238360, IN2002DE00587, AU2002365368, US7235294, BRPI0505995, CN101967356, CN103360985 e CN106634681 são alguns exemplos da formulação e da aplicação de adesivos de contato à base de látex de borracha natural aditivadas por diferentes substâncias aplicados para adesão ou tratamento superficial de substratos.

[0015] O documento de patente PI 0102823-5 revela um processo para fabricação de adesivos para superfícies de vidros, cerâmicas, alvenarias e plásticos à base de látex de borracha natural modificado por polifosfato, à temperatura ambiente e sob agitação, resultando em um adesivo biodegradável em base aquosa com alta molhabilidade, adesão e poder de cobertura sobre as superfícies dos substratos citados. Em contraposição, a tecnologia proposta na presente descrição dispensa o uso de aditivação da formulação do adesivo por polifosfato para melhorar a adesão a substratos de semelhante natureza.

[0016] O documento de patente GB1455744 descreve um processo para produzir uma formulação adesiva à base de látex de borracha natural para união de compensados de madeira. A anterioridade citada promove a estabilidade do látex de borracha natural pela inclusão de um estabilizador não iônico ou de dissulfuretos. A formulação é aditivada por agentes de vulcanização convencionais, cargas e extensores inertes e por resinas sintéticas em proporções adequadas em peso, tais como uréia-formaldeído, fenol-formaldeído ou uma mistura de uréia-formaldeído (75%) e melamina-formaldeído (25%).

[0017] O documento de patente JP1761276 reporta a produção de painéis a partir de cavacos e aparas de madeira usando um adesivo à base de látex de borracha natural como elemento ligante das partículas, para subseqüente prensagem a quente do painel. A fim de conferir durabilidade à placa, um agente de vulcanização é disperso no látex.

[0018] Os ensinamentos da presente descrição diferem das anterioridades citadas pois dispensam a adição de aditivos e resinas, e têm como vantagem a adesão a frio, sem necessidade de cura do adesivo a quente por vulcanização.

[0019] O documento de patente PI 9603408-4 revela um processo de produção de um adesivo de contato em base aquosa não tóxico para placas compostas por madeira aglomerada, cortiça, madeira, pisos vinílicos e ladrilhos de policloreto de vinila, entre outros materiais. A anterioridade difere da descrição aqui proposta por conter em sua composição o látex de borracha natural associado a resinas tais como copolímeros à base de ésteres de ácido acrílico, terpolímeros de acetato de polivinila, resinas taquificantes, resinas elastoméricas à base de poliéster poliuretano, e associado a outros aditivos, tais como cargas minerais, para que possa atender ao seu propósito final.

[0020] O uso de nanocristais e nanofibrilas de celulose foi reportado no documento de patente US 6103790 como aditivos de emulsões de látices para a produção de adesivos, tintas e vernizes à base de água, assim como coadjuvantes para a manufatura de filmes por evaporação ou liofilização das emulsões de látices e para a manufatura de objetos por processos mecânicos de compressão ou de injeção. Contudo, os ensinamentos da anterioridade ora citada diferem dos aqui propostos quanto à origem e aplicação dos nanocristais e nanofibrilas de celulose. Na referida anterioridade, a microcelulose provêm de diferentes algas e de animais marinhos cordados do subfilo Tunicata, principalmente da classe das ascídeas. Celuloses oriundas de fontes animais são essencialmente cristalinas devido à natureza intrínseca de suas cadeias primárias e secundárias serem entrelaçadas de forma desordenada, dificultando a separação e dissolução das mesmas, e promovendo um agrupamento de regiões cristalinas que conferem alto grau de rigidez. A adição de celulose na referida anterioridade é efetivada para conferir dureza aos filmes de adesivos, tintas e vernizes, diferindo da aplicação como agente reológico proposta para as micro e nanoceluloses de origem vegetal da invenção aqui proposta. Ainda, na referida anterioridade, as emulsões de látices aditivados são de base acrílica ou estireno-acrílica, diferentemente das emulsões à base de látex de borracha natural citadas nesta invenção.

[0021] A adição de micro ou nanocelulose às formulações de adesivos à base de látex natural, conforme proposto na presente descrição, substitui os éteres de celulose na sua aplicação como espessantes e contribui com adicionais funcionalidades para os adesivos, as quais não são possibilitadas pelo uso dos espessantes tradicionais no estado da arte. A concentração da micro ou da nanocelulose pode ser facilmente ajustada nas formulações adesivas com o intuito de se obter propriedades reológicas ideais para a aplicação física do adesivo.

[0022] O documento de patente KR 100673507 descreve um processo para produção de um adesivo de contato ambientalmente sustentável à base de água para colagem de papel em substratos tais como paredes, pisos e carpetes de madeira, entre outros, com excelente adesão do papel aos referidos substratos e oferecendo elevada resistência mecânica. O referido adesivo é uma emulsão líquida de látex de borracha natural em água, espessada por carboximetil-celulose (CMC), e não apresenta odor de amônia, pois a formulação é aditivada com ácido oxálico para promover a reação de neutralização dos álcalis amoniacais e atenuar o odor do adesivo. Tais adesivos à base de látex de borracha natural são susceptíveis com o passar do tempo à ação microbiológica, que promove a quebra das cadeias poliméricas e impacta negativamente propriedades essenciais para o desempenho do adesivo, por exemplo reduzindo sua viscosidade ou promovendo aglomeração de partículas e formação de grânulos. O uso de espessantes à base de éteres de celulose tais como a CMC acentua ainda mais a propensão ao ataque microbiológico. Para atenuar este efeito e prolongar a vida útil do adesivo, adesivos à base de látex de borracha natural e espessantes celulósicos costumam ser aditivados com agentes preservantes e/ou com uma suficiente quantidade de álcalis para elevar o pH acima de 10, de forma a inibir ou retardar o ataque. Álcalis amoniacais são os mais baratos e os mais eficientes para esta finalidade, porém trazem como consequência indesejável a exalação de fortes odores durante a secagem ou cura do adesivo, que causam problemas de exposição ocupacional e danos à saúde dos trabalhadores. A tecnologia proposta na presente descrição dispensa o uso de espessantes à base de éteres de celulose já que o ajuste de viscosidade se dá pela interação da micro e nanocelulose com o látex. É notório no estado da arte que celuloses em escala micro e nanométrica são menos propensas a ataques microbiológicos, e sua aplicação como espessantes na tecnologia aqui proposta dispensa a necessidade de se adicionar uma grande quantidade de álcalis amoniacais para elevar o pH acima de 10 ou de se adicionar agentes preservantes para estabilizar a formulação.

