BR112012028526B1

BR112012028526B1 - método de preparação de uma tábua de madeira compósita com um aglutinante polimérico, termorrígido, curado

Info

Publication number: BR112012028526B1
Application number: BR112012028526-2A
Authority: BR
Inventors: Charles Appley; Carl Hampson; Gert Mueller; Bénédicte Pacorel
Original assignee: Knauf Insulation
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-05-07
Publication date: 2020-11-17
Also published as: US10913760B2; MY160846A; MX339649B; EA025774B1; EP2566903B1; US20190352323A1; WO2011138459A1; CA2797148A1; JP2016000829A; US20130047888A1; US20170015694A1; JP2013525586A; KR20130092961A; US20230203080A1; CN103025777B; US20210230201A1; EP2566903A1; MX2012012635A; KR101835899B1; CN103025777A

Abstract

MÉTODO DE PREPARAÇÃO DE UMA COLEÇÃO DE MATERIAL AGLUTINADO COM UM AGLUTINANTE POLIMÉRICO, TERMORRÍGIDO, CURADO E COMPOSIÇÃO. É divulgado um aglutinante compreendendo um aglutinante polimérico compreendendo os produtos de um reagente de carboidrato e de um nucleófilo. O aglutinante é útil para a consolidação de um material frouxamente aglomerado tal como fibras. Os produtos fibrosos que compreendem fibras em contato com um reagente de carboidrato e um nucleófilo são também divulgados. A composição aglutinante pode ser curada para produzir um produto fibroso compreendendo fibras aglutinadas por um polímero reticulado. Além disso, são divulgados métodos para a aglutinação de fibras com o reagente de carboidrato e aglutinante à base de poliamina.

Description

REFERENCIA CRUZADA A PEDIDOS CORRELATOS

Este pedido reivindica o benefício do pedido provisório US 61/332.452, depositado em 7 de maio de 2010, que é incorporado ao presente documento a título de referência.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção se refere a uma formulação de aglutinante e a materiais produzidos com ele compreendendo um aglutinante à base de carboidrato e a um método para a sua preparação. Mais especificamente é descrito um aglutinante que compreende os produtos de reação de um carboidrato e de um nucleófilo e materiais produzidos com eles.

FUNDAMENTOS

Aglutinantes são úteis na fabricação de artigos, pois eles são capazes de consolidar material não aglomerado ou frouxamente aglomerado. Os aglutinantes permitem, por exemplo, que duas ou mais superfícies sejam unidas. Mais especificamente, podem ser usados aglutinantes para produzir produtos que compreendem fibras consolidadas. Aglutinantes termorrígidos podem ser caracterizados por serem transformados em materiais insolúveis e infusíveis por meio ou de calor ou de ação catalítica. Exemplos de um aglutinante termorrígido incluem uma variedade de materiais de fenol-aldeído, uréia-aldeido, melamina-aldeído e outros materiais produzidos por polimerização por condensação tais como resinas de furano e de poliuretano. As composições de aglutinantes contendo fenol-aldeído, resorcinol-aldeído, fenol/aldeido/uréia, fenol/melamina/aldeido e semelhantes são usados para a ligação de fibras, têxteis, plásticos, borrachas e muitos outros materiais.

As indústrias de lã mineral e de tábuas de fibras 5 tem historicamente usado um aglutinante de fenol/aldeido fórmico para ligar fibras. Os aglutinantes do tipo fenol/aldeido fórmico proporcionar propriedades adequadas aos produtos finais; no entanto, considerações ambientais motivaram o desenvolvimento de aglutinantes alternativos. 10 Um tal aglutinante alternativo é um aglutinante à base de carboidrato derivado da reação de um carboidrato com um ácido multiprótico, tal como no pedido publicado U.S. No. 2007/0027283 e pedido PCT publicado W02009/019235. Um outro aglutinante alternativo consiste nos produtos de 15 esterificação da reação de um ácido policarboxilico com um poliol, tal como no pedido publicado U.S. No. 2005/0202224.

Como estes aglutinantes não utilizam aldeido fórmico como reagente, tem-se referido a eles coletivos como aglutinantes isentos de aldeido fórmico. 20 Uma área de um atual desenvolvimento consiste em encontrar uma substituição para aglutinantes do tio feno/aldeido fórmico em toda a faixa de produtos no setor da construção e automotivo (isolamento de fibra de vidro, tábuas de partículas, painéis para escritórios, e 25 isolamento acústico). Mais especificamente, os aglutinantes isentos de aldeido fórmico anteriormente desenvolvidos podem não possuir todas as propriedades desejadas para todos os produtos deste setor. Os aglutinantes à base de ácido acrílico e poli(álcool vinilico), por exemplo, 30 mostraram características de desempenho promissoras. No entanto eles são relativamente mais caros do que os aglutinantes de fenol/aldeido fórmico, derivam essencialmente de recursos à base de petróleo e têm uma tendência a apresentar taxas de reação inferiores quando comparadas às composições de aglutinantes à base de fenol/aldeido fórmico (exigindo ou tempos de cura prolongados ou temperaturas de cura mais elevadas). As composições aglutinantes à base de carboidratos são produzidas de precursores relativamente baratos e derivam principalmente de recursos renováveis; no entanto, estes aglutinantes podem também exigir condições de reação para a cura que são substancialmente diferentes das condições nas quais é curado o sistema de aglutinante de fenol/aldeido fórmico tradicional. Por este motivo, não foi fácil se obter uma substituição dos aglutinantes do tipo de fenol/aldeido fórmico com um aglutinante alternativo.

SUMÁRIO

De acordo com a presente invenção, é descrito um aglutinante à base de carboidrato. A composição aglutinante tem propriedades que a tornam útil para uma variedade de aplicações; mais especialmente, o aglutinante pode ser usado para ligar material aglomerado frouxamente tal como fibras.

Em modalidades ilustrativas, a presente invenção se refere a um aglutinante que compreende um produto polimérico de um reagente de carboidrato e de um nucleófilo Em uma modalidade, o reagente de carboidrato é um polissacarideo. Em uma modalidade, o reagente de carboidrato é um monossacarideo ou um dissacarideo. Em uma outra modalidade, o carboidrato é um monossacarideo na sua forma de aldose ou de cetose. Em uma outra modalidade, reagente de carboidrato é selecionado do grupo que consiste em dextrose, xilose, frutose, diidroxiacetona, e suas mistura. Em uma outra modalidade, o produto polimérico é um produto polimérico termorrigido.

Em modalidades ilustrativas, o nucleófilo é um difuncional. Em uma outra modalidade, o nucleófilo é Ri-Q- R2, em que Q é alquila, cicloalquila, heteroalquila ou ciclo-heteroalquila, sendo cada um deles opcionalmente substituído tendo uma porção nucleofilica e um porção de estabilização, Ri é selecionado do grupo que consiste em uma amina, uma azida, um cianato, um isocianato, um tiol, um dissulfeto, um tiocianato, um halogênio, uma haloformila uma carboxila, um carboxilato, uma hidroxila e um alcóxido e R2 é selecionado do grupo que consiste em amina, uma amida, uma imina, uma imida, um nitro, um nitrato, uma piridina, um fosfato, um fosfono, uma hidroxila, um hidrogênio, um sulfono, um sulfo, uma sulfinila e uma sulfidrila (tiol). Em uma modalidade, o nucleófilo inclui um grupo funcional amina.

Em modalidades ilustrativas, a relação molar do reagente de carboidrato para o nucleófilo se encontra na faixa de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 30:1. Em uma outra modalidade, a relação molar do reagente de carboidrato para o nucleófilo se encontra na faixa de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 10:1. Em uma outra modalidade, um extrato aquoso do produto polimérico tem um pH na faixa de aproximadamente 5 a aproximadamente 9. Em uma outra modalidade, um extrato aquoso do produto polimérico é essencialmente incolor. Em uma outra modalidade ainda, o produto polimérico é isento de fenol e/ou isento de aldeido fórmico. Em uma outra modalidade, um extrato aquoso do produto polimérico é capaz de reduzir o reagente de Benedict. Em uma outra modalidade, o produto polimérico absorve luz entre 400 e 500 nm, por exemplo, em uma modalidade a 420 nm.

Em uma modalidade ilustrativa, um método de se fazer uma coleção de material ligado com um aglutinante polimérico compreende preparar uma solução que contém reagentes para a produção do aglutinante polimérico e um solvente, incluindo os reagentes um reagente de carboidrato e um nucleófilo; dispor a solução sobre a coleção de material; fazer volatilizar o solvente para formar um produto não curado, e submeter o produto não curado a condições que fazem com que o reagente de carboidrato e o nucleotideo se polimerizem para formar o aglutinante polimérico. Em uma modalidade, a coleção de material compreende fibras selecionadas do grupo que consiste em fibras minerais (fibras de lã de escória, fibras de lã de rocha, ou fibras de vidro), fibras de aramida, fibras cerâmicas, fibras metálicas, fibras de carbono, fibras de poliimida, fibras de poliéster, fibras de raiom, e fibras celulósicas. Em uma outra modalidade, a coleção de material compreende material em partículas tal como carvão ou areia. Em uma outra modalidade, a coleção de material consiste em fibras de vidro. Em uma outra modalidade, as fibras de vidro estão presentes na faixa que vai de aproximadamente 70% a aproximadamente 99% em peso. Em uma outra modalidade, a coleção de material compreende fibras celulósicas. As fibras celulósicas, por exemplo, podem consistir em aparas de madeira, pó de serra, polpa de madeira ou madeira triturada. Em uma outra modalidade ainda, as fibras celulósicas podem ser outras fibras naturais tais como juta linho, cânhamo ou palha.

Em modalidades ilustrativas, o método de se preparar uma coleção de material ligado com um aglutinante polimérico inclui ainda a preparação de uma solução por adição de uma quantidade de reagente de carboidrato e uma quantidade de nucleófilo de modo tal que a relação molar se encontra na faixa de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 10:1, respectivamente. Em uma modalidade, a preparação da solução inclui a adição do reagente de carboidrato e do nucleófilo a uma solução aquosa. Em uma outra modalidade, a preparação da solução inclui o ajuste do pH da solução para incidir na faixa de aproximadamente 8 a aproximadamente 13, por exemplo, em uma modalidade na faixa de aproximadamente 8 a aproximadamente 12.

Em modalidades ilustrativas, a presente invenção se refere a uma composição compreendendo uma coleção de material e um aglutinante; o aglutinante compreende os produtos poliméricos de uma reação entre um reagente de carboidrato e um nucleófilo, sendo os produtos poliméricos substancialmente insolúveis em água. Em uma modalidade, a coleção de material inclui fibras minerais (fibras de lã de escória, fibras de lã de rocha, ou fibras de vidro), fibras de aramida, fibras cerâmica, fibras metálicas, fibras de carbono, fibras de poliimida, fibras de poliéster, fibras de raiom, e fibras celulósicas. As fibras celulósicas incluem, por exemplo, aparas de madeira, pó de serra, polpa de madeira e/ou madeira triturada. Em uma modalidade, o reagente de carboidrato é selecionado do grupo que consiste em dextrose, xilose, frutose, diidroxiacetona, e suas misturas. Em uma outra modalidade, o nucleófilo é selecionado do grupo que consiste em uma diamina, triamina, 5 tetramina e pentamina. Em uma modalidade, o nucleófilo é R1-Q-R2, em que Q é alquila, cicloalquila, heteroalquila, ou ciclo-heteroalquila, cada um dos quais é opcionalmente substituído, Ri é uma porção nucleof ilica, e R2 é uma porção de estabilização. Em uma modalidade, Ri é 10 selecionado do grupo que consiste em uma amina, uma azida, um cianato, um isocianato, um tiol, um dissulfeto, um tiocianato, um halogênio, uma haloformila, uma carboxila, um carboxilato, um hidroxila e um alcóxido. Em uma outra modalidade, R2 é selecionado do grupo que consiste em uma 15 amina, uma amida, uma imina, uma imida, um nitro, um nitrato, uma piridina, um fosfato, um fosfono, uma hidroxila, um hidrogênio, um sulfono, um sulfo, um sulfinila e um sulfidrila (tiol).

Em uma outra modalidade, a composição compreende 20 ainda um composto contendo silicio. Em uma modalidade, o composto contendo silicio é um éter sililico funcionalizado ou um éter alquilsililico funcionalizado, tal como, por exemplo, éter alquil sililico funcionalizado com amino. Em uma modalidade, por exemplo, o composto contendo silicio 25 pode ser gama-aminopropiltrietóxi silano, gama-glicidóxi- propiltrimetóxi-silano ou aminoetilaminopropiltrimetóxi silano ou uma mistura deles. Em uma outra modalidade, o composto contendo silicio pode ser um siloxano oligomérico amino funcional. Em uma outra modalidade, a composição 30 compreende um inibidor de corrosão selecionado do grupo que consiste de óleo anti-poeira, fosfato de monoamônio, metassilicato de sódio pentaidratado, melamina, oxalato de estanho (II) e uma emulsão liquida de silicone hidrogenado de metila. 5 DESCRIÇÃO SUCINTA DOS DESENHOS A Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma reação de Maillard, que culmina na produção de melanoidinas. A Figura 2 mostra uma vista esquemática de um rearranjo de Amadori representativo. 10 A Figura 3 mostra o perfil térmico da cura (eixo de Y em °C) do centro de uma amostra de esteira de fibra de vidro para aglutinantes diferentes durante um ciclo de moldagem a quente (eixo de X em minutos de tempo de moldagem) usando uma prensa de moldagem com uma placa 15 controlada por temperatura a 204°C. Aglutinante 1 (♦) é um aglutinante de fenol/aldeido fórmico (Exemplo comparativo 2); Aglutinante 2 (■) é um aglutinante de carboidrato/ácido inorgânico (Exemplo Comparativo 3); e Aglutinante 3 (X) é um aglutinante de dextrose-amônia-hexametileno diamina 20 (HMDA) (Exemplo 5).

DESCRIÇÃO DETALHADA

Embora a invenção seja passivel de diversas modificações e formas alternativas, algumas modalidades especificas serão descritas no presente documento em 25 detalhes. Deve ficar subentendido, no entanto, que não há nenhuma intenção de se limitar a invenção às formas especificas descritas, mas pelo contrário, a intenção é de abranger todas as modificações, equivalentes e alternativas que incidem no espirito e âmbito da invenção.

A presente invenção se refere a uma composição aglutinante que tem uma utilidade inesperada na consolidação de material não aglomerado ou frouxamente aglomerado. A composição aglutinante representa um avanço 5 inesperado no estado atual da tecnologia na área de composições de aglutinantes. Mais especificamente, o aglutinante apresenta melhoramentos em desempenho e proporciona metodologias de fabricação mais simplificadas e vantajosas, mantendo ao mesmo tempo vantagens sólidas do 10 ponto de vista ambiental que são características de um sistema de aglutinante à base de carboidrato.

