BR112020019610A2 - Composições aglutinantes e usos das mesmas - Google Patents
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Abstract
trata-se de um aglutinante usado para fabricação de um produto compósito que é preparado pela combinação de i) reagentes de maillard selecionados a partir de: reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; produto (ou produtos) de reação curável de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; e combinações dos mesmos; e ii) uma resina; reagentes de uma resina; e combinações dos mesmos.
Description
[0001] A presente invenção se refere a composições aglutinantes e a usos das mesmas.
[0002] Mais especificamente, a presente invenção se refere à composição aglutinante curável para uso na fabricação de produtos compósitos a partir de matéria montada de modo solto ou não e a métodos de fabricação de um produto compósito.
[0003] De acordo com um aspecto, a presente invenção fornece um método de fabricação de um produto compósito que compreende: - aplicar uma composição aglutinante, notavelmente na forma de uma solução aquosa, à matéria montada de modo solto ou não para fornecer matéria resinada, em que a composição aglutinante consiste em uma composição aglutinante preparada pela combinação de i) reagentes de Maillard selecionados a partir de: reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; produto (ou produtos) de reação curável de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; e combinações dos mesmos; e ii) uma resina; reagentes de uma resina; e combinações dos mesmos; - dispor a matéria resinada para fornecer matéria resinada disposta de modo solto; e - submeter a matéria resinada disposta de modo solto a calor e/ou pressão para curar a composição aglutinante e para formar o produto compósito.
[0004] De acordo com um outro aspecto, a presente invenção fornece uma composição aglutinante que consiste em uma composição aglutinante preparada pela combinação de i) reagentes de Maillard selecionados a partir de: reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; produto (ou produtos) de reação curável de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; e combinações dos mesmos; e ii) uma resina; reagentes de uma resina; e combinações dos mesmos.
[0005] A preparação da composição aglutinante pode compreender combinar reagentes que compreendem pelo menos 15 % em peso seco de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e pelo menos 2 % em peso seco de reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio, notavelmente em que o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio compreende triamina (ou triaminas) triprimária TPTA, notavelmente em que o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio compreende pelo menos 5 % em peso seco de triamina (ou triaminas) triprimária TPTA.
[0006] Como usado no presente documento, o termo “triamina (ou triaminas) triprimária TPTA” significa triamina (ou triaminas) triprimária selecionada a partir de: - triamina (ou triaminas) triprimária que tem grupos espaçadores entre cada uma das três aminas primárias que consistem em cadeias de carbono; - triamina (ou triaminas) triprimária que tem grupos espaçadores entre cada uma das três aminas primárias em que cada grupo espaçador tem um comprimento de espaçador que é menor que ou igual a 12 átomos polivalentes; e - triamina (ou triaminas) triprimária que tem um número total de átomos polivalentes que é menor que ou igual a 23.
[0007] Qualquer recurso descrito no presente documento em relação a um aspecto particular da invenção pode ser usado em relação a qualquer outro aspecto da invenção.
[0008] A matéria montada de modo solto ou não pode compreender material de fibra tecido ou não tecido. A matéria montada de modo solto ou não pode ser selecionada a partir de fibras, notavelmente selecionada a partir de fibras inorgânicas, fibras orgânicas fabricadas, fibras minerais, fibras de rocha, fibras de vidro, fibras de aramida, fibras de cerâmica, fibras de metal, fibras de carbono, fibras de poli-imida, fibras de poliéster, fibras de raiom, fibras celulósicas e combinações das mesmas. A matéria montada de modo solto ou não pode ser selecionada a partir de particulados, notavelmente selecionada a partir de partículas inorgânicas, areia, carvão. A matéria montada de modo solto ou não pode ser selecionada a partir de flocos, rebarbas de madeira, serragem, polpa de madeira, polpa de papel, madeira triturada, lascas de madeira, filamentos de madeira, camadas de madeira; outras fibras naturais, como juta, linho, cânhamo, palha, e chapas de madeira, e combinações dos mesmos.
[0009] Em uma modalidade preferencial, o produto compósito é selecionado a partir de papelão corrugado, uma placa corrugada, uma placa corrugada de fibra, uma caixa corrugada e uma composição de fibra celulósica (notavelmente um produto de papel ou um produto de papelão). Notavelmente em tais casos, a composição aglutinante pode ser usada para aderir estrias corrugadas a uma placa de forro ou papel de forro. O produto compósito pode ser produto de isolamento de fibra mineral, por exemplo, manta de fibra de vidro ou manta de fibra de rocha. Os produtos compósitos podem ser uma lã de fibra mineral, por exemplo, lã de fibra de vidro, que podem, então, encontrar aplicação, por exemplo, em separadores de bateria, como substrato para produtos de telhado, como membranas de telhado, como telhas Shingle, ou como outras membranas. O produto compósito pode ser prepregs, laminados de alta pressão, tijolos refratários, areias de fundição, pastilhas de freio ou papelão corrugado. O produto compósito pode ser placa de madeira, notavelmente um aglomerado; um painel de partícula orientada (OSB), compensado ou uma placa de fibra de densidade média (MDF).
[0010] O termo “composição aglutinante” como usado no presente documento significa todos os ingredientes que serão aplicados à matéria montada de modo solto ou não e/ou presentes na matéria montada de modo solto ou não, notavelmente antes da cura, (além da própria matéria montada de modo solto ou não e qualquer umidade na matéria montada de modo solto ou não), incluindo reagentes, solventes (incluindo água) e aditivos. O termo “peso seco da composição aglutinante” como aqui usado significa o peso de todos os componentes da composição aglutinante que não a água presente (seja na forma de água líquida ou na forma de água de cristalização). Os reagentes podem constituir ≥ 80 %, ≥ 90 % ou ≥ 95 % e/ou ≤ 99 % ou ≤ 98 % em peso seco da composição aglutinante.
[0011] A composição aglutinante aplicada à matéria montada de modo solto ou não compreende reagentes que se reticulam quando curados para formar um aglutinante curado que mantém a matéria montada de modo solto ou não junta para formar o produto compósito. A composição aglutinante compreende reagentes que, de preferência, formarão uma resina termofixa mediante a cura. A resina é, de preferência, um reagente. A combinação na composição aglutinante dos reagentes de Maillard com a resina (e/ou reagentes de resina) pode ser usada para conferir propriedades aprimoradas de resistência climática, repelência de água e/ou impermeabilidade à água em comparação com a resina (e/ou reagentes de resina) quando usada sozinha, notavelmente para artigos que compreendem aglutinantes à base de amido impermeáveis à água e/ou resistentes à água.
[0012] A composição aglutinante é, de preferência, livre de, ou compreende não mais que 2 % em peso ou não mais que 5 % em peso em peso seco de resina de formaldeído, notavelmente resina de formaldeído selecionada a partir de resina de melamina formaldeído, resina de melamina ureia formaldeído, resina de ureia formaldeído, resina de fenol formaldeído, resina de melamina fenol formaldeído, resina de cetona formaldeído e combinações das mesmas. A composição aglutinante pode ser preparada pela combinação de reagentes que compreendem, consistem essencialmente em ou que consistem no reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e no reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio e na resina (e/ou reagentes de resina). Na forma em que é aplicada à matéria montada de modo solto ou não, a composição aglutinante pode compreender (a) o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio e/ou (b) produto (ou produtos) de reação curável do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio.