[0023] Processos de preparação de aditivos para compósitos por mistura de látex de borracha natural com nano ou microcristais ou fibrilas de celulose já são conhecidos e aplicados no estado da arte, para usos diferentes do descrito nesse pedido. A patente CN104530496 é um dos exemplos, onde temos uma suspensão de nano ou microcristais de celulose originários de papel e papelão reciclados, extraídos por métodos mecânicos, e adicionados ao látex de borracha natural. A suspensão é produzida por agitação e adicionalmente aditivada com uma suspensão de CaCl2 e negro de fumo. As etapas seguintes são precipitação, lavagem e secagem da suspensão para se obter um precipitado contendo partículas sólidas de látex natural e celulose cristalina cuja aplicação proposta é a de aditivo para compósitos de polímeros e borrachas. A presença da celulose cristalina substitui parcialmente a adição de negro de fumo aos compósitos visando melhoria de sua resistência mecânica. O aditivo pode ser processado nos compósitos de polímero e borracha via processos tradicionais de produção de vários produtos à base de compósitos de borracha, como mangueiras e pneus.

[0024] O documento de patente CN107474343 apresenta outro exemplo de usos de misturas de látex de borracha natural com nano ou microfibrilas de celulose e descreve um método para misturar lentamente, sob temperatura ambiente, um látex diluído de borracha natural a um emulsionante e à nanocelulose cristalina proveniente de ascídeas para obter uma pré-mistura que será adicionalmente coagulada, seca e adicionada a compostos de borracha para posterior vulcanização.

[0025] Ademais, o estado da arte comporta registros do uso de celulose em sua forma não-funcionalizada como componente de formulações adesivas com objetivo de conferir maior resistência mecânica e dureza ao filme adesivo coalescido após aplicação e secagem sobre o substrato, como reporta a patente CN101864252. Esse documento de patente versa sobre a preparação de uma formulação adesiva em base aquosa a partir da mistura de látex de borracha natural, celulose e talco, de baixo impacto ambiental e para uso na colagem de carpetes e tapetes em pisos e substratos afins.

[0026] O uso de lignina como aditivo para produção de compósitos poliméricos e elastoméricos com propriedades mecânicas e químicas diferenciadas já é conhecido e aplicado no estado da arte. O documento de patente CN102718995 discorre sobre borracha natural não-vulcanizada reforçada por lignina e ao seu método de produção. A borracha industrial reforçada por lignina é formada pela coagulação e secagem de uma suspensão de lignina misturada ao látex de borracha natural, a plastificantes e óleos e oferece uma variação de formulação onde a lignina é adicionada ao látex em suspensão aquosa aditivada por cargas inorgânicas. Conforme os ensinamentos do referido documento, a lignina é previamente tratada com substâncias químicas para promover o ancoramento às partículas do látex, assim promovendo uma maior velocidade nos processos de coagulação e secagem sem perda das propriedades físicas e mecânicas da borracha, e reduzindo o consumo energético para a fabricação da borracha.

[0027] A possibilidade de usar lignina ou seus derivados como um agente de promoção de ancoramento também é conhecida, e um exemplo de abordagem está descrito no documento de patente JP2002226812, que versa sobre a produção de um agente adesivo à base de látex de borracha natural aditivado com sais de ácidos lignossulfônicos, destinado para melhorar a ancoragem da superfície de fibras de carbono para que possam ser aplicadas como cargas de reforço de borrachas.

[0028] Contudo, a aplicação da lignina em forma não funcionalizada como ingrediente em formulações adesivas tem sido investigada há décadas e não existem registros de sucesso nesta forma de aplicação, a não ser que esteja associada a outros compostos tais como o furfural ou taninos, ou funcionalizada através de reações de condensação, como por exemplo, com o glioxal.

BREVE DESCRIÇÃO DO OBJETO

[0029] É descrito um adesivo à base de materiais contendo de látex de borracha natural e lignina em sua forma não-funcionalizada. Em sua modalidade preferida, o adesivo compreende ainda celulose cristalina ou fibrilada, em escala micro ou nanométrica, em sua forma não-funcionalizada.

[0030] Também é descrito um processo de produção do referido adesivo. Este processo compreende: (i) adicionar lignina na forma sólida (em pó) a uma dispersão coloidal de látex de borracha natural em meio aquoso com pH igual ou maior a 9; (ii) opcionalmente, adicionar celulose cristalina ou fibrilada à dispersão; (iii) agitar vigorosamente a mistura por um periodo entre 10 e 30 minutos, em condições de temperatura e pressão ambiente.

[0031] O adesivo resultante desse processo é ambientalmente sustentável por ser à base de água e não necessita de cura sob temperatura ou sob pressão, tendo ganho em relação ao estado da arte por ser passível de utilização em substratos díspares, que antes não eram possíveis, com destaque para substratos de alumínio.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0032] A Figura 1 é uma imagem fotográfica da ruptura de um corpo de prova de madeira compensada submetido a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas por uma modalidade de formulação adesiva 1 do exemplo 1 da presente descrição.

[0033] A Figura 2 apresenta imagens obtidas por microtomografia de raios X da interface e do interior de duas tiras de madeira compensada unidas por uma modalidade formulação adesiva 1 do exemplo 1 da presente descrição.

[0034] A Figura 3 é uma imagem fotográfica da ruptura de corpos de prova de madeira MDF submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas por uma modalidade formulação adesiva 1 do exemplo 2 da presente descrição.

[0035] A Figura 4 apresenta imagens obtidas por microtomografia de raios X da interface e do interior de duas tiras de madeira MDF unidas por uma modalidade formulação adesiva 1 do exemplo 2 da presente descrição.

[0036] A Figura 5 demonstra uma imagem fotográfica da ruptura de corpos de prova de papel sulfite submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas por uma modalidade formulação adesiva 1 do exemplo 3 da presente descrição.

[0037] A Figura 6 demonstra uma imagem fotográfica da ruptura de corpos de prova de papelão submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas por uma modalidade formulação adesiva 1 do exemplo 4 da presente descrição.

[0038] A Figura 7 é uma imagem fotográfica de corpos de prova compostos por papel-papelão submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas por uma modalidade formulação adesiva do exemplo 5 da presente descrição.

[0039] A Figura 8 é uma representação esquemática de um corpo de prova de madeira para ensaio de tração conforme previsto no exemplo 8 da presente descrição.

[0040] A Figura 9 é uma imagem fotográfica de três modalidades de formulações adesivas da presente descrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO OBJETO

[0041] É descrito um adesivo à base de materiais contendo látex de borracha natural e lignina não-funcionalizada.

[0042] Em uma modalidade da descrição, é provido um adesivo compreendendo uma suspensão coloidal de látex de borracha natural em meio aquoso misturada a lignina não-funcionalizada.

[0043] Em uma modalidade da descrição, o látex de borracha natural é extraído em uma solução amoniacal, com pH > 9 para evitar a sua coagulação. Essa solução compreende 0,1 a 3% em massa de um álcali selecionado do grupo compreendendo hidróxidos de amônio, de sódio, de cálcio, de magnésio, de potássio e sais como bicarbonato de sódio. Uma vez que a lignina se solubiliza apenas em meio aquoso básico, essa característica permitiu superar dificuldades técnicas relacionadas com o preparo do adesivo, pois não foi necessário a adição de componentes que alterassem o pH do meio aquoso para estabilizar a suspensão.

