BRPI0718456A2

BRPI0718456A2 - Método para a preparação de uma cola de madeira, cola, método para preparar compósitos de madeira, e, uso de um dilatador.

Info

Publication number: BRPI0718456A2
Application number: BRPI0718456-5A
Authority: BR
Inventors: Almeida Lima Paulo De; Santos Flor Ronaldo Dos
Original assignee: Pq Silicas Uk Ltd
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2013-11-26
Also published as: WO2008035042A1; US8323449B2; EP2069445A1; CA2663995A1; US20090314427A1

Description

"MÉTODO PARA A PREPARAÇÃO DE UMA COLA DE MADEIRA, COLA, MÉTODO PARA PREPARAR COMPÓSITOS DE MADEIRA, E, USO DE UM DILATADOR"

A presente invenção refere-se a um dilatador para uso em colas para aderir materiais naturais tais como madeira, papel ou fibras. Ela também se refere a colas, processos de manufatura para painéis de materiais naturais processados e os próprios painéis.

Papel, madeira e fibras naturais são exemplos de materiais neutros (isto é, materiais obtidos de recursos renováveis) usados na produção de artigos para a indústria da construção, a indústria do mobiliário e na indústria em geral.

Exemplos de produtos produzidos com materiais naturais e largamente usados na construção e na indústria de móveis são painéis processados de madeira, tais como madeira compensada, painel de lascas de madeira, painéis de fibra de média densidade e também portas de madeira.

Vários tipos de madeira podem ser usados para produzir painéis de madeira processados, tais como pinhos, eucaliptos e madeira tropical.

O processo de manufatura para painéis de madeira processada consiste de diversos estágios. No caso de painéis de madeira compensada, o primeiro estágio é curar a madeira, em seguida fatiá-la em lâminas com uma espessura de cerca de 2 mm. As lâminas têm que ser secas e classificadas antes do uso. Uma face de uma lâmina seca tem cola aplicada nela e uma segunda lâmina é então colocada adjacente à primeira lâmina e à camada de cola. O processo é repetido, adicionando-se mais lâminas, até a espessura final do painel ser alcançado. O painel é então colocado sob uma prensa para prensagem sob condições ambientais (temperatura ambiente). Este estágio, também conhecido como prensagem fria, pode levar de uma hora a um ou mais dias antes de os painéis serem submetidos a prensagem quente, a fim de curar a cola. Um período de longo tempo entre a prensagem fria e a prensagem quente pode resultar em fraquezas na qualidade de ligação final da madeira compensada. Em particular, a cola pode começar curando ou secando até o fim antes da prensagem quente, resultando em problemas de resistência de ligação. Usualmente, o intervalo entre a prensagem fria e a prensagem quente é de 30 minutos a 15 horas. O painel é colocado em uma prensa aquecida por diversos minutos, a fim de curar a cola, o tempo requerido dependendo da espessura do painel, bem como da quantidade e da espécie de cola usada e da porosidade da própria madeira. Os painéis são então monitorados quanto à qualidade e cortados ao tamanho requerido.

Dependendo do tipo de cola usado, o painel final pode ser à prova d'água ou resistente a água. Tais painéis são de uso na construção civil e para fins estruturais.

No caso de painéis de placa de lascas de madeira, a madeira da árvore é primeiro cortada em pequenos pedaços ou lascas. As lascas são secas e classificadas. Quanto prontas, cola é aplicada sobre elas. Em seguida uma torta é feita, preferivelmente com lascas mais finas, nas regiões internas e externas. A torta é então prensada em uma prensa quente por alguns minutos. A pressão, tempo e temperatura dependem da espécie e quantidade de cola aplicada e da espécie de madeira usada.

Métodos relacionados empregando cola, bem conhecidos na arte, são usados para produzir produtos baseados em madeira, tais como painel de filamentos orientados (OSB), painel folheado e MDF (placa de fibras de média densidade). As resinas orgânicas são largamente usadas como parte da cola

na indústria de processamento de madeira, para produzir painéis. As resinas mais comuns usadas são resina fenólica (resina de fenol formaldeído), resina de uréia formaldeído, PVA (polivinil álcool) e resina de melamina formaldeído, e o termo "resina" como usado nesta descrição inclui estes compostos orgânicos. Por toda esta descrição, as expressões resina fenólica, fenol formaldeído e resina de fenol formaldeído são usadas para significar resina de fenol formaldeído.

Entre as resinas conhecidas usadas em colas empregadas na manufatura de painéis de madeira processada, a resina fenólica ou resina de fenol formaldeído, um composto produzido por uma reação química entre fenol e formaldeído, é a mais comumente usada. Seu custo é geralmente mais elevado do que o da uréia-formaldeído, porém os painéis produzidos com ela são normalmente mais resistentes à água. A fim de obter-se tal desempenho, variáveis tais como quantidade de cola aplicada, tempo de agrupamento, nível do solvente da cola, pressão, temperatura e tempo usado devem ser controladas.