[0013] A composição aglutinante pode compreender uma resina e/ou reagentes da mesma em que a resina é selecionada a partir de resina de látex, resina de formaldeído, notavelmente resina de formaldeído selecionada a partir de resina de melamina formaldeído, resina de melamina ureia formaldeído, resina de ureia formaldeído, resina de fenol formaldeído, resina de melamina fenol formaldeído, resina de cetona formaldeído, resina à base de carboximetil-celulose, resina à base de amido, resina de poliuretano, híbrida de poliureia e poliuretano, resina de borracha Baquelite, resina de ftalato de dialila, resina epóxi, resina epóxi novolac, resinas de benzoxazina usadas sozinhas ou hibridizadas com resinas epóxi e/ou fenólicas, resinas de poli-imida, resinas de bismaleimida, resinas de éster de cianato, resinas de policianurato, resinas de furano, resinas de silicone, resinas de tiolita, resinas de éster vinílico, resinas acrílicas de estireno, resinas acrílicas, resinas acrílicas de vinila, resinas de estireno butadieno, resinas de homopolímero de acetato de vinila, resinas de acetato de etileno vinílico, cloreto de vinilideno acrílico, resinas e mesclas e/ou combinações dos mesmos. A composição aglutinante pode compreender uma resina e/ou reagentes da mesma selecionada a partir de resina de látex, resina à base de carboximetil-celulose, resina à base de amido e combinações das mesmas. A composição aglutinante pode compreender pelo menos 50 % em peso ou pelo menos 60 % em peso, ou ainda pelo menos 70 % em peso em peso seco da resina e/ou reagentes da mesma.
[0014] O termo “matéria resinada disposta de modo solto” como usado no presente documento significa que a matéria resinada é montada com integridade suficiente para que a matéria resinada seja processada ao longo de uma linha de produção, mas sem a matéria resinada sendo permanentemente unida de uma maneira que seja alcançada ao reticular completamente a composição aglutinante. Antes da cura, a composição aglutinante, de preferência, fornece uma adesividade ou pegajosidade que mantém a matéria de disposta de modo solto junta.
[0015] Como usado no presente documento, o termo "consiste ou consiste essencialmente em" se destina a limitar o escopo de uma declaração ou reivindicação aos materiais ou etapas especificados e àqueles que não afetam materialmente a característica (ou características) básica e inovadora da invenção.
[0016] O reagente (ou reagentes) de açúcar redutor pode compreender: um monossacarídeo, um monossacarídeo em sua forma de aldose ou cetose, um dissacarídeo, um polissacarídeo, uma triose, uma tetrose, uma pentose, xilose, uma hexose, dextrose, frutose, uma heptose, ou misturas dos mesmos. O reagente (ou reagentes) de açúcar redutor pode ser produzido localmente por reagente (ou reagentes) de carboidrato, notavelmente reagente (ou reagentes) de carboidrato que tem uma dextrose equivalente de pelo menos cerca de 50, pelo menos cerca de 60, pelo menos cerca de 70, pelo menos cerca de 80 ou pelo menos cerca de 90, notavelmente o reagente (ou reagentes) de carboidrato selecionado a partir do grupo que consiste em melados, amido, hidrolisado de amido, hidrolisados de celulose, e misturas dos mesmos. O reagente (ou reagentes) de açúcar redutor pode compreender ou consistir em uma combinação de dextrose e frutose, por exemplo, na qual a combinação de dextrose e frutose constitui pelo menos 80 % em peso do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e/ou na qual a dextrose constitui pelo menos 40 % em peso do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e/ou na qual a frutose constitui pelo menos 40 % em peso do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor; O reagente (ou reagentes) de açúcar redutor pode compreender ou consistir em xarope de milho com alto teor de frutose (HFCS). O reagente (ou reagentes) de açúcar redutor pode compreender ou consistir em reagente (ou reagentes) de açúcar redutor produzido localmente por sacarose. O reagente (ou reagentes) de açúcar redutor pode compreender reagente (ou reagentes) de açúcar redutor selecionado a partir do grupo que consiste em xilose, arabinose dextrose, manose, frutose e combinações das mesmas, por exemplo, constituindo pelo menos 80 % em peso do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor.
[0017] Como usado no presente documento, o termo "reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio" significa um ou mais compostos químicos que contêm pelo menos um átomo de nitrogênio e que são capazes de reagir com o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor; de preferência, o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio consiste em reagente (ou reagentes) de Maillard, ou seja, reagente (ou reagentes) que é capaz de reagir com o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor como parte de uma reação de Maillard.
[0018] O reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio compreende e pode consistir essencialmente ou consistir em triamina (ou triaminas) triprimária que tem grupos espaçadores entre cada uma das três aminas primárias que consistem em cadeias de carbono. A triamina (ou triaminas)
triprimária pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em triaminodecanos, triaminononanos, notavelmente 4-(aminometil)-1,8-octanodiamina, triamino-octanos, triamino-heptanos, notavelmente 1,4,7-triamino-heptano, triamino-hexanos, notavelmente 1,3,6-triamino-hexano, triaminopentanos, e incluindo isômeros e combinação dos mesmos.
[0019] Como usado no presente documento, o termo "triamina (ou triaminas) triprimária” significa um composto orgânico que tem três e apenas três aminas, cada uma das três aminas sendo aminas primárias (-NH2). Uma, duas ou cada uma das aminas primárias da triamina (ou triaminas) triprimária pode estar presente na forma de um sal, por exemplo, um grupo amônio (-NH3+).
[0020] Como usado no presente documento, o termo “grupo espaçador” na terminologia “o grupo (ou grupos) espaçador que separa cada uma das três aminas primárias” significa uma cadeia que separa duas aminas primárias. Como usado no presente documento, o termo “o grupo (ou grupos) espaçador que separa cada uma das aminas primárias na molécula consiste em cadeias de carbono” significa que o grupo (ou grupos) espaçador consiste apenas em átomos de carbono ligados a átomos de hidrogênio ou ligados a outros átomos de carbono. A triamina (ou triaminas) triprimária que tem grupos espaçadores entre cada uma das três aminas primárias que consiste em cadeias de carbono consiste assim nas três aminas primárias e átomos de carbono e hidrogênio. Por exemplo, quando o grupo (ou grupos) espaçador que separa cada amina primária na molécula consiste em cadeias de carbono, sem heteroátomos presentes nos grupos espaçadores.
[0021] O grupo (ou grupos) espaçador pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em alcanodi-ilas, heteroalcanodi-ilas, alcenodi-ilas, heteroalcenodi-ilas, alcinodi-ilas, heteroalcinodi-ilas, alcanodi-ilas lineares, heteroalcanodi-ilas lineares, alcenodi-ilas lineares, heteroalcenodi-ilas lineares, alcinodi-ilas lineares, heteroalcinodi-ilas lineares, cicloalcanodi-ilas, ciclo- heteroalcanodi-ilas, cicloalcenodi-ilas, ciclo- heteroalcenodi-ilas, cicloalcinodi-ilas e ciclo- heteroalcinodi-ilas, cada uma das quais pode ser ramificada ou não ramificada.