[0044] Em uma modalidade da descrição, é provido um adesivo compreendendo uma suspensão coloidal de látex de borracha natural em meio aquoso misturada a lignina e a micro ou nanocelulose em forma cristalina ou fibrilada, sendo a lignina e a celulose não-funcionalizadas. Nota-se nessa modalidade que a adição de celulose auxilia na dispersão da lignina, possibilitando aumento da proporção de lignina em relação ao látex. A celulose também apresenta propriedade de agente espessante, o que permitiu superar algumas dificuldades técnicas relacionadas com o preparo do adesivo.

[0045] Em uma modalidade da descrição, o adesivo compreende até 5% de nanocelulose e de 0,1% a 20% de lignina, ambas expressas em massa em base seca, sendo a proporção massica em base seca complementada pela quantidade de látex.

[0046] Nesta descrição, “látex de borracha natural” compreende o produto natural registrado sob o número CAS 9006-04-6 proveniente preferencialmente da Hevea brasiliensis, não se restringindo a esta espécie e a sua origem.

[0047] Nesta descrição, “lignina” compreende o polímero orgânico aromático de origem natural em sua forma não funcionalizada, encontrado em todas as plantas vasculares e componente da parede celular das fibras de espécies lenhosas e de espécies de capins, constituído pelo crosslinking de grupos fenólicos em proporções variáveis, registrado sob o número CAS 9005-53-2, e ainda compreende as ligninas extraídas destas espécies através de diferentes processos, tais como: a lignina obtida pelo processo organossolve, registrada sob o número CAS 8068-03-9, a lignina obtida pelo processo Kraft, registrada sob o número CAS 8068-05-1, e a lignina álcali obtida através do processo de oxidação, registrada sob o número CAS 68512-36-7, não se limitando, contudo, a estes processos de extração.

[0048] Nesta descrição, “celulose” compreende o polímero de celulose em sua forma não funcionalizada, registrado sob o número CAS 9004-34-6. Dentro da denominação “celulose” empregada nesta descrição, estão compreendidas diferentes formas cristalinas do polímero, incluindo celuloses micro e nanocristalinas, e arranjos de macro, micro ou nanofibras de celulose de diferentes dimensões e razões de aspecto, referidas como celuloses micro ou nanofibriladas.

[0049] Nesta descrição, micro e nanoceluloses compreendem celuloses parcialmente despolimerizadas extraídas das cadeias da celulose. As regiões cristalinas podem ser isoladas e extraídas das regiões amorfas por processos mecânicos e químicos, exposição a enzimas, explosão a vapor ou por hidrólise ácida usando líquidos iônicos ou ácidos minerais, tais como H2SO4, HCl e HBr. O grau de extração pode ser controlado de forma a gerar micro e nanoceluloses com grau de polimerização tipicamente inferior a 400, que são assim facilmente dispersas em água, e para apresentar propriedades que adéquem as micro e nanoceluloses a sua aplicação final, tais como tamanho controlado de partícula (geralmente entre 5 μm e 5 nm), baixa densidade, índice de compressibilidade, ângulo de repouso, porosidade, capacidade de sorção, capacidade de expansão volumétrica, índice de cristalinidade e tamanho dos cristalitos, funcionalidades reológicas e propriedades mecânicas diferenciadas, tais como alta dureza e elevada resistência à tração.

[0050] Nesta descrição, micro e nanoceluloses podem ser provenientes de espécies de madeiras, como eucalipto e pinho, espécies fibrosas, como algodão, e da cana-de-açúcar, não se limitando a estas espécies.

[0051] Os adesivos aqui descritos podem ser usados para a colagem ou acabamento superficial de metais ou ligas metálicas, vidros, plásticos e substratos celulósicos de diferentes composições, sendo a colagem possível entre substratos de mesma natureza, como papel-papel, madeira-madeira, metal-metal, vidro-vidro, plástico-plástico, ou entre substratos de naturezas distintas, como papel-madeira, papelão-papel, metal-plástico.

[0052] O uso do adesivo para colagem ou acabamento superficial de substratos celulósicos refere-se a aplicação em substratos selecionados do grupo compreendendo madeiras tais como peroba, mogno, ipê, aroeira, carvalho, pinho, eucalipto, cedro, jacarandá, jacareúba, macaúba, itaúba e nogueira entre outras, resíduos do processamento e do tratamento de madeiras, madeiras provenientes de demolição, compensados produzidos de madeiras incluindo MDF, MDP entre outros, celulose e seus derivados incluindo polpa celulósica in natura e branqueada, fibras de celulose, filmes de celulose, compósitos de celulose, mantas e tecidos celulósicos, celulose regenerada, celofane e seus filmes e seus derivados entre outros, papéis e seus derivados incluindo papel cartão, papel sulfite entre outros, papelão, embalagens constituídas por celulose e seus derivados, tecidos produzidos a partir de fibras celulósicas e suas composições. Os referidos substratos celulósicos podem ter sido submetidos a tratamentos superficiais antes da aplicação do adesivo, tratamentos esses selecionados do grupo compreendendo pulverização, pincelamento, polimento, aplicação de tintas, ceras, esmaltes, vernizes e/ ou graxas.

[0053] O uso do adesivo em substratos metálicos pode ser para a adesão ou revestimento de substratos metálicos selecionados do grupo compreendendo alumínio, latão, prata, ouro, cobre, aço inox, platina, ferro, aço carbono de diferentes composições, ou qualquer liga metálica destes materiais. Os referidos substratos metálicos podem ter sido submetidos a tratamentos superficiais antes da aplicação do adesivo, tratamentos esses selecionados do grupo compreendendo polimento, aplicação de tintas, ceras, esmaltes, vernizes e ou graxas, oxidação, corrosão, anodização, flambagem, descarga corona ou descarga elétrica, amalgamação, fosfatização, nitretação, sulfetação, carbetação, diamantação, irradiação, recobrimento com filmes através de pintura eletrostática, evaporação ou eletrodeposição.

[0054] O uso do adesivo em substratos inorgânicos pode ser para adesão ou revestimento de substratos inorgânicos selecionados do grupo compreendendo cerâmicas, vidros preferencialmente compostos por silicato de alumínio, borossilicato, soda-cal, sílica fundida e chumbo e placas de sílica. O referidos substratos inorgânicos podem ter sido submetidos a tratamentos superficiais antes da aplicação do adesivo, tratamentos esses selecionados do grupo compreendendo polimento, têmpera, coloração, adição de resinas e jateamento.

[0055] O uso do adesivo em substratos poliméricos pode ser para a adesão ou revestimento de substratos poliméricos selecionados do grupo compreendendo elastômeros de diferentes origens e composições, termoplásticos de diferentes origens e composições, termofixos de diferentes origens e composições, seus compósitos e nanocompósitos, suas blendas, espumas e filmes, e tecidos produzidos a partir de fibras sintéticas e suas composições. O referidos substratos poliméricos podem ter sido submetidos a tratamentos superficiais selecionados do grupo compreendendo polimento, jateamento, irradiação por ultravioleta, funcionalização e tingimento por pigmentos.

[0056] Em uma modalidade particular da descrição, são adicionados outros ingredientes à formulação adesiva tais como biocidas, coalescentes, corretores de pH, agentes reológicos ou agentes para ajuste de viscosidade, não se limitando a estas naturezas de ingredientes.

