BRPI0810304B1 - processo para produção de artigos compósitos lignocelulósicos - Google Patents

Abstract

ADESIVOS, SISTEMAS DE REAÇÃO E PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE COMPOSTOS LIGNOCELULÓSICOS - O objeto da invenção é um processo para a produção de compostos lignocelulósicos, adesivos e sistemas de reação. O sistema de reação compreende um adesivo multicomponente e um substrato lignocelulósico. O substrato lignocelulósico compreende uma pluralidade de aderentes lignocelulósicos e é preferivelmente uma massa de partículas de madeira. O adesivo multicomponente compreende um isocianato multifuncional, um polial hidrofílico e um catalisador metálico de organotransição. O adesivo multicomponente é caracterizado por ser formulado em pelo menos duas correntes de componente químico mutuamente reativas. O processo compreende a aplicação separada das correntes de componente químico mutuamente reativas do adesivo multicomponente para o substrato lignocelulósico, acompanhada por formar e prensar o substrato adesivo tratado sob condições apropriadas para curar o adesivo e formar um artigo composto lignocelulósico.

Description

Relatório descritivo

[001] A presente invenção relaciona-se a adesivos, sistemas de reação, e processo para uso na produção de compostos lignocelulósicos.

[002] A produção de compostos moldados de compressão de uma mistura de farpas ou fibras de madeira e um ligante poliisocianato é bem conhecida. Os ligantes isocianatos são excelentes adesivos para as farpas ou fibras de madeira, mas estes requerem o uso de altas temperaturas de prensa durante a produção das placas compostas destes substratos particulados lignocelulósicos. As temperaturas de prensa superiores a 400 F, geralmente superior a 430 F ou mais altas, são geralmente necessárias para alcançar uma cura efetiva do adesivo num período razoável de tempo. Existe uma perda entre a temperatura de prensa e o tempo de permanência na prensa. As temperaturas inferiores de prensa geralmente igualam os tempos de permanência maiores. Os tempos de permanência maiores são indesejáveis na indústria porque isto reduz todo o processo de produção. As temperaturas de prensa mais altas requerem mais energia e geralmente causam quantidades indesejáveis de emissões de VOC (compósitos orgânicos voláteis) do substrato durante o processamento. Adicionalmente, as temperaturas altas geralmente causam danos térmicos para as placas compostas, e, em algumas circunstâncias, até fogo na prensa. Os requerimentos de alto aquecimento tendem a conduzir o conteúdo da umidade do produto final (placa) a níveis indesejavelmente baixos. Os tipos de adesivos de poliisocianato usados na prática industrial são quase invariavelmente isocianatos da série MDI, usualmente MDI polimérico (que se refere a várias misturas de diisocianatos difenilmetano e oligômeros de polimetileno polifenil poliisocianato de maior peso molecular). Estes adesivos de poliisocianato representam uma melhoria sobre os tipos mais antigos de adesivos, mais notadamente os adesivos do tipo fenol-formaldeido (PF), em termos de qualidade das placas produzidas. Os compósitos lignocelulósicos produzidos usando adesivos MDI são geralmente mais resistentes ao dano de umidade do que as placas similares produzidas com resinas PF. Uma vantagem adicional dos adesivos MDI, que os tornou altamente atrativos na indústria OSB (placas de filamento orientado), é de maior tolerância de umidade no substrato. Os adesivos MDI, diferentemente das resinas PF, podem ser geralmente usados em substratos de madeira que têm maior conteúdo de umidade. As resinas PF requerem temperaturas de prensa muito elevadas para tempos de permanência de prensa industrialmente práticos. A classe amplamente usada de poliisocianatos MDI trabalha melhor com substratos de madeira (farpas e/ou fibras geralmente referidos na indústria como "mistura") que têm sido pré-secada a um conteúdo de umidade na faixa de aproximadamente 2 a 6% por peso. Isto ainda requer alguma pré- secagem da mistura, embora geralmente não tanto quanto para adesivos PF. A pré-secagem usa grandes quantidades de energia e requer um passo adicional no processo de produção. Requer também aparelho adicional e introduz uma nova classe de secadores perigosos. Seria amplamente desejável na prática industrial evitar o passo de pré-secagem simultâneo, ou pelo menos alcançar reduções maiores na quantidade de pré-secagem do que o necessário.

[003] Portanto, existe uma forte necessidade na indústria dos compósitos de madeira, particularmente na produção de compósitos de madeira particulados prensados tal como placa de fio -(OSB), para que o adesivo possa ser usado nas misturas de maior conteúdo de umidade e curará em temperaturas de prensa mais baixas sem um aumento na prensa em geral. Seria desejável estar apto para usar temperaturas de prensa inferiores a 400 F, preferivelmente 350 F ou inferior, sem aumentar o tempo de permanência da prensa. Seria também desejável estar apto para usar mistura com um conteúdo de umidade superior à 6 % por peso. Um adesivo que pode alcançar com sucesso todas essas necessidades tem o potencial de reduzir significantemente os custos do produto reduzindo o consumo de energia. Benefícios adicionais incluem qualidade melhorada de produto, emissões reduzidas e maior segurança de fábrica.

[004] Uma concretização que alcança as necessidades descritas acima é um sistema de reação para a produção de artigos compósitos lignocelulósicos. O sistema de reação compreende um adesivo multicomponente e um substrato lignocelulósico. Dito substrato lignocelulósico preferivelmente compreende uma pluralidade de aderentes lignocelulósicos. Mais preferivelmente, dito substrato lignocelulósico consiste essencialmente de uma massa de partículas lignocelulósicas. O adesivo multicomponente compreende minimamente dois componentes reativos mutualmente que são desejavelmente aplicados ao substrato lignocelulósico como correntes separadas. O adesivo multicomponente contém pelo menos um isocianato polifuncional, um poliol hidrofílico, e um catalisador. O catalisador preferivelmente compreende pelo menos um composto organometálico de metal de transição. Os compostos organometálicos de metal de transição preferidos são capazes de serem usados em mistura com o isocianato polifuncional. Para prover compatibilidade suficiente de isocianato em temperaturas ambiente, é amplamente desejável que o catalisador seja essencialmente livre de metal álcali ou compostos de metal de terra alcalina. É adicionalmente preferido que o catalisador seja essencialmente destituído de outros compostos de metal capazes de causar auto-reações significantes do poliisocianato sob condições ambientais, particularmente compostos de estanho. Uma classe altamente preferida de catalisadores é de compostos orgânicos de ferro, particularmente compostos de ferro com ligantes quelatos. Uma classe preferida de poliois hidrofílicos são polióis de poliéter com base exclusivamente ou predominantemente em etileno óxido, em que os segmentos oxietilenos somam mais de 50% do peso do poliol. O isocianato polifuncional desejavelmente compreende um ou mais isocianatos da série MDI. O isocianato polifuncional preferido consiste essencialmente de um ou mais membros da série MDI, e é mais preferivelmente uma mistura de um ou mais isomeros de difenilmetano diisocianato com um ou mais dos oligômeros de peso molecular mais alto da série .MDI (polimetileno polifenil poliisocianatos)

[005] Outras concretizações que atendem as necessidades mencionadas acima é um, processo para a produção de compósitos lignocelulósicos. O processo compreende minimamente os seguintes passos: a) prover um substrato lignocelulósico. O substrato lignocelulósico preferivelmente compreende uma pluralidade de aderentes lignocelulósicos. Mais preferivelmente, o substrato lignocelulósico consiste essencialmente de uma massa de partículas lignocelulósicas. b) prover um adesivo multicomponente compreendendo pelo menos um isocianato polifuncional, um poliol hidrofílico, e um catalisador. O adesivo multicomponente minimamente compreende duas correntes reativas mutuamente, mas pode opcionalmente compreender mais de duas correntes. As composições preferidas dos ingredientes essenciais do adesivo multicomponente (o isocianato polifuncional, poliol hidrofílico, e o catalisador) são conforme discutido acima. c) aplicar os componentes separados e mutuamente reativos do adesivo multicomponente no substrato lignocelulásico, desejavelmente coma correntes independentes sem nenhuma pré-mistura dos componentes, em quantidades apropriadas para a produção de um artigo compósito lignocelulósico. d) formar e prensar o substrato lignocelulósico de adesivo tratado sob condições apropriadas para curar o adesivo e produção de um artigo compósito lignocelulósico ligado. e) revestir o artigo lignocelulósico ligado.

