BR112015025021B1

BR112015025021B1 - Método para ajustar o valor de aderência de um material aglutinante

Info

Publication number: BR112015025021B1
Application number: BR112015025021-1A
Authority: BR
Inventors: Christopher J. Moriarty
Original assignee: Huntsman International Llc
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2020-12-15
Also published as: CA2907943A1; LT2981564T; CN105073812B; EP2981564A4; WO2014163914A1; CA2907943C; RU2661194C2; US20160024260A1; BR112015025021A2; EP2981564B1; PL2981564T3; CN105073812A; RU2015146780A; US9771460B2; ES2647233T3; EP2981564A1

Abstract

método para ajustar o valor de aderência de um material aglutinante, e, compósito lignocelulósico a presente invenção é dirigida a um método para ajustar o valor de aderência de um material aglutinante formado a partir de uma composição compreendendo uma emulsão que compreende um pré-polímero emulsionável que é o produto da reação de (i) um composto de isocianato, (ii) um composto de poliol, e (iii) um composto de monol, e em que o método compreende: (a) determinar um perfil de aderência desejado para a emulsão, em que o perfil de aderência compreende um valor de aderência desde 1 a 4 tal como medido pelo método do teste de aderência para um determinado valor de tempo, e ajustando a razão do grupo reativo do componente (i) para (ii) para alcançar o perfil desejado do valor de aderência; (b) introduzir água aos componentes (i), (ii) e (iii) para formar a composição em emulsão; e (c) aplicar a composição em emulsão a um substrato lignocelulósico formando assim uma mistura com um teor de umidade de água na faixa de 7% a 25% com base no peso total da mistura.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO Campo da invenção

[001] A presente invenção se refere em geral a um método de aplicação de uma composição aglutinante sobre um substrato lignocelulósico. Especificamente, a presente invenção se refere a um método para ajustar o perfil do valor de aderência de uma composição aglutinante que é aplicada sobre um substrato lignocelulósico.

Informação do fundamento

[002] Os painéis de compósitos lignocelulósicos, tais como "aglomerado de partículas", são tipicamente fabricados através da aplicação de um aglutinante a uma pluralidade de partículas, que estão a sendo caídas em um misturador rotativo, para formar uma mistura. Em seguida, a mistura é submetida a uma etapa de prensagem, que utiliza calor e pressão para curar a mistura e, finalmente, formar o compósito.

[003] Enquanto aglutinantes à base de ureia-formaldeído (UF) tipicamente têm sido utilizados na indústria de painel de compósito, aglutinantes a base de UF tem várias deficiências que têm forçado os fabricantes na indústria a buscar um sistema aglutinante alternativo. Por exemplo, uma deficiência é a possível liberação de formaldeído a partir do painel de compósito após o painel estar em serviço em um ambiente aquecido. Os fabricantes, por isso, tentaram usar aglutinantes à base de polifenileno polimetileno poli-isocianato (PMDI) na fabricação de painéis compósitos. Enquanto aglutinantes à base de PDMI não possuem muitas das deficiências associadas com aglutinantes à base de UF, ainda possíveis problemas podem surgir com a utilização de um aglutinante à base de PMDI no processo de fabricação. Por exemplo, enquanto aglutinantes à base de PMDI tipicamente possuem muitas das características de aglomeração exibidos pelos aglutinantes à base de UF, aglutinantes à base de PMDI podem apresentar valores de aderência mais baixos quando comparado com um sistema de aglutinante à base de UF. Por exemplo, os valores de aderência inferiores do aglutinante podem causar uma variedade de problemas durante o processo de fabricação de aglomerado de partículas uma vez que uma "pré-esteira" que é formado a partir de uma mistura do aglutinante à base do PMDI e um material lignocelulósico só pode ser utilizado em circunstâncias limitadas durante o processo de fabricação. Para compensar os valores mais baixos de aderência, os fabricantes têm recorrido ao uso de agentes de aderência. O uso desses agentes de aderência, no entanto, apresenta vários inconvenientes, tais como a adição de custos e a complexidade para a fabricação de um painel compósito. Por exemplo, por vezes, o processo de fabricação teria de ser interrompido, a fim de remover o "aumento de adesividade" do equipamento usado no processo de fabricação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] Um método para ajustar o valor de aderência de um material aglutinante formado a partir de uma composição que compreende uma emulsão em que a emulsão compreende água e um pré-polímero emulsionável e em que o pré-polímero emulsionável é o produto da reação de (i) um composto de isocianato, ( ii) um composto de poliol, e (iii) um composto de monol, o método compreendendo: (a) determinar um perfil de aderência desejado para a emulsão, em que o perfil de aderência compreende um valor de aderência desde 1 a 4 tal como medida pelo método de ensaio de aderência para um valor de tempo determinado, e ajustando a razão do grupo reativo do componente (i) para (ii) para alcançar o perfil desejado do valor de aderência; (b) introduzindo água aos componentes (i), (ii) e (iii) para formar a composição em emulsão; e (c) aplicando a composição em emulsão a um substrato lignocelulósico formando assim uma mistura apresentando um teor de umidade de água variando de 7% a 25% com base no peso total da mistura.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[005] Uma compreensão total da invenção pode ser obtida a partir da seguinte descrição de certas formas de realização da invenção quando lida em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[006] A Figura 1 é um gráfico que representa o valor da aderência de várias formulações em função do tempo.

[007] A Figura 2 é um gráfico que representa o valor da aderência de uma formulação com um teor de umidade específico em função do tempo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[008] Tal como aqui utilizado, salvo expressamente especificado, todos os números, tais como aqueles que expressam valores, variações, quantidades ou percentagens podem ser lidos como se antecedido pela palavra "cerca", mesmo que o prazo não expressamente aparecer. Plural engloba singular e vice-versa. Por exemplo, embora seja aqui feita referência a "um" composto polimérico de isocianato", um "poliol", um "monol, uma combinação (uma pluralidade) destes componentes pode ser utilizado na presente invenção.

[009] Tal como aqui utilizado, "pluralidade" significa dois ou mais.

[0010] Tal como aqui utilizado, "inclui" e termos semelhantes significa "incluindo, sem limitação".