Comparados com painéis produzidos com resina de fenol formaldeído, os painéis produzidos com resina de uréia-formaldeído não são considerados a prova d'água ou resistentes à água e, por causa disto, são geralmente usados para fins internos, tais como para mobiliário ou para produzir portas internas (para móveis, a resina usada é com freqüência uréia- formaldeído e para portas internas PVA é com freqüência escolhido).

Outra resina de polímero de condensação comumente usada em colas de madeira é resina de melamina formaldeído, às vezes referida em forma abreviada como "melamina".

A patente da técnica anterior US 5.776.242 descreve composições adesivas de silicato-dextrina-argila para uso na produção de produtos de papel. A US 4.437.893 descreve um adesivo contendo silicato, adequado para a produção de produtos de papel laminado compreendendo uma solução aquosa de silicato de metal alcalino, junto com polissacarídeos de soja, em uma quantidade eficaz para espessar a solução de silicato. O pedido de patente japonesa publicado JP 62-146972 descreve um adesivo compreendendo silicato alcalino e um polímero de elevado peso molecular baseado em maltotriose, um trímero de glicose. As resinas usadas na cola para a produção de painéis de madeira processada fazem uma significativa contribuição para o custo total de manufatura. Em conseqüência, há necessidade de novos produtos para substituir as resinas, pelo menos parcialmente, com os novos produtos de substituição idealmente tendo maior disponibilidade e um mais baixo custo, embora produzindo os mesmos resultados. Entretanto, simplesmente diminuindo o nível de resina no adesivo pode resultar em pobres características adesivas, tais como perda de impermeabilidade, comportamento de cura não confiável ou reduzida resistência. Em conseqüência, há necessidade de composições adesivas que contenham reduzidas quantidades de resinas, mas que tenham boas características adesivas, de impermeabilidade ou cura. Há também necessidade de um método simples para preparar tais adesivos por simples mistura dos adesivos existentes. Os diluentes ou dilatadores atuais, quando misturados com os existentes adesivos baseados em resina, podem resultar em uma perda das características desejáveis do adesivo, tais como taxa de resistência ou cura. Há necessidade de métodos para dilatar adesivos que não resultem em substancial degradação de tais propriedades.

A presente invenção fornece, em um primeiro aspecto, um método para a preparação de uma cola de madeira compreendendo de 4% a 60% em peso de uma resina, o método compreendendo as etapas de (i) prover uma composição dilatadora aquosa compreendendo de 20% a 50% em peso de silicato de metal alcalino e de 1% a 25% em peso de álcool poli-hídrico, (ii) prover uma solução compreendendo uma resina e (iii) misturar a composição dilatadora aquosa da etapa (i) e a solução compreendendo uma resina da etapa (ii) juntas para formar a cola de madeira.

Adequadamente, o dilatador aquoso da etapa (i) e a solução da etapa (ii) são misturados juntos homogeneamente para formar a cola de madeira. Em outras palavras, a cola de madeira resultante é uma solução ou dispersão homogênea. Onde matéria particulada, tal como farinha de trigo, for incluída na cola de madeira, ela é adequadamente distribuída homogeneamente. Preferivelmente, o dilatador aquoso da etapa (i) e a solução da etapa (ii) são completamente miscíveis, de modo que na mistura eles formam uma única fase líquida dentro da faixa especificada para o método da invenção.

A solução da etapa (ii), que compreende uma resina, é adequadamente ela própria uma cola baseada em resina, tal como uma cola comercial. Tipicamente, a solução da etapa (ii) é livre de silicato e/ou açúcar. Tipicamente, a solução da etapa (ii) será uma solução aquosa, significando que compreenderá 10% ou mais, preferivelmente 20% ou mais, em peso, de água.