[006] Numa manifestação amplamente preferida da presente concretização, o catalisador é pré-misturado com o isocianato polifuncional e aplicado ao substrato como uma corrente reativa. O poliol hidrofílico é aplicado ao substrato como uma segunda corrente reativa. Nas manifestações preferidas do processo, o adesivo multicomponente é aplicado ao substrato lignocelulósico como duas correntes químicas mutuamente reativas exatas.

[007] Outra concretização compreende adesivos para uso na produção de compósitos lignocelulósicos. O adesivo multicomponente compreende minimamente dois componentes mutuamente reativos que são desejavelmente aplicados ao substrato lignocelulósico como correntes separadas. O adesivo multicomponente compreende um isocianato polifuncional, um poliol hidrofílico e um catalisador. O catalisador preferivelmente compreende pelo menos um composto organometálico de metal de transição. Os compostos organometálicos de metal de transição preferidos são capazes de serem usados em mistura com o isocianato polifuncional. A fim de prover compatibilidade suficiente ao isocianato em temperaturas ambientes, é altamente desejável que o catalisador seja essencialmente livre de metal álcali ou compostos de metal de -terra alcalina: É adicionalmente preferido que o catalisador seja essencialmente destituído de outros compostos de metal capazes de causar auto-reações significantes do poliisocianato sob condições ambientes, particularmente em compostos. Uma classe altamente preferida de catalisadores é a de compostos orgânicos de ferro, particularmente compostos de ferro com ligantes quelatos. Uma classe preferida de poliois hidrofílicos são os polióis de poliéter baseados exclusivamente ou predominantemente em óxido de etileno, em que os segmentos de oxietileno somam mais de 50% do peso do poliól. O isocianato polifuncional desejavelmente compreende um ou mais isocianatos da série MDI. O isocianato polifuncional preferido consiste essencialmente de um ou mais membros da série MDI, e é mais preferivelmente uma mistura de um ou mais isômeros de diisocianato difenilmetano com um ou mais oligômeros de alto peso molecular da série MDI (poliisocianatos de polimetileno polifenil).

[008] Foi inesperada e surpreendentemente descoberto que os adesivos, os sistemas de reação, e os processos facilitam a produção de compósitos lignocelulósicos pressionado, especialmente compósitos formados a partir de uma massa de partículas de lignocelulose produzem, em temperaturas mais baixas sem um aumento no tempo de permanência na prensa. Foi ainda descoberto, inesperadamente, que os adesivos, os-sistemas de reação, e os processos facilitam a produção de compósitos lignocelulósicos de umidade relativamente elevada.

[009] Uma mistura com teor de umidade superior a 6% em peso pode ser usada, e a pressão pode ser realizada em temperaturas de pressão de 350 F ou inferior. Os adesivos, sistemas de reação, e os processos são particularmente adequados para a produção de painéis de partículas orientadas (OSB).

[0010] Adesivos para uso na fabricação de compósitos lignocelulósicos são revelados.

[0011] O adesivo é composto por dois componentes mutuamente reativos que são desejavelmente aplicados ao substrato lignocelulósico em correntes separados. O adesivo multicomponente compreende um isocianato polifuncional, um poliol hidrofílico, e um catalisador. O catalisador preferivelmente compreende pelo menos um composto de metal de transição organometálico. Os compostos organometálicos de metal de transição preferidos são capazes de serem usados em mistura com o isocianato polifuncional. A fim de prover a compatibilidade de isocianato suficiente à temperaturas ambientes, é altamente desejável que o catalisador seja essencialmente livre de compostos de metal álcali ou metal alcalino-terroso. É- adicionalmente-preferível que o catalisador seja essencialmente desprovido de- compostos de outros compostos de metal capazes de causar auto-reações significantes do poliisocianato sob condições ambientais, particularmente compostos de estanho. Uma classe altamente preferida dos catalisadores são os compostos orgânicos de ferro, particularmente os compostos de ferro com ligantes quelatos. Uma classe preferida dos poliois hidrofilicos são os polióis de poliéter baseados exclusiva ou predominantemente em etileno óxido, em que os segmentos de oxietileno produzem mais de 50% do peso do poliol.

[0012] O isocianato polifuncional desejavelmente compreende um ou mais isocianatos da série MDI. O isocianato polifuncional preferido consiste essencialmente de um ou mais membros da série MDI, e é mais preferivelmente uma mistura de um ou mais isômeros de difenilmetano diisocianato com um ou mais dos oligômeros de maior peso molecular da série MDI (poliisocianatos de polimetileno polifenil).

[0013] Os sistemas de reação para a preparação de. artigos compósitos lignocelulósicos adesivamente ligados são revelados. O sistema de reação compreende um adesivo multicomponente e um substrato lignocelulósico. O substrato lignocelulósico desejavelmente compreende uma pluralidade de aderentes lignocelulósicos. Mais preferivelmente, o substrato lignocelulósico consiste essencialmente de uma massa de partículas lignocelulósicas, tais como lascas de madeira e/ou fibras de madeira. Estas partículas são pequenas em relação ao artigo compósito lignocelulósico final de compressão moldada, tipicamente com uma distância máxima em qualquer direção de menos de seis polegadas. Em uma aplicação particularmente preferida, tais como a produção de painéis de partículas orientadas (OSB), o substrato consiste essencialmente de uma massa de lascas de madeira lisa cada qual tipicamente tendo um comprimento máximo de menos de seis polegadas, largura inferior a três polegadas e espessura de aproximadamente meia polegada ou menos. As lascas de madeira são tipicamente irregulares no tamanho e forma.

[0014] O adesivo multicomponente minimamente compreende dois componentes mutuamente reativos que são desejavelmente aplicados ao substrato lignocelulósico coma correntes separados (componentes químicos separados) O adesivo multicomponente compreende um isocianato polifuncional, um poliol hidrofílico, e um catalisador.

[0015] O isocianato polifuncional é mais tipicamente um poliisocianato aromático. Os poliisocianatos aromáticos mais amplamente usados como adesivos na fabricação de compósitos lignocelulósicos prensados são poliisocianatos de série MDI, mais tipicamente polimérico MDI. O Polimérico MDI é uma mistura liquida de vários isômeros difenilmetano diisocianato e isocianatos de polimetileno polifenil de funcionalidade superior a 2. Estas misturas de isocianato geralmente contêm aproximadamente metade, em peso, das espécies de maior funcionalidade. As espécies de diisocianato restantes presentes no polimérico MDI são tipicamente dominadas pelo isômero 4,4-MDI, com menores quantidades de isômero 2,4 e vestígios do isômero 2,2. O polimérico MDI é o produto de fosgenação de uma mistura complexa de condensados de anilina-formaldeído. Este tipicamente contém entre 30 e 34% em peso de grupos de isocianato (- NCO) e tem um número médio de funcionalidade do grupo isocianato de 2,6 a 3,0.