[0011] Quando se refere a qualquer faixa numérica de valores, tais faixas são entendidas como incluindo todas e cada número e/ou fração entre o mínimo e o máximo intervalo indicado. Por exemplo, uma faixa de "1 a 10" se destina a incluir todos os sub-intervalos entre (e inclusive) o valor mínimo recitado de 1 e o valor máximo recitado de 10, isto é, tendo um valor mínimo igual a ou maior do que 1 e um valor máximo de igual ou inferior a 10.

[0012] Tal como aqui utilizado, "peso molecular" significa peso molecular ponderal médio (Mw) como determinado por Cromatografia de Permeação em Gel.

[0013] Como será discutido em maior detalhe abaixo, a presente invenção é dirigida a um método para ajustar o valor de aderência de um material aglutinante formado a partir de uma composição que compreende uma emulsão em que a emulsão compreende água e um pré-polímero emulsionável. Tal como aqui utilizado, "valor de aderência" significa a propriedade física de partículas para formar uma massa de forma coesa ligada quando as forças compressivas baixas são aplicadas à massa como medido pelo método de teste de aderência que é descrito em maior detalhe nos Exemplos. Pré-polímero de isocianato funcional ("pré-polímero in-situ")

[0014] Como será discutido em maior detalhe abaixo, o pré-polímero in situ, o que é um pré-polímero emulsionável, é o produto de reação de (i) um composto de isocianato, (ii) um poliol, e (iii) um monol .

Componente (i)

[0015] O composto de isocianato usado como componente (i) para preparar o pré-polímero in situ da presente invenção compreende um composto de poli-isocianato orgânico tal como di-isocianato de difenilmetano (MDI). Compostos de MDI apropriados incluem, sem limitação, 4,4'-MDI, 2,4'-MDI, MDI polimérico, variantes de MDI, ou suas misturas.

[0016] Em algumas formas de realização, o componente (i) compreende 4,4'-MDI ou uma mistura de 4,4'-MDI e 2,4'-MDI, em que a mistura compreende pelo menos 50% de 4,4'-MDI, preferivelmente em uma quantidade superior a cerca de 75% em peso, tal como superior a cerca de 90% em peso ou maior do que cerca de 95% em peso. Em certas formas de realização, o componente (i) compreende "MDI polimérico". Tal como aqui utilizado, "MDI polimérico" significa que a composição de poli-isocianatos de polimetileno polifenileno compreendem uma funcionalidade de pelo menos 2,5, tal como de 2,5 a 3,5 ou 2,5 a 3,1. Por exemplo, misturas poliméricas de poli-isocianatos de polifenilo com pontes metileno contendo di-isociantos, tri-isocianato, e poli-isocianatos de elevada funcionalidade pode ser referidas como "MDI polimérico".

[0017] Outros poli-isocianatos adequados que podem ser utilizados como componente (I) incluem qualquer composto de poli-isocianato orgânico ou mistura de compostos de poli-isocianato orgânico, desde que os referidos compostos possuem pelo menos 2 grupos isocianato. Poli-isocianatos orgânicos incluem di-isocianatos, particularmente di-isocianatos aromáticos, e isocianatos de maior funcionalidade. Exemplos de poli-isocianatos orgânicos que podem ser utilizados na composição da presente invenção incluem isocianatos alifáticos tais como di-isocianato de hexametileno; e isocianatos aromáticos tais como di-isocianato de m- e p-fenileno, tolileno-2,4- e tolileno- 2,6-di-isocianato, difenilmetano-4,4'-di-isocianato, clorofenileno-2,4-di- isocianato, naftileno-1,5-di-isocianato, difenileno-4,4'-di-isocianato, 4,4'-di- isocianato-3,3'-dimetil-difenilo, 3-metildifenilmetane-4,4'-di-isocianato e di- isocianato de difenil éster; e di-isocianatos cicloalifáticos tais como ciclo- hexano-2,4- e -2,3-di-isocianato, 1-metilciclo-hexil-2,4- e -2,6-di-isocianato e misturas dos mesmos e bis-(isocianatociclo-hexil) metano, e tri-isocianatos tais como 2,4,6-tri-isocianatotolueno e 2,4,4-tri-isocianatodifeniléter. Poli- isocianatos modificados contendo grupos isocianurato, carbodiimida ou uretonimina podem também ser empregados. Os ainda mais poli-isocianatos bloqueados, como o produto de reação de um composto de isocianato com um outro composto, tal como os seguintes compostos: fenois (por exemplo, octilfenol, nonilfenol, dodecilfenol), cetonas (por exemplo, butanona, acetilacetona), ácidos (por exemplo, ácidos minerais, cloreto de benzila, ácido clorídrico), lactamas (por exemplo, Vince lactama, N-metil-2-pirrolidona), oximas (por exemplo, aldoxima, metil etil cetoxima, dimetilglioxima), imidazois (por exemplo, etil imidazol, sais de imidazolato), ou combinações dos mesmos, podem ser utilizados na presente invenção, desde que tenham uma temperatura desbloqueio abaixo da temperatura aplicada quando se utiliza a composição de poli-isocianato. Em certas formas de realização, o poli-isocianato pode ser bloqueado com os compostos anteriormente mencionados antes da introdução dos reagentes usados para formar o pré- polímero em emulsão da presente invenção. Misturas de isocianatos podem ser usadas, por exemplo, uma mistura de isômeros de di-isocianato de tolileno tais como as misturas comercialmente disponíveis de 2,4- e 2,6-isômeros, e também a mistura de di- e poli-isocianatos superiores produzidos por fosgenação de condensados de anilina/formaldeído. Em certas formas de realização, os isocianatos a ser utilizados na presente invenção são aqueles em que o isocianato é um di-isocianato aromático ou poli-isocianato de funcionalidade superior tal como um di-isocianato de difenilmetano puro ou uma mistura de metileno em ponte de poli-isocianatos de polifenila contendo di-isocianatos, tri-isocianatos e poli-isocianatos de funcionalidade superior. Por conseguinte, em algumas formas de realização, os poli-isocianatos adequados incluem os isocianatos SUPRASEC® e isocianatos RUBINATE® que estão disponíveis a partir de Huntsman Polyurethanes. Em algumas formas de realização, o poli-isocianato é liquido à temperatura ambiente. A mistura de poli-isocianatos pode ser produzida de acordo com qualquer uma das técnicas conhecidas na técnica. O teor de isômero de di-isocianato de difenil-metano pode ser introduzido dentro das faixas requeridas, se necessário, por técnicas que são bem conhecidas na técnica. Por exemplo, uma técnica para alteração do teor de isômero consiste em adicionar MDI monomérico a uma mistura de MDI contendo uma quantidade de MDI polimérico que é mais elevada do que o desejado.