[0057] Também é descrito um processo de produção do referido adesivo à base de materiais contendo látex de borracha natural e lignina não-funcionalizada.

[0058] Em uma modalidade, o processo compreende as etapas de: adicionar lignina na forma sólida (em pó) em uma dispersão coloidal de látex de borracha natural em meio aquoso com pH igual ou maior a 9; e, agitar vigorosamente a mistura por um periodo entre 10 e 20 minutos, em condições de temperatura e pressão ambiente, com uso de agitador de qualquer natureza, como exemplo um agitador magnético operando entre 1350 e 1650 rpm.

[0059] Em uma modalidade preferida, o processo compreende ainda a etapa de adicionar micro ou nanocelulose à dispersão coloidal, antes de agitar a mistura. A celulose adicionada pode ser micro ou nanocelulose fibrilada ou cristalina, estando na forma de dispersão aquosa com teor de sólidos de até 5% em massa em base seca, estando em forma sólida (pó) ou na forma de dispersão aquosa com teor de sólidos de até 5% em massa em base seca.

[0060] A partir da presente descrição, é possível efetuar diferentes composições e aplicar diferentes etapas para preparar as formulações variando a origem, a natureza estrutural, a quantidade e a ordem de adição dos seus constituintes, a composição do meio solvente, a ordem de inserção de aditivos e de ingredientes, a temperatura de solubilização, a velocidade ou o tempo de agitação da mistura, não se limitando a estas variáveis de processo.

[0061] A invenção poderá ser melhor compreendida através dos exemplos, não limitantes, que seguem.

EXEMPLOS DE CONCRETIZAÇÃO

[0062] Exemplo 1: Preparação de dispersões adesivas para colagem de madeiras compensadas.

[0063] Neste exemplo foram preparadas duas formulações de adesivos de contato que foram comparadas quanto ao seu desempenho em adesão com um adesivo comercial denominado Cascola Cascorez Universal, produto da empresa multinacional Henkel. A Cascola Cascorez Universal, citada neste e nos demais exemplos, é uma cola conhecida pelo mercado consumidor, usada para as mesmas aplicações propostas para o adesivo da presente descrição. É uma dispersão aquosa à base de poliacetato de vinila (PVA) preferencialmente aplicada para adesão por contato por prensagem a frio ou a quente de materiais porosos como artefatos de madeira, laminados plásticos, papéis e papelão, constituindo-se assim em um padrão de referência apropriado para avaliar o desempenho das formulações propostas nesta descrição.

[0064] A formulação 1 foi preparada contendo 95% látex : 5% lignina em massa em base seca e a formulação 2 foi preparada para conter 94% látex : 5% lignina : 1% nanocelulose em massa em base seca.

[0065] O processo de produção de ambas formulações compreendeu a adição inicial da lignina sólida à dispersão aquosa de látex de borracha natural em pH > 9 e a seguir, apenas no caso da formulação 2, foi adicionada a nanocelulose fibrilada à dispersão. A lignina usada é proveniente do bagaço de cana de açúcar e a nanocelulose é proveniente do eucalipto. A lignina está em forma sólida (pó) e a nanocelulose fibrilada em forma de dispersão aquosa com teor de sólidos equivalente a 2,1% em massa em base seca da solução. A dispersão resultante foi deixada sob agitação magnética a 1500 rpm, por 15 min, a 25 °C, sendo que ao final da agitação a lignina estava completamente dispersa no meio, tendo o adesivo atingido viscosidade adequada para aplicação com aplicador tipo rolo.

[0066] A eficiência de adesão das formulações adesivas 1 e 2 comparadas à da formulação comercial foi avaliada por um ensaio de tração adaptado da norma ISO 6237:2017. Foram confeccionadas 60 tiras de madeira compensada de dimensão 8 cm x 2,5 cm x 1,2 cm. Uma camada de aproximadamente 60 mg da formulação adesiva a ser avaliada (formulação adesiva 1, 2 ou formulação comercial) foi aplicada a 25 °C usando um aplicador do tipo rolo sobre a superfície de uma tira definindo uma área de adesão com dimensão 2 cm x 2,5 cm e recobrindo totalmente esta área. Após a aplicação da formulação adesiva, a face desta tira impregnada com adesivo foi unida à face de outra tira sem adesivo a uma força compressiva de aproximadamente 4 N durante 25 s. Foram preparados 30 corpos de prova, 10 para cada formulação, que foram condicionados por 120 h a 22 ± 2 °C e 58 ± 3% de umidade e, posteriormente, submetidos a ensaio de tração segundo a ISO 6237:2017, tendo sido aplicada uma velocidade de tração de 5 mm/min.

[0067] A Figura 1 é uma imagem fotográfica da ruptura dos referidos corpos de prova de madeira compensada submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas pela formulação adesiva 1 produzida conforme este exemplo 1. A ruptura se deu em uma porção de um dos corpos de prova, e não na seção unida pelo adesivo, demonstrando boa aderência e resistência ao cisalhamento da seção de madeira compensada unida pelo adesivo.

[0068] A Figura 2 apresenta duas imagens obtidas por microtomografia de raios X da interface e do interior de duas tiras de madeira compensada unidas pela formulação adesiva 1 produzida conforme este exemplo 1, contendo 95% látex e 5% lignina em massa em base seca. À esquerda da figura encontra-se uma imagem tridimensional (3D) do conjunto e à direita encontra-se uma imagem bidimensional (2D) de um corte da imagem tridimensional no interior do conjunto.

[0069] Nas imagens, é possível observar uma região de adesão (A) que corresponde à interface entre duas tiras (B e C) unidas pelo filme do adesivo. A fase praticamente contínua na região de adesão (A), onde ocorre a adesão, aponta uma interface muito pouco pronunciada decorrente da coalescência e secagem do filme adesivo sobre a região de contato dos corpos de prova, demonstrando excelente interação entre as madeiras e o adesivo.

[0070] A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para o módulo de elasticidade (MPa) das formulações 1 e 2 comparados ao desempenho dos corpos de prova colados pela formulação comercial de PVA. O módulo de elasticidade é expresso como a média dos módulos elásticos medidos para cada conjunto de 10 corpos de prova.

[0071] Tabela 1. Valor médio de módulo de elasticidade obtido no ensaio de tração de madeira compensada para as formulações adesivas 1 e 2 comparados ao desempenho da formulação comercial à base de PVA.

[0072] Ambas formulações adesivas (1 e 2) apresentaram desempenho semelhante ao adesivo comercial para estes substratos.

[0073] Após o teste de tração, observou-se para as formulações 1 e 2 o corpo de prova rompeu em uma porção fora da região de adesão (A). A Figura 1 ilustra este resultado para a formulação 1 e é complementada pela Figura 2 que apresenta as regiões da junta adesiva analisadas por microtomografia de raios-X com imagens da região de adesão (A) que contém o adesivo e as tiras (B e C). Na Figura 2, as micrografias à esquerda (imagem 3D) e à direita (imagem 2D) mostram uma interface praticamente imperceptível entre as duas madeiras, apontando uma boa interação entre as duas madeiras e o adesivo.

[0074] Exemplo 2: Preparação de dispersões adesivas para colagem de Madeiras MDF.