A resina da solução da etapa (ii) é preferivelmente uma resina polimérica de condensação, mais preferivelmente selecionada do grupo consistindo de resina de fenol formaldeído, resina de uréia-formaldeído, resina de melamina formaldeído e mistura dos mesmos. Mesmo mais preferivelmente, a resina é uma resina de fenol formaldeído. Uma solução de resina de fenol formaldeído típica, adequada para uso na invenção, consiste de cerca de 67% de solução de formaldeído (37% em peso de formaldeído na solução), 21% de fenol (como 100% de fenol) e 12% de solução de NaOH (50% em peso de NaOH na solução). Estas resinas são tipicamente supridas como soluções comercialmente disponíveis com a resina dissolvida e/ou dispersa em um solvente ou diluente, com freqüência água ou um solvente aquoso. Uma solução de resina comercial típica adequada como a solução compreendendo resina da etapa (ii) e disponível no Brasil, é suprida por BAQ como BAQPHEN 4018 (anteriormente 4051-3), que é uma solução aquosa contendo de 48 a 51% em peso de resina fenólica alcalina. Outra solução contendo resina comercial adequada como a solução da etapa (ii) é FENO LM 500 Β, fornecida no Brazil por Geórgia Pacific Resinas Internacionais Ltda. Quando uma resina fenólica alcalina é usada, ela é tipicamente do tipo conhecido como "RESOL". Tipicamente, toda a resina da cola de madeira final da invenção, preparada pelo método do primeiro aspecto da invenção, é provida pela solução contendo resina da etapa (ii), embora a inclusão de mais resina que não das etapas (i) e (ii) não seja necessariamente excluída pelo método da invenção.

Em conseqüência, a composição preparada pelo método do primeiro aspecto da invenção é uma cola de madeira compreendendo uma composição dilatadora aquosa da etapa (i) e a solução compreendendo resina da etapa (ii). A cola de madeira resultante da invenção compreende de 4 a 60% em peso de resina. Tipicamente, a composição dilatadora aquosa da etapa (i) é livre de resina.

Por toda esta descrição, em que faixas preferidas ou mais preferidas de materiais sejam fornecidas, a extremidade inferior de uma faixa pode ser combinada com a extremidade superior de outra faixa para formar outras faixas preferidas para aqueles materiais.

Por dilatador pretende-se significar uma composição que pode ser misturada com uma cola baseada em resina convencional, tal como uma cola baseada em resina de fenol formaldeído, para formar uma cola dilatada tendo um mais baixo teor de resina do que a cola original.

A cola de madeira, preparada pelo método do primeiro aspecto da invenção, adequadamente compreende de 4% a 60%, preferivelmente de 5% a 49%, mais preferivelmente de 6% a 40%, muitíssimo preferivelmente de 7% a 35% em peso da resina. É particularmente preferido que as colas preparadas pelo método da invenção compreendam 11% ou mais de resina, em combinação com qualquer um dos limites superiores detalhados acima. Para fins de clareza, as percentagens em peso da resina referem-se à resina orgânica como tal, expressa como 100% de resina polimérica orgânica, e não incluindo quaisquer diluentes ou solventes.

Adequadamente, o dilatador compreende de 20% a 50% em peso de silicato de metal alcalino, preferivelmente de 25% a 45%, mais preferivelmente de 32% a 44%. Adequadamente, o dilatador compreende de 15 a 25% em peso de álcool poli-hídrico, preferivelmente de 1% a 24%, mais preferivelmente de 1% a 16% em peso. Adequadamente, o dilatador compreende 1% ou mais, preferivelmente 3% ou mais, mais preferivelmente 5% ou mais de álcool poli-hídrico. O resto do dilatador é preferivelmente água ou consiste essencialmente de água. O dilatador adequadamente compreende 10% ou mais, preferivelmente 20% ou mais, em peso, de água.

Surpreendentemente, o dilatador pode ser incorporado dentro da cola em níveis elevados, sem significativa deterioração das desejadas características da cola e sem desestabilização da cola ou precipitação de ingredientes.

O dilatador da invenção é facilmente transportado e facilmente

misturado com a base de cola que compreende resina, tal como resina polimérica de condensação, para formar uma cola eficaz para colar madeira ou para formar compósitos de madeira tais como chapas de madeira compensada ou placa de fibras. Alternativamente, os componentes do dilatador podem ser

separadamente adicionados a uma base de cola, a fim de formar a cola dilatada tendo uma reduzida necessidade de resina.

Se apenas silicato, tal como na forma de solução aquosa, for usado como o dilatador, a cola resultante, embora tendo muitas características desejáveis mantidas após dilatação, tende a solidificar-se mais rapidamente do que a cola não dilatada e isto pode resultar em problemas na produção de painéis. A compressão dos painéis, por exemplo para formar madeira compensada, deve ocorrer rapidamente após aplicação inicial da cola dilatada, quando apenas silicatos são empregados como o dilatador, de outro modo a cola dilatada pode ser curada antes da compressão dos painéis. Este é particularmente o caso para madeiras macias, tais como madeiras de pinho, e que a cola dilatada pode curar pouco depois da prensagem fria, antes da prensagem quente, arriscando fraqueza no produto final.