Conforme empregado no presente documento, o termo solução aglutinante é a solução de substâncias quimicas que pode ser substancialmente desidratada para formar um 15 aglutinante não curado. Conforme empregado no presente documento, o aglutinante ou composição aglutinante pode ser curado(a), não curado(a) ou parcialmente curado(a). Refere- se à composição do aglutinante não curado como sendo uma composição aglutinante não curada. Um aglutinante não 20 curado é uma mistura substancialmente desidratada de substâncias quimicas que pode ser curada pra formar um aglutinante curado. Substancialmente desidratado(a) significa que o solvente (tipicamente água ou uma mistura aquosa) usado para preparar a solução aglutinante é 25 vaporizado até um ponto tal, que a viscosidade do material restante (compreendendo os reagentes do aglutinante e o solvente) seja suficientemente elevada para criar uma coesão entre o material aglomerado frouxamente; assim, o material restante é um aglutinante não curado. Em uma 30 modalidade, o solvente constitui menos de 65% do peso total do material restante. Em uma outra modalidade, um aglutinante substancialmente desidratado tem um teor de umidade entre aproximadamente 5% e aproximadamente 65% de água em peso do aglutinante total. Em uma outra modalidade o solvente pode constituir menos de 50% do peso total do material restante. Em uma outra modalidade ainda, o solvente pode constituir menos de 35% do peso total do material restante. Em uma outra modalidade, um aglutinante substancialmente desidratado tem ente aproximadamente 10% e aproximadamente 35% de água em peso do aglutinante total. Em uma outra modalidade, o solvente pode constituir menos de aproximadamente 20% do peso total do material restante.

Em modalidades ilustrativas, um aglutinante não curado pode consistir em uma substância pegajosa incolor, branca, esbranquiçada, ocre ou amarela a marrom que é, pelo menos parcialmente, hidrossolúvel. Conforme usado no presente documento, o termo aglutinante curado descreve o produto polimérico da cura da composição aglutinante não curada. O aglutinante curado pode ter uma cor característica marrom ou negra. Embora seja descrito como marrom ou preto, uma outra característica é que o aglutinante tende a absorver luz numa ampla faixa de comprimentos de onda. Mais especificamente, pode haver uma absorvância mais elevada a aproximadamente 420 nm. Como o polímero é extensamente reticulado, o aglutinante curado é substancialmente insolúvel. 0 aglutinante é predominantemente insolúvel em água, por exemplo. Conforme descrito no presente documento, o aglutinante não curado proporciona uma capacidade de ligação suficiente para consolidar fibras; no entanto o aglutinante curado confere uma durabilidade robusta de longa duração e propriedades fisicas habitualmente associadas com polimeros reticulados.

Em modalidades ilustrativas, os reagentes do aglutinante descritos no presente documento são solúveis em 5 água e a solução aglutinante é uma solução dos reagentes de aglutinante em uma solução aquosa. Em uma modalidade, um tensoativo é incluido na solução aquosa para aumentar a solubilidade ou a dispersabilidade de um ou mais reagentes de aglutinante ou seus aditivos. Um tensoativo pode ser 10 acrescentado, por exemplo, à solução aquosa de aglutinante para aumentar a dispersabilidade de um aditivo em partículas. Em uma modalidade, um tensoativo é usado para criar uma emulsão com um aditivo não polar ou com um reagente de aglutinante. Em uma outra modalidade, a solução 15 aglutinante compreende aproximadamente 0,01% a aproximadamente 5% de tensoativo em peso com base no peso da solução aglutinante.

Em modalidades ilustrativas, as soluções aglutinantes descritas no presente documento podem der 20 aplicadas a fibras minerais (pulverizadas sobre a esteira, por exemplo, ou pulverizadas sobre as fibras à medida que elas entram na região de formação) durante a produção de produtos isolantes de fibra mineral. Quando a solução aglutinante está em contato com as fibras minerais, o calor 25 residual das fibras minerais (observe-se que as fibras de vidro, por exemplo, são produzidas a partir de vidro fundido e contêm, portanto, calor residual) e o fluxo de ar através do produto e/ou ao redor dele fará com que uma porção da água evapore da solução aglutinante. A remoção da 30 água deixa componentes restantes do aglutinante nas fibras em forma de um revestimento de mistura viscosa ou semiviscosa de alto teor de sólidos. Este revestimento de mistura viscosa ou semiviscosa de alto teor de sólidos funciona como um aglutinante. Neste monto, a esteira ainda não foi curada. Em outras palavras o aglutinante não curado funciona para ligar as fibras na esteira.

Além disso, deve ficar subentendido que os aglutinantes não curados descritos acima podem ser curados. O processo de fabricação de um produto isolante curado, por exemplo, pode incluir uma etapa subsequente em que o calor é aplicado de modo a causar uma reação quimica na composição aglutinante não curada. No caso da fabricação de produtos isolantes de fibra de vidro, por exemplo, depois de a solução aglutinante ter sido aplicada às fibras e desidratada, o produto isolante não curado pode ser transferido para um forno de cura. No forno de cura, o produto isolante não curado é aquecido (a uma temperatura de aproximadamente 300°F a aproximadamente 600°F [a uma temperatura de aproximadamente 150°C a aproximadamente 320°C]) produzindo a cura do aglutinante. O aglutinante curado é um aglutinante isento de aldeido fórmico e resistente a água que liga entre si as fibras de vidro do produto isolante. Observe-se que a secagem e a cura térmica podem ocorrer em sequência, simultaneamente, contemporaneamente ou concomitantemente.

Em modalidades ilustrativas, um produto fibroso não curado compreende de aproximadamente 3% a aproximadamente 40% de sólidos secos de aglutinante (total de sólidos não curados em peso). Em uma modalidade, o produto fibroso não curado compreende entre aproximadamente 5% e aproximadamente 25% de sólidos secos de aglutinante. Em uma outra modalidade, o produto fibroso não curado compreende de aproximadamente 50% a aproximadamente 97% de fibras em peso.

Conforme já mencionado aqui no tocante a um aglutinante sobre fibras minerais, um aglutinante curado é o produto da cura de reagentes de aglutinante. O termo curado indica que o aglutinante foi exposto a condições tais que foi desencadeada uma alteração quimica. Exemplos destas alterações quimicas incluem, mas sem limitação, (i) ligação covalente, (ii) ligação hidrogênio dos componentes do aglutinante, e (iii) reticulação quimica dos polimeros e/ou oligômeros no aglutinante. Estas alterações podem aumentar a durabilidade do aglutinante e resistência a solvente em comparação ao aglutinante não curado. A cura de um aglutinante pode resultar na formação de um material termorrigido. Além disso, um aglutinante curado pode resultar em um aumento de adesão entre o material em uma coleção quando comparado a um aglutinante não curado. A cura pode ser iniciada por calor, por exemplo, por radiação de microondas e/ou por condições que iniciam uma ou mais das alterações quimicas mencionadas acima. Embora não se limite a uma teoria especifica, a cura pode incluir a reação do carboidrato e do nucleófilo em uma reação de adição nucleofilica ou em uma reação de adição-eliminação nucleofilica.

Em uma situação em que a alteração química no aglutinante resulta na liberação de água, tal como durante a polimerização e a reticulação, por exemplo, uma cura pode ser determinada pela quantidade de água liberada acima daquela que ocorreria por secagem somente. As técnicas usadas para medir a quantidade de água liberada durante a secagem em comparação com a que ocorre quando um aglutinante é curado, são bem conhecidas na técnica.

Em modalidades ilustrativas, o nucleófilo é um composto contendo nitrogênio. Em uma modalidade, a composição aglutinante curada compreende um polimero contendo nitrogênio. Em uma modalidade, o polimero contendo nitrogênio é de cor marrom a negra. Embora sem limitação a uma teoria especifica, a composição aglutinante curada compreende uma mistura de polimeros de alto peso molecular. Os polimeros de alto peso molecular podem ser caracterizados como sendo extremamente reticulados. Além disso, os polimeros de alto peso molecular podem ser caracterizados como sendo polimeros marrons, complexos contendo anel furano e contendo nitrogênio. O alto peso molecular, conforme empregado no presente, inclui aqueles polimeros que tem um peso molecular acima de 100.000 Daltons. Sendo constituído por cadeias poliméricas extremamente reticuladas, o peso molecular dos polimeros de alto peso molecular descritos no presente está próximo do infinito. Consequentemente, o peso molecular dos polimeros de alto peso molecular pode ser uma função da massa e das dimensões fisicas do polimero que estiver sendo analisado. Uma amostra unitária de melanoidinas, por exemplo, que têm uma massa de 3 gramas pode-se pressupor que compreenda uma única molécula polimérica devido à extensa reticulação. Consequentemente, o peso molecular do polimero seria de aproximadamente 1,8 x 1024 gramas por mol (sendo o produto da massa da amostra pelo número de Avogadro). Conforme empregado no presente, um polímero de alto peso molecular inclui polímeros tendo um peso molecular da ordem de aproximadamente 1 x 105 a aproximadamente 1 x 1024 por mol.

Embora sem limitação a uma teoria específica, deve ficar subentendido que os polímeros de alto peso molecular variam em estrutura de acordo com os reagentes e condições de preparação. É fato conhecido também que os polímeros de alto peso molecular possuem uma relação de carbono para nitrogênio que aumenta com a temperatura e a duração do aquecimento. Além disso, os polímeros de alto peso molecular possuem um caráter saturado insaturado e aromático. Em uma modalidade, os polímeros de alto peso molecular possuíam um grau de insaturação e aromaticidade que aumentava com a temperatura (temperatura de cura) e com a duração do aquecimento (tempo de cura). Os polímeros de alto peso molecular também continham o C-l desses açúcares incorporados como reagentes em uma variedade de estruturas no interior do polímero. Os polímeros de alto peso molecular também podem conter grupos carbonila, carboxila, amina, amida, pirrol, indol, azometino, éster, anidrido, éter, metila e/ou hidroxila. Dependendo da complexidade da estrutura a espectroscopia infravermelha pode ser útil na identificação de um ou mais destes grupos funcionais. Embora não sejam assim classificados no presente, os versados na técnica observarão que o aglutinante pode ser classificável de acordo com a existência de uma ligação específica presente como um poliéster, poliéter, poliamida etc.

Uma outra maneira pela qual o aglutinante é caracterizável é através da análise dos compostos gasosos produzidos durante a pirólise do aglutinante curado. A pirólise gasosa do aglutinante curado dentro do âmbito da presente invenção pode render aproximadamente 0,5 a aproximadamente 15% (por área de pico relativa) de um ou mis dos seguintes compostos: 2-ciclopenten-l-ona, 2,5- dimetil-furano, furano, 3-metil-2,5-furanodiona, fenol, 2,3-dimetil-2-ciclopenten-l-ona, 2-metil fenol, 4-metil fenol, 2,4-dimetil-fenol, ftalato de dimetila, ácido octadecanóico ou crucilamida. A análise por pirólise- cromatografia gasosa-espectrometria de massa (Py GC-MS) conduzida a 770°C de uma amostra de aglutinante preparada usando-se hexametileno diamina como o componente de poliamina mostra a piridina e uma série de componentes que são derivados de pirrol ou de piridina (uma metil piridina, um metil pirrol, dimetil piridinas, um dimetil pirrol, um etil metil pirrol e outros componentes contendo N relacionados com pirrol). Uma outra maneira pela qual o aglutinante pode ser identificado é se uma solução contendo o aglutinante (ou uma solução de extrato) é capaz de reduzir o reagente de Benedict. Em uma modalidade, uma solução em contato com o aglutinante ou um extrato aquoso seu reduz o reagente de Benedict.

Um aspecto da presente invenção é que os aglutinantes descritos no presente são favoráveis ao meio ambiente. Em paralelo com o regulamento governamental que avança, a presente invenção descreve um aglutinante que pode ser preparado isento de aldeido fórmico. Além disso, os processos quimicos descritos no presente são essencialmente livres de aldeido fórmico e de fenol. Neste sentido nem aldeido fórmico nem fenol é usado como um reagente dentro do âmbito da presente invenção. Embora os dois possam ser acrescentados, para se obter um aglutinante com propriedades potencialmente úteis, um aspecto da presente invenção consiste em um aglutinante que pode ser reparado isento destes dois reagentes. Em um outro aspecto, a presente composição aglutinante pode ser produzida sem o uso de reagentes voláteis. Em uma modalidade, o nucleófilo e o carboidrato são ambos reagentes não voláteis. Conforme usado no presente documento, um reagente volátil é aquele que tem uma pressão de valor acima de 10 kPa a 20°C. De modo análogo, conforme usado no presente documento, um reagente não volátil é aquele que tem uma pressão de vapor inferior a aproximadamente 120 kPa a 20°C. Mais especificamente, e a titulo de exemplo, o presente aglutinante pode ser fabricado sem a adição de amónia ou de um composto que libere amónia. Em uma modalidade, o nucleófilo tem uma pressão de vapor inferior a aproximadamente 0,5 kPa a 60°C.

Um outro aspecto favorável do ponto de vista ambiental, consiste no fato de que os reagentes primários do aglutinante são carboidratos. Os carboidratos são considerados um recurso renovável. No entanto, o estado atual da técnica utiliza principalmente reagentes derivados do petróleo para a fabricação de composições aglutinantes. Em um outro aspecto, o aglutinante é feito por meio de reações quimicas que podem ocorrer a temperaturas mais baixas do que os sistemas comparáveis descritos na técnica anterior. Por este motivo, os fornos de cura e o equipamento de fabricação podem ser operados a temperaturas mais baixas economizando recursos valiosos. De um modo alternativo e correlato, o aglutinante descrito no presente é curado com mais rapidez do que os aglutinantes comparáveis atualmente usados quando submetido a temperaturas de cura análogas. Consequentemente, através de qualquer uma das duas abordagens, um aspecto da presente invenção consiste no fato de que a pegada de carbono de um produto formado usando-se o aglutinante descrito no presente documento pode ser substancialmente reduzida em comparação com um aglutinante comparável preparado de acordo com o estado atual da técnica, tal como, por exemplo, um produto à base de feno/aldeido fórmico.