Componente (ii)

[0018] O composto de poliol utilizado como componente (ii) para preparar o pré-polímero in situ da presente invenção pode compreender quaisquer compostos de poliol que são conhecidos na técnica, tais como poliéter poliois, poliéster poliois, polialcadieno poliol. Por exemplo, os poliois apropriados incluem, sem limitação, os compostos de poliol que compreendem em média um número de base, a partir de cerca de 1,2 a cerca de 10 grupos de hidrogênio ativos por molécula, tais como a partir de 1,4 a 8, ou 1,6 a cerca de 8 ou 1,8 a 6. Exemplos não limitantes de grupos de hidrogênio ativos adequados incluem grupos álcool alifáticos, fenois, aminas primárias, aminas secundárias, ou combinações dos mesmos. Em certas formas de realização, os compostos de poliol contêm pelo menos dois grupos hidrogênio ativo por molécula.

[0019] Em certas formas de realização, os poliois que são utilizados são os poliois de poliéter que compreendem óxido de propileno (PO), óxido de etileno (EO), ou uma combinação de grupos ou porções de PO e EO na estrutura polimérica dos poliois. Estas unidades PO e EO podem ser dispostas de forma aleatória ou em seções de bloco ao longo da estrutura polimérica. Em certas formas de realização, o teor de óxido de etileno do poliol varia de 0 a 100%. Em algumas formas de realização, o teor de PO do poliol varia de 100 a 0%. Por conseguinte, em algumas formas de realização, o teor de EO de um poliol pode variar de 99 a 33%, enquanto o teor de PO varia de 1 a 66%. Além disso, em algumas formas de realização, estas unidades podem estar localizadas terminalmente na estrutura polimérica ou no interior das seções interiores da estrutura de cadeia polimérica. Assim, os poliois de poliéter adequados incluem, sem limitação, poli(oxietileno oxipropileno)diois e triois obtidos pela adição sequencial de óxidos de etileno e propileno a iniciadores di ou trifuncionais, que são conhecidos na técnica. Em certas formas de realização, o componente (ii) compreende os diois ou triois acima mencionados ou, em alternativa, o componente (ii) pode compreender uma mistura destes diois e triois.

[0020] Em certas formas de realização, os poliois de poliéter que são para ser utilizados para preparar o pré-polímero in situ incluem os produtos obtidos pela polimerização de óxido de etileno com outro óxido cíclico, por exemplo, óxido de propileno na presença de iniciadores polifuncionais tais como água e poliois de baixo peso molecular, por exemplo, etileno glicol, propileno glicol, dietileno glicol, dipropileno glicol, ciclohexano dimetanol, resorcinol, bisfenol A, glicerol, trimetilolopropano, 1,2,6-hexantriol, pentaeritritol, ou combinações dos mesmos.

[0021] Em algumas formas de realização, os poliois utilizados como componente (ii) compreendem, pelo menos, 15% em peso (com base no peso total do poliol) de grupos de óxido de etileno, tal como de entre 50% a 100% em peso. Os poliois de poliéter têm geralmente uma funcionalidade nominal média de que varia de 2 a 6, tal como 2 a 4 ou 2. Eles têm um peso equivalente numérico médio variando de 700 a 5.000, tal como a partir de 1000 a 4000, a partir de 1200 a 3500, ou a partir de 1500 a 3000. Por exemplo, em certas formas de realização, o poliol compreende uma espinha dorsal de hidrocarboneto que compreende 10 a 2000 (por exemplo, 100 a 1500 ou 500 a 1000) átomos de carbono em que não há heteroátomos dispersos entre tais átomos de carbono.

Componente (iii)

[0022] O composto de monol usado como componente (iii) para preparar o pré-polímero in situ da presente invenção compreende pode ser um monol tendo um peso molecular variando de 200 a 1500. Em algumas formas de realização, o monol compreende a estrutura química representada na fórmula (I):

em que R1 é um grupo livre de hidrogênio ativo e que não nega a hidrofilicidade das unidades de oxietileno; R2 é ou hidrogénio ou um grupo alquila com 1 a 4 átomos de carbono; n é um número de 1 a 34 e m é um número selecionado de tal modo que a razão em peso de unidades de oxietileno para outros grupos de oxialquileno é de 100:0 a 50:50.

[0023] Em certas formas de realização, R1 é um grupo C1-C4 alquila, R2 é hidrogênio ou um grupo metila, n é um número de 4 a 25 e m é um número selecionado de tal modo que a razão em peso de unidades de oxietileno a outros grupos oxialquileno é a partir de 100:0 a 60:40.

[0024] Em outras formas de realização, R1 é um grupo metila, R2 é hidrogênio, n é um número de 6 a 20 e m é um número selecionado de tal modo que a razão em peso de unidades de oxietileno para outros grupos de oxialquileno é de 100:0 a 80:20.

[0025] Ainda noutras formas de realização, R1 é um grupo metila, R2 é hidrogênio, n é um número de 6 a 20 e m é zero.

[0026] Outros monois adequados que podem ser utilizados incluem metoxi polioxietileno, tais CARBOWAX, que está disponível a partir da Dow Chemical Company, de Midlands, Michigan, e fluidos UCON 50-HB, que está disponível a partir de Dow Chemical Company, Midlands, Michigan. Por exemplo, produtos tais como CARBOWAX™ MPEG 350, MPEG 550, MPEG 750 são exemplos de monois que podem ser utilizados na presente invenção.

