DE60113393T3

DE60113393T3 - Klebstoffzusammensetzungen aus pflanzlichem protein

Info

Publication number: DE60113393T3
Application number: DE60113393T
Authority: DE
Inventors: S. Frank TROCINO
Original assignee: Heartland Resource Technologies LLC
Current assignee: Heartland Resource Technologies LLC
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: WO2001059026A2; EP1268702A2; CA2400747A1; EP1268702B2; WO2001059026A3; EP1268702B1; DE60113393D1; AU2001238164A1; ATE304583T1; DE60113393T2

Description

Verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht Priorität aus der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/181,938, eingereicht am 11. Februar 2000.
Gebiet der Erfindung
Klebstoffzusammensetzungen auf Sojaproteinbasis und Verfahren zur Herstellung derselben werden bereitgestellt. Die Klebstoffe werden durch Copolymerisieren von Protein hergestellt, das mit Methylolgruppen funktionalisiert ist, und wenigstens einem Comonomer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylolharnstoff, Tetramethylolketon und Trimethylolmelamin. Bevorzugte hydrolysierte Pflanzenproteine schließen hydrolysiertes Sojaprotein ein, welches aus Sojamehl erhalten wurde.
Hintergrund der Erfindung
Die Auswahl von Rohmaterial sehr alter Verfahren war begrenzt. Stärke, Blut- und Kollagenextrakte aus Tierknochen und versteckte Nahrungsteile waren die frühen Quellen. Etwas später wurde der Bereich von Rohmaterialien, die in Klebstoffen verwendet wurden, ausgedehnt, um Milchprotein und Fischextrakte einzubeziehen. Diese frühe Stärke und Klebstoffe auf Proteinbasis litten an einer Anzahl von Nachteilen. Allgemein fehlte die Dauerhaftigkeit, und sie waren auch in der Lage, Langzeitfestigkeit nur so lange zu halten, als sie trocken gehalten wurden.
Klebstoffe auf der Basis von Sojamehl kamen während des 1. Weltkriegs allgemein in den Handel. Um geeignetes Sojamehl für die Verwendung in diesen frühen Klebstoffen zu erhalten, mußte das Öl aus dem Sojamehl extrahiert werden und das Mehlgrundmaterial zu einem extrem feinen Mehl vermahlen werden. Diese frühen Sojabohnenklebstoffe litten an den gleichen Nachteilen wie andere frühe Klebstoffe auf Proteinbasis, und deren Verwendung war streng auf innere Anwendungen begrenzt.
In den Zwanzigerjahren wurden Phenol-Formaldehyd- sowie Harnstoff-Formaldehyd-Harze erstmals entwickelt. Phenol-Formaldehyd- und Harnstoff-Formaldehyd-Harze sind äußerlich dauerhaft und werden im Gegensatz zu den Klebstoffen auf Proteinbasis, wie den frühen Sojamehlklebstoffen, bei der Verwendung gehärtet. Die Phenol-Formaldehyd- und Harnstoff-Formaldehyd-Harze, die auch als ”hitzehärtbare Polymerklebstoffe” bezeichnet werden, leiden an einer Anzahl von Nachteilen, deren größter die hohen Kosten der Rohmaterialien waren. Diese Klebstoffe demonstrierten jedoch überlegene Dauerhaftigkeit im Vergleich mit jedem der Stoffe auf Proteinbasis. Der 2. Weltkrieg setzte die rasche Entwicklung dieser Klebstoffe für wasser- und witterungsbeständige An wendungen, wie für äußere Anwendung, fort. Die niedrigen Kosten fortgesetzter Klebstoffe auf Proteinbasis waren aber geeignet beispielsweise für äußerliche Aufbringungen. Die niedrigen Kosten von Klebstoffen auf Proteinbasis blieben bei der Verwendung in inneren Anwendungen jedoch erhalten.
Nach dem 2. Weltkrieg investierte die petrochemische Industrie Unsummen von Geld in der Forschung und Entwicklung zur Erzeugung und Ausdehnung neuer Märkte für Petrochemikalien. Innerhalb von mehreren Jahren wurden die kostspieligen Rohmaterialien, die bei der Herstellung sehr härtbarer Klebstoffe verwendet wurden, billige Massenchemikalien. In den Sechzigerjahren war der Preis von Klebstoffen auf petrochemischer Basis bereits so niedrig geworden, daß sie Proteinklebstoffe vom Markt verdrängten.
Zusammenfassung der Erfindung
In den vergangenen Jahren sind die Kosten von Petrochemikalien, die als Rohmaterialien in hitzehärtbaren Harzen verwendet wurden, so sehr gestiegen, daß Klebstoffe auf Proteinbasis auf den gleichen Märkten konkurrenzfähig sind, die heute von hitzehärtbaren Klebstoffen besetzt werden. Ein Klebstoff auf Proteinbasis, der den Kostenvorteil von Proteinen als Rohmaterial mit der überlegenen Dauerhaftigkeit von außen kombiniert, charakterisiert hitzehärtbare Klebstoffe als wertvolle Ausgangsstoffe. Der Klebstoff wird durch Copolymerisieren von hydrolysiertem Sojabohnenprotein und Comonomeren, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylolharnstoff, Tetramethylolketon und Trimethylolmelamin, wie sie derzeit in hitzehärtbaren Klebstoffen verwendet werden, hergestellt.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Klebstoff vorgesehen, der ein Copolymer eines Sojaproteins mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen und mindestens ein Comonomer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylolharnstoff, Tetramethylolketon und Trimethylolmelamin, einschließt.
Nach einem Aspekt der ersten Ausführungsform umfaßt das Sojaprotein zum Beispiel hydrolysiertes Sojaprotein.
Nach einem anderen Aspekt der ersten Ausführungsform umfaßt das pflanzliche Protein das Sojamehl mit etwa 40 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% und einen Ölgehalt geringer als etwa 11 Gew.-% eines Sojaproteins.
Nach noch einem anderen Aspekt der ersten Ausführungsform schließt der Klebstoff einen Verbund ein.
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bekommt man ein Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffes, wobei das Verfahren die Stufen einschließt: Man stellt ein denaturiertes Sojaprotein zur Verfügung, funktionalisiert das Sojaprotein mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen, um dabei ein methyloliertes Sojaprotein zu ergeben, stellt, ein Comonomer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylolharnstoff, Tetramethylolketon und Trimethylolmelamin, bereit, bereitet eine Lösung, die das methylolierte Sojaprotein und das Comonomer umfaßt, hält die Lösung auf einer erhöhten Temperatur, bei der das methylolierte Sojaprotein und das Comonomer polymerisieren, gewinnt einen Klebstoff, wobei der Klebstoff das Polymerisationsprodukt des methylolierten Sojaproteins und des Comonomers umfaßt.