A incorporação de álcool poli-hídrico juntamente com silicato no dilatador e, finalmente, na cola, adicionalmente resolve o problema de secagem excessivamente rápida, causada quando a solução de silicato apenas é adicionada como um dilatador para as colas baseadas em resina. Quando soluções de silicato são usadas como o dilatador, constatou-se que rápida secagem da colar pode ocorrer, resultando em formação de pele ou superfícies de cola expostas. Tem sido também constatado que os silicatos alcalinos podem reagir com bióxido de carbono atmosférico, resultando na formação de uma pele ou pré-cura da cola antes da prensagem quente. Surpreendentemente, o uso de alcoóis poli-hídricos, em combinação com silicatos em um dilatador, ataca estes problemas, permitindo que o silicato seja usado como um ingrediente de cola sem significativa perda da qualidade da ligação.

Adequadamente, o dilatador da etapa (i) do método da invenção é misturado com a solução da etapa (ii) do método da invenção, de modo que a cola dilatada final compreenda de 0,5% a 50%, preferivelmente de 1% a 40%, mais preferivelmente de 5% a 40%, mesmo mais preferivelmente de 10% a 40% em peso do dilatador aquoso de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

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E óbvio que tanto a resina como o dilatador não podem ambos estar presentes nos limites superiores de suas faixas preferidas na mesma cola, visto que isto resultaria em uma percentagem total maior do que 100. As faixas são limitadas na prática pelos níveis de outro componente presente, porém representam os possíveis valores situando-se dentro da invenção. Por exemplo, uma cola preparada de acordo com o primeiro aspecto com 6% de resina, poderia somente ter até 40% de dilatador como um máximo, enquanto se 50% de dilatador estivesse presente, somente 50% de resina seriam possíveis. Estes mesmos princípios aplicam-se às outras formulações detalhadas neste relatório.

Em conseqüência, um segundo aspecto da invenção é uma cola

compreendendo de 4% a 60%, preferivelmente de 5% a 49% em peso de resina e de 0,5% a 50%, preferivelmente de 1% a 40%, mais preferivelmente de 5% a 40%, mesmo mais preferivelmente de 10% a 40% em peso de um dilatador aquoso de acordo com o primeiro aspecto da invenção. O resto da cola adequadamente é ou consiste essencialmente de água. Além do dilatador aquoso e da solução compreendendo resina formando as colas da invenção, água pode também ser adicionada em qualquer nível adequado, tipicamente até 25% em peso da cola final. Cargas particuladas sólidas insolúveis em água, tais como farinha de trigo, podem também ser incluídas como até 25% em peso da cola final, preferivelmente até 15%. Por insolúvel em água pretende-se significar uma solubilidade em água a 250C de 0,5% em peso ou menos. Cargas adequadas têm um tamanho médio de partícula em peso em peso conforme medido por peneiração de 100 micrômetros ou menos, preferivelmente 40 micrômetros ou menos, mais preferivelmente de 10 micrômetros ou menos. Convenientemente, quando cargas particuladas, tais como farinha de trigo, são usadas, o nível destas pode ser variado juntamente com o nível de água da cola, a fim de adaptar a cola a uma viscosidade desejada. Por exemplo, se a viscosidade de uma cola dilatada de acordo com a presente invenção for demasiado baixa quando água é adicionada, parte da água, tal como até 1% de água, pode ser substituída por farinha de trigo, a fim de aumentar a viscosidade da cola. Adequadamente, a viscosidade da cola é de 0,5 a 3,0, preferivelmente de 0,7 a 2,0, mais preferivelmente de 1,0 a 1,5 Pa.s a 25°C (em uma taxa de cisalhamento de 21 s"1).

Cargas adequadas tais como fosfatos, uréia ou sais podem também ser adicionadas em níveis em que não prejudiquem o desempenho da cola resultante, tal como até 5% ou até 3% em peso da cola de madeira.

Por toda esta descrição, a resina é preferivelmente uma resina polimérica de condensação, mais preferivelmente selecionada do grupo consistindo de resina de fenol formaldeído, resina de uréia-formaldeído, resina de melamina formaldeído ou mistura dos mesmos. Mesmo mais preferivelmente, a resina é uma resina de fenol formaldeído.

Em vez de formar esta cola dilatada pela adição de um dilatador em uma cola convencional, a cola pode ser provida preparando-se uma cola contendo, além de resina e seus ingredientes convencionais, silicato de metal alcalino e álcool poli-hídrico.

Um terceiro aspecto da invenção é uma cola compreendendo de 4% a 80%, preferivelmente de 5% a 49% em peso de resina, de 0,45% a 40,5%, isto é, cerca de 0,5% a 40%, preferivelmente de 0,5% a 18%, mais preferivelmente de 0,5% a 12% em peso de silicato de metal alcalino e de 0,76% a 15,2%, isto é, cerca de 0,8% a 15%, preferivelmente de 4% a 8% de álcool poli-hídrico.