[0027] O pré-polímero in situ é preparado por reação de uma quantidade em excesso do componente (i), quando em comparação com quaisquer componentes (ii) ou (iii). Por exemplo, em algumas formas de realização, o componente (i) compreende 60% em peso a 95% em peso, o componente (ii) compreende 35% em peso a 1% em peso, e o componente (iii) compreende 10% em peso a 1% em peso com base no total peso dos componentes (i), (ii), e (ii) utilizados para formar o pré-polímero in situ de isocianato funcional.

[0028] Os prepolímeros in situ da presente invenção são caracterizados por uma viscosidade inferior a 1000 cps a 50°C., e de preferência uma viscosidade inferior a 500 cps a 50°C. Os prepolímeros in situ da presente invenção são caracterizados por terem um teor de isocianato final (% de NCO) que varia de 6% a 32%, tal como de 6% a 30% ou de 7% a 30%, com base no peso total do pré-polímero.

[0029] Em algumas formas de realização, pelo menos 90% dos grupos obtidos a partir da reação do poli-isocianato e do poliéter poliol em preparação do pré-polímero in situ são grupos uretano. Em certas formas de realização, baixas quantidades de um composto de poli-isocianato adicional ou uma sua variante pode ser acrescentado para o pré-polímero in situ desde que o valor de isocianato (NCO) se mantenha na faixa indicada acima descrita. A quantidade adicionada é em geral preferivelmente inferior a cerca de 20% em peso com base no peso total do pré-polímero in situ e do composto de poli-isocianato adicional. O composto de poli-isocianato adicional ou variante pode ser selecionado a partir dos compostos de isocianato descritos acima.

[0030] O método para preparar o pré-polímero in situ pode ser qualquer método de formação de um pré-polímero que é conhecido na técnica. Por exemplo, o pré-polímero in situ = pode ser preparado por reação de um composto de isocianato com componentes contendo grupo hidroxila (isto é, componentes (ii) e (iii)). Em algumas formas de realização, um composto de poli-isocianato modificado, que é tipicamente diferente do composto de isocianato, pode ser adicionado como um reagente depois ou antes da introdução do componentes contendo grupo hidroxila. A reação é tipicamente realizada com mistura eficiente, com ou sem a aplicação de calor, e é usualmente preparada em uma atmosfera inerte (por exemplo, nitrogênio ou ar seco). Se o calor for usado, a mistura pode ser aquecida a uma temperatura variando de 40°C a 90°C usando métodos de aquecimento conhecidos na técnica. Caso contrário, a reação é tipicamente conduzida à temperatura ambiente (isto é, temperatura ambiente, 25°C). Em algumas formas de realização, o calor é aplicado depois de os reagentes terem sido misturados. O uso de um catalisador, tal como JEFFCAT ZF-20, um catalisador de gelificação bis- (2-dimetilaminoetil)éter disponível a partir da Huntsman Corp., para catalisar a reação é opcional.

[0031] As quantidades relativas de cada reagente, os componentes (i), (ii), e (iii), utilizados para formar o pré-polímero in situ irá depender do NCO desejado. Por exemplo, a razão do grupo reativo de componentes (i) e (ii) pode ser modificada para modo que a composição em emulsão ou composição aglutinante, o qual é discutido abaixo, exibe um "perfil de valor de aderência" particular. Tal como aqui utilizado, o "perfil de valor de aderência" compreende um "valor de aderência" que varia de 1 a 4 tal como medido pelo método de ensaio de aderência para um dado período de tempo ou valor de tempo. Por exemplo, referindo-se a Formulação B na Figura 1, o "perfil de valor aderência" daquele material compreende um "valor de aderência" de 1,0 no período de tempo ou valor de tempo "Tempo 20". Tal como aqui utilizado, "razão do grupo reativo" significa a razão entre o número de grupos funcionais de isocianato de componente (i) para o número de grupos reativos de hidroxila do componente (ii). Em certas formas de realização, a razão do grupo reativo do componente (i) e (ii) pode variar de 400:1 a 4:1, tal como de 200:1 a 20:1 e 80:1 a 8:1. Foi verificado que aumentando a razão do grupo reativo do composto de isocianato para o composto de poliol produz uma composição em emulsão com "valor de aderência" diminuído (definido nos Exemplos). Alternativamente, diminuindo a razão de grupo reativo do composto de isocianato para o composto de poliol produz uma composição em emulsão com maior "valor de aderência". Ao ter a capacidade de aumentar ou diminuir o "valor de aderência" da composição em emulsão que é finalmente formada, um usuário da presente invenção pode ter a capacidade de atingir um "valor de aderência" que é semelhante ou maior do que o "valor de aderência "que é normalmente visto em aglutinantes com base em UF. A presente invenção, por conseguinte, podem resolver, pelo menos uma das desvantagens inerentes aos aglutinantes à base isocianato, tais como PMDI, que é descrito acima.

[0032] Uma vez que o "valor de aderência" da composição em emulsão pode ser ajustado, um usuário pode atingir valores alvo particulares, ou perfis alvo. Por exemplo, em alguns casos, pode ser desejável ter um "valor de aderência" de 1 quando a composição em emulsão é inicialmente unida com o substrato alvo, tal como uma pluralidade de materiais lignocelulósicos, na "etapa de união" (por exemplo, "Tempo 0 "na Figura 1). No entanto, quando os materiais lenhocelulósicos são formados em um objeto em particular, durante a "etapa de formação" (por exemplo, "Tempo 10" na Figura 1, em seguida, em algumas formas de realização, pode ser desejável ter um "valor de aderência" que é maior do que. 1. Além disso, dependendo do processo que é usado, o "valor de aderência" do material aglutinante no "esteira em etapa de linha" ou a "etapa de prensagem" pode ser a mesmo ou diferente como os mencionados acima. Deve ser notado que as etapas acima referidas (por exemplo, "etapa de união", "etapa de formação", etc.) são conhecidas dos peritos na técnica e uma discussão sobre cada etapa particular não é necessária para os fins desta invenção.