Nach einem Aspekt der zweiten Ausführungsform umfasst die Stufe, in der ein hydrolysiertes Sojaprotein erhalten wird, die Stufen, in denen man eine Mehrzahl von Sojabohnen bereitstellt, wobei die Sojabohnen ein Sojaprotein umfassen, die Sojabohnen zu Sojamehl verarbeitet und das Sojaprotein hydrolysiert. Die Stufe der Verarbeitung der Sojabohnen zu Sojamehl kann einschließen, daß man die Sojabohnen einem Verfahren unterzieht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus der Lösungsmittelextraktion, der Extrusion und dem Ausstoßen/Expansion und der Gewinnung eines Sojamehls besteht.
In einem weiteren Aspekt der zweiten Ausführungsform schließt die Stufe der Denaturierung des Sojaproteins die Stufen ein, in denen man eine wäßrige alkalische Lösung des Sojaproteins bildet und die Lösung auf einer erhöhten Temperatur hält und dabei ein denaturiertes Sojaprotein bildet. Die Stufe der Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des Sojaproteins kann die Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des Sojaproteins und eines Phasenüberführungskatalysators, wie von Polyethylenglykol, einer quaternären Ammoniumverbindung und Tris-(dioxa-3,6-heptyl)-amin einschließen. Die Stufe einer Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des Sojaproteins kann auch die Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des Sojaproteins und eines Antioxidationsmittels, wie Tertiärbutylhydrochinon und butyliertes Hydroxyanison einschließen. Die Stufe einer Bildung von wäßriger alkalischer Lösung des Sojaproteins kann die Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des Sojaproteins und von Harnstoff einschließen.
In noch einem anderen Aspekt der zweiten Ausführungsform enthält die Stufe der Funktionalisierung des denaturierten Sojaproteins mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen, wodurch man ein methyloliertes Sojaprotein bekommt, das Umsetzen des denaturierten Sojaproteins mit Formaldehyd in einer basischen Lösung bei erhöhter Temperatur, wobei ein methyloliertes Sojaprotein gebildet wird.
In noch einem anderen Aspekt der zweiten Ausführungsform umfaßt die Stufe, bei der man ein Comonomer mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen zur Verfügung stellt, die Stufe, bei der man eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Harnstoff, Aceton und Melamin, zur Verfügung stellt und die Verbindung mit Formaldehyd in einer basischen Lösung bei erhöhter Temperatur umsetzt, wobei ein Comonomer mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen erhalten wird. Die Stufe der Funktionalisierung des denaturierten Sojaproteins mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen und die Stufe, bei der man ein Comonomer mit einer Mehrzahl von Methyololgruppen zur Verfügung stellt, kann in einer einzigen Reaktionsmischung durchgeführt werden.
Bei noch einem weiteren Aspekt der zweiten Ausführungsform umfaßt die Stufe der Aufrechterhaltung die Lösung bei erhöhter Temperatur, wobei das methylolierte pflanzliche Protein und das Copolymer polymerisieren, dass dabei die Lösung auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, wobei eine Methylolgruppe des Sojaproteins und eine Methylolgruppe des Comonomers einer Kondensationsreaktion unterliegen, bei der ein Wassermolekül freigesetzt wird und eine reaktive Ether bindung gebildet wird, wobei die Etherbindung derart reagiert, daß eine Formaldehydgruppe freigesetzt und eine Methylenbrücke gebildet wird. Die Stufe einer Aufrechterhaltung der Lösung bei erhöhter Temperatur kann auch die Aufrechterhaltung einer Lösung bei einer erhöhten Temperatur einschließen, wobei eine Amingruppe des Sojaproteins und eine Methylolgruppe des Comonomers einer Kondensationsreaktion unterliegen, so daß ein Wassermolekül freigesetzt und eine Methylenbrücke gebildet wird.
Bei noch einem anderen Aspekt der zweiten Ausführungsform schließt die Methode weiterhin die Stufe ein, in der eine feste Substanz bereitgestellt wird, die feste Substanz mit der Lösung vermischt und ein Verbundwerkstoff gewonnen wird. Der Verbundwerkstoff kann eine Faserplatte sein. Die feste Substanz kann ein landwirtschaftliches Material, wie Maisstengelfasern, Pappelfasern, Holzspäne und Stroh enthalten.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die folgende Beschreibung und die Beispiele erläutern eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail. Die Fachleute werden erkennen, daß es zahlreiche Varianten und Abwandlungen dieser Erfindung gibt, die vom Erfindungsgedanken erfaßt werden. Demnach sollte die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform nicht notwendigerweise den Erfindungsgedanken beschränken.
Die vorliegende Erfindung beschreibt die Copolymerisation von Sojabohnenprotein und methylolierten Verbindungen. Geeignete Verbindungen sind ausgewählt unter methyloliertem Harnstoff, Melamin und Aceton ein. Die Klebstoffe können unter Verwendung irgendwelcher anderer geeigneter Verbindungen über die Reaktion mit Formaldehyd als Stufe in dem Verfahren der Herstellung des Klebstoffes methyloliert werden.
In der Vergangenheit bestand der Wert einer Vernetzung von Formaldehyd mit einem Protein darin, das Protein unlöslich zu machen und das Protein zu verharzen. Formaldehyd verbessert auch die Löslichkeit und stabilisiert das Protein in dem gelösten Zustand. Die Klebstoffe der bevorzugten Ausführungsformen beruhen auf der Basis eines löslichen Proteins. Das lösliche Protein wird mit Formaldehyd unter Bildung von Methylolderivaten umgesetzt. Methylolhaltige Proteine reagieren mit anderen Methylolverbindungen unter Bildung hitzehärtbarer Harze. Diese hitzehärtbaren Harze werden dann zur Bildung von äußeren Harzen vernetzt.
Harnstoff und Melamin sind zusammen mit Formaldehyd die grundlegenden Reagenzien, die die gemeinsamen Aminoharze bilden. Drei Reaktionen sind in der Bildung der Harze involviert: Methylolierung, Kondensation und Methylenbrückenbildung. Bei der Methylolierung reagiert Formaldehyd mit Harnstoff und Melamin in Gegenwart eines sauren oder basischen Katalysators, unter Zugabe einer Methylolgruppe pro Molekül der primären Aminogruppen. Die sekundären und primären Aminogruppen von Proteinen unterliegen auch einer Methylolierung mit Formaldehyd in Gegenwart eines sauren oder basischen Katalysators. In der Kondensationsrektion wird Wasser zur Bildung einer Polymerkette oder eines Netzwerks freigesetzt. Dies ergibt sich aus der nachfolgenden Methylenbrückenbildung: RNH-CH₂OH + H₂NR → RNH-CH₂NH-R + H₂O