O grupo (ou grupos) espaçador pode ser selecionado a partir do grupo que consiste em alcanodi-ilas, alcenodi-ilas, alcinodi-ilas, linear alcanodi-ilas, linear alcenodi-ilas, linear alcinodi-ilas, cicloalcanodi-ilas, cicloalcenodi-ilas e cicloalcinodi-ilas, cada uma das quais pode ser ramificada ou não ramificada.
O grupo espaçador pode compreender ou pode ser desprovido de átomos de halogênio.
Os grupos espaçadores podem compreender ou ser desprovidos de grupos aromáticos.
Como usado no presente documento: o termo "alcanodi-ila" significa uma cadeia saturada de átomos de carbono, isto é, sem ligações duplas ou triplas de carbono-carbono; o termo "alcenodi-ila" significa uma cadeia de átomos de carbono que compreende pelo menos uma ligação dupla carbono-carbono; o termo "alcinodi-ila" significa um cadeia de átomos de carbono que compreende pelo menos uma ligação tripla de carbono-carbono; o termo “ciclo” em relação a cicloalcanodi-ila, cicloalcenodi-ila e cicloalcinodi-ila indica que pelo menos uma porção da cadeia é cíclica e também inclui estruturas policíclicas; e o termo “linear” em relação a alcanodi-ilas,
alcenodi-ilas e alcinodi-ilas indica uma ausência de uma porção cíclica na cadeia.
Como usado no presente documento, o termo “hetero” em relação a heteroalcanodi-ilas, heteroalcenodi-ilas, heteroalcinodi-ilas, heteroalcanodi- ilas lineares, heteroalcenodi-ilas lineares, heteroalcinodi- ilas lineares, ciclo-heteroalcanodi-ilas, ciclo- heteroalcenodi-ilas, e ciclo-heteroalcinodi-ilas significa que a cadeia compreende pelo menos um heteroátomo polivalente.
Como usado no presente documento, o termo heteroátomo é qualquer átomo que não é carbono ou hidrogênio.
Como usado no presente documento, o termo átomo polivalente significa um átomo que é capaz de ser covalentemente ligado a pelo menos 2 outros átomos.
O heteroátomo polivalente pode ser oxigênio; pode ser silício; pode ser enxofre ou fósforo.
Um, dois ou, de preferência, cada um dos grupos espaçadores pode ter um número total de átomos polivalentes, ou um número total de átomos de carbono que é ≥ 3, ≥ 4 ou ≥ 5 e/ou ≤ 12, ≤ 10 ou ≤ 9. Um, dois ou, de preferência, cada um dos grupos espaçadores pode ter um comprimento de espaçador que é ≥ 3, ≥ 4 ou ≥ 5 e/ou ≤ 12, ≤ 10 ou ≤ 9. Como usado no presente documento, o termo “comprimento de espaçador” em relação a um grupo espaçador que separa duas aminas primárias significa o número de átomos polivalentes que forma a cadeia mais curta de átomos covalentemente ligados entre as duas aminas primárias.
Cada um dos grupos espaçadores entre as três aminas primárias da triamina (ou triaminas) triprimária TPTA pode consistir em uma alcanodi-ila; e/ou ser linear; e/ou ser não ramificado; e/ou ter um número de átomos de carbono que é ≥ 3 ou ≥ 4 e/ou ≤ 9 ou ≤ 8; e ou ter um comprimento de espaçador que é ≥ 3 ou ≥ 4 e/ou ≤ 9 ou ≤ 8. O número total dos átomos polivalentes da triamina (ou triaminas) triprimária TPTA pode ser ≥ 9, ≥ 11 ou ≥ 12 e/ou ≤ 23, ≤ 21, ≤ 19 ou ≤ 17.
[0022] O reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio pode compreender reagente (ou reagentes) selecionado a partir do grupo que consiste em: aminas inorgânicas, aminas orgânicas, aminas orgânicas que compreendem pelo menos uma amina primária, sais de uma amina orgânica que compreende pelo menos uma amina primária, poliaminas, poliaminas poliprimárias e combinações das mesmas, qualquer uma das quais pode ser substituída ou não substituída. O reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio pode compreender NH3, NH3 pode ser usado como tal (por exemplo, na forma de uma solução aquosa), ou como um sal de amônio inorgânico ou orgânico, por exemplo, sulfato de amônio (AmSO4), fosfato de amônio, por exemplo, difosfato de amônio ou citrato de amônio, por exemplo, citrato de triamônio, ou como uma fonte de NH3, por exemplo, ureia. Como usado no presente documento, o termo "poliamina" significa qualquer composto orgânico que tem dois ou mais grupos amina e o termo "poliamina poliprimária" significa um composto orgânico que tem duas ou mais aminas primárias (-NH2). Como usado no presente documento, o termo "substituída" significa a substituição de um ou mais átomos de hidrogênio com outros grupos funcionais. Tais outros grupos funcionais podem incluir hidroxila, halo, tiol, alquila, haloalquila, heteroalquila, arila, arilalquila, aril heteroalquila, nitro, ácidos sulfônicos e derivados dos mesmos, ácidos carboxílicos e derivados dos mesmos.
[0023] A poliamina poliprimária pode ser uma diamina, triamina, tetramina ou pentamina. Como usado no presente documento, o termo “diamina” significa composto orgânico que tem duas (e apenas duas) aminas, “triamina” significa composto orgânico que tem três (e apenas três) aminas, “tetramina” significa composto orgânico que tem quatro (e apenas quatro) aminas e “pentamina” significa composto orgânico que tem cinco (e apenas cinco) aminas. Por exemplo, a poliamina primária pode ser: uma triamina selecionada a partir de dietilenotriamina (que é uma triamina diprimária, isto é, dietilenotriamina tem três aminas, duas das quais são aminas primárias) ou bis(hexametileno)triamina; uma tetramina, notavelmente trietilenotetramina; ou uma pentamina, notavelmente tetraetilenopentamina. A poliamina poliprimária pode compreender ou consistir essencialmente em diamina diprimária, notavelmente 1,6-diamino-hexano (hexametilenodiamina, HMDA) ou 1,5-diamino-2-metilpentano (2-metil-pentametilenodiamina). O reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio pode compreender ou consistir essencialmente em triamina (ou triaminas) triprimária TPTA.