[0075] Neste exemplo foram preparadas duas formulações semelhantes ao exemplo 1, não tendo sido efetuada uma comparação de desempenho com o adesivo comercial, uma vez que o exemplo 1 para substrato de madeira apresentou um desempenho semelhante entre as formulações desta invenção em comparação ao adesivo comercial para estes substratos.

[0076] A formulação 1 foi preparada para conter 95% látex: 5% lignina em massa em base seca e a formulação 2 foi preparada para conter 94% látex: 5% lignina : 1% nanocelulose em massa em base seca.

[0077] O processo de produção de ambas formulações compreendeu a adição inicial da lignina à dispersão aquosa de látex de borracha natural em pH > 9 e a seguir, apenas no caso da formulação 2, foi adicionada a nanocelulose à dispersão. A lignina usada provém do bagaço de cana de açúcar e a nanocelulose provém do eucalipto. A lignina está em forma sólida (pó) e a nanocelulose em forma de dispersão aquosa com teor de sólidos equivalente a 2,1% em massa em base seca. A dispersão resultante foi deixada sob agitação magnética por 15 min a 25 °C para a devida homogeneização, sendo que ao final da agitação a lignina estava completamente dispersa no meio, tendo o adesivo atingido viscosidade adequada para aplicação com aplicador tipo rolo.

[0078] A eficiência de adesão das formulações adesivas 1 e 2 foi avaliada por um ensaio de tração adaptado da norma ISO 6237:2017. Foram confeccionadas 40 tiras de madeira MDF na dimensão 8 cm x 2,5 cm x 0,3 cm. Uma camada de aproximadamente 60 mg da formulação adesiva a ser avaliada (formulação adesiva 1 e 2) foi aplicada a 25 °C usando um aplicador do tipo rolo sobre a superfície de uma tira, definindo uma área de adesão com dimensão 2 cm x 2,5 cm e recobrindo totalmente esta área. Após a aplicação da formulação adesiva, a face da tira recoberta por adesivo foi unida à face de uma tira sem adesivo a uma força compressiva de aproximadamente 4 N por 25 s. Foram preparados 20 corpos de prova, 10 para cada formulação, que foram condicionados por 120 h a 22 ± 2 °C e 58 ± 3% de umidade e posteriormente submetidos a ensaio de tração segundo a ISO 6237:2017, tendo sido aplicada uma velocidade de tração de 5 mm/min.

[0079] A Figura 3 é uma imagem fotográfica da ruptura de corpos de prova de madeira MDF submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas pela formulação adesiva 1 produzida no exemplo 2 desta invenção. A ruptura se deu em uma porção de um dos corpos de prova, e não na seção unida pelo adesivo, demonstrando boa aderência e resistência ao cisalhamento da seção de madeira MDF unida pelo adesivo.

[0080] A Figura 4 apresenta imagens obtidas por microtomografia de raios X da interface e do interior de duas tiras de madeira MDF unidas pela formulação adesiva 1 desenvolvida neste exemplo 2, contendo 95% látex e 5% lignina em massa em base seca. À esquerda da figura encontra-se uma imagem tridimensional (3D) do conjunto e à direita encontra-se uma imagem bidimensional (2D) de um corte do interior do conjunto. Nas imagens, é possível observar uma região de adesão (A) que corresponde à interface entre duas tiras (B e C) unidas pelo filme do adesivo. A fase praticamente contínua na região (A), onde ocorre a adesão, aponta uma interface muito pouco pronunciada decorrente da coalescência e secagem do filme adesivo sobre a região de contato dos corpos de prova, demonstrando excelente interação entre as madeiras e o adesivo.

[0081] A Tabela 2 apresenta os resultados obtidos para o módulo elástico (MPa) das formulações 1 e 2. O módulo elástico é expresso como a média dos módulos elásticos medidos para cada conjunto de 10 corpos de prova.

[0082] Tabela 2. Valor médio de módulo elástico obtido no ensaio de tração de madeira MDF para as formulações adesivas 1 e 2.

[0083] Após o teste de tração, observou-se para as formulações 1 e 2 o descolamento de madeira de uma tira e adesão deste material na face da outra tira do corpo de prova. A Figura 3 ilustra este resultado para a formulação 1 e é complementada pela Figura 4 que apresenta as regiões da junta adesiva analisadas por microtomografia de raios-X com imagens da interface (A) que contém o adesivo e as tiras (B e C). Na Figura 4, as micrografias à esquerda (imagem 3D) e à direita (imagem 2D) mostram uma interface praticamente imperceptível entre as duas madeiras, apontando uma boa interação entre as duas madeiras e o adesivo.

[0084] Exemplo 3: Preparação de dispersões adesivas para colagem de papel sulfite.

[0085] Neste exemplo foram preparadas duas formulações que foram comparadas quanto ao seu desempenho em adesão com Cascola Cascorez Universal, produto da empresa Henkel, à base de poliacetato de vinila (PVA).

[0086] A formulação 1 foi preparada para conter 95% látex: 5% lignina em massa em base seca e a formulação 2 foi preparada para conter 94% látex: 5% lignina: 1% nanocelulose em massa em base seca.

[0087] O processo de produção de ambas formulações compreendeu a adição inicial da lignina à dispersão aquosa de látex de borracha natural em pH > 9 e a seguir, apenas para a formulação 2, foi adicionada a nanocelulose fibrilada à dispersão. A lignina usada provém do bagaço de cana de açúcar e a nanocelulose provém do eucalipto. A lignina está em forma sólida (pó) e a nanocelulose fibrilada em forma de dispersão aquosa com teor de sólidos equivalente a 2,1% em massa em base seca. A dispersão resultante foi deixada sob agitação magnética por 15 min a 25 °C para a devida homogeneização, sendo que ao final da agitação a lignina estava completamente dispersa no meio, tendo o adesivo atingido viscosidade adequada para aplicação com aplicador tipo rolo.

[0088] A eficiência de adesão das formulações adesivas 1 e 2 comparadas a da formulação comercial foi avaliada por um ensaio de tração adaptado da norma ISO 1924-2:2008. Foram confeccionadas 60 tiras de papel sulfite comercial na dimensão 10 cm x 2,5 cm x 80 μm. Uma camada de aproximadamente 60 mg da formulação adesiva a ser avaliada (formulação adesiva 1, 2 ou formulação comercial) foi aplicada a 25 °C usando um aplicador do tipo rolo sobre a superfície de uma tira, definindo uma área de adesão com dimensão 2 cm x 2,5 cm e recobrindo totalmente esta área. Após a aplicação da formulação adesiva, a face da tira foi unida a uma tira sem adesivo a uma força compressiva de aproximadamente 4 N por 25 s. Foram preparados 30 corpos de prova, 10 para cada formulação, que foram condicionados por 120 h a 22 ± 2 °C e 58 ± 3% de umidade e posteriormente submetidos a ensaio de tração segundo a ISO 1924-2:2008, tendo sido aplicada uma velocidade de tração de 7 mm/min. Uma pré-carga de 6N foi usada para que os corpos de prova não estivessem curvados no início do ensaio.