[0016] Entretanto, está no escopo da invenção utilizar qualquer adesivo orgânico de isocianato polifuncional. Exemplos não limitados de outros tipos de isocianatos polifuncionais que podem ser usados incluem um ou mais membros selecionados do grupo que consiste de poliisocianatos alifáticos, aralifático, aromáticos e heterocíclicos tendo o número médio de funcionalidades do grupo isocianato (-NCO) de duas ou mais e concentrações do grupo isocianato organicamente ligados de aproximadamente 1% em peso a aproximadamente 60% em peso. A gama de poliisocianatos que podem ser utilizadas inclui pre-polímeros, pseudo pre-polímeros, e outras variantes modificadas de poliisocianatos monoméricos conhecidos na matéria que contêm grupos livres de isocianato orgânico reativo. Os isocianatos polifuncionais preferidos são líquidos a 25°C; têm viscosidades a 25°C inferior a 10.000 cps, mais preferivelmente menos de 5.000 cps; e têm concentrações de grupos livres de isocianato organicamente ligado de 10 a 33,6% em peso. Os poliisocianatos mais preferido são os isocianatos de série MDI. Os isocianatos de série MDI mais preferidos incluem MDI polimérico e pré-polímeros, variações, ou seus derivados, que são conhecidos na matéria. Uma classe particularmente preferida de isocianatos de série MDI são aquelas que são essencialmente livres de pré-polímeros, contendo menos de 1% em peso, mais preferivelmente menos de 0,1%, em peso, e otimamente 0% de espécies pré-polimerizadas. Os membros desta classe particularmente preferida de isocianatos de série MDI têm concentrações de grupos livres de isocianato organicamente ligado de 31 a 32% em peso, o número médio de funcionalidade do grupo de isocianato (NCO) de 2.6 a 2.9 e viscosidades a 25°C inferior a 1000 cps.

[0017] O adesivo multicomponente também contém pelo menos um poliol hidrofílico. O termo "poliol" denota um composto orgânico polifuncional hidrogênio ativo. O poliol hidrofílico é mais preferivelmente um poliol orgânico onde os grupos de isocianato de hidrogênio ativo reativo - funcionais presentes consistem essencialmente de grupos de hidroxila primário e/ou secundário organicamente ligados; embora outros grupos de isocianato-reativo funcional possam ser opcionalmente usados. Em modalidades preferidas, os grupos de isocianato de hidrogênio ativo reativo predominantes presentes na composição poliol orgânica hidrófila, numa base molar, são grupos de hidroxila primária e/ou secundária organicamente ligados. Em uma modalidade particularmente preferida, os únicos grupos de isocianato de hidrogênio ativo reativo presentes na composição poliol hidrofílica orgânica são grupos de hidroxila primária e/ou secundária organicamente ligados. Os grupos de hidroxila primária organicamente ligados são mais preferidos. Em uma modalidade, a razão molar dos grupos hidróxi primário organicamente ligados aos grupos de hidrxila secundário organicamente ligados presentes na composição de poliol hidrófila é superior a 1:1, mais preferivelmente superior a 2:1, ainda mais preferivelmente superior a 4:1 e mais preferivelmente superior a 9:1.

[0018] Exemplos não limitativos de grupos funcionais alternativos adequados de isocianato de hidrogénio ativo reativo que podem ser empregados na composição poliol hidrofílica, quer em complemento ou em substituição dos grupos de hidroxila primário e/ou secundário organicamente ligados, incluir um ou mais membros selecionados a partir do grupo consistido de grupos de amina primário e secundário organicamente ligados. Combinações de diferentes poliois podem ser opcionalmente usadas: O poliol contém dois ou mais grupos de isocianato de hidrogênio ativo reativo por molécula. O poliol hidrofílico tem algum grau de compatibilidade de água. Os poliois hidrofílicos preferidos miscíveis em água em todas as proporções. Uma classe particularmente preferida de poliois hidrofílicos é a de polióis de poliéteres alifáticos que contêm unidades de óxido de etileno (oxietileno). Os poliois de poliéster hidrofílcos mais preferidos desta classe têm um teor de oxietileno superior a 50% em peso, ainda mais preferivelmente superiora 70% em peso. O poliol hidrofílico preferido tem uma funcionalidade de grupo de isocianato de hidrogênio ativo reativo, numa base numérica padrão, de 2 a 10, preferivelmente de 2 a 8, mais preferivelmente de 2 a 6, ainda mais preferivelmente de 3 a 5, e ainda mais preferivelmente de 3 a 4. Os trióis são os mais preferidos. As misturas de diferentes poliois hidrofílicos podem ser utilizadas se desejado. Os poliois individuais que contêm combinações de diferentes tipos de grupos de isocianato de hidrogênio ativo reativo, tais como grupos de hidroxila e grupos de amina primária e/ou secundária na mesma molécula, podem ser usados se desejado. A funcionalidade total desses poliois de funcionalidade mista é entendida como sendo a soma das funcionalidades do grupo de isocianato de hidrogênio ativo reativo individual.

[0019] Os poliois orgânicos hidrofílicos podem ser opcionalmente usados em combinação com uma ou mais espécies de hidrogênio, ativo orgânico monofuncionais, tais como mono-ois ou monoaminas que não contêm outros grupos de isocianato de hidrogênio ativo reativo, e similares. A presença de tais espécies orgânicas monofuncionais de hidrogênio ativo deve ser preferencialmente evitada ou minimizada.

[0020] O peso molecular (número médio) do poliol hidrofílico orgânico é desejavelmente entre aproximadamente 300 e 10.000, mas é mais preferivelmente entre 400 e 6000, ainda mais preferivelmente entre 600 e 4000, ainda mais preferivelmente entre 700 e 2000, e mais preferivelmente de 800 a 1500. Os polióis de poliéter preferidos são tipicamente preparados por métodos bem conhecidos na matéria, como a adição de um ou mais tipos de óxidos de alquileno em um ou numa combinação de iniciadores polifuncionais. O óxido de alquileno mais preferido é o óxido de etileno, mas outros tipos de óxidos de alquileno podem ser opcionalmente usados (preferivelmente em quantidades menores), com óxido de etileno. Exemplos não limitativos de óxidos de alquileno opcionais incluem óxido de propileno, óxido de butileno, óxidos de alfa-olefinas alifáticos superiores, óxidos de alfa olefinas aromáticas, tais como óxido de estireno, e combinações destes. Exemplos não limitativos de iniciadores adequados polifuncionais incluem etileno glicol, água, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,3- hutanodiol, glicerol, 1,1,1 trimethylolethane, 1,1,1-trimetilolpropano, penta- eritritol, sorbitol, glicose, sacarose, trietanolamina, triisopropanolamine, etileno diamina, etanolamina, qualquer um dos isômeros de tolueno diamina, 4,4 'diaminodifenilmetano, 2,4' - diaminodifenilmetano, bisfenol-A, qualquer um dos isômeros de dihidroxibenzeno e combinações destes. Os iniciadores solúveis em água são mais preferidos, e os iniciadores totalmente miscível em água são ainda mais preferidos. Um iniciador particularmente preferido é o glicerol.

[0021] Exemplos não limitativos de poliois de poliéter hidrofílicos adequados incluem adutos de óxido de etileno de glicerol, adutos de óxido de etileno de trimetilolpropano, óxido de etileno e adutos de óxido de propileno de glicerol em que o conteúdo oxietileno é superior a 50% em peso, adutos de óxido de etileno e óxido de propileno de trimetilolpropano em que o teor de oxietileno é superior a 50% em peso, adutos de óxido de etileno e óxido de butileno de glicerol e/ou trimetilolpropano em que o teor de oxietileno é superior a 50% em peso, e misturas destes. Se mais de um óxido de alquileno é usado a distribuição pode ser aleatória, em bloco, ou qualquer combinação destes. As misturas de diferentes polióis de poliéteres podem ser usadas, mas é altamente desejável que o teor total de oxietileno dessas misturas seja superior a 50% em peso; preferivelmente de 70% em peso, ou maior, do peso da mistura.