[0024] A composição aglutinante pode compreender, consistir essencialmente em ou consistir em uma composição aglutinante obtida ou obtenível pela combinação de reagentes em que: o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor constitui: - ≥ 10 %, ≥ 15 %, ≥ 20 % em peso seco do reagente (ou reagentes), e/ou - ≤ 50 %, ≤ 45 %, ≤40 %, ≤ 35 % em peso seco do reagente (ou reagentes), e/ou o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio constitui: - ≥ 2 %, ≥ 3 %, ≥ 4 %, ≥ 5 % em peso seco do reagente
(ou reagentes), e/ou - ≤ 15 %, ≤ 14 %, ≤ 12 %, ≤ 10 % em peso seco do reagente (ou reagentes), e - a resina e/ou reagente (ou reagentes) do mesmo constitui: - ≥ 50 %, ≥ 60 %, ≥ 65 %, ≥ 70 %, ≥ 75 %, ≥ 80 %, ≥ 85 %, ≥ 90 %; em peso seco do reagente (ou reagentes); e/ou - ≤ 99 %, ≤ 98 % ou ≤ 95 %, ≤ 90 % em peso seco do reagente (ou reagentes). Uma diamina diprimária e/ou triamina (ou triaminas) triprimária TPTA pode constituir: - ≥ 2 %, ≥ 3 %, ≥ 4 %, ≥ 5 %, e/ou - ≤ 15 %, ≤ 14 %, ≤ 12 %, ≤ 10 % em peso seco dos reagentes da composição aglutinante. Uma diamina diprimária e/ou triamina (ou triaminas) triprimária TPTA pode constituir: - ≥ 5 %, ≥ 10 %, ≥ 15 %, ≥ 20 %, ≥ 30 %, ≥ 40 %, ≥ 50 %, ≥ 60 %, ≥ 65 %; e/ou - ≤ 95 %, ≤ 90 %, ≤ 85 %, ≤ 80 %, ≤ 70 %, ≤ 60 %, ≤ 50 %, ≤ 45 %, ≤ 30 % em peso seco dos reagentes contendo nitrogênio. A triamina (ou triaminas) triprimária TPTA pode constituir: ≥ 90 % e ≤ 99 %; ou ≥ 80 % e ≤ 90 %; ou ≥ 60 % e ≤ 80 %; em peso seco dos reagentes contendo nitrogênio; Particularmente nos casos supracitados, os reagentes contendo nitrogênio remanescentes podem compreender aminas e/ou nitrilas.
[0025] A razão de grupos carbonila no reagente (ou reagentes) de açúcar redutor para grupos amino reativos no reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio pode estar na faixa de 5:1 a 1:2. Por exemplo, a razão de grupos carbonila para grupos amino reativos pode estar na faixa de 5:1 a 1:1,8, 5:1 a 1:1,5, 5:1 a 1:1,2, 5:1 a 1:1,5:1 a 1:0,8 e 5:1 a 1:0,5. Exemplos adicionais incluem razões como 4:1 a 1:2, 3,5:1 a 1:2, 3:1 a 1:2, 2,5:1 a 1:2, 2:1 a 1:2 e 1,5:1 a 1:2. Como usado no presente documento, o termo "grupo amino reativo" significa qualquer grupo amino no reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio que é capaz de reagir com o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor. Especificamente, os exemplos de tais grupos amino reativos compreendem amina (ou aminas) primária e secundária.
[0026] O reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio e o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor são, de preferência, reagentes de Maillard. O reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio e o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor (ou seu produto (ou produtos) de reação), de preferência, reagem para formar produtos de reação de Maillard, notavelmente melanoidinas quando curados. A composição aglutinante curada pode compreender polímero (ou polímeros) contendo melanoidina e/ou contendo nitrogênio. A composição aglutinante curada é, de preferência, um aglutinante termofixo e é, de preferência, substancialmente insolúvel em água.
[0027] A composição aglutinante e/ou o aglutinante curado pode compreender compostos de éster e/ou poliéster.
[0028] Todos os reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e todos os reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio da composição aglutinante podem ser combinados em uma única etapa de preparação, por exemplo, pela dissolução do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor em água e, então, adição do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio. O termo “única etapa de preparação” é usado no presente documento para diferenciar de uma “etapa de preparação múltipla” na qual uma primeira porção de reagentes é combinada e armazenada e/ou deixada reagir por um tempo predeterminado antes da adição de reagentes adicionais.
[0029] Alternativamente, o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio da composição aglutinante pode ser combinado ao: - combinar reagente (ou reagentes) de açúcar redutor, notavelmente todos os reagente (ou reagentes) de açúcar redutor, com uma primeira porção do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio para fornecer uma mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio, - armazenar a mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; e - combinar a mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio com uma segunda porção do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio para fornecer a mistura de todos os reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e todos os reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio. A mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio pode compreender, consistir essencialmente em ou consistir em produtos de reação do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor, com uma primeira porção do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio. Os reagentes podem ser aquecidos para fornecer a mistura intermediária de reagente (ou reagentes)
de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; A mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio pode ser subsequentemente resfriada. As primeira e segunda porções de reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio podem ser os mesmos reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio ou, alternativamente, podem ser diferentes reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio. Apenas uma dentre a primeira e a segunda porções de reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio ou, alternativamente, cada uma dentre a primeira e a segunda porções de reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio, pode compreender, consistir essencialmente em ou consistir em uma diamina diprimária e/ou triamina (ou triaminas) triprimária TPTA.
[0030] Como usado no presente documento, “armazenar a mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio” significa que a mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio é armazenada ou transportada por um tempo prolongado, notavelmente sem cristalização do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor ou gelificação que tornaria a composição aglutinante inutilizável. A mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio pode ser armazenada por um período de pelo menos 30 min, pelo menos 1 h, pelo menos 4 h, pelo menos 12 h, pelo menos 24 h, pelo menos 96 h, pelo menos 1 semana, pelo menos 2 semanas ou pelo menos 4 semanas.
[0031] A preparação da composição aglutinante pode compreender:
a) combinar em uma única etapa de preparação: o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor; o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio e; uma resina e/ou reagentes da mesma; b) combinar uma resina e/ou reagentes da mesma com uma mistura intermediária de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; ou c) combinar uma resina e/ou reagentes da mesma com uma mistura que compreende a totalidade do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio.
[0032] A composição aglutinante pode compreender um ou mais aditivos, por exemplo, um ou mais aditivos selecionados a partir de ceras, corantes, óleos redutores de poeira, agentes de liberação, sequestrantes de formaldeído (por exemplo, ureia, taninos, extrato de braúna, fosfato de amônio, bissulfito), agente repelente de água, silanos, silicones, ligninas, lignossulfonatos e componente de poli- hidróxi não carboidrato selecionado a partir de glicerol, polietileno glicol, polipropileno glicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, álcool polivinílico, acetato de polivinila parcialmente hidrolisado, acetato de polivinila completamente hidrolisado, ou misturas dos mesmos. Tais aditivos são em geral não reagentes da composição aglutinante, ou seja, não reticulam com o reagente (ou reagentes) contendo açúcar redutor e/ou o nitrogênio (ou produtos de reação dos mesmos) como parte da cura da composição aglutinante.
[0033] A composição aglutinante pode ser aplicada à matéria montada de modo solto ou não na forma de um líquido, notavelmente na forma de uma composição aquosa, por exemplo,
que compreende uma solução ou dispersão aquosa, notavelmente na qual o peso seco da composição aglutinante aquosa constitui: ≥ 5 % em peso, ≥ 10 % em peso, ≥ 15 % em peso, ≥ 20 % em peso ou ≥ 25 % em peso e/ou ≤ 95 % em peso, ≤ 90 % em peso, ≤ 85 % em peso ou ≤ 80 % em peso do peso total da composição aglutinante aquosa. Alternativamente, a composição aglutinante pode ser aplicada à matéria montada de modo solto ou não na forma de um sólido, por exemplo, como um pó ou como partículas. A composição aglutinante pode ser aplicada ao ser aspergida. A composição aglutinante pode ser aplicada à matéria montada de modo solto ou não pela passagem da matéria montada de modo solto ou não através de um aspersor da composição aglutinante ou pela aspersão da composição aglutinante sobre a matéria montada de modo solto ou não. A composição aglutinante pode ser aplicada ao ser espalhada, por exemplo, como uma camada contínua ou como uma camada descontínua, por exemplo, como linhas de aglutinante. Outras técnicas de aplicação incluem aplicação com rolo, revestimento por imersão e mistura a seco.