[0089] A Figura 5 é uma imagem fotográfica da ruptura de corpos de prova de papel sulfite submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas pela formulação adesiva 1 produzida neste exemplo 3. Todos os corpos de prova se romperam em regiões que não a região de colagem, demonstrando uma interação papel-adesivo mais forte que a interação papel-papel. Comportamento semelhante também foi observado para os ensaios com o adesivo comercial, indicando que o adesivo desenvolvido tem desempenho similar ao padrão de referência para estes substratos.

[0090] Exemplo 4: Preparação de dispersões adesivas para colagem de papelão.

[0091] Neste exemplo foram preparadas duas formulações que foram comparadas quanto ao seu desempenho em adesão com Cascola Cascorez Universal, adesivo da empresa Henkel, à base de poliacetato de vinila (PVA).

[0092] A formulação 1 foi preparada para conter 95% látex: 5% lignina em massa em base seca e a formulação 2 foi preparada para conter 94% látex: 5% lignina: 1% nanocelulose em massa em base seca.

[0093] O processo de produção de ambas formulações compreendeu a adição inicial da lignina à dispersão aquosa de látex de borracha natural em pH > 9 e a seguir, apenas para formulação 2, foi adicionada a nanocelulose fibrilada à dispersão. A lignina usada provém do bagaço de cana de açúcar e a nanocelulose provém do eucalipto. A lignina está em forma sólida (pó) e a nanocelulose fibrilada em forma de dispersão aquosa com teor de sólidos equivalente a 2,1% em massa em base seca. A dispersão resultante foi deixada sob agitação magnética por 15 min a 25 °C para a devida homogeneização, sendo que ao final da agitação a lignina estava completamente dispersa no meio, tendo o adesivo atingido viscosidade adequada para aplicação com aplicador tipo rolo.

[0094] A eficiência de adesão das formulações adesivas 1 e 2 comparadas a da formulação comercial foi avaliada por um ensaio de tração adaptado da norma ISO 1924-2:2008. Foram confeccionadas 60 tiras de papelão na dimensão 10 cm x 2,5 cm x 0,12 cm. Uma camada de aproximadamente 60 mg da formulação adesiva a ser avaliada (formulação adesiva 1, 2 ou formulação comercial) foi aplicada a 25 °C usando um aplicador do tipo rolo sobre a superfície de uma tira, definindo uma área de adesão com dimensão 2 cm x 2,5 cm e recobrindo totalmente esta área. Após a aplicação da formulação adesiva, a face desta tira foi unida a uma tira sem adesivo por 25 s a uma força compressiva de aproximadamente 4 N. Foram preparados 30 corpos de prova, 10 para cada formulação, que foram condicionados por 120 h a 22 ± 2 °C e 58 ± 3% de umidade e posteriormente submetidos a ensaio de tração segundo a ISO 1924-2:2008, tendo sido aplicada uma velocidade de tração de 6,5 mm/min. Uma pré-carga de 6N foi usada para que os corpos de prova não estivessem curvados no início do ensaio.

[0095] A Figura 6 é uma imagem fotográfica da ruptura de corpos de prova de papelão submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas pela formulação adesiva 1 deste exemplo 4. A ruptura dos copos de prova se deram em uma porção adjacente a região de adesão, demonstrando a forte atração do papelão pelo adesivo.

[0096] A Tabela 3 apresenta os resultados obtidos para o módulo elástico (MPa) das formulações 1 e 2 comparados ao desempenho dos corpos de prova colados pela formulação comercial de PVA. O módulo elástico é expresso como a média dos módulos elásticos medidos para cada conjunto de 10 corpos de prova.

[0097] Tabela 3. Valor médio de módulo elástico obtido no ensaio de tração de papelão para as formulações adesivas 1 e 2 comparados ao desempenho da formulação comercial à base de PVA.

[0098] Após o ensaio, houve rompimento de todos os corpos de prova fora da zona de colagem, demonstrando uma interação papelão-adesivo mais forte que a interação papelão-papelão. Esse resultado está ilustrado para a formulação 1 na Figura 6 e comportamento semelhante também foi observado para o adesivo comercial, indicando que o adesivo desenvolvido tem desempenho similar ao padrão de referência para estes substratos.

[0099] Exemplo 5: Preparação de dispersões adesivas para colagem de papelão e papel sulfite.

[0100] Neste exemplo foi preparada uma única formulação que foi comparada quanto ao seu desempenho em adesão com Cascola Cascorez Universal, adesivo da empresa Henkel, à base de poliacetato de vinila (PVA). A formulação foi preparada para conter 95% látex: 5% lignina em massa em base seca.

[0101] O processo de produção compreendeu a adição inicial da lignina à dispersão aquosa de látex de borracha natural em pH > 9. A lignina usada provém do bagaço de cana de açúcar e a nanocelulose provém do eucalipto. A lignina está em forma sólida (pó) e a nanocelulose fibrilada em forma de dispersão aquosa com teor de sólidos equivalente a 2,1% em massa em base seca. A dispersão resultante foi deixada sob agitação magnética por 15 min a 25 °C para a devida homogeneização, sendo que ao final da agitação a lignina estava completamente dispersa no meio, tendo o adesivo atingido viscosidade adequada para aplicação com aplicador tipo rolo.

[0102] A eficiência de adesão da formulação adesiva comparada a da formulação comercial foi avaliada por um ensaio de tração adaptado da norma ISO 1924-2:2008. Foram confeccionadas 20 tiras de papel sulfite na dimensão de 10 cm x 2,5 cm x 80 μm e 20 tiras de papelão na dimensão de 10 cm x 2,5 cm x 0,12 cm. Uma camada de aproximadamente 60 mg da formulação adesiva a ser avaliada foi aplicada a 25 °C usando um aplicador do tipo rolo sobre a superfície das tiras de papelão, definindo nestas tiras uma área de adesão de dimensão 2 cm x 2,5 cm e recobrindo totalmente esta área. Após a aplicação da formulação adesiva, as faces das tiras de papelão foram unidas às faces das tiras de papel sulfite a uma força compressiva de aproximadamente 4 N por 25 s. Foram preparados 20 corpos de prova, 10 para cada formulação, que foram condicionados por 120 h a 22 ± 2 °C e 58 ± 3% de umidade e posteriormente submetidos a ensaio de tração segundo a ISO 1924-2:2008, tendo sido aplicada uma velocidade de tração de 6,5 mm/min. Uma pré-carga de 6 N foi usada para que os corpos de prova não estivessem curvados no início do ensaio.

[0103] A Figura 7 é uma imagem fotográfica de corpos de prova compostos por papel-papelão submetidos a ensaio de tração, cujas partes foram aderidas pela formulação adesiva produzida no exemplo 5. Todos os corpos de prova se romperam em regiões que não a região de colagem demonstrando uma interação papel-adesivo-papelão mais forte que a interação papel-papelão.

[0104] A Tabela 4 apresenta os resultados obtidos para o módulo elástico (MPa) da formulação desenvolvida comparado ao desempenho dos corpos de prova colados pela formulação comercial de PVA. O módulo elástico é expresso como a média dos módulos elásticos medidos para cada conjunto de 10 corpos de prova.