[0022] O adesivo multicomponente de acordo com a invenção pode, opcionalmente, ser aplicado ao substrato em combinação com conhecidos adesivos do tipo não-isocianato, mas é tipicamente mais aplicado ao substrato sozinho. As cargas típicas de adesivo total (incluindo todos os componentes do adesivo multicomponente de acordo com a invenção, bem como qualquer tipo de adesivos não-isocianato opcional que podem ser usados) variam de aproximadamente 1 a aproximadamente 6% em peso do substrato lignocelulósico, mais comumente 1,5 a aproximadamente 4%.

[0023] O adesivo multicomponente adicionalmente contém um catalisador. O catalisador desejavelmente compreende pelo menos um composto de metal de transição organometálico. Em uma modalidade preferida, o catalisador consiste essencialmente de um ou mais compostos organometálicos de metal de transição. Os compostos organometálicos de metal de transição preferidos contêm um ou mais metais selecionados do grupo que consiste dos metais dos grupos IVB, VB, VIB VIIB, e VIII-B da Tabela Periódica dos Elementos. Uma classe mais preferida de compostos organometálicos de metais de transição adequados para uso como catalisadores no sistema de reação contem um ou mais metais selecionados do grupo que consiste dos metais do Grupo VIIIB da Tabela Periódica. Os compostos organometálicos de ferro são particularmente preferidos. Os catalisadores organometálicos de metais de transição preferivelmente contêm um ou mais ligantes quelatos. Exemplos não - limitativos de ligantes quelatos incluem acetilacetona, alquila ou ésteres de arila acetoacetato, gluconato, ciclopentadienil e suas combinações. Acetilacetona (acac) e os acetoacetatos são exemplos de ações ligantes quelatos preferidos. Uma classe de catalisadores organometálicos particularmente preferidos adequados para uso em sistemas de reação da invenção são aqueles descritos nas seguintes patentes norte-americanas, que estão totalmente incorporadas aqui por referência: US 5,587,414, US 6,288,200, US 6,908,875, US 6,750,310, US 6,288,255 e US 6,762,314.

[0024] Os compostos de metais de transição organometálicos preferidos são capazes de serem usados em mistura com o isocianato polifuncional. A fim de prover a compatibilidade suficiente de isocianato do catalisador à temperaturas ambientes, e para evitar instabilidades devido à auto-reações indesejáveis do isocianato antes de seu uso ou durante o processo de aplicação, é altamente desejável que o catalizador seja essencialmente livre de metal alcali ou compostos de metais terrosos alcalinos. É adicionalmente preferido que o catalisador seja essencialmente desprovido de outros compostos de metais capazes de causar auto-reações significativas do poliisocianato sob condições ambientais, particularmente compostos de estanho. Por "auto-reações significantes" significa as reacções dos grupos de isocianato com outros grupos de isocianato e/ou outros grupos químicos presentes na composição de isocianato polifuncional que são suficientes para interferir no uso do isocianato polifuncional ou na sua conservação sob condições de temperatura ambiente sob ar seco por pelo menos 24 horas, preferivelmente pelo menos 1 semana, mais preferivelmente pelo menos 2 semanas, ainda mais, preferivelmente pelo menos 4 semanas, ainda mais preferivelmente pelo menos 60 dias, e ainda mais preferivelmente pelo menos 180 dias. Desejavelmente, o isocianato livre teor (-NCO) do isocianato polifuncional, expresso em porcentagem em relação ao peso, não deve mudar por mais de um ponto percentual durante o armazenamento ou uso antes de sua aplicação ao substrato. Por "essencialmente livre" e "essencialmente desprovido" não significa que a composição total do catalisador contenha menos de 10% em peso no total (em relação ao peso total da composição do catalisador) de todos estes compostos desestabilizantes, mais preferivelmente menos de 1%, ainda mais preferivelmente menos de 0,5%, mais preferivelmente menos de 0,1%, e mais preferivelmente menos de 0,01% em peso. Idealmente, não deveria haver quantidades detectáveis dessas substâncias presentes na composição do catalisador.

[0025] Combinações de catalisadores de metal organotransição diferentes podem ser usadas se desejado. Os catalisadores de metal- organotransição preferidos podem, se desejado, ser usados em combinação com os catalisadores de uretano tradicionais, tais como aminas terciárias. Quando o catalisador é destinado a ser usado em contato direto com o isocianato polifuncional os tipos de aminas terciárias presentes, se houver, e seus níveis devem ser ajustados para prover a estabilidade suficiente do isocianato, como indicado acima. Em modalidades preferidas, os catalisadores de metal organotransição são os únicos catalisadores usados no sistema adesivo multicomponente.

[0026] O catalisador, ou catalisadores, podem ser empregados no sistema de reação como um ou mais correntes separadas, podem ser usados em combinação com um ou mais dos outros componentes do adesivo multicomponente, ou qualquer combinação destas alternativas. Em modalidades preferidas do sistema de reação, pelo menos um composto de metal de transição organometálico é misturado ao isocianato polifuncional. Está no escopo mais amplo, embora em geral menos preferido, usar catalisadores adicionais opcionais tais como aminas terciárias- em combinação com o poliol hidrofílico, com correntes separadas, ou qualquer combinação destes.

[0027] Nas modalidades mais preferidas do sistema de reação, o adesivo multicomponente consiste exatamente de dois componentes mutuamente reativos: uma corrente de isocianato polifuncional compreendendo pelo menos um metal de transição do catalisador organometálico, e uma segunda corrente que compreende pelo menos um poliol hidrofílico. O poliol hidrofilico é desejavelmente o ingrediente princípio do peso da segunda corrente. O isocianato polifuncional é desejavelmente o ingrediente princípio por peso da primeira corrente.

[0028] O adesivo multicomponente pode opcionalmente também conter outros ingredientes além do isocianato polifuncional, catalisador, e poliol hidrofílico. Outros tipos de aditivos conhecidos opcionais podem ser empregados. Exemplos não limitativos de aditivos opcionais que podem ser usadas incluem retardadores de fogo, tais como tri-(cloropropil) fosfato (TCPP), fosfatos triarilo tais como trifenil fosfato, melamina, resinas de melamina, e grafite; pigmentos, corantes, antioxidantes tais como fosfitos triarilo (ou seja, trifenil fosfato) e fenóis impedidos (ou seja, BHT, BHA, etc), estabilizadores de luz; agentes de expansão; material inorgânico; cargas orgânicas (distintos do material lignocelulósico usado no substrato), supressores de fumaça; ceras escória (ceras de hidrocarbonetos líquidos ou de baixa temperatura de fusão), agentes antiestáticos, agentes de desmoldagem interna, tais como sabões, ceras sólidas dispersas, silicones e ácidos graxos; diluentes líquidos inertes, especialmente diluentes não-voláteis tais como óleos de triglicerídeos (óleo de soja, óleo de linhaça, e similares) ; solventes, especialmente os solventes relativamente não voláteis tais como carbonato de propileno, biocidas, tais como ácido bórico; combinações destes; e similares. Os métodos para usar estes e outros aditivos opcionais conhecidos e os casos específicos e quantidades apropriadas do mesmo serão bem compreendidos por aqueles hábeis na matéria. Esses aditivos opcionais podem, se desejado, usados no todo ou em parte, como correntes de componente separado. Em modalidades preferidas, estes ingredientes opcionais, quando usados, são formulados nos dois sistemas de corrente discutidos acima.