Quando a cola é produzida usando-se o dilatador como detalhado no primeiro aspecto da invenção, é uma cola de acordo com o terceiro aspecto compreendendo de 4% a 60%, preferivelmente de 5% a 49% em peso de resina e de 0,1% a 25%, preferivelmente de 0,2% a 205, mais preferivelmente de 1% a 20%, mesmo mais preferivelmente de 2% a 20% em peso de silicato de metal alcalino e de 0,05% a 12,5%, preferivelmente de 0,1%) a 10%, mais preferivelmente de 0,5% a 10%, mesmo mais preferivelmente de 1% a 10% em peso de álcool poli-hídrico. Estes valores são calculados pelas faixas preferidas do silicato de metal alcalino e álcool poli-hídrico do dilatador combinadas com as faixas preferidas para o nível de dilatador da cola final do primeiro aspecto da invenção.

Quantidades excessivas de álcool poli-hídrico na cola pode resultar em uma redução da resistência de ligação da cola final. Se os níveis forem demasiado baixos, então os problemas de secagem rápida, formação de pele e cura, associados com silicatos, não serão adequadamente resolvidos.

O resto da cola preferivelmente é ou consiste essencialmente de água. Adequadamente, a cola compreende 10% ou mais, preferivelmente 20% ou mais em peso de água. Entretanto, cargas particuladas insolúveis em água, sólidas, como detalhado para o segundo aspecto da invenção, particularmente farinha de trigo, podem ser incluídas até 25% em peso da cola, mais preferivelmente até 15% em peso. As colas dos segundo e terceiros aspectos da invenção

adequadamente compreendem de 4% a 60%, preferivelmente de 5% a 49%, mais preferivelmente de 6% a 40%, muitíssimo preferivelmente de 7% a 35% em peso de resina. É particularmente preferido que as colas do segundo aspecto da invenção compreendam 11 % ou mais de resina, em combinação com qualquer um dos limites superiores detalhados acima.

Um quarto aspecto da invenção é um método para preparar compósitos de madeira compreendendo as etapas de (i) prover uma cola de acordo com o segundo ou terceiro aspectos da invenção, (ii) prover partículas ou chapas de madeira (iii) colando entre si as partículas ou chapas de madeira com a cola.

Um quinto aspecto da invenção é um método para preparar compósitos de madeira compreendendo as etapas de (i) preparar uma cola baseada em resina dilatada pelo método do primeiro aspecto da invenção, (ii) prover partículas ou chapas de madeira e (iii) colar entre si as partículas ou chapas de madeira com a cola baseada em resina dilatada.

Os compósitos de madeira, preparados pelos quarto ou quinto aspecto da invenção, são adequadamente madeira compensada, painel de filamentos orientados (OSB), painel folheado, tábua de lascas ou placa de fibras (tais como MDF - placa de fibras de média densidade). Outros aspectos da invenção incluem o uso de um dilatador, como descrito no primeiro aspecto da invenção, na preparação de uma cola para madeira.

Os aspectos preferidos da invenção, como detalhados abaixo, aplicam-se a todos os aspectos da invenção.

Para o silicato de metal alcalino usado na invenção, a relação molar do óxido de metal alcalino para SiO2 expressa como SiO2ZrM2O, onde M representa o metal alcalino, é adequadamente de 0,9 a 3,7, preferivelmente 1 a 3,5, mais preferivelmente 1,5 a 3, mesmo mais preferivelmente de 1,8 a 2,6. Uma relação molar muitíssimo preferida é de 2,1 a 2,75. Elevadas relações molares para o silicato podem resultar na falta de compatibilidade entre o silicato e a solução contendo resina, de modo que a separação de fase ou solidificação pode ocorrer. Relações molares mais baixas, correspondendo em silicatos mais altamente alcalinos, podem resultar no rompimento do comportamento de cura da cola por causa dos efeitos do álcali na polimerização e reticulação da resina.

O silicato de metal alcalino é adequadamente silicato de sódio, silicato de potássio ou uma mistura dos mesmos. Preferivelmente, o silicato de metal alcalino é ou consiste essencialmente de silicato de sódio. Por álcool poli-hídrico, neste relatório, pretende-se significar

moléculas orgânicas saturadas ou insaturadas, retas, ramificadas ou cíclicas, com 2 ou mais átomos de carbono e 2 ou mais grupos substituintes OH. Alcoóis poli-hídricos preferidos são açúcares, incluindo materiais tais como glicose, frutose, maltose, dextrose e sacarose. Monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos ou polissacarídeos são também adequados. Preferivelmente, o álcool poli-hídrico tem uma solubilidade de pelo menos 30% em peso em água, mais preferivelmente de pelo menos 50% em peso. Preferivelmente, a solução de álcool poli-hídrico é miscível com a solução de silicato sem precipitação de silicato ou álcool poli-hídrico. Açúcares convencionais são particularmente preferidos como álcool poli-hídrico, especialmente sacarose (às vezes conhecida como sucrose), tipicamente tendo como origem a cana de açúcar, por causa de sua pronta disponibilidade e sua compatibilidade com as resinas polimérica de condensação. Misturas de alcoóis poli-hídricos podem também ser usadas.