[0033] Formulação C da Figura 1 mostram que a composição em emulsão da presente invenção pode ser ajustada de modo que ela exibe "aderência dinâmica", em oposição a "aderência estática" e, por conseguinte, a composição em emulsão ou aglutinante da presente invenção pode ser adaptado para alcançar um "perfil de valor de aderência" desejada permitindo assim ao usuário a otimizar o processo no qual a composição em emulsão é utilizada. Tal como aqui utilizado, "aderência dinâmica" significa que o "valor de aderência" da composição pode mudar ao longo de um determinado período de tempo. Em outras palavras, a composição pode ter um "perfil de valor de aderência" que não é uniforme, mas sim muda dependendo quando o "valor de aderência" da composição é medido (ver "Nível de aderência" versus valores de "tempo" da Formulação C na Figura 1). Por outro lado, uma composição possuindo "aderência estática" tem um "valor de aderência" constante que não se altera ao longo de um dado período do temporizador. Isto é, composições com "aderência estática" tem um "perfil de valor de aderência" que é substancialmente uniforme (ver as Formulações A e B na Figura 1). Composição em emulsão

[0034] Como indicado aqui noutro local, a composição em emulsão é composta do pré-polímero in situ e água. Ao contrário de outros processos em que um composto de pré-polímero é totalmente formado antes da introdução de água, o pré-polímero in situ da presente invenção pode ser formado in situ com água. Por conseguinte, em algumas formas de realização, o pré-polímero in situ é parcialmente formado antes da introdução da água para o processo. Por exemplo, os reagentes utilizados para formar o pré-polímero in situ (por exemplo, os componentes (i) a (iii), e, se for o caso, o composto poli- isocianato modificado descrito acima) podem ser deixados reagir um com o outro por um período de tempo variando entre 1 segundo a 5 minutos. Em outras formas de realização, no entanto, os reagentes são deixados reagir por um período de tempo superior a 1 a 5 segundos, a fim de satisfazer os vários requisitos de processamento. Em ambos destes exemplos, a água é adicionada durante a formação do pré-polímero in situ e o pré-polímero in situ é, em última instância formado in situ com água. Alternativamente, o método da presente invenção permite também a água e os reagentes utilizados para formar o pré-polímero in situ a ser adicionados simultaneamente com o outro. Nesta forma de realização particular, o pré-polímero in situ não é formado antes da introdução de água porque os reagentes utilizados para formar o pré- polímero in situ não são pré-reagidos com um outro. Portanto, a formação completa do pré-polímero in situ do ocorre in situ com água.

[0035] Independentemente se o pré-polímero in situ é formado parcialmente ou completamente in situ com água, por fim, uma composição em emulsão é formada por introdução de água nos reagentes utilizados para formar o pré-polímero in situ e esta composição em emulsão é parte do material aglutinante que é aplicada sobre os diversos substratos descritos neste documento.

[0036] Embora seja previsto que qualquer tipo de água (por exemplo, água deionizada, água da torneira ou municipal, água filtrada ou água "amaciada") pode ser usada para formar a emulsão aqui descrita.

[0037] O método usado para formar a emulsão pode ser qualquer método que é conhecido na técnica. Em algumas formas de realização, a emulsão é formada através da introdução de água e todos dos reagentes utilizados para formar o pré-polimero in situ em um misturador estático em linha, tal como o modelo 275 disponível a partir de Koflow Corporation, e misturando muito bem a mistura durante um período de tempo que varia desde 1 minuto a 30 minutos. Embora a introdução de água e os reagentes acima mencionados é descrita em ligação com um misturador estático em linha, outros métodos em lote ou contínuos para a preparação de uma emulsão conhecidos na técnica podem também ser usados. A formação da emulsão pode ser realizada com ou sem a aplicação de calor. Se o calor é usado, a mistura pode ser aquecida a uma temperatura variando de 15°C a 65°C utilizando métodos de aquecimento conhecidos na técnica. Caso contrário, a formação da emulsão é tipicamente conduzida à temperatura ambiente (isto é, temperatura ambiente, 25°C).

[0038] O pré-polímero in situ da presente invenção está presente na emulsão em uma quantidade que varia de 90% em peso a 10% em peso enquanto que a água está presente em uma quantidade que varia de 10% em peso a 90% em peso com base no total peso do pré-polímero in situ do e água na emulsão. Em algumas formas de realização, tanto o pré-polímero in-situ e água cada um compreende 50% em peso da emulsão com base no peso total de ambos os componentes na emulsão.

[0039] A fim de melhorar ainda mais a estabilidade durante a armazenagem e/ou a estabilidade de processamento da composição em emulsão, outros aditivos secundários podem ser adicionados à composição da emulsão. Por exemplo, um diluente pode ser adicionado à composição em emulsão. Os diluentes adequados incluem plastificantes do tipo mencionado em "Taschenbuch der Kunststoff-Additive", Ed. por R. Gachter e H. Muller, Carl Hanser Verlag Munchen, terceira edição, 1989. Os diluentes preferidos são ftalatos, carboxilatos alifáticos, ésteres de ácidos graxos, óleo de linhaça, óleo de soja e carbonato de propileno. Estes diluentes podem ser adicionados em quantidades que variam de 0,5% em peso a 50% em peso com base no peso total da emulsão. A composição em emulsão pode compreender aditivos convencionais como retardadores de chama, agentes de preservação lignocelulósicos, fungicidas, ceras, agentes de encolamento, agentes de enchimento, agentes tensoativos, agentes tixotrópicos e outros aglutinantes tais como resinas adesivas condensadas de formaldeído e lignina (opcionalmente em combinação com um solvente de lignina, tal como descrito em Pedido de Patente PCT N ° EP96/00924).

[0040] Em ainda outras formas de realização, um agente de liberação pode ser adicionado aos ingredientes reativos utilizados para formar o pré- polímero in situ ou os ingredientes utilizados para formar a emulsão descrita acima. Os agentes de liberação adequados que podem ser utilizados incluem, sem limitação, ácidos graxos, ceras, silicones, e vários sabões e detergentes. Estes agentes de liberação podem ser usados em quantidades que variam de 0,33% em peso a 33% em peso, tal como de 0,66% em peso a 16,5% em peso com base no peso total da composição.