[0029] A matéria-prima lignocelulósica, tipicamente na forma de pequenos fragmentos, fibras, partículas ou misturas destes, é pré-tratada com os componentes do adesivo multicomponente e moídas em um liquidificador, a fim de garantir a distribuição adequada do adesivo sobre as matérias-primas do substrato. A matéria prima do material adesivo lignocelulósico tratada, e então pré-formada, em uma massa solta antes de pressioná-la. Os montantes relativos dos diferentes ingredientes no adesivo multicomponente, tal como é aplicado ao substrato, pode variar consideravelmente. Em muitas modalidades, a razão entre o número de grupos isocianato (-NCO) para o número total de grupos de isocianato-reativo de hidrogênio ativo no adesivo multicomponente é entre 1:40 e 40:1. Em modalidades preferidas, essa relação de equivalentes de -grupos funcionais mutuamente reativos é 1:20-20:01, mais preferivelmente entre 1:10 e 10:01, e ainda mais preferencialmente entre 1:5 - 5:1. As relações de peso dos diversos componentes do adesivo multicomponente são ajustadas para prover o nível desejado de grupos funcionais mutuamente reativos.

[0030] O montante do catalisador usado no sistema adesivo multicomponente pode variar consideravelmente dependendo do tipo de catalisador usado, as condições de cura desejada, e o tempo de permanência desejado na prensa (o tempo de cura). A otimização dos níveis do catalisador para atingir os tempos mínimos de cura para um conjunto de condições de cura desejada será compreendido por aqueles hábeis na matéria. As orientações na seleção e uso de catalisadores de metal de transição organometálico podem ser encontrados nas seis referências de patentes citadas anteriormente e nos exemplos providos abaixo.

[0031] Também é provido um processo para a produção de compósitos lignocelulósicos. O processo emprega o sistema de reação descrito acima. O processo compreende as seguintes etapas: a) Prover um substrato lignocelulósico.

[0032] O substrato lignocelulósico preferivelmente compreende uma pluralidade de aderentes-lignocelulósicos. Mais preferivelmente, o substrato lignocelulósico consiste essencialmente de uma massa de partículas de lignocelulose.

[0033] Em modalidades opcionais do processo, as partículas de lignocelulose, tais como lascas de madeira e/ou fibras de madeira, podem ser combinadas com outros materiais particulados para a incorporação no compósito moldado de compressão final. Exemplos não limitativos de outros materiais particulados que podem ser usados nesta modalidade opcional incluem fragmentos de tapete, resíduos fragmentados não-metálicos automotivos, tais como resíduos de espuma e pedaço de tecido (as vezes referidos coletivamente como "luz cotão"), partículas de resíduos plásticos, matéria fibrosa orgânica ou inorgânica, combinações destes materiais e materiais similares. Nas modalidades preferidas do processo, o substrato é unicamente material particulado lignocelulósico, mais preferivelmente lascas de madeira do tipo usado na fabricação de placas de filamento orientado (OSB). Os tipos de materiais lignocelulósicos geralmente preferidos incluem- partículas e fibras de madeira, mas outros tipos de materiais lignocelulósicos podem opcionalmente ser usados tanto sozinhos como em combinação com o m-terial à base de madeira. Exemplos não-limitativos de materiais lignocelulósicos alternativos, apropriados para uso no processo inclui os subprodutos agrícolas, tais como palha, bagaço, cânhamo, juta, e materiais similares, produtos de resíduos de papel e celulose; combinações destes, e similares. b) Prover um adesivo multicomponente incluindo pelo menos um isocianato polifuncional, um poliol hidrofílico, e um catalisador.

[0034] O adesivo multicomponente minimamente compreende duas correntes mutuamente reativas, mas pode opcionalmente, compreender mais de duas correntes. As composições preferidas dos ingredientes essenciais do adesivo multicomponente (o isocianato polifuncional, poliol hidrofílico e. catalisador), bem como as quantidades absolutas e relativas destes ingredientes no sistema de reação são como discutidas acima. Em modalidades altamente preferidas, o sistema adesivo multicomponente é formulado em exatamente duas correntes químicas mutuamente reativas (componentes). As correntes são preferivelmente ambas líquidas sob as condições de uso, embora esteja dentro do escopo usar um ou mais componentes sólidos. Numa modalidade particularmente preferida, um componente (aqui referido como o primeiro componente), contém o isocianato polifuncional com o catalisador de metal de transição organometálico dissolvido ou disperso neste. O catalisador organometálico é preferivelmente solúvel no isocianato e usado em sua forma completamente dissolvida. O (segundo) componente oposto, nesta modalidade preferida, contém o poliol hidrofílico e quaisquer aditivos opcionais. c) Aplicar os componentes separados e mutuamente reativos do adesivo multicomponente ao substrato lignocelulósico, desejavelmente como correntes independentes sem qualquer pré-mistura dos componentes, em quantidades adequadas para a produção de um artigo compósito lignocelulósico ligado.

[0035] Em modalidades preferidas do processo, os componentes mutuamente reativos do adesivo multicomponente são aplicados ao substrato (massa particulada) separadamente uns dos outros. Este é preferivelmente feito usando portas separadas, bicos, ou discos para distribuir as correntes. Nesta modalidade preferida, as correntes mutuamente reativas do adesivo multicomponente não contatam entre si de forma significativa até que elas estejam na superfície do substrato. Embora geralmente menos preferido, está no escopo mais amplo da invenção pré-misturar os componentes mutuamente reativos do adesivo, no todo ou em parte, antes de sua aplicação no substrato. Entretanto, quando esta modalidade de pré mistura é efetuada é desejável que as correntes mutuamente reativas do adesivo multicomponente permaneçam separadas até pouco antes da mistura adesiva ser aplicada ao substrato. Preferivelmente, qualquer mistura das correntes mutuamente reativas deve ocorrer dentro de dois (2) -minutos da aplicação do adesivo ao substrato, mais preferivelmente dentro de um .(1) minuto, e ainda mais preferivelmente dentro de 30 segundos ou menos da aplicação do adesivo ao substrato. É desejável minimizar ou evitar reação entre as correntes mutuamente reativas até que o adesivo esteja em contato físico com o substrato. Quando o modo de pré-mistura do processo é realizado, as correntes químicas mutuamente reativas podem ser combinadas por meio de um aparelho misturador tal como um misturador estático ou dispositivo misturador invasivo. Independentemente de as correntes serem pré-misturadas ou aplicadas separadamente ao substrato, o aparelho de distribuição deve, preferivelmente, prover os meios, tais como bombas dosadoras, para controlar tanto as quantidades relativas das correntes como a quantidade absoluta de adesivo aplicado ao substrato. O aparelho de distribuição deve prever uma cobertura ampla e uniforme do substrato com o adesivo, ou seus componentes químicos mutuamente reativos. Os dispositivos tais como pulverizadores ou discos giratórios tipicamente usados na indústria de compósitos de madeira são adequados. Outros tipos de aparelhos de distribuição podem ser usados se desejado. Independentemente do tipo de aparelho de distribuição usado é   preferível que ele provê algum grau de atomização das correntes químicas durante suaaplicação ao substrato.

[0036] Em -modalidades preferidas do processo, um substrato lignocelulósico particulado, tal como uma massa de lascas de madeira é misturado em um aparelho de mistura durante ou imediatamente após a aplicação do adesivo multicomponente. Um misturador giratório pode ser usado como no atual estado da técnica. A mistura ajuda a prover uma distribuição uniforme do adesivo sobre todas as superfícies das partículas lignocelulósica. A aplicação do adesivo multicomponente misturando o substrato lignocelulósico particulado é particularmente preferida.