Além dos benefícios ambientais, a composição aglutinante do presente e os materiais preparados com ela podem ser produzidos de modo a ter características de desempenho equivalentes ou superiores às de sistemas aglutinantes comparáveis, tal como dos aglutinantes de fenol/aldeido fórmico, por exemplo. Em um aspecto, um aglutinante de acordo com a presente invenção confere aos artigos fabricados com ele uma resistência à tração suficiente para permitir o corte e moldagem, fabricação, laminação e instalação em aplicações de OEM. Em um aspecto, um aglutinante de acordo com a presente invenção tem uma capacidade de contenção de água (resistência ás intempéries) comparável à de um aglutinante de fenol/aldeído fórmico. Outra característica de desempenho que pode ser relevante para uma aplicação específica, inclui emissões do produto, sua densidade, perda na ignição, recuperação em espessura, resistência a poeira, resistência a tração, resistência a separação, durabilidade de resistência a separação, força de ligação, absorção de água, desempenho superficial a quente, corrosividade sobre aço, rigidez flexural, dureza- rigidez, resistência compressiva, resistência compressiva condicionada, módulo compressivo, módulo compressivo condicionado e desenvolvimento de fumaça por ignição. Um aspecto da presente invenção consiste no fato de que o extrato do aglutinante curado tem essencialmente um pH neutro, entre um pH de 6 e 8, por exemplo. Um outro aspecto da presente invenção consiste no fato de que o presente aglutinante permite a fabricação de produtos que tem características de desempenho relevantes comparáveis às das composições aglutinantes de fenol-aldeido fórmico.

A titulo de ilustração, em uma modalidade, um aglutinante de acordo com a presente invenção tem a vantagem de produzir extratos aquosos essencialmente incolores. Esta característica da presente invenção torna o aglutinante desejável em aplicações tais como de painéis para teto, móveis ou divisórias de escritório, em que o produto acabado pode entrar em contato com água. Um produto manufaturado curado produzido com o aglutinante presente apresenta uma excelente resistência a descoloração ou sangria depois de entrar em contato com umidade ou água. Além disso, em tal modalidade, a água que entra em contato com o aglutinante não deixa uma cor residual em outros artigos ou componentes com os quais ela possa entrar em contato subsequentemente ao contato com o aglutinante. Em uma modalidade, por exemplo, o aglutinante pode ser usado para ligar fibras de vidro em uma aplicação a divisórias de escritório. Para cobrir a composição de fibra de vidro ligada pode haver um tecido de cor clara. Vantajosamente, em uma modalidade, a água que entra em contato com a composição de fibra de vidro não deixa um residue colorido sobre o tecido doa divisória para escritório ter secado.

Além das características de desempenho, os processos e métodos de fabricação envolvendo o aglutinante descrito no presente documento têm ainda uma série de vantagens inesperadas quando comparados com os dos aglutinantes descritos anteriormente. Em um aspecto, conforme já descrito em relação aos benefícios ambientais, o aglutinante da presente invenção pode ser fabricado sem o uso de reagentes extremamente voláteis. Consequentemente, os controles de emissão durante a fabricação estão sujeitos a encargos menores. Além disso, é aumentada a eficiência de reação, pois é reduzida a perda de reagentes por evaporação Consequentemente, um aspecto da presente invenção consiste no fato de que os compostos usados no presente documento são substancialmente não voláteis, portanto são reduzidas as etapas que devem ser tomadas para mitigar emissões indesejáveis.

De acordo com um outro aspecto, os reagentes que reagem para formar um aglutinante são de reação suficientemente lenta para que se possa usar um sistema de aglutinante de uma única etapa/um único recipiente. De acordo com este aspecto, os compostos reagentes têm uma reação suficientemente lenta para que possam ser acrescentados a uma única solução reagente e serem armazenados durante um período de tempo razoável durante o qual eles podem ser aplicados a um produto usando um sistema de distribuição. Isto contrasta com aqueles sistemas de aglutinantes que reagem a baixas temperaturas e que resultam em produtos de reação insolúveis dentro dos sistemas de fornecimento de solução aglutinante. Conforme usado no presente, um periodo razoável de tempo para armazenagem sem uma precipitação polimérica substancial (> 5%) é de duas semanas.

Um outro aspecto da presente invenção consiste no fato de que, embora o aglutinante seja suficientemente não reagente em condições de temperatura ambiente o que facilita uma abordagem de um único recipiente, ele é suficientemente reativo a temperaturas elevadas para produzir a cura a temperaturas muito baixas e/ou a tempos de residência de cura muito breves. Em um sentido, a temperatura de cura mais baixa reduz o risco do produto isolante sofrer uma combustão sem chamas e/ou produzir incêndios nas tubulações. Conforme usado no presente, temperaturas muito baixas são caracterizadas como sendo inferiores ou iguais a 120°C. Conforme empregado no presente, tempos de cura muito breves são inferiores ou iguais a aproximadamente 4 minutos.

Em modalidades ilustrativas, a composição aglutinante inclui um ácido ou um sal ácido para aumentar o tempo de vida de armazenagem do aglutinante não curado ou solução aglutinante. Embora este ácido não seja nem um reagente nem um catalisador, ele pode ser incluido para retardar ou inibir os reagentes do aglutinante impedindo-os de formar o aglutinante enquanto a solução aglutinante ou aglutinante não curado estiver sendo mantido em .condição de armazenagem. Um ácido ou sal ácido volátil, por exemplo, pode ser incluido na solução aglutinante ou no aglutinante não curado que retarda ou inibe a reação de cura em condições ambientes. No entanto o ácido pode ser removido por aquecimento da solução aglutinante ou do aglutinante não curado de modo que o ácido se volatilize e o pH da solução aglutinante ou do aglutinante não curado aumente. Em uma modalidade, a composição aglutinante inclui um ácido que prolonga o tempo de armazenagem. Em uma outra modalidade, a composição aglutinante inclui uma relação molar do ácido que prolonga o tempo de armazenagem para o nucleófilo de aproximadamente 1:20 a aproximadamente 1:1.

Um outro aspecto da presente invenção consiste em um aglutinante que tem uma taxa de curo, tempo de ciclo e temperatura de cura que correspondem ou excedem as taxas de cura que um aglutinante do tipo de fenol/aldeido fórmico comparável possa apresentar dentro do âmbito de um uso comparável. Neste sentido, o presente aglutinante pode ser usado como uma substituição direta de resinas de fenol/aldeido fórmico em aplicações sem nenhuma modificação ao equipamento. Além disso, o aglutinante presente permite a modificação da temperatura de cura e dos tempos de cura, de modo que tanto as temperaturas de reação como os tempos de cura possam ser reduzidos. Esta redução tem o efeito de reduzir o consumo de energia do processo como um todo e reduz o impacto ambiental da fabricação do produto. Além disso, as temperaturas de cura mais baixas têm o efeito adicionar de aumentar a segurança do processo de fabricação Um outro efeito das temperaturas de cura mais baixas é a redução do risco de combustão sem chama ou de incêndio.

Na fabricação de produtos isolantes, o calor liberado pela reação de cura exotérmica pode resultar no auto-aquecimento do produto. O auto-aquecimento é tipicamente sem problemas desde que o calor se dissipe do produto. No entanto, se o calor aumentar a temperatura do produto a um ponto tal que sejam iniciados os processos oxidantes, o auto-aquecimento pode causar danos significativos ao produto. A combustão sem chama, por exemplo, ou oxidação pode ocorrer quando a temperatura do produto isolante exceder aproximadamente 425°F (210°C) . A estas temperaturas, a combustão exotérmica ou os processos de oxidação promovem a continuação do auto-aquecimento e o aglutinante pode ser destruido. Além disso, a temperatura pode se elevar até um ponto ao qual é possivel a fusão ou a desvitrificação das fibras de vidro. Isso não somente danifica a estrutura e o valor do produto isolante mas pode também criar um risco de incêndio.

Um outro aspecto da presente invenção consiste no fato de que o sistema aglutinante é essencialmente não corrosivo com ou sem a adição de inibidores de corrosão. Além disso, o sistema aglutinante não exige a adição de qualquer ácido orgânico ou inorgânico ou de sal seu como catalisador ou como ingrediente ativo. Consequentemente, um aspecto do presente aglutinante consiste no fato de que ele pode ser produzido essencialmente isento de ácido. Além disso, o aglutinante pode ser fabricado em condições inteiramente alcalinas. Conforme empregado no presente, o termo ácido inclui aqueles compostos que são caracterizáveis principalmente pelo seu caráter ácido tais como os ácidos inorgânicos e orgânicos multipróticos (ácido sulfúrico e ácido citrico, por exemplo). Este aspecto reduz as exigências no tocante a desgaste e manutenção do equipamento de fabricação e aumenta a segurança dos operários.

Em modalidades ilustrativas, um aglutinante compreende um produto polimérico de um reagente de carboidrato e um nucleófilo. Conforme usado no presente, o termo reagente de carboidrato se refere a um monossacarideo a um dissacarideo, a um polissacarideo, ou a um produto da reação deles. Em uma modalidade, o reagente de carboidrato pode ser um açúcar redutor. Conforme empregado no presente açúcar redutor indica um ou mais açúcares que contêm grupos aldeido, ou que pode se isomerizar, isto é, se tautomerizar para conter grupos aldeido, podendo estes grupos ser oxidados com Cu+2, por exemplo, para produzir ácidos carboxilicos. Deve também ser5 observado que qualquer reagente de carboidrato pode ser opcionalmente substituído, com hidróxi, halo, alquila, alcóxi etc., por exemplo, e semelhantes. Deve ainda ser apreciado que em qualquer tal reagente de carboidrato, estão presentes um ou mais centros quirais, e que os dois isômeros óticos possíveis em cada centro quiral são reivindicados na invenção descrita no presente. Além disso, deve ficar subentendido que diversas misturas, incluindo misturas racêmicas ou outras misturas diastereoisómericas de diversos isômeros óticos de qualquer tal reagente de carboidrato, assim como diversos isômeros geométricos seus, podem ser usadas em uma ou mais modalidades descritas no presente documento. Embora açúcares não redutores, sacarose, por exemplo, possam não ser preferíveis, ele podem ainda ser úteis dentro do âmbito da presente invenção por uma conversão in situ em um açúcar redutor (isto é a conversão da sacarose em açúcar invertido é um método conhecido na técnica). Além disso, deve também ficar subentendido que se pode fazer reagir um monossacarideo, um dissacarideo ou um polissacarideo parcialmente com um precursor para formar um produto de reação de carboidrato. Na medida em que o produto de reação de carboidrato seja derivado de um monossacarideo, um dissacarideo, ou um polissacarideo e conserve uma reatividade análoga com o nucleófilo para formar produtos de reação análoga à de um monossacarideo, dissacarideo, ou polissacarideo com um nucleófilo, o produto de reação de carboidrato incide no âmbito do termo reagente de carboidrato.

Em um aspecto, qualquer reagente de carboidrato deve ser suficientemente não volátil para maximizar a sua capacidade de permanecer disponível para reação com o nucleófilo. O reagente de carboidrato pode ser um monossacarideo na sua forma de aldose ou cetose, incluindo uma triose, uma tetrose, uma pentose, uma hexose ou uma heptose; ou um polissacarideo; ou combinações deles. Quando uma triose serve como o reagente de carboidrato, por exemplo, ou é usada em combinação com outros açúcares redutores e/ou um polissacarideo, pode ser usado um açúcar aldotriose ou um açúcar cetotriose, tal como o aldeido glicérico e a diidróxi-acetona, respectivamente. Quando uma tetrose serve como reagente de carboidrato, ou é usada em combinação com outros açúcares redutores e/ou um polissacarideo, podem ser usados açúcares aldotetroses, tais como eritrose e treose; e açúcares cetotetroses tais como eritrulose. Quando uma pentose serve como o reagente de carboidrato, ou é usada em combinação com outros açúcares redutores e/ou um polissacarideo, podem ser usados açúcares aldopentoses, tais como ribose, arabinose, xilose e lixose; e açúcares cetopentoses, tais como ribulose, arabulose, xilulose e lixulose. Quando uma hexose serve como reagente de carboidrato, ou é usada em combinação com outros açúcares redutores e/ou um polissacarideo, podem ser usados açúcares aldo-hexoses, tais como glicose (isto é, dextrose), manose, galactose, alose, altrose, talose, gulose e idose, e açúcares ceto-hexoses tais como frutose, psicose, sorbose e tagatose. Quando uma heptose serve como o reagente de carboidrato, ou é usada em combinação com outros açúcares redutores e/ou um polissacarideo, pode ser usada um açúcar ceto-heptose, tal como sedo-heptulose. Outros estereoisômeros de cada reagente de carboidrato não conhecido como ocorrendo naturalmente são também reivindicados como sendo úteis na preparação das composições aglutinantes conforme descrito no presente documento. Em uma modalidade, o reagente de carboidrato é xarope de milho de alto teor de frutose.

Em modalidades ilustrativas, o reagente de carboidrato é um polissacarideo. Em uma modalidade, o reagente de carboidrato é um polissacarideo com um baixo grau de polimerização. Em uma modalidade, o polissacarideo consiste em melado, amido, hidrolisados de celulose, ou suas misturas. Em uma modalidade, o reagente de carboidrato é um hidrolisado de amido, uma maltodextrina, ou uma mistura deles. Embora carboidratos de alto grau de polimerização possam não ser preferíveis, mesmo assim eles podem ser úteis dentro do âmbito da presente invenção por despolimerização in situ (isto é, uma despolimerização por meio de amonização a temperaturas elevadas em um método conhecido na técnica).

Além disso, o reagente de carboidrato pode ser usado em combinação com um reagente não carboidrato poli- hidroxilado. Exemplos de reagentes não carboidratos poli- hidroxilados que podem ser usados em combinação com o reagente de carboidrato incluem, mas sem limitação, trimetilolpropanol, glicerol, pentaeritritol, poli(álcool vinilico), poli(acetato de vinila) parcialmente hidrolisado poli(acetato de vinila) totalmente hidrolisado e suas misturas. Em um aspecto, o reagente não carboidrato é suficientemente não volátil para maximizar a sua capacidade de permanecer disponivel para reação com uma poliamina monomérica ou polimérica. Deve ser observado que o caráter hidrófobo do reagente não carboidrato poli-hidroxilado pode ser um fator na determinação das propriedades fisicas de um aglutinante preparado do modo descrito no presente documento.

Conforme usado no presente documento, um nucleófilo é um reagente que forma uma ligação ao seu parceiro de reação (o eletrófilo) doando os dois elétrons de ligação. Conforme usado no presente, um eletrófilo é um regente que forma uma ligação ao seu parceiro de reação (o nucleófilo) aceitando os dois elétrons de ligação do seu parceiro de reação. A titulo de ilustração, o eletrófilo é o carboidrato descrito no presente documento. Mais especificamente, o grupo eletrófilo é o carbono associado com a forma de aldose ou de cetose do carboidrato. C-l de glicose, por exemplo, é eletropositivo devido à funcionalidade aldose e reage com um nucleófilo da presente invenção. Em um outro exemplo C-2 da frutose é eletropositivo devido à funcionalidade da cetose reage com um nucleófilo da presente invenção. Embora seja descrito como um eletrófilo na sua interação inicial com o nucleófilo, os versados na técnica observarão que o carboidrato não é limitado a atuar somente como um eletrófilo dentro do âmbito das reações que possam ocorrer. Os grupos hidroxila do carboidrato, por exemplo, podem atuar como um nucleófilo, dependendo da presença de um nucleófilo reativo. Além disso, embora a reação inicial entre o nucleófilo e o carboidrato possa classificar o carboidrato como um eletrófilo, o produto dessa reação pode apresentar uma funcionalidade tanto nucleofílica como eletrofilica em reações posteriores.