Die Kondensation und Methylenbrückenbildungsstufe führt zu der Polymerisation und Vernetzung der methylierten Moleküle.
Das Sojaprotein
Eine der Komponenten der Klebstoffe ist ein aus Sojabohnen erhaltenes Protein. Die Sojabohnenpflanze gehört zu der Familie der Leguminosen. Der Proteingehalt der Sojabohnen ist typischerweise etwa 40 Gew.-%. Nach der Entfernung der Hülsen und des Öls aus der Sojabohne (”Entfettung”) hat das resultierende Produkt, das als entfettetes Sojamehl bezeichnet wird, typischerweise einen Proteingehalt von etwa 40 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%.
Sojamehl erhält man typischerweise aus Sojabohnen durch Abtrennung der Gesamtheit oder eines Teils des Öls aus der Sojabohne. Sojamehl erhält man typischerweise aus Sojabohnen durch Lösungsmittelextraktion, Extrusion oder Austreiben/Expansionsmethode.
Bei Lösungsmittelextraktionsmethoden werden Sojabohnen, die in die Verarbeitungsanlage eintreten, gesiebt, um zerstörte Bohnen und Fremdmaterialien zu entfernen, und dann werden sie zu Flocken zerkleinert. Das Sojabohnenöl wird von den Flocken durch Extraktion mit einem Lösungsmittel, wie Hexan, abgetrennt. Geeignete Extraktionsapparaturen sind in der Technik wohlbekannt und können beispielsweise Gegenstromextraktoren sein. Nach der Entfettung verlassen Flocken den Extraktor, und restliches Lösungsmittel wird durch Erhitzen und Vakuum entfernt. Sojamehlprodukt, das durch Lösungsmittelextraktionsmethoden hergestellt wurde, enthält im wesentlichen kein Öl und etwa 40 bis 50 Gew.-% Protein.
Bei Extrudiermethoden werden, nachdem die Sojabohnen gesiebt und zu Flocken verarbeitet wurden, die Flocken unter Bedingungen von Druck und Feuchtigkeit in einem Extrusionsapparat erhitzt. Geeignete Extraktionsvorrichtungen sowie in der Technik bekannte Vorrichtungen einschließlich beispielsweise horizontaler Schneckenextrudiereinrichtungen kommen in Betracht. Sojamehl aus Extrusionsmethoden enthält typischerweise etwa 5–9% Öl und etwa 40–48% Protein. Bei bevorzugten Ausführungsformen werden Sojabohnen, die in einem Extrudierverfahren entfettet wurden, bevorzugt in einem Extrusionsverfahren behandelt, und zwar wegen ihrer geringeren Kosten und wegen der in dem verbesserten Sojamehl verbliebenen kleinen Ölmenge, die die Feuchtigkeit zur Rückhaltung der Klebstoffe verbessert. In einem Lösungsmittelextraktionsverfahren entfettete Sojabohnen oder in irgendeinem anderen Verfahren entfettete Sojabohnen oder irgendein anderes Verfahren können auch zweckmäßig für die Verwendung in den Klebstoffen nach den bevorzugten Ausführungsformen geeignet sein.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Sojamehl ist die Expansions/Austreibmethode. Diese Methode wurde gegenüber anderen Methoden populär, da die Qualität der Nebenprodukte, die produziert wurden, sowie die Freiheit von Umweltgefahren verbunden mit der Lösungsmittelextraktionsmethode, fortfiel. In der Expansions/Austreibmethode werden die rohen Sojabohnen durch eine Reihe von Schneckenpressen, Sieben und Beschickungen mit gesteuerter Geschwindigkeit in die Ausdehnungsvorrichtungen eingespeist. Die inneren Ausdehnungskammern und Mahlwerkzeuge erzeugen extreme Temperatur- und Druckbedingungen, typischerweise von etwa 375 bis etwa 425 psi. Die Ölzellen der Bohne werden zerbrochen, wenn das Produkt in Schlammform die Expandiervorrichtung verläßt und der Druck bis Atmosphärendruck abfällt. Die hohe Reibungstemperatur, typischerweise zwischen etwa 150°C und etwa 177°C, kocht das Mehl und Öl, was ein Produkt hoher Qualität ergibt. Etwa die Hälfte der 12% Feuchtigkeit, die in der rohen Sojabohne vorhanden sind, wird als Wasserdampf abgegeben, wenn der Schlamm die Expandiereinrichtung verläßt. Das Wasser und der Wasserdampf vermischen sich in der Expandiereinrichtung, wobei sie das Schlammfluid halten und das Kochverfahren unterstützen. Der heiße Sojamehlschlamm wird dann zu einer kontinuierlichen Ölaustreibungseinrichtung geschickt. Das Mehl wird unter Druck ausgepreßt und das freie Öl ausgetrieben. Das Öl und das Mehl werden dann getrennt und gewonnen. Das Sojamehl verläßt die Presse sowohl als Pulver als auch als Klumpen, die dann mit einer Hammermühle vermahlen werden können, um annehmbare Raumdichte und Konsistenz zu bekommen. Das Produkt kann durch einen Kühler geschickt werden, wo Wärme extrahiert wird. Das Endprodukt des expandierten/ausgetriebenen Sojamehls enthält typischerweise etwa 7 bis 11% Öl, etwa 42 bis 46% Protein, beides auf Trockenbasis. Lösungsmittelextraktion des Mehls ergibt ein Produkt, das typischerweise weniger als etwa 0,1% Öl und etwa 48% Protein enthält.
Um ein für die Verwendung in Klebstoffen der bevorzugten Ausführungsformen geeignetes Sojamehl zu produzieren, wird es zu feinem Mehl vermahlen. Typischerweise wird das trockene Mehl so vermahlen, daß im wesentlichen die Gesamtheit des Mehls durch ein Sieb mit 65 Maschen geht.
Bei bevorzugten Ausführungsformen enthält das Sojamehl etwa 44 Gew.-% oder mehr Protein. Sojamehle mit geringerem Proteingehalt können auch in bestimmten Ausführungsformen zweckmäßig sein. Sojamehl mit verschiedenen Ölgehalten können in bevorzugten Ausführungsformen verwendet werden.
Das Sojaprotein in Sojamehl ist ein Kugelprotein, das aus einer Polypeptidkette aus Aminosäuren sowie Monomereinheiten aufgebaut ist. Proteine enthalten typischerweise 50 bis 1000 Aminosäurereste je Polypeptidkette. Die Aminosäuren sind durch Peptidbindungen zwischen den alpha-Carboxylgrupen und den alpha-Aminogruppen benachbarter Aminosäuren verbunden, worin die alpha-Aminogruppe des ersten Aminosäurerests der Polypeptidkette frei ist. Die Mehrheit der Aminosäurereste in Proteinen neigt dazu, hydrophob zu sein und als solches nicht sehr gut wasserlöslich zu sein. Die Molekülstruktur von Sojaproteinen enthalten einen hydrophoben Bereich, der in einem hydrophilen Bereich eingeschlossen ist, so daß viele der polaren Gruppen nicht verfügbar sind. Die kugelförmige Gestaltung der Proteine in wäßriger Lösung ist eine Folge der Tatsache, daß die Proteine eine Oberfläche so klein wie möglich zu dem wäßrigen Lösungsmittel haben, um ungünstige Wechselwirkungen mit dem Wasser zu minimieren und günstige Wechselwirkungen der Aminosäurereste mit jeweils anderen zu maximieren. Die Konformation des Proteins wird durch Di sulfidbindungen und durch nichtkovalente Kräfte, wie van der Waals-Wechselwirkungen, Wasserstoffbindungen und elektrostatische Wechselwirkungen aufrechterhalten.