[0037] Seja qual for o modo de aplicação usado, não deve haver nenhuma reação significativa entre as correntes do componente químico mutuamente reativo do adesivo multicomponente antes de estar sobre a superfície do substrato lignocelulósico. Por "reação não significativa" significa que menos de 10 por cento em mol, preferivelmente menos de 5 por cento em mol, mais preferivelmente menos de 1 por cento em mol, ainda mais preferivelmente menos de a 0,5 por cento em mol, e mais preferivelmente menos de 0,1 por cento em mol dos grupos livres de isocianato, (-NCO) presentes na formulação original do adesivo multicomponente são consumidos pela reação entre as correntes do componente mutuamente reativo antes de ditas correntes entrarem em contato com o substrato lignocelulósico.

[0038] d) Formar e pressionar substrato do adesivo lignocelulósico tratado em condições adequadas para curar o adesivo e produção de um artigo compósito lignocelulósico ligado.

[0039] O substrato do adesivo lignocelulósico tratado, tipicamente um substrato particulado, é desejavelmente derramado em uma tela ou aparelho semelhante que se aproxima da forma do artigo lignocelulósico final. Esta etapa do processo é chamada de formação. Durante o estágio de formação as partículas lignocelulósicas são afrouxadamente embaladas e prontas para a prensagem a quente. Um dispositivo de constrangimento como uma caixa de formação é tipicamente usado para evitar que o suprimento solto derrame. Os especialistas na matéria saberão como formar o substrato de adesivo particulado tratado para atingir a espessura desejada no produto compósito de compressão moldado final. Durante a produção de placas de compressão moldadas (prensadas), tais como OSB, a operação de formação tipicamente ocorre imediatamente após a aplicação do adesivo ao substrato estiver concluída. A prensagem a quente final do substrato formado ocorre tipicamente dentro de uma hora da operação de formação. Desejavelmente, a prensagem a quente deve ocorrer o mais breve possível após o adesivo ser aplicado ao substrato, apesar atrasos tipicamente ocorrem durante a prática industrial. É preferível que a prensagem a quente se realize dentro de duas horas da aplicação do adesivo, preferivelmente dentro de 1 hora, ainda mais preferivelmente dentro de 30 minutos, ainda mais preferivelmente dentro de 20 minutos. Quanto mais tempo o adesivo se mantém em contato com o substrato lignocelulósico e exposto ao ambiente antes da prensagem, maior a extensão da pré-reação do isocianato pode ocorrer. A quantidade da pré- reação (pré-cura) é uma função do tempo, temperatura e umidade ambientes. Cada um desses fatores, conforme eles aumentam, tendem a aumentar a pré- cura. A pré-cura extensiva do isocianato pode interferir no desenvolvimento da ligação adesiva ideal na composição final e pode resultar em um compósito com propriedades mecânicas precárias.

[0040] Outra modalidade é a construção de compósitos de madeira com superfície e camadas de núcleo separadas. A placa de filamento orientado, por exemplo, é construída usando duas camadas de superfície e uma camada de núcleo, onde a orientação da superfície e comprimento do floco central são alternados por 90 graus. Isto proporciona propriedades mecânicas vitais e estabilidade dimensional a composição final. As camadas superficial e central podem ser tratadas com adesivos à base de isocianato ou adesivo tipo PF (resina de fenol formaldeído). A modalidade preferida usa adesivos do tipo MDI, em ambas as camadas superficial e central.

[0041] Uma vez que o. -substrato adesivo tratado é formado sobre uma superfície adequada, tipicamente uma tela ou uma placa de metal conhecida como uma placa rede, substrato formado é movido para uma prensa e a compressão moldada a uma temperatura de prensa e por um período de tempo (tempo de permanência na prensa) suficiente para prover a cura final do adesivo. A quantidade de pressão aplicada na prensa é suficiente para atingir a espessura e forma desejadas do compósito final. A Pressão pode ser opcionalmente conduzida em uma série de pressões diferentes (fases). A pressão máxima é tipicamente entre 200 psi e 800 psi, mas é mais preferencialmente de 300 psi e 700 psi. O tempo total de permanência na prensa, por um processo típico de fabricação OSB, é desejavelmente entre 6 segundos por milímetro de espessura do painel e 18 segundos por milímetro de espessura do painel, mas mais preferivelmente entre 8 segundos por milímetro de espessura do painel e 12 segundos por milímetro de espessura do painel. A prensagem é tipicamente realizada com carretéis de metal que exerça pressão atrás das placas de superfície de metal referidas como placas rede. As placas rede são as superfícies que entram em contato direto com o adesivo tratado provido (placa de pré-formas) durante a prensagem. As placas rede são tipicamente placas de aço carbono, mas as chapas de aço inoxidável às vezes são usadas. As estruturas metálicas das placas rede que entram em contato com o substrato adesivo lignocelulósico tratado são desejavelmente revestidas com pelo menos um agente de desmoldagem externa, a fim de prover a recuperação do produto sem danos. Os tratamentos de desmoldagem externa, apropriados para as superfícies de prensagem usada na produção de artigos lignocelulósicos de compressão moldada produzidos de substratos particulados e adesivos à base de isocianato, são bem conhecidos e seu uso será apreciado pelos especialistas na matéria. O uso de desmoldagem externa é menos importante quando a aproximação de três camadas (PF em cima, adesivo à base de isocianato no núcleo) é usada, mas ainda é desejável. Exemplos não limitativos de agentes de desmoldagem externa adequada incluem os sais de ácidos graxos, como sabonetes de oletato de potássio, ou outras-camadas-de baixa energia de superfície, sprays, ou camadas.

[0042] Uma vantagem importante do sistema e processo de reação, como anteriormente citado, é que as temperaturas de prensagem podem ser reduzidas sem aumentar o tempo de permanência de prensa. As temperaturas de prensagem preferidas no processo estão na faixa de 300°F a 400°F, preferivelmente mais de 325°F a 375°F. É uma característica particularmente surpreendente que a mesma vantagem de temperaturas reduzidas de prensagem pode ser alcançada mesmo quando os adesivos de resina PF de cura mais lenta são usados na superfície. Isso é surpreendente porque os ligantes PF usados nas camadas superficiais geralmente exigem temperaturas mais altas de prensagem quando usados na metodologia do estado da-técnica (ou seja, quando se usa o MDI direta no núcleo em vez do adesivo multicomponente à base de isocianato de acordo com a invenção). e) Recuperar o artigo lignocelulásico ligado.

[0043] O artigo compósito lignocelulósico de compressão moldada é removido da prensa e qualquer aparelho restante, tais como as telas de formação e placas de rede, é separado. As bordas rígidas são tipicamente aparadas. Os artigos recentemente prensados são às vezes submetidas a condicionamento por tempo determinado a uma temperatura ambiente especificada e umidade relativa, de modo a ajustar o teor de umidade da madeira a um nível desejado. Esta etapa condicionada é opcional. Em modalidades preferidas do processo, os artigos de compressão moldada são tipicamente placas planas, tais como placas de de filamento orientado (OSB). Entretanto, a produção de artigos lignocelulósicos de compressão moldada com formas tridimensionais mais complexas está no escopo da invenção.

[0044] Numa manifestação altamente preferida da modalidade deste processo, o catalisador é pré-misturado com o isocianato polifuncional e aplicado ao substrato como uma corrente reativa. O poliol hidrofílico é aplicado ao substrato como uma segunda corrente reativa. Em manifestações preferidas do processo, o adesivo multicomponente é- aplicado ao substrato lignocelulósico como exatamente duas correntes quicas mutuamente reativas. As correntes são mais preferivelmente aplicadas ao substrato ao mesmo tempo, embora esteja dentro do escopo mais amplo aplicar as correntes mutuamente reativas separadamente em qualquer ordem desejada.