[0105] Tabela 4. Valor médio de módulo elástico obtido no ensaio de tração de papelão e papel sulfite para a formulação desenvolvida comparada ao desempenho da formulação comercial à base de PVA.

[0106] Após o ensaio, houve rompimento de todos os corpos de prova fora da zona de colagem, demonstrando uma interação papelão-adesivo mais forte que a interação papelão-papel. Esse resultado está ilustrado para a formulação desenvolvida nessa invenção na Figura 7 e comportamento semelhante foi observado para o adesivo comercial, indicando que o adesivo desenvolvido tem desempenho similar ao padrão de referência para estes substratos.

[0107] Exemplo 6: Preparação de dispersões adesivas para colagem de alumínio e MDF.

[0108] Neste exemplo foram preparadas e testadas duas formulações adesivas, não tendo sido efetuada uma comparação de desempenho com adesivos comerciais, devido ao fato desse uso não ser recomendado pelo fabricante.

[0109] A formulação 1 foi preparada para conter 95% látex: 5% lignina em massa em base seca e a formulação 2 foi preparada para conter 94% látex: 5% lignina: 1% nanocelulose em massa em base seca.

[0110] O processo de produção de ambas formulações adesivas compreendeu a adição inicial da lignina à dispersão aquosa de látex de borracha natural em pH > 9 e a seguir, apenas para formulação 2, foi adicionada a nanocelulose fibrilada à dispersão. A lignina usada provém do bagaço de cana de açúcar e a nanocelulose provém do eucalipto. A lignina está em forma sólida (pó) e a nanocelulose fibrilada em forma de dispersão aquosa com teor de sólidos equivalente a 2,1% em massa em base seca da dispersão. A dispersão resultante foi deixada sob agitação por 15 min a 25 °C para a devida homogeneização, sendo que ao final da agitação a lignina estava completamente dispersa no meio, tendo o adesivo atingido viscosidade adequada para aplicação com aplicador tipo rolo.

[0111] A eficiência de adesão das formulações adesivas 1 e 2 foi avaliada por um ensaio de tração adaptado da norma ISO 6237:2017. Uma camada de aproximadamente 60 mg de cada uma das formulações adesivas 1 e 2 foi aplicada a 25 °C usando um aplicador do tipo rolo sobre a superfície de uma tira de MDF definindo uma área de adesão com dimensão 2 cm x 2,5 cm, e recobrindo totalmente esta área citada. Após a aplicação das formulações adesivas, um perfil de alumínio com área de adesão de mesma dimensão e sem aplicação de adesivo foi pressionado sobre a tira de MDF recoberta com a mesma composição de adesivo, e as faces foram unidas por 15 min a 58% de umidade relativa a uma força compressiva de aproximadamente 4 N. Foram confeccionados 16 corpos de prova de alumínio/MDF na dimensão de 8 cm x 2,5 cm, sendo 8 para cada formulação, que foram condicionados por 120 h a 22 ± 2 °C e 58 ± 3% de umidade. Os corpos de prova foram posteriormente submetidos a ensaios de tração segundo a ISO 6237:2017, tendo sido aplicada uma velocidade de tração de 2 mm/min. Comportamento semelhante foi observado para ambas formulações.

[0112] Exemplo 7: Preparação de dispersões adesivas usando lignina proveniente do eucalipto ou do bagaço de cana-de-açúcar para colagem de madeiras compensadas.

[0113] Neste exemplo foi preparada uma única formulação que foi comparada quanto ao seu desempenho em adesão com Cascola Cascorez Universal, adesivo da empresa Henkel, à base de poliacetato de vinila (PVA).

[0114] A formulação 1 foi preparada para conter 95% látex : 5% lignina derivada do bagaço de cana-de-açúcar em massa em base seca e a formulação 2 foi preparada para conter 95% látex : 5% lignina derivada do eucalipto em massa seca. A formulação 3 foi preparada para conter 94,9% látex: 5% lignina derivada do eucalipto: 0,1% de nanocelulose de eucalipto em massa em base seca e a formulação 4 foi preparada para conter 94% látex: 5% lignina derivada do eucalipto: 1% de nanocelulose de eucalipto em massa em base seca.

[0115] O processo de produção compreendeu a adição inicial da lignina derivada do eucalipto ou, apenas no exemplo 1, do bagaço de cana-de-açúcar à dispersão aquosa de látex de borracha natural em pH > 9 e a seguir, apenas nas formulações 3 e 4, foi adicionada a nanocelulose fibrilada à dispersão. A lignina usada provém do eucalipto ou do bagaço e a nanocelulose provém do eucalipto. A lignina está em forma sólida (pó) e a nanocelulose fibrilada em forma de dispersão aquosa com teor de sólidos equivalente a 2,1% em massa em base seca. A dispersão resultante foi deixada sob agitação magnética por 15 min a 25°C para a devida homogeneização, que finalizou quando a lignina estava completamente dispersa no meio, tendo o adesivo atingido viscosidade adequada para aplicação com aplicador tipo rolo.

[0116] A eficiência de adesão das formulações adesivas 1 a 4 foi comparada a da formulação comercial foi avaliada por um ensaio de tração adaptado da norma ISO 6237:2017. Foram confeccionadas 100 tiras de madeira compensada de dimensão 8 cm x 2,5 cm x 1,2 cm. Uma camada de aproximadamente 60 mg da formulação adesiva a ser avaliada (formulações 1 a 4 ou formulação comercial) foi aplicada a 25 °C usando um aplicador do tipo rolo sobre a superfície de uma tira definindo uma área de adesão com dimensão 2 cm x 2,5 cm e recobrindo totalmente esta área. Após a aplicação da formulação adesiva, a face desta tira impregnada com adesivo foi unida à face de outra tira sem adesivo a uma força compressiva de aproximadamente 4 N durante 1 min, para a colagem dos substratos. Foram preparados 50 corpos de prova, 10 para cada formulação, que foram condicionados por 120 h a 22 ± 2 °C e 58 ± 3% de umidade e posteriormente submetidos a ensaio de tração segundo a ISO 6237:2017, tendo sido aplicada uma velocidade de tração de 1 mm/min.

[0117] A Tabela 5 apresenta os resultados obtidos para o módulo de elasticidade (MPa) das formulações 1 a 4 comparados ao desempenho dos corpos de prova colados pela formulação comercial de PVA. O módulo de elasticidade é expresso como a média dos módulos de elasticidade medidos para cada conjunto de 10 corpos de prova.

[0118] Tabela 5. Valor médio de módulo de elasticidade obtido no ensaio de tração de madeira compensada para as formulações adesivas 1 a 5 comparativamente ao desempenho da formulação comercial à base de PVA.

[0119] Todas formulações adesivas (1 a 2) apresentaram desempenho semelhante ao adesivo comercial.

[0120] Exemplo 8: Preparação de dispersões adesivas usando lignina proveniente do eucalipto e celulose para colagem de madeiras compensadas.