Wenn ein Protein mit einem Denaturiermittel behandelt wird, geht die Konformation verloren, da das Denaturiermittel die Kräfte stört, die diese Konfiguration aufrechterhalten. Das Ergebnis besteht darin, daß mehr polare Gruppen des Proteins für eine Reaktion verfügbar sind. Bei der Herstellung der Klebstoffe nach den bevorzugten Ausführungsformen ist das Sojaprotein zunächst denaturiert. Denaturiermittel, die in der Technik wohlbekannt sind, sind beispielsweise organische Lösungsmittel, Detergentien, konzentrierte Harnstofflösungen oder sogar Wärme, die benutzt werden kann, um das Sojaprotein zu denaturieren. In bevorzugten Ausführungsformen jedoch werden Alkali- oder Säurebehandlungen bei erhöhten Temperaturen angewendet, um das Protein durch Aufbrechen von Wasserstoffbindungen zu denaturieren, d. h., das Protein zu hydrolysieren.
Das Denaturieren des Proteins erfolgt vorzugsweise als eine getrennte Stufe, doch kann sie in bestimmten Ausführungsformen durchgeführt werden, indem man Harnstoff oder andere Denaturiermittel dem Reaktionsgemisch der Sojaproteinmethylolierung zusetzt. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird ein Phasenüberführungskatalysator zu dem denaturierenden Reaktionsgemisch zugegeben. Der Phasenüberführungskatalysator dient dazu, die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, die in einem zweiphasigen organisch-wäßrigen System durch Katalyse der Übertragung von wasserlöslichen Reaktionspartnern über die Grenzfläche zu der organischen Phase auftritt. Geeignete Phasenüberführungskatalysatoren schließen Polyethylenglykol, quaternäre Ammoniumverbindungen und dergleichen ein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Phasenüberführungskatalysator Tris-(dioxa-3,6-heptyl)-amin, das gewöhnlich als Thanamin oder TDA-1 (verfügbar bei Rhodia, Inc., Cranbury, New Jersey) bezeichnet wird. In verschiedenen Ausführungsformen ist es bevorzugt, eine Komponente zu dem Reaktionsgemisch zuzugeben, die die Löslichkeit des Proteins verbessert, um dadurch die denaturierende Wirkung zu erleichtern. Bestimmte Antioxidationsmittel einschließlich tertiär-Butylhydrochinons (TBHQ) und butylierten Hydroxyanisons (BHA) werden als geeignet angesehen, die Löslichkeit von Sojaprotein zu erhöhen, doch können auch andere geeignete Löslichkeitsverbesserer benutzt werden.
Wegen seiner niedrigen Kosten ist es bevorzugt, Sojamehl als die Quelle für Sojaprotein in den Klebstoffen nach den bevorzugten Ausführungsformen zu verwenden.
Das Comoner/die Comonomere
Um die Klebstoffe der bevorzugten Ausführungsformen herzustellen, werden das Sojaprotein und ein oder mehrere Comonomere polymerisiert. Damit die Polymerisation stattfindet, wird das Sojaprotein zunächst einer Methylolierung unterzogen. Wenn die Comonomeren nicht bereits Methylolgruppen enthalten, werden sie zunächst vor der Polymerisation einer Methylolierung unterzogen. Die Comonomere sind ausgewählt unter Dimethylharnstoff, Trimethylolmelamin und Tetramethylolketon.
Ein einzelnes Comonomer oder Gemisch zweier oder mehrerer Comonomere kann in den Klebstoffen der bevorzugten Ausführungsformen vorliegen. Unterschiedliche Comonomere besitzen unterschiedliche Eigenschaften und Charakteristiken. Durch Kombination von zwei oder mehr Comonomeren mit unterschiedlichen Charakteristiken, kann ein Klebstoff mit Eigenschaften, die ihn besonders geeignet für eine spezielle Anwendung machen, erhalten werden.
Methylolierungsreaktion
Die erste Stufe bei der Herstellung der Klebstoffe der bevorzugten Ausführungsform schließt eine Methylolierung (auch als Hydroxymethylierung bezeichnet) der denaturierten Proteinpolypeptidkette zusammen mit Methylolierung eines der Comonomeren, die nicht bereits Methylolgruppen enthalten, ein. Eine geeignete Reaktion kann verwendet werden, um das Protein oder Comonomer mit Hydroxymethylgruppen auszustatten. Bei bevorzugten Ausführungsformen jedoch verläuft die Methylolierung durch Umsetzung des Proteins oder Comonomers mit Formaldehyd in Gegenwart wenigstens einer Säure oder eines Basenkatalysators. Die Methylolierung des Proteins und des oder der Comonomeren kann gleichzeitig in dem gleichen Reaktionsgemisch durchgeführt werden oder kann separat für jede Komponente durchgeführt werden. Methylolierung von Proteinen und Aminen, wie Harnstoff und Melamin, enthält typischerweise eine Substitution primärer und/oder sekundärer Aminwasserstoffe durch Hydroxymethylgruppen. Wenn das Comonomer Aceton ist, wird ein Methylwasserstoff durch eine Hydroxymethylgruppe ersetzt. Typische Methylolierungsreaktionen für ein Polypeptid und ausgewählte Comonomere der bevorzugten Ausführungsformen sind nachfolgend erläutert.
Die methylolierten Comonomere sind im Handel erhältlich und können von ausgewählten Harzherstellern bezogen werden. Alternativ können Comonomere, die nicht methyloliert oder nur teilweise methyloliert sind, einer Methylolierungsstufe als Teil des Verfahrens zur Herstellung der Klebstoffe bevorzugter Ausführungsformen unterzogen werden. Wenn das Comonomerausgangsmaterial methyloliert wird, erfolgt dies bevorzugt zur Methylolierung bei einem pH-Wert von etwa 8,4 bis etwa 10,5, jedoch kann bei bestimmten Ausführungsformen ein höherer oder niedrigerer pH-Wert geeignet sein. Die Methylolierungsreaktion wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 32°C bis etwa 75°C durchgeführt werden. Höhere oder niedrigere Temperaturen können auch geeignet sein, je nach der Reaktivität der Verbindung zu den anderen Faktoren. Umsetzungszeiten von etwa 20 Minuten bis 2 Stunden sind typischerweise ausreichend, um vollständige Methylolierung zu erleichtern. Wie jedoch für den Fachmann auf der Hand liegt, kann die Methylolierung schneller oder langsamer in bestimmten Ausführungsformen voranschreiten und zu einer kürzeren oder längeren Reaktionszeit führen.