[0041] Outros aditivos secundários que podem ser adicionados à composição em emulsão também incluem, sem limitação, ceras de encolamento, biocidas, retardadores de chama, agentes de bloqueio conhecidos na técnica. Por exemplo, os agentes de bloqueio podem ser utilizados em quantidades que variam de 0,01% em peso a 1,0% em peso com base no peso total da composição em emulsão e biocidas podem ser utilizados em quantidades variando de 0,005% em peso a 0,5% em peso com base no peso total da composição em emulsão.

[0042] Além dos aditivos acima mencionados, em algumas formas de realização, a composição em emulsão pode compreender um catalisador tal como um catalisador metálico. Os catalisadores metálicos adequados que podem utilizados na presente invenção incluem, sem limitação, compostos organometálicos, tais como aqueles que compreendem pelo menos um metal de transição. O metal de transição pode ser selecionado a partir dos Grupos IVB, VB, VIIB, VIIB, e VIIIB da tabela periódica dos elementos. Em algumas formas de realização, o catalisador metálico compreende um composto organometálico compreendendo um ou mais metais selecionados de entre o grupo que consiste nos metais do Grupo VIII B, tal como o ferro, da Tabela Periódica. Em certas formas de realização, o composto organometálico compreende um ou mais ligantes quelantes. Exemplos não limitativos de tais ligandos quelantes incluem, sem limitação, acetilacetona, ésteres de acetoacetato de alquila ou arila, gliconato, ciclopentadienila, ou combinações dos mesmos. Em algumas formas de realização, o catalisador metálico que pode ser utilizado como componente (ii) pode ser qualquer um dos que são descritos nas seguintes patentes US: Pat. US No. 5.587.414, Pat US. No. 6.288.200, Pat US. No. 6.908.875, Pat US No. 6.750.310, Pat US No. 6.288.255, e Pat US No. 6.762.314.

[0043] Outros catalisadores adequados que podem ser utilizados como componente (ii) incluem, sem limitação, compostos orgânicos de estanho, tais como dicarboxilatos de dialquilestanho (por exemplo, dilaurato de dimetil estanho, dilaurato de bibutil estanho, di-2-etil hexoato de dibutil estanho, diacetato de dibutil estanho, dilaurato de dioctil estanho, maleato de dibutil estanho, di-isoctilmaleato de dibutil estanho); sais estanosos de ácidos carboxílicos (por exemplo, octoato estanoso, diacetato estanoso, dioleato estanoso); mercaptetos de mono- e diorgano estanho (por exemplo, dimercapteto de dibutil estanho, dimercapteto de dioctil estanho, di- isooctilmercaptoacetato de dibutil estanho); derivados de diorgano estanho de beta- diletonas (por exemplo, bis-acetilacetonato de dibutilestanho); óxidos de diorgano estanho (por exemplo, óxido de dibutil estanho); halogenetos de mono- ou diorgano estanho (por exemplo, dicloreto de dimetil estanho e dicloreto de dibutil estanho). Outros catalisadores adequados que podem ser utilizados como componente (ii) incluem, sem limitação, compostos de organo bismuto, tais como os carboxilatos de bismuto (por exemplo, tris(2- etil-hexoato de bismuto), neodecanoato de bismuto, e naftenato de bismuto).

[0044] Consequentemente, em certas formas de realização, o catalisador metálico pode incluir, sem limitação, compostos organometílicos que são derivados de ferro (por exemplo, acetilacetonato férrico), acetilacetonato de cobalto, acetilacetonato de níquel, dilaurato de dibutil- estanho, mercapteto de dibutil-estanho, tris(2-etil-hexoato de bismuto) ou combinações dos mesmos. Em certas formas de realização, o catalisador metálico é um composto organometálico que é um derivado de ferro. Um perito na técnica reconhecerá que, em certas formas de realização, acetilacetonato férrico, acetilacetonato de cobalto, acetilacetonato de níquel podem ser descritos como compreendendo um ligante quelante e um metal de transição. Descrição do material de substrato alvo

[0045] A composição em emulsão da presente invenção é tipicamente aplicada sobre um material de substrato alvo, a fim de formar uma mistura com um teor de umidade de água na faixa de 7% a 25%, tal como 10% a 20%, com base no peso total da mistura. Em certas formas de realização, o material de substrato alvo compreende um material lignocelulósico que pode incluir, sem limitação, madeira, casca de madeira, cortiça, bagaço de palha, linho, bambu, esparto, cascas de arroz, fibras de sisal, fibras de coco, lascas de madeira, fibras de madeira, aparas de madeira, pó de madeira, farinha de madeira, kenaf, cascas de nozes, casca de grãos de cereais (por exemplo, arroz e aveia), ou combinações dos mesmos. Adicionalmente, podem ser misturados com os materiais lignocelulósicos outros de materiais de partículas ou fibrosos tais como resíduos de espuma moída (por exemplo, resíduos de espuma de poliuretano moída), cargas minerais, fibra de vidro, mica, borracha, resíduos têxteis tais como fibras plásticas e tecidos. Estes materiais podem ser utilizados na forma de granulados, aparas ou lascas, fibras, fios, esferas ou pó. Em certas formas de realização, estes materiais podem ter um teor de umidade variando de 2% a 50%, tal como de cerca de 5% a 20% ou de 8% a 20%. Quando a composição em emulsão da invenção é aplicada ao material lenhocelulósico, a razão em peso da composição em emulsão para o material lignocelulósico irá variar dependendo da densidade em massa do material lignocelulósico empregado. As composições em emulsão podem ser aplicadas em quantidades tais para dar uma razão em peso da composição em emulsão de material lignocelulósico na faixa variando de 1:99 a 1: 4, tal como de 1:40 a 1: 8. Se desejado, outros agentes de ligação convencionais, tais como resinas adesivas condensadas de formaldeído conhecidas na técnica, pode ser usadas em conjunto com a composição em emulsão da presente invenção. Descrição do processo para a preparação de um compósito lignocelulósico 1. Preparação de um substrato lignocelulósico alvo