[0121] Neste exemplo foram preparadas três formulações de adesivos de contato. A formulação 1 foi preparada para conter 94% látex : 5% lignina derivada do eucalipto: 1% nanocelulose em massa em base seca. A formulação 2 foi preparada para conter 89% látex : 10% lignina derivada do eucalipto: 1% de nanocelulose em massa em base seca. A formulação 3 foi preparada para conter 87% látex : 12% lignina derivada do eucalipto: 1% de nanocelulose em massa em base seca.

[0122] O processo de produção compreendeu a adição inicial da lignina derivada do eucalipto à dispersão aquosa de látex de borracha natural em pH > 9 e a seguir, foi adicionada a nanocelulose fibrilada à dispersão, sendo a nanocelulose também derivada do eucalipto. A lignina está em forma sólida (pó) e a nanocelulose fibrilada em forma de dispersão aquosa com teor de sólidos equivalente a 2,1% em massa em base seca. A dispersão resultante foi deixada sob agitação magnética por 20 min a 25°C para a devida homogeneização, que finalizou quando a lignina estava completamente dispersa no meio, tendo o adesivo atingido viscosidade adequada para aplicação com aplicador tipo rolo.

[0123] Vale ressaltar que a solubilização de mais de 6% de lignina em látex só foi possível graças à utilização de 1% de nanocelulose em todas as formulações. Na Figura 8 é possível observar que a solubilização de 8% de lignina em látex só é possível quando se acrescenta 1% de nanocelulose ao meio. A nanocelulose atua como espessante/dispersante, auxiliando a solubilização da lignina.

[0124] A eficiência de adesão das formulações adesivas 1 a 3 foi avaliada por um ensaio de tração adaptado da norma DIN EM 204/205:2003. Foram confeccionadas 60 tiras de madeira compensada de dimensão 6,7 cm x 2 cm x 0,4 cm e 60 tiras de dimensão 8 cm x 2 cm x 0,4 cm. Uma camada de aproximadamente 150 mg da formulação adesiva a ser avaliada (formulação adesiva 1, 2 ou 3) foi aplicada a 25 °C usando um aplicador do tipo rolo sobre a superfície de uma tira de 6,7 cm x 2 cm x 0,4 cm que foi então colada a uma tira de 8 cm x 2 cm x 0,4 cm. Uma pressão de aproximadamente 4 N durante 1 min foi mantida sobre essa superfície para sua efetiva colagem. O mesmo processo foi repetido para outra tira de 6,7 cm de comprimento. Por fim, essas duas partes já coladas foram unidas pela colagem de uma área em comum de 2 cm x 1 cm para formarem um corpo de prova de 15 cm x 2 cm x 0,8 cm que possuísse um entalhe de 3 mm de cada lado da área central de 2cm x 1cm colada. A área central foi colada usando aproximadamente 30 mg de adesivo sob força compressiva de aproximadamente 4 N por 1min. Foram preparados 30 corpos de prova, 10 para cada formulação, que foram condicionados por 420 h a 22 ± 2 °C e 58 ± 3% de umidade e posteriormente submetidos a ensaio de tração segundo a norma DIN EN 204/205:2003, tendo sido aplicada uma velocidade de tração de 50 mm/min.

[0125] A Figura 9 é uma representação esquemática do corpo de prova para o ensaio de tração em madeiras de acordo com a norma Europeia DIN EN 204/205:2003, aplicada a este exemplo.

[0126] A Tabela 6 apresenta os resultados obtidos para o módulo de elasticidade (MPa) das formulações 1 a 3. O módulo de elasticidade é expresso como a média dos módulos de elasticidade medidos para cada conjunto de 10 corpos de prova.

[0127] Tabela 6. Valor médio de módulo elástico obtido no ensaio de tração de madeira compensada para as formulações adesivas 1 a 3.

[0128] Todas formulações adesivas (1 a 3) apresentaram desempenho semelhante.

[0129] Os exemplos descritos nesta invenção foram realizados a partir de corpos de prova colados com adesivos recém-preparados. Contudo, adesivos armazenados por um mês em ambiente refrigerado e aplicados sobre os mesmos substratos, apresentaram desempenhos similares aos adesivos imediatamente preparados. Acredita-se que a concervação do adesivo se deva, em parte, pela menor proponsão de celuloses em escala micro e nanométrica a ataques microbiológicos, quando comparadas com outros aditivos, inclusive aditivos de base celulosica com dimensões fora das escalas micro e nano.

[0130] A Figura 9 é uma imagem fotográfica de três formulações adesivas que possuem a mesma quantidade de lignina (8% em base mássica seca), porém diferentes quantidades de nanocelulose. A formulação a esquerda não tem nanocelulose, a formulação ao meio possui 0,1% de nanocelulose e a formulação a direita possui 1% de nanocelulose, todas proporções expressas em massa em base seca do adesivo. A porcentagem restante em base seca de cada uma dessas formulações é completada com látex. Nessa imagem, pode-se ver como o aumento da concentração de nanocelulose auxilia na solubilização da lignina, atuando como um espessante/dispersante para as formulações.

Claims (12)

1. Adesivo à base de materiais contendo látex e lignina caracterizado por compreender: de 0,1% a 20% de lignina não-funcionalizada em massa em base seca, em que a lignina é um polímero orgânico aromático de origem natural não-funcionalizado, não compreendendo lignina funcionalizada nem lignina sintética; látex de borracha natural em meio aquoso com pH > 9, em que o látex não compreende latex de borracha sintética; e, celulose com pelo menos uma dimensão entre 5 nm e 5 μm, em que a referida celulose é selecionada do grupo que compreende microcelulose, nanocelulose e misturas das mesmas.

2. Adesivo à base de materiais contendo látex e lignina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio aquoso compreende 0,1 a 3% em massa de pelo menos um álcali selecionado do grupo compreendendo hidróxidos de amônio, de sódio, de cálcio, de magnésio, de potássio e sais como bicarbonato de sódio.

3. Adesivo à base de materiais contendo látex e lignina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por compreender celulose com pelo menos uma dimensão entre 5 nm e 500 nm.

4. Adesivo à base de materiais contendo látex e lignina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender celulose fibrilada.

5. Adesivo à base de materiais contendo látex e lignina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por compreender celulose cristalina.

6. Adesivo à base de materiais contendo látex e lignina, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender entre 0,05 e 5% de celulose, expressa em massa em base seca do adesivo.

7. Processo de produção do adesivo das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender: adicionar lignina não-funcionalizada, sólida, em dispersão coloidal de látex de borracha natural em meio aquoso com pH > 9; adicionar celulose à dispersão coloidal de látex de borracha natural meio aquoso, em que a celulose tem dimensões entre 5 μm e 5 nm; e, agitar a mistura por um período entre 10 e 20 minutos, em condições de temperatura e pressão ambiente.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a celulose tem dimensões entre 500 nme5nm.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 8, caracterizado pelo fato da celulose compreender celulose cristalina.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que adicionar celulose à dispersão compreende adicionar celulose sólida, em pó.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 11, caracterizado pelo fato da celulose compreender celulose fibrilada.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 11, caracterizado pelo fato de que adicionar celulose à dispersão compreende adicionar uma dispersão aquosa de celulose com teor de sólidos de até 5% em massa em base seca.

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