[0034] A presente revelação fornece adicionalmente composições aglutinantes curáveis livres de formaldeído que conferem propriedades comercialmente benéficas a artigos finalizados como placas corrugadas, madeira e placas compósitas, e artigos de isolamento. Em certas modalidades, essas propriedades incluem, porém sem limitação, resistência climática, repelência de água e impermeabilidade à água. Em modalidades adicionais, os artigos e produtos comerciais que compreendem as composições aglutinantes reveladas no presente documento são vantajosamente recicláveis e/ou reprocessadas em polpa.
[0035] Sem se ater à teoria, foi constatado que quando se introduz um composto capaz de formar um composto de carbamato, por exemplo, pelo borbulhamento de dióxido de carbono através de uma solução que compreende a) o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio e/ou b) produto (ou produtos) de reação curável de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio, a presença de um ou mais compostos de carbamato é capaz de atrasar ou impedir a reação adicional do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio e/ou produto (ou produtos) de reação curável de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio com outros componentes da composição aglutinante, em que “reação adicional” inclui polimerização e/ou reticulação prejudicial dos componentes da solução, e ainda impede ou reduz aumentos de viscosidade indesejados da composição aglutinante durante o armazenamento e/ou transporte sob condições ideais e não ótimas de transporte e/ou armazenamento. Aquecimento subsequente, notavelmente durante a cura da composição aglutinante, pode ser usado para separar componentes à base de oxigênio como dióxido de carbono da composição aglutinante e, assim, permitir o armazenamento dos reagentes anteriormente estabilizados para participarem na cura da composição aglutinante.
[0036] O dióxido de carbono (CO2) pode ser injetado na composição aglutinante a uma concentração capaz de reagir quase estequiometricamente com o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio, notavelmente após a reação entre o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio para formar produto (ou produtos) de reação curável do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio. O dióxido de carbono (CO2) pode ser injetado para produzir uma concentração de cerca de 0,5-5 % em peso em relação à composição aglutinante, notavelmente cerca de 1- 2 % em peso. O dióxido de carbono (CO2) pode ser introduzido na composição aglutinante com o uso de uma agulha de aço inoxidável; um sistema de nano, micro ou miniborbulhamento; ou qualquer borbulhador/aerador capaz de introduzir CO2 na composição aglutinante.
[0037] A composição aglutinante é, de preferência, solúvel em água; a mesma pode ter uma solubilidade em água em condições ambientes (por exemplo, em aproximadamente 20 °C e 1 atm) de 100 g/l ou mais, 150 g/l ou mais, 200 g/l ou mais, 250 g/l ou mais, 300 g/l ou mais, 400 g/l ou mais, 500 g/l ou mais, e 600 g/l ou mais.
[0038] De preferência, a viscosidade da composição aglutinante em solução resiste a aumentos em mais que 1000 cP quando deixada em repouso a temperaturas ambientes, isto é, a temperaturas de cerca de 20-25 °C, por um período de tempo de 12, 24, 48, 72 ou 96 horas. Em modalidades adicionais, a viscosidade da solução aquosa não aumenta vantajosamente em mais que 10 000 cP por um período de tempo de 7, 10, 12, 14, 21, 28, 30, 60 ou 90 dias. De acordo com modalidades adicionais, a quantidade pela qual a viscosidade de uma solução aquosa a 70 % em peso da composição revelada aumenta dentro das primeiras 12 horas quando deixada em repouso a 20 °C não excede 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 50, 10 e 5 centiPoise (cP) ou menos. De preferência,
uma solução aquosa a 70 % em peso da composição aglutinante não aumenta em viscosidade em mais que 1000 cP dentro das primeiras 48 horas após sua preparação, e notavelmente não aumenta em mais que 2000 cP dentro de duas semanas após sua preparação. Aumentos de viscosidade excessivos para uma solução aquosa da composição aglutinante podem resultar em “gelificação”, o que pode tornar a composição aglutinante inutilizável.
[0039] Em algumas modalidades preferenciais, a composição aglutinante permitem uma ou mais reações do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio e/ou produto (ou produtos) de reação curável de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio da composição aglutinante após a evolução, remoção e/ou desgaseificação de dióxido de carbono. Consequentemente, tais reações permitem reações adicionais com um ou mais reticuladores para produzir um aglutinante polimérico. Por exemplo, esse aglutinante polimérico pode conter polímeros de alto peso molecular, por exemplo, melanoidinas, como produtos de reação de Maillard essencialmente insolúveis em água. Por exemplo, a composição aglutinante pode ser preparada pela mistura de um reagente de açúcar redutor com um reagente contendo nitrogênio que consiste em ou compreende hexametilenodiamina (HMDA) e/ou 4- (aminometil)-1,8-octanodiamina (AMOD) e adição de CO2. Subsequentemente, o reagente contendo nitrogênio adicional, por exemplo, hexametilenodiamina e/ou 4-(aminometil)-1,8- octanodiamina adicionais (AMOD), pode ser adicionado à composição aglutinante para alcançar o alto grau de polimerização necessário na respectiva aplicação polimerizada.
[0040] Preparação da composição aglutinante pode compreender: i) fornecer o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor; (ii) fornecer o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; (iii) fornecer dióxido de carbono; (iv) misturar em um solvente o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; (v) resfriar, notavelmente à temperatura ambiente; e (vi) borbulhar dióxido de carbono na mistura obtida na etapa (iv).
[0041] O dióxido de carbono pode ser introduzido através de injeção direta, por exemplo, através de bolhas, na mistura, notavelmente em uma taxa de cerca de 0,5 a 50 % em peso com base no peso total da composição aglutinante, ou em uma taxa de cerca de 1 a cerca de 45 % em peso, cerca de 1 a cerca de 40 % em peso, cerca de 1 a cerca de 35 % em peso, cerca de 1 a cerca de 30 % em peso, cerca de 1 a cerca de 25 % em peso, cerca de 1 a cerca de 20 % em peso, cerca de 1 a cerca de 15 % em peso, cerca de 1 a cerca de 10 % em peso, e cerca de 1 a cerca de 5 % em peso. Em modalidades alternativas, ácido carbônico ou “água com gás” pode ser utilizada como uma fonte de dióxido de carbono para fornecer todo ou parte do dióxido de carbono para a composição aglutinante revelada. Um composto de carbamato pré-formado produzido através da reação com o pelo menos um reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio pode ser usado.
[0042] A invenção será agora descrita a título de exemplo apenas com referência aos desenhos em anexo dos quais: A Fig 1 mostra 4-(aminometil)-1,8-octanodiamina; A Fig 2 mostra um exemplo de triamina triprimária TPTA (“AMOD”);
A Fig 3 mostra resultados de um estudo de estabilidade térmica para composições aglutinantes; e A Fig 4 mostra resultados de um estudo de viscosidade temporal. A Fig 2 ilustra uma triamina triprimária TPTA que tem três aminas primárias A, B, D com grupos espaçadores que consistem em cadeias de carbono entre cada uma de suas três aminas primárias. Cada átomo de carbono é numerado para facilitar a explicação abaixo.