Methylolierung der Polypeptidketten des Sojaproteins und der nichtmethyloierten oder teilmethylolierten Comonomere können vorzugsweise gleichzeitig in dem selben Reaktionsgemisch durchgeführt werden, um ein einfacheres Verfahren zu liefern. Die Methylolierung der Polypeptidketten des Sojaproteins können jedoch separat von jenen des nichtmethylolierten oder teilmethylolierten Comonomers in bestimmten Ausführungsformen durchgeführt werden.
Copolymerisation
Nach der Methylolierung des Sojaproteins und gegebenenfalls des Comonomers schließt die nächste Stufe bei der Herstellung der Klebstoffe nach den bevorzugten Ausführungsformen eine Polymerisation (auch als Verharzung oder Härtung bezeichnet) des Proteins und der Comonomermoleküle ein. Eine der Reaktionen in dem Polymerisationsprozeß schließt die Kondensierung einer Methylolgruppe mit einer Amingruppe ein, die Wasser freisetzt und eine Methylenbrücke bildet. Eine andere Reaktion in diesem Verfahren schließt eine Kondensation von zwei Methylolgruppen ein, um eine instabile Etherbindung zu ergeben, die eine Reaktion zur Freisetzung von Formaldehyd ablaufen läßt, um Formaldehyd freizusetzen und dabei eine Methylenbrücke zu bilden. Dieser freie Formaldehyd reagiert mit den reaktiven Amingruppen des Polypeptids unter Bildung zusätzlicher Methylenolgruppen. Methylolgruppen sind auch in der Lage, mit nichtmethylolierten Hydroxylgruppen zu bilden, mit nichtmethylolierten Hydroxylgruppen zu kondensieren und so instabile Etherbindungen zu bilden.
Da jedes Proteinmolekül typischerweise Methylolgruppen sowie Gruppen enthält, die mit Methylolgruppen reaktiv sind, entstehen signifikante Vernetzungen. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird die Reaktion bei erhöhter Temperatur durchgeführt. Bevorzugte Temperaturen liegen typischerweise zwischen 65°C und 110°C. Höhere oder niedrigere Temperaturen können jedoch bei bestimmten Ausführungsformen bevorzugt sein, wie für den Fachmann auf der Hand liegt. Typische Kondensationsreaktionen zwischen einem methylolierten Protein und einem 2,6-methylolierten Harnstoff sind nachfolgend aufgezeichnet.
Wie oben festgestellt, sind die Etherbindungen, die in bestimmten Kondensationsreaktionen gebildet werden, nicht beständig. Bei erhöhten Temperaturen oder unter sauren Bedingungen wird Formaldehyd spontan aus den vernetzten Molekülen freigesetzt, um eine Methylenbrücke zu bilden. Der freigesetzte Formaldehyd kann dann an weiteren Methylolierungsreaktionen teilhaben. Die Bildung der Methylenbrücke in einem methylolierten Proteinmolekül, gekoppelt an einen methylolierten Harnstoff, ist unten dargestellt.
Verwendung von Klebstoffen in Verbundplatten
Die Klebstoffe nach bevorzugten Ausführungsformen sind geeignet für die Verwendung in verschiedenen Anwendungsgebieten einschließlich der Anwendungen, wo herkömmliche Harzklebstoffe typischerweise verwendet werden. Eine besonders bevorzugte Anwendung für die Klebstoffe nach den bevorzugten Ausführungsformen ist die in der Herstellung von Verbundplatten. Verbundplatten, die unter Verwendung von Klebstoffen auf der Basis von Sojaprotein nach den bevorzugten Ausführungsformen hergestellt wurden, besitzen akzeptable physikalische Eigenschaften, wie sich aus den industriellen Standards ergibt.
Die physikalischen Eigenschaften von Verbundplatten werden gemäß Standards der American Society for Testing and Materials in ”Standards and Methods of Evaluating the Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials” gemessen. Zwei der bedeutsameren physikalischen Eigenschaften fertiger Verbundplatten schließen den Elastizitätsmodul und den Bruchmodul unter statischen Biegebedingungen ein. Der Elastizitätsmodul ist ein Maß für die Steifheit der Probe und wird in Pound je Quadrat Inches (psi) oder Pascal (Pa) angegeben. Der Bruchmodul wird als die Bruchfestigkeit der Probe betrachtet und in psi oder Pa berichtet. In Verbundplatten werden beide dieser Eigenschaften parallel zu der Stirnfläche der Platte bestimmt. Der annehmbare Bereich für den Bruchmodul wird abhängig von der Qualität der Verbundplatte variieren. Für Platten mit einer Dicke von ½ Inch liegt der Bruchmodul vorzugsweise im Bereich von 1000 psi bis 3000 psi, jedoch können für bestimmte Ausführungsformen auch Werte außerhalb dieses Bereichs annehmbar sein.
Eine andere Eigenschaft, die Zugfestigkeit senkrecht zu der Oberfläche, die auch als innere Bindung bezeichnet wird, liefert ein Maß dessen, wie gut die Platte mit sich selbst geleimt werden kann. Der Wert wird in psi oder Pa berichtet. Der annehmbare Bereich für interne Bindungen wird je nach der Größe der Verbundplatte gemessen. Der Wert wird in psi oder Pa berichtet. Der annehmbare Bereich für innere Bindung wird in Abhängigkeit von der Größe der Verbundplatte variieren. Die innere Bindung ist vorzugsweise bei etwa 35 psi bis etwa 100 psi für Verbundplatten mit einer Dicke von ½ Inch. Für bestimmte Ausführungsformen können jedoch auch Werte außerhalb dieses Bereichs akzeptabel sein. Dieser Test wird derzeit nicht in großem Umfang benutzt, doch sollte er wichtiger werden, wenn die Verbundplattenindustrie größere Produktion von Platten für die Verwendung in strukturellen Anwendungen beginnt.
Die Wasserbeständigkeit wird durch Untertauchen einer Plattenprobe in Wasser von Raumtemperatur während 24 Stunden und durch Untertauchen einer anderen Probe in siedendem Wasser während 2 Stunden gemessen. Typischerweise wird nur der 24-Stunden-Test durchgeführt, es sei denn, daß die Platte in strukturellen oder Konstruktionsanwendungen benutzt werden soll. In dem Wasserbeständigkeitstest wird die Dicke der Platte vor und nach dem Untertauchen der Probe in Wasser gemessen. Die Dickenquellung wird dann als der Prozentsatz der Zunahme der Dicke bestimmt. Annehmbare Wasserbeständigkeit ist typischerweise durch eine Dickenquellung geringer als etwa 15% angegeben, doch können für bestimmte Anwendungen Werte außerhalb dieses Bereichs annehmbar sein.
Beispiele
Aus unbehandeltem Sojamehl hergestellte Klebstoffe
Klebstoffe wurden aus unbehandeltem Sojamehl und Harzen, einschließlich Harnstoff und Formaldehyd, Melamin und Formaldehyd, hergestellt.
Beispiel 1