Em modalidades ilustrativas, o nucleófilo é suficiente nucleofilico para reagir com um carboidrato na sua forma de aldose ou cetose em uma solução que tem um pH conforme foi descrito no presente e a uma temperatura descrita no presente. Em uma modalidade, o nucleófilo inclui uma porção de estabilização catiônica. Conforme empregado no presente, uma porção de estabilização catiônica é um grupo quimico no nucleófilo que estabiliza o cátion que se forma depois do ataque nucleofilico. Um nucleófilo dentro do âmbito da presente invenção, por exemplo, é uma diamina. Depois do ataque nucleofilico de uma carbonila por uma amina primária, é formado um cátion de uma base de Schiff. Embora a primeira amina da diamina atue no papel de um nucleófilo, a segunda amina atua no papel de uma porção de estabilização catiônica uma vez que ela estabiliza o cátion da base de Schiff. Um posterior rearranjo do cátion da base de Schiff na forma de enol ou de ceto é conhecido como se produzindo espontaneamente. O cátion que se forma depois do ataque nucleofilico é estabilizado de modo análogo (assim como a base de Schiff) pela estrutura do nucleófilo. Em um outro aspecto, a estrutura do nucleófilo acelera o rearranjo por estabilizar a carga positiva que é adquirida enquanto o composto se encontra na forma de um cátion que se forma por ataque nucleofilico.

Foi descoberto que esta reação espontânea é ainda mais facilitada por desidratação, à medida que a taxa era aumentada em amostras desidratadas. Acredita-se que a importância da porção de estabilização não tenha sido discutida na técnica anterior dentro do âmbito da presente invenção, uma vez que o efeito intensificado do uso de um nucleófilo da presente invenção não foi anteriormente divulgado. Consequentemente, um aspecto da presente invenção consiste no fato de que o nucleófilo é de um tipo que proporciona estabilidade a um cátion de uma base nucleofilica durante um rearranjo subsequente. Em um outro aspecto, o nucleófilo é de um tipo que proporciona estabilidade a um cátion de uma base nucleofilica durante um rearranjo subsequente enquanto se encontra em um estado substancialmente seco.

Em modalidades ilustrativas, o nucleófilo é Ri-Q- R2, em que Q é alquila, cicloalquila, heteroalquila ou ciclo-heteroalquila, sendo cada um deles opcionalmente substituído, Ri é uma porção nucleofilica e R2 é a porção de estabilização. Em uma modalidade, Ri é selecionado do grupo que consiste em um grupo amina, um azida, um cianato, um isocianato, um tiol, um dissulfeto, um tiocianato, um halogênio, um haloformila, um carboxila, um carboxilato, um hidroxila e um alcóxido. Em uma outra modalidade, R2 é selecionado do grupo que consiste em um grupo amina, um amida, um imina, um imida, um nitro, um nitrato, um piridina, um fosfato, um fosfono, um hidroxila, um hidrogênio, um sulfono, um sulfo, um sulfinila e um sulfidrila (tiol).

Em uma modalidade, o nucleófilo é uma amina primária. Conforme usado no presente documento, uma amina primária é um composto orgânico que tem um ou mais grupos amina primária. Dentro do âmbito dado, no termo amina primária incidem aqueles compostos que podem ser modificados in situ ou se isomerizar para gerar um composto que tem um ou mais grupos amina primária. Em uma modalidade a amina primária pode consistir em uma molécula que tem a fórmula H2N-Q-R em que é Q é um grupo alquila, cicloalquila heteroalquila, ou ciclo-heteroalquila, podendo cada um deles ser opcionalmente substituído e R inclui uma porção de estabilização catiônica selecionada do grupo que consiste em um grupo amina, um amida, um imina, um imida, um nitro, um nitrato, uma piridina, um fosfato, um fosfono, um hidroxila, um hidrogênio, um sulfono, um sulfo, um sulfinila e um sulfidrila (tiol).

Em uma modalidade, Q é um alquila selecionado do grupo que consiste em C2-C24 Em uma outra modalidade, Q é um alquila selecionado do grupo que consiste em C2-C8. Em uma outra modalidade Q é um alquila selecionado do grupo que consiste em C3-C7. Em uma outra modalidade, Q um alquila C6. Em uma modalidade, Q é selecionado do grupo que consiste em um ciclo-hexila, ciclopentila ou ciclobutila. Em uma outra modalidade, Q é benzila. Em uma modalidade, R1-Q-R2 é 2- [(2-aminoetil)amino]etanol. Em uma outra modalidade de Ri~ Q-R2, cada um de Ri e R2 é tiol.

Em uma modalidade, Ri é um grupo amina. Em uma outra modalidade do acima, R2 é um grupo amina, um amida, um imina ou um imida. Em uma outra modalidade do acima, R2 é um grupo amina.

Conforme usado no presente documento, o termo "alquila" inclui uma cadeia de átomos de carbono, que é opcionalmente ramificada. Conforme usado no presente, os termos "alquenila" e "alquinila" incluem uma cadeia de átomos de carbono que é opcionalmente ramificada e inclui pelo menos uma ligação dupla ou uma ligação tripla, respectivamente. Deve ficar subentendido que alquinila pode também incluir uma ou mais ligações duplas. Deve ficar subentendido que alquila é com vantagem de comprimento limitado, incluindo Ci-C24, C1-C12, Ci-Cs, Ci-Cg e C1-C4. Deve ficar inda subentendido que cada um de alquenila e/ou alquinila pode ser com vantagem de comprimento limitado incluindo C2-C24, C2-Ci2, C2-C8, C2-Cg e C2-C4. Deve ser observado no presente documento que grupos alquila, alquenila e/ou alquinila mais curtos podem acrescentar um caráter hidrófilo inferior ao composto e consequentemente terão uma reatividade diferente em relação ao reagente de carboidrato e uma diferente solubilidade em uma solução aglutinante.

Conforme usado no presente documento, o termo "cicloalquila" inclui uma cadeia de átomos de carbono que é opcionalmente ramificada sendo pelo menos uma porção da cadeia ciclica. Deve ficar subentendido que cicloalquilalquila é um subconjunto de cicloalquila. Deve ficar subentendido que cicloalquila pode ser policiclico. Cicloalquilas ilustrativos incluem, mas sem limitação, ciclopropila, ciclopentila, ciclo-hexila, 2-metil- ciclopropila, ciclopentilet-2-ila, adamantila, e semelhantes. Conforme usado no presente documento, o termo "cicloalquenila" inclui uma cadeia de átomos de carbono, que é opcionalmente ramificado e inclui pelo menos uma ligação dupla, sendo pelo menos uma porção da cadeia ciclica. Deve ficar subentendido que uma ou mais ligações duplas podem se encontrar na porção ciclica de cicloalquenila e/ou na porção não ciclica de cicloalquenila Deve ficar subentendido que cicloalquenilalquila e cicloalquilalquenila são por sua vez subconjuntos de cicloalquenila. Deve ficar subentendido que cicloalquila pode ser policiclico. Os cicloalquenila ilustrativos incluem, mas sem limitação, ciclopentenila, ciclo- hexileten-2-ila, ciclo-heptenil-propenila e semelhantes. Deve ficar ainda subentendido que é vantajoso que o cicloalquila e/ou cicloalquenila formadores de cadeia sejam de comprimento limitado incluindo C3-C24, C3-C12, C3-C8, C3-C6 e C5-C6. Deve ser observado no presente documento que cadeias alquilicas e/ou alquenilicas que formam cicloalquila e/ou cicloalquenilas, respectivamente, podem acrescentar um menor caráter lipófilo ao composto e consequentemente, terão um comportamento diferente.

Conforme empregado no presente documento, o termo "heteroalquila" inclui uma cadeia de átomos que inclui tanto carbono como pelo menos um heteroátomo,, e é opcionalmente ramificada. Os heteroátomos ilustrativos incluem nitrogênio, oxigênio e enxofre. Em determinadas variações, os heteroátomos ilustrativos também incluem fósforo e selênio. Conforme empregado no presente documento o termo "ciclo-heteroalquila", que inclui heterociclila e heterociclo, inclui uma cadeia de átomos que inclui tanto átomos de carbono como pelo menos um heteroátomo, tal como heteroalquila, e que é opcionalmente ramificada, sendo pelo menos uma porção da cadeia ciclica. Heteroátomos ilustrativos incluem também, oxigênio e enxofre. Em determinadas variações, os heteroátomos também incluem fósforo e selênio. Ciclo-heteroalquilas ilustrativos incluem, mas sem limitação, tetraidrofurila, pirrolidinila, tetraidropiranila, piperidinila, morfolinila, piperazinila, homopiperazinila, quinuclidinila e semelhantes. 0 termo "opcionalmente substituido" conforme no presente empregado inclui a substituição de átomos de hidrogênio por outros grupos funcionais no radical que é opcionalmente substituido. Tais outros grupos funcionais incluem a titulo de ilustração, mas sem limitação, amino, hidroxila, halo, tiol, alquila haloalquila, heteroalquila, arila, arilalquila, aril-heteroalquila, nitro, ácidos sulfônicos e seus derivados, ácidos carboxilicos e seus derivados e semelhantes. A titulo de ilustração é opcionalmente substituido qualquer um de amino, hidroxila, tiol, alquila, haloalquila, heteroalquila, arila, arilalquila, aril-heteroalquila, e/ou ácido sulfônico.

Em modalidades ilustrativas, o nucleófilo é uma diamina, triamina, tetramina ou pentamina. Em uma modalidade, a poliamina é uma triamina selecionada de dietileno triamina, 1-piperazino-etano-amina, ou bis(hexametileno)triamina. Em uma outra modalidade, a poliamina é uma tetramina, trietileno-tetramina, por exemplo. Em uma outra modalidade, a poliamina é uma pentamina, tetraetileno pentamina, por exemplo.

Um aspecto do nucleófilo é o fato de que ele pode possuir um impedimento estérico baixo. Q é selecionado de modo tal, por exemplo, que o nucleófilo tem um impedimento estérico baixo. Se Q for essencialmente linear, por exemplo e tiver um comprimento de pelo menos tres átomos, a porção nucleofilica e a porção de estabilização estão suficientemente afastadas de modo que o nucleófilo seja capaz de reagir com o eletrófilo.

Embora não se deseja ser limitado a qualquer teoria especifica, a porção de estabilização é assim chamada devido à possibilidade de estabilizar uma reação intermediária conforme descrito no presente documento. NO entanto, em um outro aspecto da presente invenção, a porção de estabilização pode também servir como um reagente dentro do âmbito da presente invenção. Por este motivo, os produtos do rearranjo que existem depois da reação entre a porção nucleofilica e o carboidrato podem converter ou devolver a porção de estabilização para um grupo que reage ou que é capaz de reagir com um outro carboidrato. Consequentemente, a porção de estabilização pode se converter ou voltar à forma de uma porção nucleofilica e reagir com o carboidrato, naturalmente.

Em modalidades ilustrativas, o grupo Q, conforme descrito no presente documento, pode servir para isolar os dois grupos, de modo tal que Rx e R2 não são essencialmente afetados pelas reações quimicas que ocorrem na outra posição. Por este motivo, o grupo Q pode servir ou não na capacidade de uma porção de estabilização. De acordo com esta teoria, a vantagem ganha pela utilização de um nucleófilo difuncional podem ser atribuídas principalmente ao fato de que um único composto difuncional pode formar uma reticulação entre dois compostos de carboidrato. Como os dois grupos funcionais estão ligados através de um grupo Q, por reação dos dois Ri e R2, o resultado é um produto de peso molecular mais elevado do que se Ri e R2 não estivessem ligados através do grupo Q. Por este motivo, Ri e R2 podem ser selecionados do grupo que consiste em um grupo amina, um azida, um cianato, um isocianato, um tiol, um dissulfeto, um tiocianato, um halogênio, um haloformila, um carboxila, um carboxilato, um hidroxila, um alcóxido, um amida, um imina, um imida, um nitro, um nitrato, um piridina, um fosfato, um fosfono, um hidroxila, um hidrogênio, um sulfono, um sulfo, um sulfinila e um sulfidrila (tiol).

Em modalidades ilustrativas, o grupo Q é do tipo que permite a comunicação quimica entre Ri e R2 • Q pode permitir a comunicação quimica, por exemplo, por permitir a ressonância e desvio de polaridade de Ri para R2 • Em outras modalidades, Q pode ter um comprimento tal, que reações ou em Ri ou em R2 produzam alterações na distribuição de elétrons no outro grupo (Ri ou R2) . Em uma modalidade, o nucleófilo inclui uma porção de estabilização e uma porção nucleofilica. Em uma modalidade, a porção nucleofilica é selecionada do grupo que consiste em um grupo amina, um azida, um cianato, um isocianato, um tiol, um dissulfeto, um tiocianato, um halogênio, um haloformila, um carboxila, um carboxilato, um hidroxila e um alcóxido. Em uma outra modalidade, a porção de estabilização catiônica é selecionada do grupo que consiste em um grupo amina, um amida, um imina, um imida, um nitro, um nitrato, um piridina, um fosfato, um fosfono, um hidroxila, um hidrogênio, um sulfono, um sulfo, um sulfinila e um sulfidrila (tiol).

Em uma modalidade, um nucleófilo pode incluir uma poliamina polimérica. As poliaminas poliméricas, por exemplo, que incidem no âmbito da presente invenção incluem quitosana, polilisina, polietileno imina, poli(N-vinil-N- metil amina), poliaminoestireno e polivinilaminas. Em uma modalidade, a poliamina compreende uma polivinil amina. Conforme empregado no presente documento, a polivinilamina pode ser um homopolimero ou um copolimero.