[0043] O grupo espaçador entre as aminas primárias A e B: - tem um comprimento de espaçador de 7, isto é, átomos de carbono 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 que em conjunto foram a cadeia mais curta de átomos covalentemente ligados polivalentes entre aminas primárias A e B (o átomos de carbono das duas cadeias ramificadas 8, 9 e 10, 11 não forma parte do comprimento de espaçador; - tem 11 átomos polivalentes, isto é, átomos de carbono 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 e 11 (os átomos de carbono 12, 13, 14, 15, 16 não formam parte do grupo espaçador entre A e B, posto que os mesmos formam uma cadeia que conecta a terceira amina primária D à molécula). O grupo espaçador entre as aminas primárias A e D: - tem um comprimento de espaçador de 10, isto é, átomos de carbono 1, 2, 3, 4, 5, 12, 13, 14, 15, 16; - tem 14 átomos polivalentes, isto é, átomos de carbono 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. O grupo espaçador entre as aminas primárias B e D: - tem um comprimento de espaçador de 8, isto é, átomos de carbono 7, 6, 5, 12, 13, 14, 15, 16; - tem 10 átomos polivalentes, isto é, átomos de carbono
7, 6, 5, 12, 13, 14, 15, 16, 10, 11 (a cadeia de átomos de carbono 4, 3,2, 1, 8, 9 não forma parte do grupo espaçador entre B e D visto que forma uma cadeia que conecta a outra amina primária A à molécula. O número total de átomos polivalentes na molécula é 19, isto é, átomos de carbono 1 a 16 e os 3 átomos de nitrogênio das 3 aminas primárias A, B e D.
[0044] Exemplo 1: Testagem de Estabilidade de Composição Aglutinante. Uma composição aglutinante aquosa (“H3823” - uma solução de aglutinantes sólidos de 38 % em peso obtida pela combinação, em peso seco, de 23 % em peso de hexametilenodiamina (HMDA) como o reagente contendo nitrogênio e HFCS (xarope de milho com alto teor de frutose) como o reagente de açúcar redutor) foi produzida e observada para ter uma viscosidade inicial de cerca de 15 centiPoise (cP). A amostra inicial foi, então, dividida em duas (2) alíquotas de H3823, que são exemplificativas como “Não agitada” (Série 2) e “Agitada” (Série 1) na Fig 3. Ambas as amostras foram submetidas aproximadamente a condições de temperatura ambiente e pressão, isto é, uma temperatura de cerca de 20-21,11 ºC (68-70 °F) e uma pressão de aproximadamente 1 atmosfera (atm). A primeira amostra (“Agitada”) foi vedada em um primeiro vaso de armazenamento e não foi agitada, durante a qual a temperatura da composição aumentou em cerca de -14 ºC (7 °F) (a uma temperatura de cerca de 25 ºC (77 °F)) acima da temperatura ambiente e permaneceu a essa temperatura elevada por cerca de cinco (5) dias (cerca de 120 horas). Após um período de cerca de sete (7) dias (cerca de 168 horas), a primeira amostra resfriada a cerca de -14 ºC (3 °F)
acima da temperatura ambiente.
[0045] A segunda amostra (“Agitada”) foi agitada três vezes por dia, em uma frequência de uma agitação aproximadamente a cada 2-3 horas, nos dias de semana (Segunda-Sexta, não agitada em Sábado-Domingo). Observou-se que a temperatura da amostra “Agitada” aumenta por cerca de -12,22 ºC (10 °F) acima da temperatura ambiente (a uma temperatura de cerca de 26,66 ºC (80 °F)) e permaneceu à temperatura elevada por cerca de sete (7) dias (cerca de 168 horas) e observou-se o resfriamento à temperatura ambiente (cerca de 70 °F) em uma taxa significativamente mais lenta. No entanto, verificou-se que os termos tanto “Não agitada” quando “Agitada” compreendem valores de viscosidade muito similares (cerca de 18,5 cP) após o período de teste de sete (7) dias. Adicionalmente, observou-se que ambas as amostras (“Agitada” e “Não agitada”) resistem aos danos térmicos quando mantidas a temperaturas de solução a ou abaixo de 26,66 ºC (80 °F).
[0046] Exemplo 2. Medições de Estabilidade Térmica Adicionais para Composições Aglutinantes Em um teste separado daquele descrito para a composição H3823 no Exemplo 1, observou-se que um quarto do lote de tanque não modificado gelificou após o armazenamento durante a noite (um período de tempo de cerca de 10-12 horas) a uma temperatura de cerca de 39 ºC (102 °F). Em um esforço de estender a usabilidade e vida de prateleira para a composição reivindicada, uma amostra separada foi tomada e valores de viscosidade dependentes do tempo foram medido à condições de temperatura ambiente e pressão -7 a -4 ºC (cerca de (20-25 °F) e cerca de 1 atm) por cerca de 25 dias (cerca de 600 horas):
TABELA 1 Idade de Amostra (Dias) Viscosidade (cP) 1 13 3 14 7 17 13 18,5 18 24 21 34 22 55 23 120 25 Gel
[0047] Sob condições ambientes, a amostra exibiu uma vida de prateleira de produto comercialmente viável maior que 3 semanas, com a gelificação de produto desvantajosa ocorrendo em cerca de 3,5-4 semanas (cerca de 600 a cerca de 684 horas). Em um teste de acompanhamento, um ensaio dependente de tempo adicional foi realizado em uma amostra de H3823 inicialmente mantida sob condições ambientes. Como mostrado na Tabela 2, alíquotas separadas da amostra foram, então, expostas a 1) uma temperatura de 36 ºC (98 °F) após dois dias (cerca de 48 horas) por um período de tempo de cerca de 48 horas; e 2) uma temperatura de 30,5 ºC (87 °F) após quatro dias (cerca de 96 horas) por um período de tempo de cerca de 24 horas: TABELA 2 Histórico de Amostra Tempo de Viscosidade Exposição (cP) Mantida à temperatura 24 horas 17 cP ambiente por cinco dias (~120 horas)
Histórico de Amostra Tempo de Viscosidade Exposição (cP) Exposta a 37 ºC (98 °F) 48 horas Gel após dois dias (~48 horas) Exposta a 30,5 ºC (87 °F) 24 horas 16 cP após quatro dias (~96 horas)
[0048] Em um esforço para alcançar estabilidade térmica/temporal melhorada, uma composição aglutinante de 50 % em peso de aglutinantes sólidos foi preparada pela mistura, em peso seco, 23 % em peso de hexametilenodiamina (HMDA) e 77 % em peso de xarope de milho com alto teor de frutose (descrita no presente documento as “H5023”) e avaliada para estabilidade de vida de prateleira como uma função de pH composicional. Uma alíquota única, que compreende um pH de cerca de 11,3, não foi tratada com dióxido de carbono (CO2), enquanto as cinco alíquotas foram submetidas ao borbulhamento com volumes suficientes de CO2 para alcançar os níveis de pH revelados na Tabela 3 abaixo: TABELA 3 pH de amostra Viscosidade Medida/Estados Físicos Observados 11,3 (nenhum tratamento líquido (Dia 18); Gel (Dia de CO2) 19) 9,4 (tratamento com líquido (Dia 19); 190 cP (Dia CO2) 110) 8,6 (tratamento com líquido (Dia 19); 60 cP (Dia CO2) 110)
pH de amostra Viscosidade Medida/Estados Físicos Observados 8,3 (tratamento com líquido (Dia 19); 52 cP (Dia CO2) 110) 8,1 (tratamento com líquido (Dia 19); 50 cP (Dia CO2) 110) 8,0 (tratamento com 31 cP (19 Dias); 50 cP (Dia CO2) 110)
[0049] Como mostrado na Tabela 3, a amostra de H5023 (que compreende 50 % de aglutinantes sólidos) exibiu uma estabilidade de vida de prateleira de pelo menos cerca de 110 dias, após os quais nenhuma medição adicional foi registrada. Observou-se que as amostras tratadas com CO2 (pH de 9,4, 8,6, 8,3, 8,1 e 8,0) exibiram características e estabilidade térmica suficientes associadas à estabilidade de vida de prateleira/armazenamento suficiente, bem como estabilidade durante o transporte e/ou processamento do material. Por exemplo, o pH 8,0, a alíquota tratada com CO2 teve uma viscosidade inicial de cerca de 25 cP, uma viscosidade de cerca de 31 cP após 19 dias e uma viscosidade de cerca de 50 cP após 110 dias.