Sojamehl mit Harnstoff und Formaldehyd

Bestandteil	Gew. (g)
Sojamehl (44% Protein, 5–6% Öl)	200
Natriumhydroxid	16
Wasser	536
Polyethylenglykol 400 (Phasenüberführungskatalysator)	6
Harnstoff	60
wäßrige Lösung von 37 Gew.-% Formaldehyd und 7 Gew.-% MeOH	138
Natriumsilikat	20
Insgesamt	976

Das Natriumhydroxid, Wasser und Polyethylenglykol wurden miteinander vermischt und auf 80°C erwärmt. 100 g des unbehandelten Sojabohnenmehls wurden zu dem Gemisch zugegeben, dann etwa zehn Minuten später wurde das restliche Sojabohnenmehl zugesetzt. Das Sojabohnenmehl wurde unter den basischen Reaktionsbedingungen hydrolysiert. Ein Antischaummittel und Formaldehydlösung wurden zugesetzt, wonach die Temperatur des Gemisches etwa 62°C betrug. Die Temperatur wurde auf 90°C während des Verlaufs von etwa 30 Minuten gesteigert und etwa 20 Minuten auf 90°C gehalten. Das Gemisch ließ man sich abkühlen, und der pH-Wert wurde auf 85 mit Ameisensäure eingestellt. Der Prozentsatz an Feststoffen in dem Gemisch war 36,4%. Das Natriumsilikat wurde zu dem Gemisch zugegeben, dessen pH-Wert auf 9,9 anstieg. Das Gemisch wurde einer Vakuumdestillation bei erhöhter Temperatur von etwa 65 bis 67°C unterzogen. Nach einer Vakuumdestillation hatte das Harz einen pH-Wert von 9,8, eine Viskosität von 1227 cps (gemessen bei 20 U/min mit einer Spindel Nr. 64 unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters Modell DV-E), und einen Feststoffgehalt von 50,5%.
Man ließ das Harz aushärten, indem es in einen Ofen bei einer Temperatur von 110°C während zwei Stunden gehalten wurde und dann eine Probe von 5 g des gehärteten Harzes in 80 g siedendes Wasser während 0,5 Stunden eingetaucht wurde. Im Gegensatz zu typischen Harnstoffharzen, die dazu neigen, in siedendem Wasser abzubrechen und freien Formaldehyd an die Atmosphäre abzugeben, war das Sojamehl-Harnstoffharz unlöslich in dem siedenden Wasser.
Beispiel 2

Sojamehl mit Melamin

Bestandteil	Gew. (g)
Sojamehl (44% Protein, 5–6% Öl)	200
Natriumhydroxid	16
Wasser	536
Polyethylenglykol 400 (Phasenüberführungskatalysator)	6
Melamin	39
wäßrige Lösung von 37 Gew.-% Formaldehyd und 7 Gew.-% MeOH	76
Insgesamt	873