Embora não se seja limitado a uma teoria especifica, um aspecto da presente invenção consiste no fato de que a amina primária e o reagente de carboidrato são reagentes de Maillard que reagem para formar um produto melanoidina. A Figura 1 mostra um esquema de uma reação de Maillard que resulta na produção de melanoidinas. Na sua fase inicial, uma reação de Maillard envolve um reagente de carboidrato, um açúcar redutor, por exemplo, (observe-se que o reagente de carboidrato pode ser proveniente de uma substância capaz de produzir um açúcar redutor nas condições da reação de Maillard). A reação também envolve a condensação do reagente de carboidrato (um açúcar redutor, por exemplo) com um reagente de amina, isto é, um composto que possui um grupo amino. Em outras palavras, o reagente de carboidrato e o reagente de amina são os reagentes de melanoidina para uma reação de Maillard. A condensação destes dois constituintes produz uma glicosilamina com N substituído. Para uma descrição mais detalhada da reação de Maillard veja Hodge, J. E. Chemistry of Browning Reactions in Model Systems, J. Agric. Food Chem. 1953, I, 928-943, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento a titulo de referência. A literatura sobre reações de Maillard se concentra sobre as melanoidinas produzidas a partir de aminoácidos. A presente invenção pode ser distinguida destas referências pelo fato de que os nucleófilos dentro do âmbito da presente invenção também incluem uma porção de estabilização. Aminoácidos comuns que são considerados dentro do âmbito da presente invenção incluem asparagina, glutamina, histidina, lisina e arginina.

Sem querer ser cerceado por teoria, a reação por covalência entre o nucleófilo e o reagente de carboidrato será agora descrita mais especificamente. Conforme descrito no presente documento, o trajeto da presente reação é distinto dos ensinados na técnica anterior pelos seguintes motivos: (1) a presente reação pode ocorrer completamente com um pH básico, (2) o nucleófilo é difuncional, tendo uma porção nucleofilica e uma porção de estabilização, (3) o nucleófilo, através da sua difuncionalidade ou devido a algum outro fenômeno desconhecido, apresenta uma energia de ativação menor dentro do âmbito da reação que resulta em um aumento inesperado na taxa de reação e/ou na redução da temperatura à qual a reação ocorrerá.

Em modalidades ilustrativas, a primeira etapa na formação de polímeros de alto peso molecular a partir do nucleófilo e de um reagente de carboidrato é a condensação do reagente de carboidrato e do nucleófilo. A evidência indica que as condições descritas no presente documento são especialmente ade4quadas para levar esta reação ao seu fim. Em primeiro lugar, acredita-se que a alcalinidade da solução de aglutinante move a condensação. Foi demonstrado, por exemplo, que açúcares e nucleófilos tais como aminas sofrem uma coloração marrom em solução aquosa proporcionalidade à intensidade básica das aminas empregadas ou do pH da solução. Neste exemplo, acredita-se que as glicosilaminas com o N substituído permanecem sem se dissociar em soluções aquosas até um ponto considerável. Assim, as transformações irreversíveis que as moléculas que não se dissociaram sofrem devem ser levadas em consideração Embora seja conhecido o fato de que a reação de condensação é reversível, descobrimos que esta reação pode ainda ser levada a se completar, de acordo com o principio de Le Chatelier pela desidratação da solução aglutinante. Por este motivo, foi estabelecido que inicialmente um constituinte da composição aglutinante não curada consistia nos produtos de condensação do nucleófilo e do carboidrato.

A segunda etapa na conversão dos reagentes do aglutinante em produtos poliméricos de alto peso molecular pode ser um rearranjo. Um rearranjo exemplar é mostrado em forma de esquema de um rearranjo de Amadori na Figura 2. Com referência à figura 2, os derivados N-glicosilados das aminas representativas estão em equilíbrio com o cátion de uma base de Schiff. Embora este equilíbrio favoreça a N- glicosilamina, um subsequente rearranjo do cátion de uma base de Schiff na forma de enol ou de ceto é conhecido como se produzindo espontaneamente. Foi descoberto que esta reação espontânea é ainda facilitada por desidratação à medida que a taxa aumentava nas amostras desidratadas. Um aspecto da presente invenção consiste no fato de que a estrutura de um nucleófilo acelera especificamente este rearranjo por estabilizar a carga positiva que é adquirida enquanto o composto se encontra na forma de um cátion de uma base de Schiff. Acredita-se que este efeito de estabilização não foi discutido na técnica anterior nem na literatura como o efeito intensificado de se usar um nucleófilo, uma vez que tal fato dentro do âmbito da presente invenção não foi anteriormente divulgado. Consequentemente, um aspecto da presente invenção consiste no fato de que o nucleófilo é de um tipo que proporciona estabilidade a uma base catiônica durante um rearranjo. Em um outro aspecto, o nucleófilo é de um tipo que proporciona estabilidade a uma base catiônica durante um rearranjo enquanto se encontra em um estado substancialmente seco.

Um outro aspecto da presente invenção consiste no fato de que se acredita que a estrutura do carboidrato também tem influência na cinética do rearranjo. Mais especificamente é fato conhecido que quando o grupo hidroxila de C-2 de uma glicosilamina cristalina com N substituido não tinha sido substituido, o composto se transformava lentamente durante armazenagem no produto do rearranjo. No entanto se o grupo hidroxila em C-2 fosse substituido, então o rearranjo seria substancialmente inibido. Consequentemente, um aspecto da presente invenção consiste no fato de que o carboidrato da presente invenção não é substituido no grupo hidroxila adjacente à cetona ou aldeido.

Em modalidades ilustrativas, a relação molar do reagente de carboidrato para o nucleófilo se encontra na faixa de aproximadamente 1:1 a aproximadamente 30:1. Em uma outra modalidade, a relação molar do reagente de carboidrato para o nucleófilo se encontra na faixa de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 1:1. Em uma outra modalidade, a relação molar do reagente de carboidrato para o nucleófilo se encontra na faixa de aproximadamente 3:1 a aproximadamente 6:1. De acordo com um aspecto, a taxa de cura é uma função da relação molar do reagente de carboidrato para a poliamina primária. De acordo com esta função, foi estabelecido que à medida que a relação molar reduzia, aumentava a taxa de cura; portanto, era reduzido o tempo de cura. Consequentemente, um aspecto da presente invenção consiste no fato de que o tempo de cura é diretamente relativo à relação molar do reagente de carboidrato para a poliamina, desde que os demais parâmetros sejam mantidos equivalente. Em um outro aspecto, o tempo de cura do aglutinante é reduzido ao tempo de cura de uma composição aglutinante comparável de fenol/aldeido fórmico quando a relação molar do reagente de carboidrato para o nucleófilo é igual a aproximadamente 6:1. Consequentemente, em uma modalidade, um aglutinante de acordo com presente invenção tem uma taxa de cura que excede a de um sistema de aglutinante comparável de fenol/aldeido fórmico quando a relação molar do reagente de carboidrato para o nucleotideo se encontra na faixa de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 6:1.

Um outro aspecto da reação, conforme descrito no presente documento, consiste no fato de que inicialmente a solução aquosa de reagentes (que pode ser desidratada e usada como um aglutinante) tem um pH alcalino. Um aspecto da presente invenção consiste no fato de que a solução aglutinante alcalina é menos corrosiva em relação ao metal do que a solução ácida. Consequentemente, uma característica da presente invenção que supera uma barreira substancial à indústria é que o aglutinante descrito no presente documento tem uma corrosividade baixa para com o equipamento de fabricação que pode ser usado para produzir os materiais que incluem o presente aglutinante devido à composição alcalina do aglutinante. Uma característica de diferenciação da presente invenção em relação aos outros sistemas de aglutinante de carboidrato (tal como no pedido publicado U.S. No. 2007/0027283, por exemplo), é que a reação não segue necessariamente um trajeto ácido. Na verdade, um aspecto da presente invenção consiste no fato de que o aglutinante não curado pode ter um pH alcalino em todo o decorrer da reação quimica que leva à formação do aglutinante curado. Por este motivo, o aglutinante não curado durante todo o seu uso e armazenagem não apresenta nenhum risco de corrosão. Em modalidades ilustrativas, um extrato aquoso do aglutinante curado tem um pH na faixa de aproximadamente 5 a aproximadamente 9. Além disso, um extrato aquoso do produto polimérico é essencialmente incolor.

Em modalidades ilustrativas, um método de fabricação de uma coleção de material ligado com um aglutinante polimérico compreende preparar uma solução que contém os reagentes para a produção do aglutinante polimérico e um solvente, incluindo os reagentes um reagente de carboidrato e um nucleófilo; dispor a solução sobre a coleção de material; fazer volatilizar o solvente para formar um produto não curado e submeter o produto não curado a condições que façam com que o reagente de carboidrato e o nucleófilo se polimerizem para formar o aglutinante polimérico.

Em modalidades ilustrativas, a coleção de material inclui fibras isolantes. Em uma modalidade, é descrito um produto isolante fibroso que inclui fibras isolantes e um aglutinante. Conforme empregado no presente, o termo "fibra isolante" indica fibras resistentes a calor adequadas para suportar temperaturas elevadas. Exemplos de tais fibras incluem, mas sem limitação, fibras minerais (fibras de vidro, fibras de lã de escória, e fibras de lã de rocha), fibras de aramida, fibras cerâmicas, fibras metálicas, fibras de carbono, fibras de poliimida, determinadas fibras de poliéster e fibras de raiom. A titulo de ilustração tais fibras não são substancialmente afetadas por exposição a temperaturas acima de aproximadamente 120°C. Em uma modalidade, as fibras isolantes são fibras de vidro. Em uma outra modalidade, as fibras minerais estão presentes numa faixa de aproximadamente 70% a aproximadamente 99% em peso.

Em modalidades ilustrativas, a coleção de material inclui fibras celulósicas. As fibras celulósicas, por exemplo, podem consistir em aparas de madeira, pó de serra, polpa de madeira ou madeira triturada. Em uma outra modalidade, as fibras celulósicas podem ser outras fibras naturais tais como juta, linho, cânhamo e palha. 0 aglutinante descrito no presente documento pode ser usado em vez do aglutinante descrito no pedido PCT publicado WO 2008/089847, que é integralmente incorporado ao presente documento a titulo de referência. Em uma modalidade, é descrita uma tábua de madeira compósita compreendendo partículas de madeira e um aglutinante. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita é isenta de aldeido fórmico. Em uma modalidade, a tábua de vidro compósita tem uma faixa de espessuras nominais acima de 6 mm a 13 mm, e tem um módulo de elasticidade (MOE) de pelo menos aproximadamente 1050 N/mm2, uma resistência a flexão (MOR) de pelo menos aproximadamente 7 N/mm2, e uma força de ligação interna (IB) de pelo menos 0,20 N/mm2. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita tem uma faixa de espessuras nominais acima de 6 mm a 13 mm, e tem uma resistência a flexão (MOR) de pelo menos aproximadamente 12,5 N/mm2 e uma resistência de ligação interna (IB) de pelo menos 0,28 N/mm2. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita tem uma faixa de espessuras nominais acima de 6 mm a 13 mm, e tem um módulo de elasticidade (MOE) de pelo menos aproximadamente 1800 N/mm2, uma resistência a flexão (MOR) de pelo menos 133N/mm2, e uma força de ligação interna (IB) de pelo menos 0,40 N/mm2. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita tem um módulo de elasticidade (MOE) de pelo menos aproximadamente 1800 N/mm2. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita tem um módulo de elasticidade (MOE) de pelo menos aproximadamente 2500 N/mm2. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita tem uma resistência a flexão (MOR) de pelo menos aproximadamente 14 N/mm2. Em uma outra modalidade ainda, a tábua de madeira compósita tem uma resistência a flexão (MOR) de pelo menos aproximadamente 18 N/mm2. Em uma modalidade, a tábua de madeira compósita tem uma força de ligação interna (IB) de pelo menos 0,28 N/mm2. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita tem uma força de ligação interna (IB) de pelo menos 0,4 N/mm2. Em uma outra modalidade ainda, a tábua de madeira compósita incha menos de aproximadamente 12% ou a aproximadamente 12% conforme medida por uma alteração na espessura, depois de 24 horas em água a 20°C. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita tem uma absorção de água depois de 24 horas em água a 20°C até aproximadamente 4 0% ou até menos de aproximadamente 40%.

Em modalidades ilustrativas, a tábua de madeira compósita é uma tábua de partículas de madeira, uma tábua de filamentos orientados ou uma tábua de fibras de densidade média. Em uma modalidade, o aglutinante constitui de aproximadamente 8% a aproximadamente 18% em peso (peso de resina seca para peso de partículas de madeira secas) da tábua de madeira compósita. Em uma outra modalidade, a tábua de madeira compósita compreende ainda uma cera. Em uma outra modalidade ainda a tábua de madeira compósita compreende de aproximadamente 0,1% a aproximadamente 2% de cera por peso da tábua de madeira compósita. Em modalidades ilustrativas, o método de produzir uma coleção de material ligado com um aglutinante polimérico pode ainda incluir a preparação de uma solução por acrescentar uma quantidade de um reagente de carboidrato e uma quantidade de um nucleófilo de modo que a relação molar se encontre na faixa de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 10:1. Em uma modalidade, a preparação da solução inclui o acréscimo de reagente de carboidrato e de poliamina a uma solução aquosa Em uma outra modalidade, a preparação da solução inclui o ajuste do pH da solução para incidir numa faixa entre aproximadamente 8 e aproximadamente 12. Em uma outra modalidade, o método de se preparar uma coleção de material ligado com um aglutinante polimérico pode ainda compreender o acondicionamento do produto não curado em um material de acondicionamento adequado para armazenagem.

Em modalidades ilustrativas, a presente invenção se refere a uma composição que compreende uma coleção de material e um aglutinante, compreendendo o aglutinante produtos poliméricos de uma reação entre um reagente de carboidrato e um nucleófilo, sendo os produtos poliméricos substancialmente insolúveis em água. Em uma modalidade, a coleção de material inclui fibras minerais, fibras de aramida, fibras de cerâmica, fibras metálicas, fibras de carbono, fibras de poliimida, fibras de poliéster, fibras de raiom, ou fibras celulósicas. As fibras celulósicas, por exemplo, podem incluir aparas de madeira, pó de serra, polpa de madeira e/ou madeira triturada. Em uma modalidade, a coleção de material inclui areia ou outro material inorgânico em partículas. Em uma modalidade, a coleção de material consiste em partículas de carvão. Em uma modalidade, o reagente de carboidrato é selecionado do grupo que consiste em dextrose, xilose frutose, diidróxi- acetona e suas misturas. Em uma modalidade, o nucleófilo é R1-Q~R2, em eu Q é alquila, cicloalquila, heteroalquila ou ciclo-heteroalquila, sendo cada um deles opcionalmente substituido, Ri é uma porção nucleofilica e R2 é uma porção de estabilização.

Em uma outra modalidade, a composição compreende ainda um composto contendo silicio. Em uma modalidade, o composto contendo silicio é um éter sililico funcionalizado ou um éter alquilsililico funcionalizado, tal como, por exemplo, um éter alquilsililico funcionalizado com amino. Em uma modalidade, por exemplo, o composto contendo silicio pode ser gama-aminopropiltrietóxissilano, gama-glicidóxi- propiltrimetóxissilano ou amino-etilaminopropil- trimetoxissilano, ou uma mistura deles. Em uma outra modalidade, o composto contendo silicio pode ser um siloxano oligomérico aminofuncional. Em uma outra modalidade, a composição compreende um inibidor de corrosão selecionado do grupo que consiste em óleo anti-poeira, fosfato de monoamônio, metassilicato de sódio pentaidratado melamina, oxalato de estanho (II) e uma emulsão liquida de silicone hidrogenado de metila.