[0046] Em certas formas de realização da presente invenção, o material lignocelulósico alvo é primeiro seco para o teor de umidade requerido. O teor de umidade requerido pode variar de 1% a 20% em peso. 2. Utilização da composição em emulsão ao substrato alvo

[0047] A composição em emulsão pode então ser adicionada ao material alvo em uma quantidade de desde que varia de 1% em peso a 30% em peso com base no peso total da emulsão e o material alvo. 3. Formação do pré-esteiras/pré-forma

[0048] A mistura resultante do material alvo e a composição em emulsão pode então ser formada em "pré-esteira" para o fabricação do painel ou qualquer outra forma desejada. A utilização de uma composição em emulsão da presente invenção pode aumentar o valor de aderência das pré- esteiras, permitindo assim a produção mais eficiente do artigo final devido à melhoria da consistência na integridade da esteira/forma antes da prensagem e, por conseguinte, pode resultar em menos desperdício devido à má distribuição lignocelulósica. 4. Pressionar as pré-esteiras/pré-forma

[0049] A pré-esteira/pré-forma pode então ser comprimida para formar painéis ou artigos tridimensionais moldados, artigos moldados, e curados sob calor e pressão. As temperaturas adequadas para o processo de compressão são geralmente na faixa de desde 70°C a 250°C, tais como a partir de 120°C e 140°C 220°C ou a partir de 205°C. As pressões utilizadas em processos de compressão para atingir as dimensões exigidas do produto podem variar de 1,5 MPa a 30 MPa (15 bar a 300 bar). Tempos de compressão irão depender da espessura e da densidade do produto sendo produzido. Em algumas formas de realização, o uso da composição em emulsão da presente invenção pode permitir que um usuário forme artigos com espessuras superiores a 25 milímetros ou mais, sem a utilização de pré- aquecedores com injeção de vapor, pré-aquecedores de radiofrequência e prensagem por injeção de vapor.

[0050] Placas multicamadas ou partes moldadas podem ser produzidas de um modo análogo a partir de folheados, de papel ou tecidos por tratamento das camadas com a composição em emulsão descrita acima e, subsequentemente, pressionando as mesmas, geralmente à temperatura e pressão elevadas. As temperaturas experimentadas directamente pela superfie do compito pode variar desde 100°C até 205°C, tal como 140°C a partir de 220°C. As temperaturas experimentadas pelo núcleo do compósito para assegurar a produção de compósitos com estabilidade dimensional e desempenho físico desejado quando se utiliza uma composição de poli- isocianato da invenção podem variar desde 70°C a 140°C, tal como desde 80°C a 130°C ou até 120°C a partir de 85oC. A pressão de compressão inicial pode variar de 1,5 MPa a 30 MPa (15 bar a 300 bar), tal como de 5 MPa a 20 MPa (50 bar a 200 bar).

[0051] É de notar que, nesta etapa, a emulsão ou composição aglutinante é substancialmente curada. 5. Pós prensagem/produto final

[0052] Os produtos compósitos de madeira produzidos com o aglutinante da presente invenção podem apresentar uma aparência excelente devido à temperatura significativamente inferior de prensagem acoplada com os tempos de ciclo reduzidos que resultam em redução significativa da degradação da superfície ou carbonização de agentes externos de liberação. Além disso, excelentes propriedades de ligação interna, boa estabilidade dimensional e excelente durabilidade exterior dos materiais resultantes são obtidas e que podem, assim, ser utilizadas em qualquer das situações em que tais artigos são habitualmente utilizados. Além disso, ao contrário de outros produtos compósitos de madeira que têm um teor de umidade relativamente baixo, após a formação do produto compósito, o produto compósito de madeira (compósito ignocelulósico) da presente invenção apresenta um teor de umidade relativamente elevado. Por exemplo, o teor de umidade do produto compósito de madeira da presente invenção pode variar de 5% a 15%, tal como de 6% a 15% ou de 8% a 15%, com base no peso total do produto compósito de madeira, enquanto produtos compósitos de madeira usando os métodos convencionais de fabricação tem um teor de umidade na faixa de 1% a 5%.

[0053] Enquanto formas de realização específicas da invenção foram descritas em detalhe, será apreciado por aqueles peritos na técnica que várias modificações e alternativas a esses detalhes poderiam ser desenvolvidas a luz dos ensinamentos totais da divulgação. Por conseguinte, as disposições particulares descritas destinam-se a ser apenas ilustrativas e não limitativas quanto ao âmbito da invenção que está a ser dada a amplitude completa das reivindicações anexas e quaisquer e todos os seus equivalentes. Deste modo, qualquer das características e/ou elementos que estão listados acima podem ser combinados uns com os outros em qualquer combinação, e ainda estar dentro do alcance da presente divulgação. EXEMPLOS Preparação da composição em emulsão:

[0054] As emulsões foram preparadas por mistura de uma união de poliol para pMDI usando os componentes encontrados na Tabela 1, seguido por uma emulsão de água da união de poliol e mistura de pMDI. As misturas foram preparadas de um frasco de vidro de 250 ml e agitadas manualmente por cerca de 30 segundos até que uma emulsão leitosa branca consistente foi formada. Tabela 1: Formulações A - D:

O MÉTODO DE TESTE DE ADERÊNCIA:

[0055] Teste de aderência foi realizado em partículas de madeira unidas com as formulações de aglutinantes preparados de acordo com a Tabela 1 e o método descrito acima. O teste foi realizado de acordo com o MÉTODO DE TESTE DE ADERÊNCIA que é como se segue:

[0056] Partículas de madeira obtidas de um processo de aglomerado comercial foram rastreadas para remover as partículas pequenas e grandes, utilizando uma máquina de peneiração Cason. As partículas foram depois equilibradas durante 2 semanas em uma câmara de umidade a 10% de teor de umidade de equilíbrio (EMC). 30 gramas das partículas de madeira preparadas foram adicionadas a uma pequena máquina de processador de alimentos. As emulsões foram preparadas misturando 50 gramas cada de água e o pré-polímero in situ em um frasco de vidro de 250 ml e agitadas manualmente durante cerca de 30 segundos até que uma emulsão leitosa branca consistente foi formada. As partículas foram unidas no processador de alimentos durante cerca de 60 segundos, enquanto as emulsões de aglutinante foram adicionados em gotas às partículas de madeira, enquanto se mistura. Depois de se misturar o material unido foi removido a partir do processador de alimentos e colocado na mão do experimentador (segurando a mão). Em seguida, uma bola é tentada a ser feita na mão por compressão do material por três segundos. A compressão é realizada apertando a bola com a mão que segurava e com a outra mão livre. O material "bola" resultante (ou a falta de uma bola) foi então avaliado por quicando a bola na mão que segurava. O material bola resultante foi então dada uma classificação de aderência ("valor de aderência") com base na integridade da bola formada. Este sistema de classificação é apresentado na Tabela 2 abaixo. Após a avaliação de aderência, o material é, então, colocado em uma pilha arrumada no topo de bancada de laboratório e novamente testadas para aderência a cada 10 minutos, até 40 minutos do tempo de união ter passado. Tabela 2: Sistema de classificação de aderência (Valor de aderência ou nível de aderência:

* / classificações são utilizadas nos casos em que os resultados se situam entre duas classificações na escala de classificação de aderência.

[0057] A Tabela 3 exibe os resultados dos testes de aderência para as formulações aglutinantes preparadas com os reagentes listados na Tabela 1. Os resultados da aderência foram determinados usando o método de teste de aderência descrito acima. Tabela 3: Resultados dos testes de aderência (Classificação de aderência 1-4 pelo método de teste de aderência):

[0058] Com referência à Figura 1 e Tabela 3, os dados mostram que as formulações A e B exibiram não só propriedades de "aderência estática" mas elas não tinham propriedades de aderência de qualquer natureza (ou seja, elas tinham um valor de aderência 1). Em contraste, a Formulação C exibiu propriedades de "aderência dinâmica". Por conseguinte, as propriedades de aderência pode ser transmitidas para pMDI com base nos pré-polímeros in situ, como revelado na presente invenção. Além disso, como pode ser visto a partir da Figura 1 e a Tabela 3, o valor de aderência pode ser controlado através da modificação do tipo de poliol e/ou a razão entre o grupo reativo de entrte o poliol e o composto isocianato usado na invenção conferindo assim propriedades dinâmicas de aderência ao material aglutinante da presente invenção. Deste modo, ao usar a presente invenção, uma emulsão que imite substancialmente o perfil de aderência de uma resina de ureia-formaldeído, as quais são tipicamente utilizadas na indústria, pode ser alcançada. Por conseguinte, a presente invenção pode permitir a utilização de uma emulsão livre de formaldeído como um aglutinante para materiais lignocelulósicos. Teor de umidade

[0059] Formulação D foi usada para mostrar o impacto do teor de umidade sobre a quantidade de aderência que pode resultar de uma composição em emulsão da presente invenção. A Tabela 4 apresenta os resultados de ensaio de aderência para as formulações de aglutinante preparadas com os reagentes listados para a Formulação D na Tabela 1. Os resultados de aderência foram determinados usando o método de teste de aderência descrito acima. Tabela 4: Resultados dos testes de aderência (Classificação de aderência 1-4 pelo método de teste de aderência):

[0060] Com referência à Figura 2 e a Tabela 4, os dados mostram que, em qualquer dado momento, o valor de aderência da formulação D aumenta à medida que o teor de umidade da mistura aumenta.

Claims

1. Método para ajustar o valor de aderência de um material aglutinante formado a partir de uma composição que compreende uma emulsão em que a emulsão compreende água e um pré-polímero emulsionável e em que o pré-polímero emulsionável é o produto da reação de (i) um composto de isocianato, (ii) um composto de poliol, e (iii) um composto de monol, o método caracterizado pelo fato de que compreende: (a) determinar um perfil de aderência desejado para a emulsão, em que o perfil de aderência compreende uma pluralidade de valores de aderência tendo uma taxa variando de desde 1 a 4 tal como medido por um MÉTODO DO TESTE DE ADERÊNCIA durante um intervalo de tempo variando de 0 a 40 minutos; conduzindo o MÉTODO DO TESTE DE ADERÊNCIA; ajustando a razão do grupo reativo do componente (i) para (ii) para alcançar o perfil desejado do valor de aderência; (b) introduzir água aos componentes (i), (ii) e (iii) para formar a composição em emulsão; e (c) aplicar a composição em emulsão a um substrato lignocelulósico formando assim uma mistura com um teor de umidade de água na faixa de 7% a 25% com base no peso total da mistura; em que o MÉTODO DO TESTE DE ADERÊNCIA compreende as etapas de misturar partículas de madeira com a emulsão para formar um material misturado e comprimir o material misturado para medir o valor de aderência em que um valor de aderência na taxa de 1 representa nenhuma aderência, 2 representa aderência leve, 3 representa aderência e 4 representa aderência alta.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão do grupo reativo do componente (i) para (ii) é ajustada antes da etapa (b).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda (d) curar a mistura depois da etapa (c).

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda unir a mistura antes da cura.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda a adição de um composto aditivo secundário para a mistura antes da cura da mistura.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o aditivo secundário compreende um agente de liberação, um diluente, ou combinações dos mesmos.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de poliol compreende uma estrutura de hidrocarboneto que compreende de 4 a 2000 átomos de carbono, e em que não há heteroátomos dispersos entre tais átomos de carbono.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de poliol compreende um poliéter poliol, poliéster poliol, polialcadieno poliol, ou combinações dos mesmos.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente (i) compreende 60% em peso a 95% em peso, o componente (ii) compreende 1% em peso a 35% em peso, e, quando presente, o componente (iii) compreende 1% em peso a 10% em peso com base no peso total dos componentes (i), (ii) e (iii).

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de água para pré-polímeros emulsionáveis varia de 7:1 a 1:1 com base no peso total do pré-polímero emulsionável e água.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pré-polímero emulsionável tem um teor de NCO que varia de 18% a 28% por cento em peso com base no peso total do pré-polímero emulsionável.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão do grupo reativo do componente (i) para (ii) é ajustada durante a etapa (b).

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente (iii) compreende a seguinte estrutura química:

em que n é de 1 a 34.