Das Natriumhydroxid, Wasser und Polyethylenglykol wurden miteinander vermischt und auf 80°C erhitzt. 100 g des Sojabohnenmehls wurden zu dem Gemisch zugegeben, 8 Minuten später weitere 50 g Sojabohnenmehl und dann 4 Minuten später das restliche Sojabohnenmehl. Während der Zugabe von Sojabohnenmehl wurde das Gemisch auf 105°C erhitzt. Das Gemisch wurde dann auf 80°C abgekühlt, das Melamin wurde zugegeben, und dann wurde die Formaldehydlösung zugesetzt. Die Temperatur des Gemisches wurde auf 80°C während etwa 5 Minuten gehalten, dann ließ man etwa 1,25 Stunden auf 60°C abkühlen. Das Gemisch wurde bei einer Temperatur von etwa 60°C einer Vakuumdestillation unterzogen. Nach der Vakuumdestillation hatte das Harz einen pH-Wert von 12,0, eine Viskosität von 3180 cps (gemessen bei 20 U/min mit einer Spindel Nr. 64 unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters Modell DV-E), und einen Feststoffgehalt von 49,3%.
Das Harz wurde wie in Beispiel 1 gehärtet, und eine 5 g-Probe wurde in 80 g siedendes Wasser während 0,5 Stunden eingetaucht. Das Sojamehl-Melaminharz war unlöslich in dem siedenden Wasser.
Beispiel 3 (nicht erfindungsgemäß)

Sojamehl mit Phenol und Formaldehyd

Bestandteil	Gew. (g)
Sojamehl (44% Protein, 5–6% Öl)	200
Natriumhydroxid	16
Wasser	536
Polyethylenglykol 460 (Phasenüberführungskatalysator)	6
Phenol (90 Gew.-% wäßrige Lösung)	94
wäßrige Lösung von 37 Gew.-% Formaldehyd und 7 Gew.-% MeOH	175
Insgesamt	1027

Das Natriumhydroxid, Wasser und Polyethylenglykol wurden miteinander vermischt und auf 80°C erhitzt. 80 g des Sojabohnenmehls wurden zu dem Gemisch zugegeben, weitere 40 g Sojabohnenmehr wurden zugesetzt, und schließlich wurde der Rest des Sojabohnenmehls zugesetzt.
Während der Zugabe des Sojabohnenmehls wurde das Gemisch auf 100°C erhitzt. Das Phenol und die Formaldehydlösungen wurden zugesetzt, wonach die Temperatur des Gemisches auf etwa 90 bis 93°C abfiel. Der Feststoffgehalt des Gemisches war 33,6%. Das Gemisch wurde einer Vakuumdestillation während etwa 80 Minuten unterzogen, was ein Gemisch mit einem Feststoffgehalt von 51,4% ergab.
Das Harz wurde wie in Beispiel 1 ausgehärtet, und eine Probe von 5 g wurde in einem bei 80°C siedenden Wasser während 0,5 Stunden eingetaucht. Das Sojamehl-Phenol-Formaldehydharz wurde im siedenden Wasser unlöslich.
Herstellung von Sojaproteinhydrolysat
Sojaproteinhydrolysat wurde statt des unbehandelten Sojamehls als ein Startmaterial in verschiedenen Klebstoffen der bevorzugten Ausführungsform benutzt. Das Sojabohnenmehl wurde nach der Austreib/Expansionsmethode hergestellt. Der Proteingehalt des nach dieser Methode hergestellten Sojabohnenmehls liegt typischerweise bei etwa 40 bis etwa 48%, und der Ölgehalt liegt bei etwa 5 bis etwa 11%. Die Gegenwart des Öls steigert die Wasserbeständigkeit des resultierenden Sojabohnenproteinklebstoffes.
Referenzbeispiel 4

Hydrolysiertes Sojamehl – 0,33 Gew.-% Harnstoff

Bestandteil	Gew. (g)
Sojamehl (44% Protein, 8,9% Gew.-% Öl)	400
Natriumhydroxid (50 Gew.-wäßrige Lösung, Van Waters & Rogers, Inc., Kirkwood, WA)	64
Wasser	1040
Tris-(dioxa-3,6-heptyl)-amin (Phasenüberführungskatalysator, Rhodia, Inc., Cranbury, NJ)	0,04
Tertiär-Butylhydrochinon (TBHQ) (Antioxidationsmittel, Aldrich, Milwaukee, WI)	0,04
butyliertes Hydroxyanison (BHA) Antioxidationsmittel, Aldrich, Milwaukee, WI)	0,04
Harnstoff	5
Insgesamt	1509,1

Die Bestandteile wurden miteinander vermischt und zwei Stunden auf 140°C erhitzt, um eine Lösung zu bilden. Der pH-Wert der resultierenden Lösung war 10,3, und die Viskosität war 650 cps (gemessen bei 20 U/min, mit einer Spindel Nr. 2 unter Verwendung eines Viskosimeters Brookfield-Model DV-E).
Referenzbeispiel 5

Hydrolysiertes Sojamehl – 2,0 Gew.-% Harnstoff

Bestandteil	Gew. (g)
Sojamehl (44% Protein, 8,9 Gew.-% Öl)	400
Natriumhydroxid (50 Gew.-% wäßrige Lösung)	64
Wasser	1040
Tris-(dioxa-3,6-heptyl)-amin (Phasenüberführungskatalysator)	0,04
Tertiär-Butylhydrochinon (TBHQ) (Antioxidationsmittel)	0,04
butyliertes Hydroxyanison (BHA) (Antioxidationsmittel)	0,04
Harnstoff	30
Insgesamt	1534,1