Outros alcoóis poli-hídricos adequados são polióis de cadeia reta com 2 a 6 átomos de carbono, tais como etileno glicol, propileno glicol, glicerol, eritritol e sorbitol. Os polímeros de tais polióis são também adequados, tais como polietileno glicol, polipropileno glicol, copolímeros de etileno e propileno glicol e poliglicerol.

Preferivelmente, o álcool poli-hídrico tem 3 ou mais grupos OH por molécula, mais preferivelmente 4 ou mais.

Alcoóis poli-hídricos preferidos para as composições da invenção são açúcares, polissacarídeos e polióis. Preferivelmente, quando o álcool poli-hídrico é um poliol de cadeia reta, o poliol tem 3 a 6 átomos de carbono por molécula, tal como glicerol ou sorbitol.

Alcoóis poli-hídricos particularmente preferidos são dissacarídeos tais como sacarose. Açúcar de cana é uma fonte comercial adequada de dissacarídeo. Preferivelmente, o álcool poli-hídrico é ou consiste essencialmente de açúcar, preferivelmente sacarose.

As resinas poliméricas de condensação, neste relatório, incluem resinas catalisadas tanto por ácido como por base. As resinas catalisadas por base são preferidas para compatibilidade melhorada com o silicato usado na invenção. Para resinas de fenol formaldeído, este termo também inclui resinas em que o fenol tem um ou mais grupos substituintes.

Quando a cola preparada de acordo com a presente invenção compreender 15% ou mais de resina de fenol formaldeído, os compósitos de madeira acabados resultantes mostram excelente resistência à água e combinação com a cola tendo elevada resistência. Por exemplo, quando a cola da invenção tiver de 0,45 a 31,5%, isto é, cerca de 0,5 a 31,5% em peso de silicato e de 49% a 15% em peso de resina de fenol formaldeído com 0,76 a 15,2%, isto é, cerca de 0,8 a 15% em peso de álcool poli-hídrico, os compósitos de madeira acabados resultantes apresentam excelente resistência à água, em combinação com a cola tendo elevada resistência.

Quando a cola preparada de acordo com a presente invenção compreender menos do que 15% de resina de fenol formaldeído, os compósitos de madeira acabados resultantes não são a prova de água, porém a mistura é uma alternativa adequada para resinas de uréia-formaldeído para produzir painéis de madeira compensada e de tábua de lascas para a indústria de móveis.

Por exemplo, quando a colar da invenção tiver de 31,95% a 40,05%), isto é, cerca de 32% a 40% em peso de silicato e 14,5% a 5% em peso de fenol formaldeído com 0,76% a 15,2%>, isto é, cerca de 0,8% a 15% em peso de álcool poli-hídrico, os compósitos de madeira acabados resultantes não são a prova d'água, porém a mistura é uma alternativa adequada para produzir painéis de madeira compensada e de placa de lascas de resinas de uréia-formaldeído para a indústria de móveis.

Os processos para produção de painéis de madeira processada, empregando a cola ou cola dilatada da invenção, são substancialmente similares aos ou os mesmos processos usados para colas baseadas em resina convencionais.

A expressão "consiste essencialmente de", quando aplicada a um composto deste relatório, significa que pelo menos 95% em peso daquele composto, em uma composição, é o material de que é dito consistir essencialmente.

Neste relatório, por composição aquosa pretende-se significar uma composição compreendendo pelo menos 10% em peso de água, preferivelmente pelo menos 20% em peso de água. A menos que de outro modo citado, todas as percentagens referem-se a percentagem em peso das composições.

A invenção será agora ainda descrita por referência aos seguintes exemplos não limitativos: Exemplos

Exemplo 1 - Composição Dilatadora

Uma composição dilatadora foi preparada misturando-se: i) 80% em peso de uma solução de silicato de sódio em água com teor de 45% de sólidos e uma relação de SiO2INa2O de 2,22 : 1. ii) 20% em peso de xarope de açúcar de cana com um teor de

açúcar de 76%.

O xarope de açúcar de cana era um açúcar invertido Gludex® 201 suprido por Dulcini® do Brazil.

A composição resultante era uma líquido transparente homogêneo a 25°C, adequado para transporte e uso como um dilatador para colas baseadas em resina. Exemplo 2 - Cola

formaldeído, 50% em peso de água) suprida por BAQ do Brasil como Baqphen 4051-3.