Em outras modalidades ilustrativas, o aglutinante pode ser disposto sobre uma coleção de fibras, substancialmente desidratado, acondicionado, sendo então armazenado ou vendido a terceiros. Pode se referir a um produto não curado vendido a terceiros para uso em outros processos de fabricação como sendo "enviado para fora não curado". Pode se referir a um produto não curado armazenado para uso em outros processos de fabricação como "conservado na instalação não curado". Ao ser vendido ou armazenado, este tipo de produto é acondicionado em recipientes ou sacos adequados.

Em modalidades ilustrativas, um produto fibroso não curado acondicionado compreende uma composição aglutinante não curada e uma coleção de fibras, sendo que (i) a composição aglutinante não curada está em contato com a coleção de fibras consolidando a coleção de fibras e (ii) a composição aglutinante não curada em contato com a coleção de fibras está acondicionada em um material de acondicionamento adequado. Em uma modalidade, a quantidade de umidade na composição aglutinante não curada pode se encontrar em uma faixa que varia de aproximadamente 1% a aproximadamente 15% em peso com base em um peso total do produto. Em uma outra modalidade ainda, o material de acondicionamento adequado pode ser capaz de manter a quantidade de umidade na composição aglutinante não curada até dentro de aproximadamente 20% de um nivel de umidade original durante um periodo de uma semana a uma temperatura ambiente e a pressão ambiente. Em uma modalidade, o produto fibroso não curado acondicionado compreende de aproximadamente 3% a aproximadamente 30% em peso da composição aglutinante não curada com base no peso do produto fibroso não curado acondicionado sem considerar o peso do material de acondicionamento adequado. Em uma modalidade, o produto fibroso não curado acondicionado compreende de aproximadamente 60 a aproximadamente 97% em peso de fibras com base no peso do produto isolante.fibroso não curado acondicionado sem levar em consideração o peso do material de acondicionamento adequado.

Um aspecto da presente invenção consiste no fato de que o aglutinante descrito no presente documento é surpreendentemente útil em aplicações tanto para produto não curado enviado para fora como em um produto conservado na instalação não curado. Mais especificamente, produtos não curados enviados para fora e produtos não curados conservados na instalação são dotados com um aglutinante não curado de modo que a cura possa ocorrer em uma ocasião posterior e um outro local. No caso de produtos não curados enviados para fora, a temperatura de cura e o tempo de cura são propriedades do produto que são de grande importância para os clientes. Mais especificamente, as temperaturas de cura devem ser suficientemente baixas para que o produto possa ser curado usando-se o equipamento existente. Além disso, o tempo de cura deve ser suficientemente curto para que o tempo de ciclo operacional para a cura dos produtos permaneça curto. No interior desta indústria, o equipamento de fabricação e os tempos de ciclos operacionais aceitáveis foram estabelecidos para produtos não curados que compreendem resinas do tipo fenol/aldeido fórmico. Portanto as temperaturas de cura baixas são aquelas temperaturas de cura adequadas para a cura de um produto do tipo fenol/aldeido fórmico comparável. De modo análogo, tempos de circulação suficientemente curtos são aqueles tempos de ciclos operacionais que seriam rotineiros para a cura de um produto do tipo fenol/aldeido fórmico comparável. Os versados na técnica observarão que nem o tempo de cura nem a temperatura de cura podem ser apresentados como quantidades definidas devido ao fato de que aplicações especificas podem ter parâmetros dramaticamente diferentes. No entanto, é fato bem compreendido que o tempo de cura e as temperaturas de cura de um sistema modelo proporcionam informações representativas suficientes no tocante à cinética da reação de cura quimica subjacente, de modo que possam ser feitas previsões confiáveis do desempenho do aglutinante nas diversas aplicações.

Em modalidades ilustrativas, o tempo de cura e a temperatura de cura do aglutinante são iguais aos da composição aglutinante de fenol/aldeido fórmico comparável ou inferiores aos dela. Em uma modalidade, o tempo de cura do aglutinante é inferior ao tempo de cura de uma composição aglutinante de fenol/aldeido fórmico comparável. Em uma outra modalidade, a temperatura de cura do aglutinante é inferior à temperatura de cura de uma composição aglutinante comparável de fenol/aldeido fórmico. Conforme usado no presente, uma composição aglutinante comparável de fenol/aldeido fórmico é conforme descrita de acordo com a patente norte-americana No. 6.638.882, patente esta que é integralmente incorporada ao presente documento a titulo de referência.

Conforme será discutido abaixo, diversos aditivos podem ser incorporados à composição aglutinante. Estes aditivos conferem aos aglutinantes da presente invenção características desejáveis adicionais. O aglutinante pode incluir, por exemplo, um agente de acoplamento contendo silicio. Muitos agentes de acoplamento que contêm silicio são disponíveis no comércio de Dow-Corning Corporation, Evonik Industries e Momentive Performance Materials. A titulo de ilustração, o agente de acoplamento que contêm silicio inclui compostos tais como sililéteres e alquilsilil éteres, podendo cada um deles ser opcionalmente substituído, tal como com halogênio, alcóxi, amino e semelhantes. Em uma variação, o composto que contém silicio é um silano com uma substituição amino, tal como y- aminopropiltrietóxi silano (SILQUEST—1101; Momentive Performance Materials, Corporate Headquarters: 22 Corporate

Woods Boulevard, Albany, NY 12211 USA). Em uma outra variação o composto que contém silício é um silano com uma substituição amino, tal como, por exemplo aminoetil- aminopropil-trimetóxi silano (Dow Z-6020; Dow Chemical, Midland, MI; USA) . Em uma outra variação, o composto que contém silício é y-glicidóxi-propiltrimetóxi silano (SILQUEST A-187; Momentive). Em uma outra variação ainda, o composto que contém silício é um siloxano oligomérico aminofuncional (HYDROSIL 2627, Evonik Industries, 379 Interpace Pkwy, Parsippany, NJ 07054) .

Os agentes de acoplamento que contêm silício estão tipicamente presentes no aglutinante na faixa de aproximadamente 0,1 por cento a aproximadamente 1 por cento em peso com base nos sólidos de aglutinante dissolvidos (isto é, de aproximadamente 0,05% a aproximadamente 3% com base no peso dos sólidos acrescentados à solução aquosa). Em uma aplicação, um ou mais destes compostos contendo silício pode ser acrescentado à solução aglutinante aquosa. O aglutinante é então aplicado ao material a ser ligado. Em seguida o aglutinante pode ser curado, se for desejado. Estes compostos contendo silício aumentam a capacidade do aglutinante de aderir ao material sobre o qual o aglutinante é disposto, tal como fibras de vidro. O fato de se aumentar a capacidade do aglutinante aderir à substância aumenta, por exemplo, a sua capacidade de produzir ou de promover coesão em uma substância(s) não aglomerada (s) ou frouxamente aglomerada(s).

Em uma outra modalidade ilustrativa, um aglutinante da presente invenção pode incluir um ou mais inibidores de corrosão. Estes inibidores de corrosão impedem ou inibem a corrosão ou o desgaste de uma substância, tal como um metal, causada pela decomposição quimica causada por um ácido. Quando um inibidor de corrosão é incluido em um aglutinante da presente invenção, a corrosividade do aglutinante é reduzida em comparação com a corrosividade do aglutinante sem o inibidor presente. Em uma modalidade, estes inibidores de corrosão podem ser utilizados para reduzir a corrosividade das composições que contém fibras de vidro descritas no presente. A titulo de ilustração, os inibidores de corrosão incluem um ou mais dos seguintes, um óleo anti-poeira, ou um fosfato de monoamônio, metassilicato de sódio pentaidratado, melamina, oxalato de estanho (II), e/ou emulsão liquida de silicone hidrogenado de metila. Quando incluídos em um aglutinante da presente invenção, os inibidores de corrosão estão tipicamente presentes no aglutinante na faixa que vai de aproximadamente 0,5 por cento a aproximadamente 2 por cento em peso com base nos sólidos dissolvidos do aglutinante. Um aspecto da presente invenção consiste no fato de que a necessidade de aditivos inibidores de corrosão é muito reduzida pela alcalinidade da solução do aglutinante e pelo aglutinante não curado substancialmente desidratado. Em uma modalidade, o aglutinante é isento de inibidores de corrosão e a corrosividade da solução de aglutinante se encontra dentro de limites aceitáveis.

Em modalidades ilustrativas, o aglutinante pode ainda incluir um umedecedor não aquoso. O umedecedor não aquoso pode incluir um ou mais poliéteres. O umedecedor não aquoso pode incluir um condensado de óxido de etileno ou um condensado de óxido de propileno tendo grupos alquila e alquilarila de cadeia reta ou ramificada. Em uma modalidade o umedecedor não aquoso inclui um polietileno glicol, um éter de polipropileno glicol, um tioéter, um polioxialquileno glicol (tal como Jeffox TP400®) , um dipropileno glicol e/ou um polipropileno glicol (tal como Pluriol P425® ou Pluriol 2000®). Em uma modalidade, o umedecedor não aquoso compreende um polioxialquileno glicol ou um polipropileno glicol. Em uma outra modalidade, o umedecedor não aquoso inclui um composto à base de um composto poliidróxi (tal como um composto poliidróxi total ou parcialmente esterifiçado). Em uma outra modalidade, o umedecedor não aquoso inclui um poliidróxi à base de uma glicerina, um propileno glicol, um etileno glicol, um acetato de glicerina, um sorbitol, um xilitol ou um maltitol.

Em uma outra modalidade, o umedecedor não aquoso inclui outros compostos que têm uma multiplicidade de grupos hidroxila à base de tetraidrofurano, uma caprolactona e/ou de alquilfenoxipoli(etilenóxi) etanóis tendo grupos alquila contendo de 7 a 18 átomos de carbono e tendo de aproximadamente 4 a aproximadamente 240 unidades etilenóxi. O umedecedor não aquoso, por exemplo, pode incluir um heptilfenoxipoli(etilenóxi)etanol e/ou um nonilfenoxipoli(etilenóxi)etanol. Em uma outra modalidade, o umedecedor não aquoso inclui um derivado de polioxialquileno de hexitol tal como um sorbitano, sorbida, manitano, e/ou uma manida. Em uma outra modalidade, o umedecedor não aquoso pode incluir um éster de ácidos graxos de cadeia longa parcial, tal como um derivado de polioxialquileno de monolaureato de sorbitano, monopalmitato de sorbitano, monoestearato de sorbitano, triestearato de sorbitano, monooleato de sorbitano e/ou trioleato de sorbitano.

Em modalidades ilustrativas, o umedecedor não aquoso inclui um condensado de óxido de etileno com uma base hidrófoba, sendo a base formada pela condensação de óxido de propileno com propileno glicol. Em uma modalidade, o umedecedor não aquoso inclui um condensado contendo enxofre, tal como os preparados pela condensação de óxido de etileno com uma mercaptana de alquila superior (tais como nonil mercaptana, dodecil mercaptana, tetradecil mercaptana ou alquiltiofenóis que têm de aproximadamente 6 a aproximadamente 15 átomos de carbono no grupo alquila). Em uma outra modalidade, o umedecedor não aquoso inclui um derivado de óxido de etileno de um ácido carboxilico de cadeia longa, tal como o ácido láurico, miristico, palmitico ou oléico. Em uma outra modalidade, o umedecedor não aquoso inclui um derivado de óxido de etileno de um álcool de cadeia longa tal como álcool octilico, decilico, laurilico ou cetilico. Em uma outra modalidade, o umedecedor não aquoso inclui um copolimero de óxido de etileno/tetraidrofurano ou um copolimero de óxido de etileno/óxido de propileno.

Os exemplos abaixo ilustram modalidades especificas com detalhes adicionais. Estes exemplos são dados para fins de ilustração somente e não devem ser considerados como limitando de qualquer modo a invenção ou o conceito inventivo a qualquer configuração fisica especifica.

EXEMPLOS

Exemplo 1: Uma solução de 50 g de dextrose (0,278 mol), 50 g de hexametileno-diamina (0,431 mol) dissolvidos em 566,6 g de água deionizada (solução de 15% de sólidos, pH 11,9) foi aquecida até o ponto de ebulição da solução. Um polimero marrom insolúvel em água foi observado em forma de precipitado no recipiente de reação.

Exemplo 2: Da solução acima de 50 g de dextrose (0,278 mol), 50 g de hexametileno diamina (0,431 mol) dissolvidos em 566,6 de água deionizada (uma solução de 15% de sólidos, pH 11,9), 2 g da solução aglutinante foram aplicados sobre um chumaço de filtro que é colocado em uma Balança de Umidade e aquecido durante 15 minutos a 120°C. Um polimero marrom insolúvel em água formou-se sobre o chumaço do filtro. Uma extração do chumaço de filtro curado usando-se 100 g de água deionizada é essencialmente incolor e tem um pH de 6,8.

Exemplo 3: Foi preparada uma solução de 85 g de dextrose (0,472 mol), 15 g de hexametileno diamina (0,129 mol) dissolvidos em 566,6 g de água deionizada (solução de 15% de sólidos, pH 10,8). 2 g da solução aglutinante foram aplicados sobre um chumaço de filtro que é colocado em uma Balança de Umidade e aquecido durante 15 minutos a 140°C. Um polimero marrom insolúvel em água se formou no chumaço de filtro. Uma extração do chumaço de filtro curado usando- se 100 g de água deionizada é essencialmente incolor e tem um pH de 6,8.

Exemplo 4: Foi preparada uma solução de 95 g de dextrose (0,528 mol), 5 g de hexametileno diamina (0,043 mol) dissolvidos em 566,6 g de água deionizada (solução com 15% de sólidos) . 2 g de solução de aglutinante foram aplicados sobre um chumaço de filtro que é colocado em uma balança de umidade e aquecido durante 15 minutos a 180°C. Formou-se no chumaço de filtro um polimero levemente marrom insolúvel em água. Uma extração do chumaço de filtro curado usando-se 100 g de água deionizada é essencialmente incolor e tem um pH de 6,8.

Exemplo Comparativo 1: Foi preparada uma solução de 180 g de dextrose (1 mol) dissolvida em 1020 g de água deionizada (solução de 15% de sólidos) . 2 g da solução aglutinante foram aplicados sobre um chumaço de filtro que é colocado em uma balança de umidade e aquecido durante 15 minutos a 180°C. Um polimero insolúvel em água não se formou no chumaço de filtro. O aglutinante resultante tratado com calor era essencialmente totalmente hidrossolúvel.