[0045] Foi inesperadamente e surpreendentemente descoberto que os sistemas e processos de reação facilitam a produção de compósitos lignocelulósicos prensados, especialmente compósitos formados a partir de uma massa de mistura lignocelulósica particulada, em temperaturas de prensagem mais baixas sem um aumento no tempo de permanência na prensa. Foi descoberto ainda, inesperadamente, que o sistema e processo de reação facilitam a produção de compósitos lignocelulósicos de mistura de teor de umidade relativamente alto. A mistura com teor de umidade superior a 6% em peso pode ser usada, e a prensagem pode ser realizada em temperaturas de prensagem de 350 F ou até mesmo inferior as vezes. O teor de umidade da mistura pode ser até 15 por cento em peso, mas é desejavelmente na faixa de entre 8 e 14 por cento em peso, ainda mais preferivelmente entre 9 e 13 por cento em peso da mistura total. Esta maior flexibilidade em relação ao teor de umidade reduz a necessidade de pré-secagem da mistura. A pré-secagem pode ser às vezes completamente eliminada.

[0046] Quando os adesivos PF são usados na camada superficial, a mistura que é empregada nas camadas superficiais (PF ligado) pode ainda precisar ser seca para diminuir os níveis de umidade compatíveis com o uso do adesivo PF. Entretanto, a maior parte da mistura, que vai para a camada do núcleo e está ligada ao sistema adesivo multicomponente, pode conter níveis de umidade mais elevados (mencionado acima). Aqueles que estão familiarizados com a matéria apreciarão a escala de níveis de umidade na mistura que é mais adequada para o uso de resinas PF como adesivos.

[0047] Os sistemas e processos de reação aqui divulgados são particularmente adequados para a produção de placas de filamento orientado (OSB). Entretanto, os sistemas e processos de reação podem ser aplicados à produção de outros tipos de compósitos lignocelulósicos de compressão moldada. Esses outros tipos de compósitos incluem, mas não são limitados a, placa fibrosa de densidade média (MDF), placa de partícula, placa de palha, placa de casca de arroz, madeira compensada, madeira serrada laminada (LVL) e similares.

[0048] Os pesos moleculares, os pesos equivalentes, e as funcionalidades de grupo aqui referidos são o número padrão para os compostos poliméricos ou oligoméricos salvo indicação em contrário. Os pesos moleculares, os pesos equivalentes, e as funcionalidades de grupo aqui referidos para os compostos puros são absolutos, salvo indicação em contrário. Os pesos moleculares, os pesos equivalentes, e as funcionalidades de grupo para misturas de compostos puros do mesmo tipo são o número padrão salvo indicação em contrário.

[0049] Os termos "consistem essencialmente de", consiste essencialmente de", e "consistindo essencialmente de", no contexto da presente especificação são entendidos que a composição referida pelo termo é livre de quantidades suficientes de quaisquer espécies (não especificadas como sendo presentes) para produzir uma alteração perceptível nas propriedades ou comportamento da composição que é referido como relevante para a prática da invenção.

[0050] Os especialistas na matéria irão apreciar muitas variações possíveis no escopo da presente invenção. A invenção é adicionalmente ilustrada pelos seguintes exemplos específicos, que não devem ser interpretados como limitativos. Exemplos:

[0051] Poliol A, um poliol líquido de poliéter de glicerol iniciado de Huntsman Corporation. Este poliol de poliéter hidrofílico tem -um peso equivalente a aproximadamente 330 e contém mais de 50% em peso de unidades de oxietileno.

[0052] Iso A; um poliisocianato polimetileno de polifenileno polimérico [PMDI] catalisado com 90 ppm (peso, base à base de Fe) acetilacetonato de ferro. O poliisocianato é uma mistura de isômeros diisocianato de difenilmetano, e oligômeros superiores (3 anel e superior) da série MDI. Este isocianato tem um conteúdo de grupo de isocianato livre (- NCO) de aproximadamente 31% em peso e uma viscosidade a 25°C de aproximadamente 170 cps. Tem uma funcionalidade de grupo de isocianato de número padrão (-NCO) de aproximadamente 2.7.

[0053] Iso B, um poliisocianato polimetileno de polifenileno polimérico [PMDI] de Huntsman Corp. Este isocianato, que não tem catalisador adicionado, é uma mistura de isômeros de diisocianato difenilmetano, e oligômeros superiores (3 anel e superior) da série MDI. Tem um conteúdo de grupo livre de isocianato (-NCO) de aproximadamente 31% em peso e uma viscosidade a 25°C de aproximadamente 170 cps. Tem uma funcionalidade de grupo de isocianato de número padrão (-NCO) de aproximadamente 2.7.

[0054] Cera emulsionada EW-58H, produzida por Borden Corp. Esta é uma cera escória de hidrocarboneto emulsionada em água.

[0055] O ligante de resina de fenil formaldeído líquido GP 3121 e GP 3110 RESI-STRAND ® é usado para tratar flocos usados nas camadas central e superficial, respectivamente, produzido por Georgia PacificCorp.

[0056] Os flocos de madeira Aspen (Populus sp.) preparados na Universidade de Maine.

[0057] Agente de s desmoldagem termoendurecíve1 STONER E497, produzido por Stoner Inc.

Procedimento para fabricação de floco da placa:

[0058] Os filamentos de madeira foram produzidos no Engineered Wood Advanced Composite Center (AEWC), localizado na Universidade do Maine em Bangor. As toras Aspen foram colhidas, descascadas e enviadas em novembro de 2006. As toras foram desfiadas em um desfiador anelar Carmanah 12/48 rodado em 638 RPM. Duas facas descartáveis foram usadas com um ângulo de faca de 33° e um ângulo contra faca (recuo) de 70°. A projeção da faca foi ajustada em 0,025", e medida com um calibre de discagem para garantir uma tolerância de no máximo +/- 0.002". Os filamentos foram então secos em teores de umidade desejados num secador de força vertente de transporte Bros Koch, a uma temperatura aproximada de 200°F.

[0059] Um montante pré-pesado dos filamentos correspondentes a ambas as superfícies ou um núcleo foi colocado dentro de um misturador de disco de fiação de bobina atomizado. O misturador é de 6' de diâmetro, 3' profundidade e foi rodado em 15 rpm. O disco giratório EL-4 foi rodado em aproximadamente 12.000 rpm.

[0060] O 1igante e, quando necessário, o poliol foi bombeado para o misturador em uma base da perda de peso através de uma bomba peristáltica Masterflex usando tubo de Tygon n° 24. A cera emulsionada foi aplicada usando um atomizador de pulverização aérea, modelo JBC SS ^ com uma ponta SU-22, a pressão de ar ajustada em aproximadamente 20 psi. O ligante e a cera foram introduzidos a uma taxa de 110 ml/min, enquanto que o poliol foi adicionado a uma taxa de 30m1/min. A menor velocidade para o poliol foi para garantir a cobertura uniforme de uma quantidade relativamente pequena de poliol.

[0061] A formação foi realizada usando técnicas de armazenagem manual. Uma placa rede de aço 4'x 8' de calibre 18 pulverizada com desmoldagem termoendurecível STONER E497 foi colocada em cima de uma mesa de armazenagem de transferência de bola. Uma caixa em forma de madeira de 6 "x 32" x 48" foi então colocada em cima das redes. Um emaranhamento de três camadas aleatórias orientadas foi então formado. A formação foi então cuidadosamente removida e os fios em excesso ao longo das bordas colocados de volta no emaranhamento. A rede VOC foi então colocada em torno do emaranhamento (veja próxima seção) e uma folha de rede correspondente colocada em cima. Este conjunto foi então transferido para a prensa.

[0062] O sistema de coleta VOC usado para coletar as emissões provenientes da prensa consistiu em uma rede emoldurada vedada, e uma configuração de coleta de vapor VOC.