Uma cola foi formada misturando-se:

i) 21,4% de solução de resina fenólica (50% em peso de fenol

25

ii) 50% em peso da composição Dilatadora do exemplo 1

iii) 14,3% em peso de água

iv) 14,3% em peso de farinha de trigo. A composição resultante foi como segue Fenol formaldeído 10,7% Silicato de Sódio 18,0%

Açúcar

Farinha de trigo

7,6% 14,3% Água + menores até 100%

(menores inclui outros materiais presentes na solução de resina fenólica comercial)

A cola poderia ser deixada por diversas horas a 25°C sem curar. Uma cola comparável sem açúcar presente (substituído por água) cura dentro de 90 minutos. Exemplo 3 - Cola

Uma cola foi formada misturando-se:

i) 61,4% de solução de resina fenólica (50% em peso de resina de fenol formaldeído, 50% em peso de água como detalhado acima).

ii) 10% em peso da composição Dilatadora do exemplo 1

iii) 14,3% em peso de água

iv) 14,3% em peso de farinha de trigo. A composição resultante foi como segue Resina fenólica 30,7% Silicato de Sódio 3,6%

Açúcar 1,5%

Farinhadetrigo 14,3% Água + menores até 100%

A cola poderia ser deixada por diversas horas a 250C sem curar. Uma cola comparável sem açúcar presente (substituído por água) cura dentro de 90 minutos. Exemplo 4 - Composição Dilatadora

Uma composição dilatadora foi preparada misturando-se:

i) 90% em peso de uma solução de silicato de sódio em água com 45% de teor de sólidos e uma relação Si02:Na20 de 2,15 : 1.

ii) 10% em peso de xarope de açúcar de cana com um teor de

açúcar de 76%.

O xarope de açúcar de cana era um açúcar invertido Gludex® 201 suprido pela Dulcini® do Brasil.

A composição resultante era um líquido transparente homogêneo a 25°C, adequado para transporte e uso como um dilatador para colas baseadas em resina.

Exemplo 5 - Colas e Madeiras Compensadas

As colas de madeira compensada foram preparadas, 5A e 5B. A cola 5A é uma cola de madeira de acordo com a invenção, enquanto que a Cola 5B não é. Detalhes das duas colas são dados abaixo: Cola 5A (invenção)

57% de solução de resina fenólica (50% em peso de resina de

fenol formaldeído, 50% em peso de água como detalhado acima) 14,33% de composição dilatadora do Exemplo 4 14,33% de Farinha de Trigo 14,335 de Água

Isto fornece como uma composição resultante para 5A:

Resina fenólica 28,5%

Silicato de Sódio 5,80%

Açúcar 1,09 5

FarinhadeTrigo 14,33%

Água + menores até 100%

Cola 5B (exemplo comparativo)

71,33% de solução de resina fenólica (50% em peso de resina de fenol formaldeído, 50% em peso de água como detalhado acima) 14,33%) de Farinha de Trigo 14,33% de Água

Isto fornece como uma composição resultante para 5B: Resina fenólica 35,65%

Farinhadetrigo 14,33%

Água + menores até 100% Efetivamente, 5A é como para 5B, porém com 7,15% de resina fenólica na composição substituída por silicato de sódio 5,8% e 1,09% de açúcar (com a quantidade de água absorvendo a diferença).

Cada cola foi preparada misturando-se entre si os ingredientes por 3 a 5 minutos. A solução de resina foi adicionada ao misturador primeiro, seguido pelo dilatador (se presente), seguido por uma combinação pré- misturada de água e farinha de trigo. Cada cola tinha aproximadamente a mesma viscosidade de entre 1,0 e 1,5 Pa.s a 25°C e 21 s"1. As colas foram usadas para preparar madeira compensada como segue:

9 folhas de madeira compensada de madeira de pinho, cada uma com direções de veios mutuamente ortogonais, foram coladas juntas pela aplicação de uma fina camada de cola em uma folha de madeira compensada, colocando-se a seguinte folha de madeira compensada no topo e repetindo-se o processo. Um rolete foi usado para aplicar a cola em cada folha de madeira compensada. O uso de cola total foi de 300 a 400 g/m2 de madeira compensada final.

Os sanduíches de folha de madeira compensada resultantes foram então prensados a frio (em temperatura ambiente de cerca de 3 0°C por minutos em uma pressão de 5 kgf/cm2), seguido por prensagem a quente, cerca de 1 hora mais tarde, a 125 - 140°C em uma pressão de 12 kgf/cm2 por 12 minutos. Para prensagem quente, uma chapa de aquecimento é colocada entre cada lâmina de madeira compensada a ser prensada, de modo que a elevada temperatura requerida para curar a cola é conseguida.