Taxa de Cura e Tempo de Cura: Esteiras quadradas de fibra de vidro (13" x 13" [33,02 cm x 33,02 cm]) com um peso de 44 g (correspondendo a 34,5 g/pé2 [371,35 g/m2] ) foram impregnados com um aglutinante contendo 15% de sólidos. O excesso de aglutinante é removido por sucção a vácuo, e a esteira úmida é seca durante pelo menos 12 horas a 90°F (32,22222222°C) em um (recirculação) .

A esteira seca é cortada em quatro quadrados das mesmas dimensões. Os quadrados são empilhados um sobre o outro e pelo menos um termopar conectado a um registrador (isto é, m.o.l.e. de forno) é colocado no meio da pilha entre a 2a. e a 3a. camada.

Uma prensa de moldagem com prato de temperatura controlada é aquecida até 400°C (204°C). A amostra com o termopar preparado é colocada no meio do prato e comprimida até um espessura de 5/8" (1,5875 cm) durante um periodo de tempo predefinido (isto é, 3,5 min, 4,0 min, 5,0 min, 6,0 min, 15 min).

Cada amostra moldada teve avaliado o seu grau de cura testando-se a uniformidade das superficies, retenção de água e extrato. Uma amostra foi considerada curada quando as superficies estão lisas sem qualquer "calombo", a amostra não enfraquece de modo perceptível quando imersa em água e nenhuma cor de extrato significativa é formada quando se imerge a amostra em água. O perfil térmico do centro da amostra é medido durante o ciclo de moldagem e é mostrado na Figura 3. Exemplo Comparativo 2: Aglutinante de Fenol/aldeido fórmico Composição com base em sólidos secos: - 2,41 partes de sulfato de amónio - 1,08 parte de amónia - 0,21 parte de Silano A1101 - 96,3% de pré-mistura de resina de fenol/aldeido fórmico: uréia (70:30) Refere-se ao Exemplo Comparativo 2 como o Aglutinante 1 na Figura 3. Exemplo Comparativo 3: Aglutinante de Carboidrato-Ácido Inorgânico. Composição com base em sólidos secos: - 81, 59 partes de dextrose - 17,09 partes de sulfato de amónio - 1 parte amónia - 0,3 parte de silano A1101 Refere-se ao Exemplo Comparativo 2 como o Aglutinante 2 na Figura 3. Exemplo 5: Composição com base em sólidos secos: - 80,94 partes de solução de dextrose e amónia (solução aquosa contendo 2 moles/litro de dextrose e 2 moles/litro de amónia) - 19,06 partes de hexametileno diamina Refere-se ao exemplo 5 como o aglutinante 4 na Figura 3.

Foi determinado que o tempo necessário para se atingir a cura total de um aglutinante dentro do âmbito da presente invenção é inferior à de 3 sistemas de aglutinantes exemplares comparativos com diversas características químicas. Este sistema modelo ilustra o fato de que o tempo de cura, mantendo-se constantes as demais variáveis, depende das características químicas do sistema de aglutinante. As características químicas de uma composição aglutinante ilustrativa dentro do âmbito da presente invenção atingem tempos de cura mais vantajosos em comparação com destes outros sistemas exemplares. Os resultados são mostrados abaixo:

Com referência agora à Figura 3 é mostrado o perfil característico de temperatura para cada um dos aglutinantes 1, 2 e 4. Foi observado que o perfil de temperatura é característico para cada aglutinante. Não foi estabelecido que a taxa de cura e o tempo de cura não fossem característicos do perfil de temperatura de cura. No entanto, o perfil de temperatura de cura ajuda a compreender e a prever a taxa de cura e o temo de cura. Mais especificamente era necessário para o exemplo Comparativo 3 um tempo de cura maior e de modo análogo o perfil de temperatura de cura exigiu uma quantidade de tempo máxima para a maximização assintótica. De modo análogo, o Exemplo 5 exigiu a quantidade de tempo mínima para a maximização assintótica, e demonstrado o tempo de cura mínimo.

Efeito da Relação Carboidrato Reagente:Poliamina sobre o Tempo de Ciclo de Cura. Foram preparadas Esteiras Colocadas no Estado Úmido (WLM) com relações variáveis de monoidrato de dextrose (DMH) para hexametileno diamina (HMDA). As relações em peso testadas incluem respectivamente 75/25, 85/15 e 92/8. Um aglutinante de 15% de dextrose-HMDA foi aplicado a 5 WLMs. Foram preparadas as seguintes composições aglutinantes:

As esteiras são preparadas em peças de 13/" x 13" (33,02 cm x 33,02 cm) com uma espessura de 3/8" (0,9525 cm) A prensa usada para moldar as esteiras é ajustada para 400°F (204,4444444°C). Depois de moldada, a amostra tem uma espessura de aproximadamente 5/8" (1,5875 cm). Um perfil de temperatura foi primeiro determinado a intervalos de 15 minutos. A amostra seguinte foi comprimida durante 4 minutos: este é o tempo necessário para a cura de uma composição aglutinante comparável de fenol/aldeido fórmico (resultados não mostrados). Os experimentos foram repetidos com tempos de cura variáveis até ser determinado o tempo minimo necessário para a cura de cada composição. A extensão até a qual cada aglutinante tinha sido curado foi determinada com base no peso. Foram determinados os seguintes resultados:

Conforme foi descrito acima um produto comparável à base de feno/aldeido fórmico (tal como o Exemplo Comparativo 2, por exemplo) é curado com um tempo de ciclo de 4 minutos. Além disso, o aglutinante de carboidrato comparável (tal como o Exemplo Comparativo 3, por exemplo) é curado com um ciclo de tempo de 5 minutos. Estes resultados indicam que um aglutinante dentro do âmbito da presente invenção com uma relação de carboidrato reagente para a poliamina primária de 85/15 ou menos é curado a uma taxa comparável ou mais rápida do que o produto à base de feno/aldeido fórmico. Outros experimentos mostraram que a temperatura de cura pode ser reduzida em produtos que têm um tempo de cura menor para se obter tempos de cura equivalentes a temperaturas inferiores. Os resultados 5 obtidos satisfizeram em princípios as nossas expectativas com base na equação de Arrhenius.

Além destes exemplos descritos em detalhes, foram dados os seguintes exemplos para se garantir que o carboidrato reagente e a poliamina podem compreender uma 10 ampla faixa de alternativas.

Outros Exemplos de Dextrose-Nucleófilo: Exemplo 16: Uma suspensão de 56, 80 g de água deionizada, 7,15 g de monoidrato de dextrose e 3,5 g de 1, 12-diaminododecano foi acidificada com HC1 a 11N até um 15 pH de 1,0, e foi aquecida até 70°C com agitação resultando em uma solução transparente incolor. A solução forma um polimero termorrígido insolúvel em água a 160°C (Condições de teste: 2 g de solução de aglutinante são aplicados a um chumaço de filtro que é colocado em uma balança de umidade. O chumaço de filtro é aquecido durante 15 minutos a 160°C). Um extrato do chumaço de filtro curado com 100 g de água deionizada é essencialmente incolor. Exemplo 17: Uma solução de 8,25 g de monoidrato de dextrose e 2,50 g de 1,5-diamino-2-metilpentano (Dytek A Invista) dissolvidos em 56,08 g de água deionizada forma um polimero termorrigido insolúvel em água a 160°C. (Condição de teste: 2 g de solução aglutinante são aplicados sobre um chumaço de filtro que é colocado em uma balança de umidade. O chumaço de filtro é aquecido durante 15 minutos a 160°C). Um extrato do chumaço de filtro curado com 100 g de água deionizado é essencialmente incolor. Exemplo 18: Uma solução de 8,03 de monoidrato de dextrose e 2,70 g de N-(3-aminopropil)-1,3-propano diamina dissolvidos em 56,08 g de água deionizada forma um polimero termorrigido insolúvel em água a 200°C (Condição de teste: 2 g de solução aglutinante são aplicados em um chumaço de filtro que é colocado em uma balança de umidade. O chumaço de filtro é aquecido durante 15 minutos a 200°C) . Um extrato do chumaço de filtro curado com 100 g de água deionizada tinha uma cor ligeiramente amarela. Exemplo 19: Foi preparada uma solução de 3 g de dextrose (0,016 mol) e 0,5 g de hexametileno diamina (0,004 mol) dissolvidos em 9 mL de água deionizada. Esta mistura de reação foi aquecida a 100°C durante 1 hora antes de 0,7 g de ditiotreitol (0,004 mol) serem acrescentados à mistura que foi derramada sobre um chumaço de filtro, sendo este chumaço de filtro aquecido a 125°C. Um polimero marrom insolúvel em água foi formado sobre um chumaço de filtro. Exemplo 20: Foi preparada uma solução de 3 g de dextrose (0,016 mol), 0,5 g de hexametileno diamina (0,004 mol) dissolvidos em 9 mL de água deionizada. Esta mistura de reação foi aquecida a 100°C durante 1 hora antes que se acrescentasse 0,52 g de butanoditiol (0,004 mol) à mistura que foi pingada sobre um chumaço de filtro, sendo este chumaço de filtro aquecido a 125°C. Um polimero marrom insolúvel em água foi formado no chumaço de filtro. Procedimento para a análise de uma amostra de aglutinante com pirólise gasosa. Aproximadamente 10 g de um produto curado que tinha o aglutinante disposto sobre ele são colocados em um tubo de ensaio, sendo o tubo então aquecido até 1000°F (537,7777778 °C) durante 2,5 minutos quando então extraida uma amostra do espaço superior e analisada por cromatografia gasosa/espectrometria de massa (GC/MS) nas seguintes condições: Forno, 50°C durante um minuto - 10°C/minuto até 300°C durante 10 minutos; entrada, 280°C, sem rachaduras; coluna HP5 30 mm x 0,32 mm x 0,25 mm fluxo de coluna, 1,11 mL/minuto hélio; detector MSD 280°C; volume de injeção, 1 mL; Modo de detector, varredura 34-700 amu; limiar, 50; e taxa de amostragem 22 varreduras/segundo Uma busca por computador do espectro de massa de um pico cromatográfico na amostra é conduzida contra a biblioteca Wiley de espectros de massa. A melhor correspondência é relatada. É gerado um indice de qualidade (proximidade da correspondência com os espectros da biblioteca) variando de 0 a 99. Somente a identidade dos picos com o indice de qualidade acima ou igual a 90 é relatada. A tabela abaixo fornece dados representativos de pirólise que se espera de análise por GC/MS de compostos gasosos produzidos durante a pirólise de uma composição aglutinante à base de melanoidina.

Segue abaixo uma relação das espécies observadas na pirólise cromatografia gasosa/espectrometria (Py GC-MS) 5 de uma amostra de aglutinante preparada usando-se hexametilenodiamina como o componente poliamina. A pirólise foi conduzida a 200°C, 300°C e 770°C. A tomada de impressões mostra um pico significativo muito que corresponde ao ácido acético no cromatograma de massa tanto 10 a 200°C como a 300°C, o que não foi observado em uma amostra produzida usando-se dextrose e sulfato de amónio (veja Exemplo Comparativo 3), em que a fração volátil significativa consistia em SO2, especialmente a 300°C. A 770°C, os picos observados, em ordem crescente de tempo de 15 retenção foram atribuidos do seguinte modo: A: Coeluição de C5H10, C5H12, acetona, possivelmente éster de ácido acético de baixo peso molecular; B: dieno C5H8; C: dieno C5H8; D: provavelmente um pentanol; E: CeHi2 - um metil penteno; F: hexano; G: metilciclopentano; H: um ciclo-hexadieno; I: CgHio - provavelmente um metilciclopentano; J: benzene; K: ácido acético; L: ciclo-hexeno; M: provavelmente nonanol; N: 2-metil-3-pentanona; 0: 2,5-dimetilfurano; P: coeluição de C7H10 + sem atribuição; Q: coeluição de piridina + sem atribuição; R: tolueno; S: possivelmente coeluição de decenal + sem atribuição; T: 2-etil-5-metilfurano; U: uma metil piridina; V: um metil pirrol; W: um xileno; X: sem atribuição - com uma funcionalidade álcool; Y: sem atribuição; Z: coeluição de um xileno + sem atribuição; AA: sem atribuição; AB: um dimetil pirrol; AC: uma dimetil piridina; AD: uma dimetil piridina; AE: sem atribuição; AF: sem atribuição; AG: coeluição de um etil metil pirrol + sem atribuição; AI: um espectro de massa distinto sem atribuição (contendo N) , relacionado com pirrol; AJ: um espectro de massa sem atribuição, mas distinto (contendo N), possivelmente uma acetamida; AK: um espectro de massa sem atribuição, mas distinto (contendo N), relacionado com pirrol; AL: um espectro de massa sem atribuição, mas distinto (contendo N), relacionado com pirrol; AM: um espectro de massa sem atribuição, mas distinto (contendo N), relacionado com pirrol. Os espectros de massa observados dos picos AI a AM não são observados nos dados de aglutinantes da técnica anterior que não tinham um componente poliamina.

Procedimento para a avaliação de resistência a tração no estado seco e no exposto a intemperismo. Quando se avalia a sua resistência a tração no estado seco e "exposto", as composições para coquilhamento contendo esferas de vidro preparadas com um aglutinante dado proporcionam uma indicação da resistência a tração provável e a durabilidade provável, respectivamente, de um produto de fibra de vidro preparado com aquele aglutinante especifico. A durabilidade prevista é baseada na relação resistência a tração no estado da coquilha exposta a intemperismo: resistência a tração no estado seco. As coquilhas são preparadas, expostas a intemperismo e testadas conforme segue, para uma mistura de aglutinante de hexametilenodiamina-dextrose, por exemplo.

Uma coquilha (Dietert Foundry Testing Equipament; Heated Shell Curing Accessory, Modelo 366, e Shell Mold Accessory) é ajustada a uma temperatura desejada, geralmente a 425°F, e deixa-se que se aqueça durante pelo menos uma hora. Embora a coquilha esteja se aquecendo, aproximadamente 100 g de um aglutinante aquoso (geralmente com 15% de sólidos no aglutinante) são preparados (conforme descrito no Exemplo 7, por exemplo). Usando-se um grande copo, 727,5 g de esferas de vidro (Quality Ballotini Impact Beads, Spec. AD, US Sieve 70-140, 106-212 micra - #7 de Potters Industries, Inc.) são pesadas por diferença. As esferas de vidro são vertidas em um recipiente de mistura limpo e seco, sendo o recipiente montado em um suporte de misturador elétrico. Aproximadamente 75 g de aglutinante aquoso são vertidos lentamente para dentro das microesferas de vidro no recipiente de mistura. O misturador elétrico é ligado e a mistura de microesferas de vidro/aglutinante é agitada durante um minuto. Usando-se uma espátula grande, os lados do agitador (misturador) são raspados para remover qualquer aglomerado de aglutinante, raspando ao mesmo tempo as bordas em que as microesferas de vidro se encontram no fundo do recipiente. O misturador é então novamente ligado durante outro minuto sendo então o agitador (misturador) removido da unidade, removendo-se em seguida o recipiente de mistura que contém a mistura de microesferas de vidro/aglutinante. Usando uma espátula grande, remove-se a maior quantidade possivel de aglutinante e de esferas de vidro que aderem ao agitador (misturador) e agita-se a mistura de microesferas de vidro/aglutinante no recipiente de mistura. Os lados do recipiente são então rapados para misturar qualquer excesso de aglutinante que possa ter se acumulado dos lados. Neste ponto, a mistura de microesferas de vidro/aglutinante de hexametilenodiamina-dextrose está pronta para ser moldada em uma coquilha.