[0063] A rede de alumínio era de ^ de espessura com dimensões de identificação de 41" x 89" e dimensões OD de 46" x 94". A rede tinha uma ranhura de ^" x ^", arredondadas nos cantos, maquinadas nas superfícies superior e inferior permitindo a colocação de uma vedação de esponja de silicone redonda de 6 mm. A vedação foi acima da superfície da rede, garantindo um selo intacto, mesmo durante as etapas de descompressão no final do ciclo de prensagem.

[0064] Para o sistema de entrada de ar na rede fechada, um tubo de entrada de ar externo, correndo de um portal lateral em frente ao centro da parte traseira do quadro foi usada. A conexão traseira foi feita através de um distribuidor, enviando ar do tubo de entrada através de 5 orifícios de entrada de ar perfurados na rede. Isto permitiu uma circulação de ar limpando o painel uma vez que o aspirador foi retirado da frente. A corrente de vapor VOC foi esgotada por meio de um sistema de saída de ar consistindo de quatro portas de ^" perfuradas na frente da rede. Essas portas foram conectadas usando tubos de Teflon e cobre, conduzindo tudo a um tubo de saída de cobre principal. Este tubo de saída único permitiu a rápida e fácil conexão do tubo de Teflon ao sistema de coleta de vapor (descrito abaixo) uma vez que a montagem do emaranhamento foicolocada na prensa.

[0065] A metodologia para coletar os gases emitido pela prensa estão incorporados integralmente aqui pela seguinte referência: Jiang et al, 2002, Forest Products Journal, 52 (11/12): 66-11.

[0066] Os emaranhamentos 32"x 48" foram prensados numa prensa hidráulica quente Erie Mill 4'x8' de 1800 ton. Os carretéis foram aquecidos a uma temperatura alvo de 350°F (177C°) usando dois aquecedores de óleo quente Mokon, cada um com duas zonas. Cada cilindro tem 4 termopares de fibra óptica incorporados que registraram a temperatura do cilindro. O controlador lógico programável prensa (PLC), controlou a posição da prensagem coletada, pressão e temperatura do cilindro em intervalos de um segundo e os transferiu para um arquivo de Excel. A prensa foi executada no controle de posição para uma espessura alvo de 0,719". A prensa foi ajustada para começar seu ciclo no primeiro contato do emaranhamento com ambos os cilindros (~ 5.5"). A primeira etapa levou 45 segundos para obter a espessura alvo. Essa posição foi mantida por entre 135-240 segundos dependendo do tratamento. Três etapas de descompressão foram usadas, cada qual com duração de 15 segundos.

[0067] Quando os painéis foram retirados da prensa, eles foram etiquetados e, em seguida, cortados em 32"x80" em uma serra de mesa. Os painéis foram medidos por peso, espessura, volume e densidade. Os painéis foram então empilhados a quente.

[0068] Em seguida os painéis que pressionam os painéis foram acondicionados em 21°C e 41% de umidade relativa a um conteúdo de umidade de equilíbrio final de aproximadamente 7%. As amostras para as propriedades físicas e mecânicas foram cortadas dos painéis de teste usando um padrão de corte predeterminado.

[0069] Os compostos orgânicos voláteis (VOCs) foram analisados por diversos métodos analíticos. Os VOCs foram coletados na água e no dispositivo de cloreto de metileno no trem de coleta do VOC. Três métodos analíticos foram usados para identificar e quantificar os compostos químicos presentes nas emissões do VOC. A espectrometria de massa da cromatografia gasosa (GC/MS) foi usada para determinar o fenol e o benzeno presentes no cloreto de metileno. O detector de ionização de cromatografia gasosa foi usado para identificar e quantificar a quantidade de metanol presente no VOC. O espectrofotômetro de ultravioleta (UV) foi usado para determinar a quantidade de formaldeído presente nas soluções de água.

[0070] Os painéis flakeboard foram prensados de acordo com o referido método. A tabela 1 descreve os exemplos de construção do painel que são relevantes para a invenção. Todos os aditivos estão em parte por peso base. A tabela 2 mostra as propriedades de emissão física, mecânica e prensagem do painel testado para cada exemplo descrito na tabela 1. Tabela 1: Detalhes de produção e propriedades do painel

*Indica exemplos comparativos ** Indica um exemplo de acordo com a invenção Tabela 2: Propriedades de emissão física, mecânica e prensagem do painel flakeboard

[0071] Como pode ser vista na Tabela 2, o exemplo 3 mostra melhorias nas propriedades física e mecânica, e uma redução nas emissões da pressão em comparação com o ligante líquido fenol formaldeído (PF) do exemplo 2. Além disso, o exemplo 3 demonstra propriedades físicas e mecânicas comparáveis ao painel MDI 100% ligado descrito no exemplo 1. Além disso, essas propriedades físicas e mecânicas comparáveis são obtidas com uma redução significativa temperatura de pressão e no maior teor de umidade do floco. Devido a esta redução na temperatura de pressão, as emissões de formaldeído e energia para aquecer a prensa são significativamente reduzidas no exemplo 3 (em relação ao exemplo 1). Além disso, o exemplo 3 demonstra que é possível ligar os compósitos lignocelulósicos ao alto teor de umidade do floco para permitir a economia de energia e emissões reduzidas no secador.

[0072] Os exemplos seguintes (exemplos 4 e 5) mostram a vantagem da adição do poliol separado do ligante MDI. O pré-polímero MDI é produzido adicionando 15 pbw de poliol A a 85 pbw do ligante Iso A. Esses componentes foram então colocados em um forno aquecido a 60°C por 12 horas. O pré-polímero resultante teve uma porcentagem e viscosidade de NCO de aproximadamente 27 porcento e 650 centipoises a 25°C respectivamente. O pré-polímero no exemplo 5 é mostrado para demonstrar a vantagem de adicionar os dois componentes separadamente. Tabela 3: Detalhes de produção e propriedades do painel

Tabela 4: Propriedades de emissão física, mecânica e prensagem do painel flakeboard

[0073] Uma comparação dos exemplos 4 e 5 mostra uma melhoria nas propriedades do painel compósito ao usar um ligante de acordo coma invenção. Os painéis produzidos com um sistema ligante de acordo com a invenção (exemplo 4) mostram propriedades mecânicas e durabilidade superiores as de um pré-polímero equivalente, sistema componente simples- (exemplo 5).

Claims (2)

1. Processo para produção de artigos compósitos lignocelulósicos prensados, caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) prover um substrato lignocelulósico consistindo essencialmente de uma massa de partículas lignocelulósicas; b) prover um adesivo multicomponente compreendendo um isocianato polifuncional, um poliol hidrofílico orgânico, e um catalisador organometálico de metal de transição compreendendo pelo menos um metal selecionado do grupo consistindo de metais do grupo IVB, VB, VIB, VIIB e VIIIB da Tabela Periódica de Elementos, em que o adesivo é formulado de duas correntes separadas, uma das duas correntes separadas compreendendo o isocianato polifuncional e o catalisador organometálico de metal de transição, e a outra corrente compreendendo o poliol hidrofílico orgânico; c) aplicar as duas correntes separadas do adesivo independentemente uma da outra e sem qualquer pré-mistura das correntes ao substrato lignocelulósico em quantidades apropriadas para a produção de um artigo compósito lignocelulósico ligado; d) formar e prensar, em uma temperatura na faixa de 148,9°C a 204,4°C (300°F a 400°F), o substrato lignocelulósico sob condições apropriadas para curar o adesivo e produzir um artigo compósito lignocelulósico ligado; e e) recuperar o artigo lignocelulósico ligado.

2. Processo para produção de artigos compósitos lignocelulósicos prensados de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o poliol orgânico hidrofílico compreende um poliol de poliéter em que os segmentos de oxietileno somam mais de 50% do peso do poliol e o catalisador organometálico de metal de transição compreende pelo menos um composto orgânico de ferro e preferencialmente pelo menos um ligante quelato.