[0050] Uma amostra de H5023 em duplicata foi, então, criada e dividida em três (3) alíquotas separadas para determinar a viscosidade da composição após (1) nenhum tratamento com CO2; (2) tratamento com CO2 para produzir um pH da composição de 9,33; e (3) tratamento com CO2 para produzir um pH da composição de 8,22. Os valores resultantes de viscosidade como uma função de tempo e pH são fornecidos na Tabela 4:
TABELA 4 Tempo Nenhum Tratamento Tratamento Decorrido Tratamento com CO2 pH = com CO2 pH = (horas) com CO2 9,33 8,22 24 22 23 25 120 42 28 30
[0051] As amostras de H5023 adicionais foram tratadas com CO2 para produzir os valores de pH da composição descritos na Tabela 5 (abaixo), em que foi observado que a viabilidade/estabilidade comercial estava a ou mais de cerca de 90 dias em valores de pH de 8,6 e 8,2: TABELA 5 pH Dias Viscosidade Usabilidade Estimada de (cP) Material (dias) 11,2 19 Gel 15 9,3 64 138 60+ 8,6 80 50 90+ 8,2 64 36 90+
[0052] Exemplo 3. Composições Aglutinantes que Compreende Concentrações de Reagente Contendo Nitrogênio/Sólidos Aumentadas. Em esforços adicionais para melhorar as propriedades comerciais, dois (2) quartos de uma composição aglutinante de 70 % em peso de aglutinantes sólidos foram preparados pela combinação de, em peso seco, 30 % em peso de hexametilenodiamina (HMDA) e 70 % em peso de xarope de milho com alto teor de frutose (descrito no presente documento como “H7030”). Os resultados para várias amostras aglutinantes (tratadas e não tratadas com CO2) como uma função de pH e tempo são mostrados na Figura 2.
[0053] Uma amostra adicional que compreende 70 % em peso de aglutinantes sólidos preparados pela combinação, em peso seco, 23 % em peso de hexametilenodiamina (HMDA) e 70 % em peso de xarope de milho com alto teor de frutose (descrito no presente documento como “H7023”) foi produzida e avaliada. Observou-se desvantajosamente que essa amostra (que compreende uma concentração diminuída de poliamina) gelifica a um grau diminuído e/ou em uma taxa melhorada versus a composição de H7030, que sugere que a concentração de poliamina adicional que compreende a amostra de H7030 pode fornecer estabilidade térmica e/ou temporal sob certas condições de processamento, transporte e/ou armazenamento versus uma amostra com uma concentração diminuída de poliamina, por exemplo, H7023.
[0054] Exemplo 4. Usuário de Composição Aglutinante para Melhorar o Desempenho de Placa/Papelão Corrugado. Em um esforço de aprimorar o desempenho de amido que compreende, artigos de papelão corrugado e processos de fabricação para produzir esses artigos, uma composição de 50 % em peso de sólidos foi preparada pela combinação, em peso seco, e 19 % em peso de 4-(aminometil)-1,8-octanodiamina (AMOD) - comercialmente disponível como Hexatran™ junto a Materiais de Desempenho Ascend e 81 % em peso de xarope de milho com alto teor de frutose, doravante no presente documento referido como “T5019,” foi preparada. Observou-se que essa composição estava sob condições de temperatura ambiente/pressão em uma bancada por pelo menos cerca de quatro (4) meses. Um lote de T5019 foi, então, tratado com uma concentração suficiente de CO2 para produzir um pH da composição de cerca de 8,8. A composição resultante é descrita doravante no presente documento como “MaxxLink® Gold”.
[0055] A composição MaxxLink® Gold foi incorporada em uma caixa de papelão de produto corrugado em uma concentração de 2,0 % (peso/peso) como um agente de impermeabilidade à água para composições à base de amido e em comparação a uma caixa de papelão de produto corrugado que compreende MaxxLink® XL- 5000, um propósito geral, resina à base de formaldeído de cetona usada como um agente de impermeabilidade à água para composições à base de amido (comercialmente disponíveis junto à MCTRON™ Technologies, Greenville, SC, EUA). O desempenho da caixa de papelão de produto corrugado foi medido através de uma adesão de pino, alternativamente referida como um teste de “adesão de pino molhado” ou simplesmente “pinos molhados” (consulte, por exemplo, 1) https://imisrise.tappi.Org/TAPPI/Products/01/T/0104T845.asp x; e 2) https://www.westpak.com/page/material- analysis/material-analysis-pin-adhesion). Em certas modalidades, um valor de desempenho quantitativo ideal de “pinos molhados” para o teste revelado está na faixa de cerca de 2 a cerca de 6, incluindo cerca de 4 a cerca de 5. Os resultados são mostrados na Tabela 6 abaixo: TABELA 6 MaxxLink XL-5000 MaxxLink Gold Calibrador de Placa 0,27 0,27 Esmagamento de Borda 71,4 72,4 Pinos Secos de DB 54,9 55,8 Pinos Secos de SF 61,8 66,6 Pinos Molhados de DB 3,08 3,33 Pinos Molhados de SF 4,29 2,15
[0056] Exemplo 5. Aglutinante Alternativo Em ensaios adicionais, o desempenho do aglutinante revelado foi avaliado em comparação com N-metilolacrilamida (N-MA; fórmula molecular: C4H7NO2) e formulações contendo formaldeído. N-MA é usada comercialmente em adesivos, aglutinantes, revestimentos e resinas, incluindo seu uso em composições à base de látex. Os artigos comerciais que compreendem N-MA podem compreender concentrações significativas, por exemplo, 200 ppm e mais, de formaldeído, enquanto geram e emitem níveis significativos de formaldeído durante os processos de fabricação associados à N-MA.