As corrediças das coquilhas são verificadas para que estejam alinhados dentro do prato inferior do molde. Usando-se uma espátula grande, uma mistura de microesferas de vidro/aglutinante de hexametilenodiamina-dextrose é então rapidamente acrescentada a tres cavidades de molde dentro da coquilha. A superfície da mistura em cada cavidade é nivelada, raspando-se ao mesmo tempo fora a mistura excessiva para se ter uma área superficial uniforme da coquilha. Quaisquer inconsistências ou falhas que existam em qualquer uma das cavidades são preenchidas com uma mistura adicional de microesferas de vidro/aglutinante de hexametilenodiamina-dextrose sendo então niveladas. Quando uma mistura de microesferas de vidro/aglutinante de hexametilenodiamina-dextrose é colocada nas cavidades das coquilhas, e a mistura é exposta a calor, começa a cura.

Como o tempo de manipulação pode afetar os resultados de teste, tal como podem ser produzidas coquilhas com duas camadas de cura diferente, por exemplo; as coquilhas são preparadas consistente e rapidamente. Com a coquilha preenchida, o prato superior é rapidamente colocado sobre o prato inferior. Simultaneamente, ou rapidamente depois, é iniciada a medição do tempo de cura por meio de um cronômetro, sendo que durante este tempo a temperatura do prato inferior variou entre aproximadamente 400°F (204,4444444°C) a aproximadamente 430°F (221,1111111 °C) ao passo que a temperatura do prato superior variou entre aproximadamente 440°F (226,6666667°C) e aproximadamente 470°F (243,3333333°C). Depois de decorridos sete minutos, o prato superior é removido e as corrediças são puxadas para fora, de modo que todas as tres coquilhas possam ser removidas. As coquilhas recém-preparadas são então colocadas sobre uma tela de arame, adjacente à placa de coquilha, e deixa-se esfriar à temperatura ambiente. Em seguida cada coquilha é rotulada e individualmente colocada em um saco de armazenagem de plástico adequadamente rotulado. Se as coquilhas não puderem ser testadas no dia em que foram preparadas, os sacos de plástico contendo as coquilhas são colocadas em uma unidade dessecadora.

Procedimento de Condicionamento (Exposição a Intemperismo) para Coquilhas: Uma câmara de umidade Blue M é ligada, sendo então ajustada para proporcionar condições de intemperismo de 90°F (32,22222222°C) e uma umidade relativa de 90% (isto é, 90°F (32,22222222 °C)/ 90% de rH) . 0 tanque de água do lado da câmara de umidade é verificado e preenchido regularmente, geralmente sempre que ele é ligado. Deixa-se que a câmara de umidade atinja as condições de intemperismo especificadas durante um periodo de tempo de pelo menos 4 horas, sendo tipico o periodo de equilibrio de um dia. As coquilhas a serem expostas a intemperismo sâo rapidamente carregadas (uma vez que enquanto as portas estiverem abertas, desce tanto a umidade como a temperatura) , uma de cada vez através das portas abertas da câmara de umidade para uma prateleira superior, dotada com fendas, da câmara de umidade. Registra-se o momento em que as coquilhas foram colocadas na câmara de umidade, e o intemperismo é conduzido durante um periodo de 24 horas. Em seguida as portas da câmara de umidade são abertas e um conjunto de coquilhas de cada vez é rapidamente removido e colocado individualmente em sacos de armazenagem de plástico respectivos, sendo estes vedados completamente. Geralmente, um a quatro conjuntos de coquilhas de cada vez sâo expostas a intemperismo, conforme descrito acima. As coquilhas expostas a intemperismo são imediatamente levadas à câmara Instron e testadas.

Procedimento de Teste para Quebrar as Coquilhas: Na câmara Instron, o método de teste de coquilha é carregado na máquina 5500R Instron, assegurando-se simultaneamente que a célula de carga adequada está instalada (isto é, Static Load Cell[célula de carga estática] 5 kN) e deixa-se a máquina aquecer durante quinze minutos. Durante este periodo de tempo, os prendedores de teste da coquilha são verificados para ver se estão instalados na máquina. A célula de carga é zerada e equilibrada, sendo então um conjunto de coquilhas testado de cada vez do seguinte modo: Uma coquilha é removida do seu saco de armazenagem plástico, sendo então pesada. O peso (em gramas) é então lançado no computador associado com a máquina Instron. A espessura medida da coquilha (em polegadas) é então lançada, como espessura da amostra, tres vezes no computador associado com a máquina Instron. Uma amostra de coquilha é então colocada nos prendedores na máquina Instron, e os testes são iniciados por meio do teclado na máquina Instron. Depois da remoção da amostra de coquilha, o ponto de ruptura medido é lançado no computador associado com a máquina Instron, e continua-se com os testes até todas as coquilhas no conjunto terem sido testadas.

Efeito da Relação Reagente Carboidrato:Poliamina sobre as Propriedades da Coquilha. As coquilhas foram feitas com relações variáveis de monoidrato de dextrose (DMH) para hexametilenodiamina (HMDA) com um aditivo de silano (ISI0200) e foram examinadas conforme descrito acima, com uma velocidade de teste de 25 mm/minuto. As relações em peso testadas incluem 90/10, 85/15, 80/20 e 75/25, respectivamente.

Exemplo: Testes com Lã de Vidro (Fibra de Vidro) Comparações das qualidades de dois aglutinantes de glicose-hexametilenodiamina com um aglutinante padrão em termos de cura e rigidez sobre um produto de lã de vidro 5 ( (Ac + 032 100 mm 1200 mm de largura; 32 kg/m3 - 15 m/minuto) foram conduzidas medindo-se a resistência à separação e densidade. Aglutinante 1: 85% de glicose - 15% de hexametileno diamina 10 Aglutinante 2: 90% de glicose - 10% de hexametileno diamina A Resistência a Separação Comum (Antes de ser autoclavada) e Resistência a Separação depois de Exposta a Intemperismo (Depois de autoclavada) podem ser medidas 15 conforme descrito no pedido de patente internacional No. de Publicação WO 2008/089851 ou WO 20009019235.

glicose-hexametilenodiamina. Conclusões: Com os dois aglutinantes de glicose- hexametilenodiamina, os resultados de resistência a separação (que é uma resistência a tração longitudinal) mostraram um melhoramento significativo; e um melhoramento significativo foi observado em tres outros testes de rigidez (teste de "60o" - flambagem medida quando apoiado a 60° contra uma calha; teste de "mesa" - flambagem medida contra um plano horizontal; e teste Acermi - flambagem medida 35 cm da borda de uma mesa". Exemplo: Teste de Tábua de partículas As comparações das qualidades das tábuas de partículas produzidas usando-se um aglutinante de uréia- aldeído fórmico (UF E0) e usando um aglutinante de carboidrato-poliamina (hexametilenodiamina) foram conduzidas nas seguintes condições. Tamanho da tábua: 350 x 333 mm e principalmente com 10 mm de espessura (2 x 20 mm). Temperatura do prato: principalmente 195°C, mas também 175 e ~215°C. Pressão: 3,5 MPa (35 bar) Nominal - Real 35 kg/cm2, 56 bar (5600 kPa) para ser atingido Densidade alvo: 650 kg/m3 Preforma preparada antes da prensagem. Resultados

Todas as tábuas preparadas pareciam ser de alta qualidade; nenhuma rachadura ou desprendimento de gases foi observada. As tábuas produzidas com esta formulação de carboidrato-poliamina se equiparam à tábua de uréia-aldeido 5 fórmico quando elas são curadas durante 150 segundos

Claims

1. Método de preparação de uma tábua de madeira compósita compreendendo uma coleção de material compreendendo fibras celulósicas aglutinadas com um aglutinante polimérico, termorrigido, curado, caracterizado por compreender: (i) preparar uma solução aglutinante aquosa contendo reagentes para produzir o aglutinante polimérico, termorrigido, curado, em que os reagentes incluem um açúcar redutor e um nucleófilo R1-Q-R2, em que: Q é alquila, cicloalquila, heteroalquila, ou cicloheteroalquila, cada um dos quais é opcionalmente substituído; Ri é selecionado do grupo que consiste em uma amina, uma azida, um cianato, um isocianato, um tiol, um dissulfeto, um tiocianato, um halogênio, um haloformila, uma carboxila, um carboxilato, uma hidroxila e um alcóxido, e R2 é selecionado do grupo que consiste em uma amina, uma amida, uma imina, uma imida, um nitro, um nitrato, uma piridina, um fosfato, um fosfono, uma hidroxila, um sulfono, um sulfo, uma sulfinila e uma sulfidrila, desde que, quando o nucleófilo consiste em polietileno imina, a relação molar do açúcar redutor para o nucleófilo se encontre na faixa de 1:1 a 30:1; (ii) dispor a solução aglutinante aquosa sobre uma coleção de material; (iii) secar a solução aglutinante aquosa para formar um produto não curado; e (iv) curar termicamente o produto não curado que compreende de 3% a 25% de sólidos secos de aglutinante (total de sólidos não curados em peso) para formar a tábua de madeira compósita aglutinada com o aglutinante polimérico, termorrígido, curado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que preparar uma solução aglutinante aquosa inclui pelo menos uma das etapas selecionadas do grupo que consiste em: a) adicionar uma quantidade do açúcar redutor e uma quantidade do nucleófilo tal que a relação de peso do açúcar redutor para o nucleófilo se encontre na faixa de cerca de 2:1 a cerca de 10:1; b) adicionar o açúcar redutor e o nucleófilo a uma solução aquosa; e c) ajustar o pH da solução para se encontrar dentro da faixa de cerca de 8 a cerca de 12.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aglutinante polimérico, termorrígido, curado é formaldeído livre.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que nem formaldeído nem fenol é usado como um reagente.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras celulósicas compreendem material selecionado do grupo que consiste em aparas de madeira, pó de serra, polpa de madeira, madeira triturada, juta, linho, cânhamo e palha.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que que a relação de peso do açúcar redutor para o nucleófilo se encontra na faixa de cerca de 2:1 a 10:1.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o açúcar redutor é selecionado do grupo que consiste em dextrose, xilose, frutose, diidróxiacetona e suas misturas.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Ri e Rs formam ligações covalentes com o açúcar redutor para formar o aglutinante polimérico.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: Ri é selecionado do grupo que consiste em uma azida, um cianato, um isocianato, um tiol, um dissulfeto, um tiocianato, um halogênio, uma haloformila, uma carboxila, um carboxilato, uma hidroxila e um alcóxido, e Rs é selecionado do grupo que consiste em uma amina, uma amida, uma imina, uma imida, um nitro, um nitrato, uma piridina, um fosfato, um fosfono, uma hidroxila, um sulfono, um sulfo, uma sulfinila e uma sulfidrila.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: Ri é selecionado do grupo que consiste em uma amina, uma azida, um cianato, um isocianato, um tiol, um dissulfeto, um tiocianato, um halogênio, uma haloformila, uma carboxila, um carboxilato, uma hidroxila e um alcóxido, e Rs é selecionado do grupo que consiste em uma amida, uma imina, uma imida, um nitro, um nitrato, uma piridina, um fosfato, um fosfono, uma hidroxila, um sulfono, um sulfo, uma sulfinila e uma sulfidrila.

11. Método de acordo com reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que: Ri é selecionado do grupo que consiste em uma azida, um tiol, um halogênio, uma carboxila, um carboxilato, uma hidroxila e um alcóxido, e R2 é selecionado do grupo que consiste em uma imina, uma piridina, um fosfato, um fosfono, uma hidroxila, uma sulfinila e uma sulfidrila.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que R1-Q-R2 não consiste em polietileno imina.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que nem RI nem R2 é uma amina.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que R1-Q-R2 é uma amina primária tendo apenas um grupo de amina primária.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Q é uma alquila selecionada do grupo que consiste em C2-C24.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Q é uma alquila selecionada do grupo que consiste em C2-C8.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Q é uma alquila selecionada do grupo que consiste em C3-C7.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Q é uma alquila Ce.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Q é uma cicloalquila selecionada do grupo que consiste em uma ciclohexila, ciclopentila e ciclobutila.

20. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que R1-Q-R2 é 2-[(2- aminoetil)amino]etanol.

21. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um de Ri e R2 é tiol.

22. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Ri é uma amina e R2 é uma amina, uma amida, uma imina, ou uma imida.

23. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que Ri é uma amina e R2 é uma amina.

24. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação molar do açúcar redutor para o nucleófilo se encontra na faixa de 1:1 a 30:1.

25. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação molar do açúcar redutor para o nucleófilo se encontra na faixa de 2:1 a 10:1.

26. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação molar do açúcar redutor para o nucleófilo se encontra na faixa de 3:1 a 6:1.

27. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a preparação da solução aglutinante aquosa inclui ajustar o pH da solução aglutinante aquosa para se encontrar dentro da faixa de 8 a 12 .

28. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução aglutinante aquosa tem um pH alcalino.

29. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aglutinante polimérico, termorrígido, curado é insolúvel em água.

30. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aglutinante polimérico, termorrígido, curado absorve luz intensamente a 420 nm.

31. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução aglutinante aquosa é isenta de ácido.

32. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coleção de material e o aglutinante polimérico, termorrígido, curado compreendem ainda um material selecionado do grupo que consiste em um composto contendo silício, gama-aminopropiltrietoxissilano, gama-glicidoxipropiltrimetoxissilano, aminoetilaminopropiltrimetoxissilano, um siloxano oligomérico aminofuncional e suas misturas.

33. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a coleção de material e o aglutinante polimérico, termorrígido, curado compreendem ainda um inibidor de corrosão selecionado do grupo que consiste em óleo anti-poeira, fosfato de monoamônio, metassilicato de sódio pentaidratado, melamina, oxalato de estanho (II), e emulsão líquida de silicone hidrogenado de metila.

34. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aglutinante compreende ainda um umedecedor não aquoso