As chapas de madeira compensada resultantes têm uma espessura de 18 mm para ambas as colas.

A manufatura das chapas satisfaz a Norma EN314-1: 1993. A metodologia do deste desta norma foi então usada para comparar a qualidade de ligação das madeiras compensadas produzidas usando-se as duas colas, 5A e 5B, por teste de cisalhamento. Ambos os painéis de madeira compensada produzidos usando-se cola 5A e cola 5B atendem as exigências de qualidade de ligação especificadas na EN314-2, 1993. Esta especifica uma falha coesiva de madeira aparente média de 80% ou mais se a resistência ao cisalhamento for de 0,2 a 0,4 N/mm2, uma falha coesiva de madeira aparente média de 60% ou mais se a resistência ao cisalhamento for de 0,4 a 0,6 N/mm2, uma falha coesiva de madeira aparente média de 40% ou mais se a resistência ao cisalhamento for de 0,6 a 1,0 N/mm2 e não coloca nenhuma exigência na falha coesiva de madeira se a resistência ao cisalhamento média for de pelo menos 1,0 N/mm2.

Os testes foram realizados para pré-tratamentos correspondendo a armazenagem seca (20°C a 65% UR) e a pré-tratamento de 5.1.3 da norma (imersão por 4 horas em água ebulindo, secagem em um forno de secagem ventilado a 60°C por 20 horas, imersão por 4 horas em água ebulindo e então esfriamento em água a 20°C por 1 hora).

Ambas as curas da madeira compensada passaram nas exigências normativas da Norma, mostrando que excelente resistência a ligação da madeira compensada, comparável com a da madeira compensada da técnica anterior, empregando cola de resina convencional, poderia ser obtida por uma cola de acordo com a presente invenção, tendo um mais baixo teor de resina do que a cola convencional.

Claims

1. Método para a preparação de uma cola de madeira compreendendo de 4% a 60% em peso de uma resina, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de (i) prover uma composição dilatadora aquosa compreendendo de 20% a 50% em peso de silicato de metal alcalino e de 1% a 25% em peso de álcool poli-hídrico, (ii) prover uma solução compreendendo uma resina e (iii) misturar a composição dilatadora aquosa da etapa (i) e a solução da etapa (ii) juntas para formar a cola de madeira.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o álcool poli-hídrico compreender açúcar.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o álcool poli-hídrico consistir essencialmente de sacarose.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o silicato de metal alcalino ter uma relação molar de óxido de metal alcalino para SiO2 expressa como Si02/M20, em que M representa o metal alcalino, de 0,9 a 3,7.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de o silicato de metal alcalino ser silicato de sódio, silicato de potássio ou uma mistura dos mesmos.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de a resina ser uma resina polimérica de condensação, preferivelmente uma resina selecionada do grupo consistindo de uréia formaldeído, fenol formaldeído, melamina formaldeído e mistura dos mesmos, mais preferivelmente fenol formaldeído.

7. Cola, caracterizada pelo fato de compreender de 40% a 60% em peso de resina e de 0,5% a 50% em peso de um dilatador aquoso, como descrito em qualquer uma das reivindicações 1 a 5.

8. Cola, caracterizada pelo fato de compreender de 4% a 60% em peso de resina, de 0,1% a 25% em peso de silicato de metal alcalino e de .0,05% a 12,5% em peso de álcool poli-hídrico.

9. Cola de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de o silicato de metal alcalino ter uma relação molar de óxido de metal alcalino para SiO2, expressa como Si02/M20, em que M representa o metal alcalino, de 0,9 a 3,7.

10. Cola de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizada pelo fato de o silicato de metal alcalino ser silicato de sódio, silicato de potássio ou uma mistura dos mesmos.

11. Cola de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizada pelo fato de o álcool poli-hídrico compreender açúcar.

12. Cola de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a11, caracterizada pelo fato de o álcool poli-hídrico consistir essencialmente de sacarose.

13. Cola de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, caracterizada pelo fato de a resina ser uma resina polimérica de condensação, preferivelmente uma resina selecionada do grupo consistindo de uréia formaldeído, fenol formaldeído, melamina formaldeído e mistura dos mesmos, mais preferivelmente fenol formaldeído.

14. Cola de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 13, caracterizada pelo fato de compreender até 25% em peso de carga particulada sólida insolúvel em água.

15. Método para preparar compósitos de madeira, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de (i) prover uma cola como definida em qualquer uma das reivindicações 7 a 13, (ii) prover partículas ou chapas de madeira e (iii) colar entre si as partículas ou chapas de madeira com a cola.

16. Uso de um dilatador como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de ser na preparação de uma cola para madeira.