[0057] Como um substituto potencial para uma composição aglutinante que compreende N-MA e uma resina de PVAc, um aglutinante que compreende reagentes de Maillard (“H5023” como descrito no presente documento) e acetato de polivinila (PVAc) foi preparado e em comparação a 1) um aglutinante de N-MA/PVAc; e 2) PVAc não modificado. O desempenho físico- químico foi avaliado, especificamente calor (através de um teste de “rigidez em calor”, uma medição subjetiva de facilidade de corte de tecido) e resistência a solvente, em que a fração de peso da composição que dissolve em acetona após uma hora é medida (em que porcentagens aumentadas de insolúveis estão correlacionadas a resistência a solvente aumentada). Como mostrado na Tabela 7 abaixo, o aglutinante de PVAc modificado com reagentes de Maillard demonstrou desempenho comparável com o aglutinante de N-MA/PVAc, assim como resistência solvente aprimorada versus o controle de PVAc. Além disso, o aglutinante de PVAc modificado com reagentes de Maillard demonstra beneficamente uma redução significativa em produção de formaldeído como medido pela American Association of Textile Colorants and Chemists (AATCC), Método de Teste TM112 (https://www.aatcc.org/test/methods/). TABELA 7 PVAc PVAc Não PVAc Modificado Modificado Modificado com N-MA com reagentes de Maillard Porcentagem de 91,3 68,4 93,8 Insolúveis em Acetona Rigidez em Muito Boa Fraca Muito Boa Calor Formaldeído 513 ppm < 20 ppm < 20 ppm Livre, molhado
[0058] Exemplo 6. Uso de Ácido Carbônico/CO2 para Aprimorar Desempenho de Aglutinante. Em experimentos adicionais, um aglutinante com 54 % (final) de sólidos foi preparado com o uso de uma pré-mistura de água e uma solução de aglutinante H5223 (aglutinante com 52 % (inicial) de sólidos e 25 % de hexametilenodiamina (HMDA)). Um volume suficiente de dióxido de carbono (CO2) foi, então, borbulhado através da solução para produzir uma concentração final de CO2 de 2 %, o que facilita a neutralização parcial da solução final. Essa pré-mistura foi removida do reator, misturada com uma solução aquosa a 70 % (volume/volume) de xarope de milho com alto teor de frutose (HFCS), e reintroduzida no reator, que foi mantido a uma temperatura abaixo de 30 °C.
O aglutinante resultante demonstrou uma vida de prateleira sob condições de temperatura e pressão ambientes de cerca de 90 dias, e é altamente reativo como um aglutinante termofixo quando curado em uma linha de produção em temperaturas acima de 150 °C. TABELA 8 Componente Porcentagem em Peso Porcentagem em Molhado Peso Seco Água 25,2 % 0,0 % HMDA (70 %) 16,0 % 11,2 % CO2 4,6 % 4,6 % HFCS (71 %) 54,2 % 38,4 % Total 100,0 % 54,2 %
[0059] Em modalidades alternativas, o látex pode ser adicionalmente utilizado para melhorar o desempenho de artigos como papelão corrugado, para aplicações onde problemas de desempenho incluindo, porém sem limitação, falha de aglutinante e pinos de baixa temperatura são observados.
Claims (13)
1. Método de fabricação de um produto compósito caracterizado por compreender: - aplicar uma composição aglutinante, notavelmente na forma de uma solução aquosa, à matéria montada de modo solto ou não para fornecer matéria resinada, em que a composição aglutinante consiste em uma composição aglutinante preparada pela combinação de i) reagentes de Maillard selecionados a partir de: reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; produto (ou produtos) de reação curável de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; e combinações dos mesmos; e ii) uma resina; reagentes de uma resina; e combinações dos mesmos; - dispor a matéria resinada para fornecer matéria resinada disposta de modo solto; e - submeter a matéria resinada disposta de modo solto a calor e/ou pressão para curar a composição aglutinante e para formar o produto compósito.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina é selecionada a partir de resina de látex; resina de formaldeído; resina de formaldeído selecionada a partir de resina de melamina formaldeído, resina de melamina ureia formaldeído, resina de ureia formaldeído, resina de fenol formaldeído, resina de melamina fenol formaldeído, resina de cetona formaldeído; resina à base de carboximetil-celulose; resina à base de amido; resina de poliuretano; resina híbrida de poliuretano e poliureia; resina de borracha; Baquelite; Resina de ftalato de dialila; resina epóxi; resina epóxi novolac; resina de benzoxazina usada sozinha ou hibridizada com resina epóxi e/ou fenólica; resina de poli-imida; resina de bismaleimida; resina de éster de cianato; resina de policianurato; resina de furano; resina de silicone; resina de tiolita; resina de éster vinílico; e combinações dos mesmos.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina é selecionada a partir de resina de látex e resina à base de amido.
4. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a composição aglutinante compreende pelo menos 50 % em peso de peso seco de ii) a composição selecionada a partir de uma resina; reagentes de uma resina; e combinações dos mesmos.
5. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que os reagentes de Maillard são preparados pela combinação de reagente (ou reagentes) de açúcar redutor que constitui pelo menos 15 % em peso seco dos reagentes da composição aglutinante e de reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio que constitui pelo menos 2 % em peso seco dos reagentes da composição aglutinante.
6. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio é selecionado a partir de: aminas inorgânicas, aminas orgânicas, aminas orgânicas que compreendem pelo menos uma amina primária, sais de uma amina orgânica que compreende pelo menos uma amina primária, poliaminas, poliaminas poliprimárias e combinações das mesmas, qualquer das quais pode ser substituída ou não substituída, amônia, um sal de amônio inorgânico ou orgânico, um sulfato de amônio, um fosfato de amônio, um citrato de amônio.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio é selecionado a partir de; diaminas, diaminas diprimárias, HMDA, triaminas, triaminas triprimárias, triamina (ou triaminas) triprimária TPTA, 4- (aminometil)-1,8-octanodiamina e combinações das mesmas.
8. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a preparação da composição aglutinante antes da aplicação da composição aglutinante compreende reagir o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio para fornecer produto (ou produtos) de reação curável do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio.
9. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a preparação da composição aglutinante antes da aplicação da composição aglutinante compreende estabelecer os reagentes de Maillard.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a estabilização dos reagentes de Maillard compreende reagir o reagente (ou reagentes) de Maillard com dióxido de carbono (CO2).
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a estabilização dos reagentes de Maillard compreende tratar produto (ou produtos) de reação curável do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio com dióxido de carbono (CO2).
12. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a composição aglutinante é preparada ao: a) reagir o reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e o reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio para fornecer produto (ou produtos) de reação curável do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; b) passar subsequentemente dióxido de carbono através de uma solução que compreende o produto (ou produtos) de reação curável do reagente (ou reagentes) de açúcar redutor e do reagente (ou reagentes) contendo nitrogênio; e c) combinar subsequentemente a solução com ii) uma resina; reagentes de uma resina; e combinações dos mesmos.
13. Método, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o produto compósito é um artigo de papelão corrugado e a composição aglutinante é usada para aderir corrugações de lâminas corrugadas estriadas a um cartão canelado plano.
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