Die Bestandteile wurden miteinander gemischt und 30 Minuten auf 85°C erhitzt, um eine Lösung zu bilden. Der pH-Wert der resultierenden Lösung war 10.3.
Die Antioxidationsmittel werden beobachtet, um die Löslichkeit des Sojamehls in der Lösung zu erhöhen. Harnstoff wird beobachtet, um die Wasserhaltekapazität des Proteins zu steigern und die Viskosität der Lösung zu vermindern. Bei gesteigerten Harnstoffkonzentrationen, Temperatur und Reaktionszeit der Hydrolyse kann die Reaktion ohne signifikante Änderung der physikalischen Eigenschaften des hydrolysierten Sojamehls gesenkt werden.
Die Länge der Polypeptidketten in dem Proteinhydrolysat nach der Hydrolyse des Sojamehls ist eine Funktion von pH, Temperatur und Zeit. Allgemein gilt, je höher der pH-Wert oder die Temperatur ist oder je größer die Länge der Zeit ist, welche das Sojabohnenmehl hydrolysiert, desto kürzer ist die Polypeptidkettenlänge. Typischerweise gilt, daß Lösungen von kürzeren Polypeptidketten mit geringerem Molekulargewicht eine geringere Viskosität haben. Abhängig von der Anwendung, bei welcher der Klebstoff verwendet wird, sind Polypeptidketten mit niedrigerem oder höherem Molekulargewicht bevorzugt. Beispielsweise können unterschiedliche Molekulargewichte bevorzugt für unterschiedliche Paneelenqualitäten von Verbundplatten sein.
Die obige Beschreibung offenbart verschiedene Methoden und Materialien für die vorliegende Erfindung. Diese Erfindung kann in den Methoden und Materialien modifiziert werden, sowie auch bezüglich Änderungen in den Fabrikationsmethoden und -anlagen. Solche Modifikationen werden dem Fachmann auf diesem Gebiet offenbar in Betrachtung dieser Beschreibung oder der Praxis der hier beschriebenen Erfindung. Folglich ist nicht beabsichtigt, diese Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen zu begrenzen, sondern es sollen alle Modifikationen und Alternativen abgedeckt sein, die mit dem wahren Kern der Erfindung ausgestattet sind, der aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlich ist.

Claims

Klebstoff umfassend ein Copolymer eines denaturierten pflanzlichen Proteins mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen und wenigstens eines Comonomers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Dimethylolharnstoff, Tetramethylolketon und Trimethylolmelamin, wobei das pflanzliche Protein Sojaprotein umfaßt.
Klebstoff nach Anspruch 1, worin das Sojaprotein hydrolysiertes Sojaprotein umfaßt.
Klebstoff nach Anspruch 1, worin ein Sojamehl mit einem Proteingehalt von 40 Gew.-% bis 50 Gew.-% und einem Ölgehalt von weniger als 11 Gew.-% das Sojaprotein umfaßt.
Verbundplatte mit dem Klebstoff nach einem der vorausgehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffs mit den Stufen, in denen man ein denaturiertes pflanzliches Protein bereitstellt, wobei das pflanzliche Protein Sojaprotein umfaßt, das denaturierte pflanzliche Protein mit mehreren Methylolgruppen funktionalisiert und dabei ein methyloliertes pflanzliches Protein bekommt, ein Comonomer bereitstellt, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Dimethylolharnstoff, Tetramethylolketon und Trimethylolmelamin, eine Lösung herstellt, die das methylolierte pflanzliche Protein und das Comonomer enthält, die Lösung auf einer erhöhten Temperatur hält, wobei das methylolierte pflanzliche Protein und das Comonomer polymerisieren, und einen Klebstoff gewinnt, wobei dieser Klebstoff das Polymerisationsprodukt des methylolierten pflanzlichen Proteins und des Comonomers ist.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Stufe, in der man ein denaturiertes pflanzliches Protein bereitstellt, eine Stufe umfaßt, in der man ein hydrolysiertes Sojaprotein bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Stufe, in der man ein hydrolysiertes pflanzliches Protein bereitstellt, die Stufen umfaßt, in denen man eine Mehrzahl von Sojabohnen bereitstellt, wobei die Sojabohnen ein Sojaprotein umfassen, die Sojabohnen zu Sojamehl verarbeitet und das Sojaprotein hydrolysiert.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem man in der Stufe einer Verarbeitung der Sojabohnen zu Sojamehl die Sojabohnen einem Verfahren unterzieht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lösungsmittelextraktion, Extrudieren und Expansion/Austreiben besteht, und ein Sojamehl gewinnt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem die Stufe der Denaturierung des pflanzlichen Proteins die Stufen umfaßt, in denen man eine wäßrige alkalische Lösung des pflanzlichen Proteins bildet und die Lösung auf einer erhöhten Temperatur hält und dabei ein denaturiertes pflanzliches Protein produziert.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Stufe der Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des pflanzlichen Proteins darin besteht, daß man eine wäßrige alkalische Lösung des pflanzlichen Proteins und eines Phasenüberführungskatalysators bildet.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Phasenüberführungskatalysator unter einem Polyethylenglycol, einer quaternären Ammoniumverbindung und tris-(Dioxa-3,6-heptyl)-amin ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Stufe der Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des pflanzlichen Proteins die Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des pflanzlichen Proteins und eines Antioxidationsmittels umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Antioxidationsmittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Tertiärbutylhydrochinon und butyliertem Hydroxyanison besteht.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Stufe einer Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des pflanzlichen Proteins die Bildung einer wäßrigen alkalischen Lösung des pflanzlichen Proteins und Harnstoffs umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 14, bei dem die Stufe einer Funktionalisierung des denaturierten pflanzlichen Proteins mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen unter Bildung eines methylolierten pflanzlichen Proteins die Reaktion des denaturierten pflanzlichen Proteins mit Formaldehyd in einer basischen Lösung bei erhöhter Temperatur umfaßt und dabei ein methyloliertes Sojaprotein ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 14, bei dem die Stufe, in der man ein Comonomer bereitstellt, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Dimethylolharnstoff, Tetramethylketon und Trimethylolmelamin, die Stufen umfaßt, in denen man eine Verbindung aus der Gruppe Harnstoff, Aceton und Melamin bereitstellt und die Verbindung mit Formaldehyd in einer basischen Lösung bei erhöhter Temperatur umsetzt und dabei ein Comonomer mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen gewinnt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 14, bei dem die Stufe einer Funktionalisierung des denaturierten pflanzlichen Proteins mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen und die Stufe, in der man ein Comonomer mit einer Mehrzahl von Methylolgruppen bereitstellt, in einem einzigen Reaktionsgemisch durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 17, bei dem die Stufe der Beibehaltung der Lösung auf einer erhöhten Temperatur, wobei das methylolierte pflanzliche Protein und das Comonomer polymerisieren, umfaßt, daß man die Lösung auf einer erhöhten Temperatur hält, wobei eine Methylolgruppe des pflanzlichen Proteins und eine Methylolgruppe des Comonomers einer Kondensationsreaktion derart unterliegen, daß ein Wassermolekül freigesetzt wird und eine reaktive Etherbindung gebildet wird, wobei die Etherbindung derart reagiert, daß eine Formaldehydgruppe freigesetzt wird und eine Methylenbrücke gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, bei dem die Stufe der Beibehaltung der Lösung auf einer erhöhten Temperatur, wobei das methylolierte pflanzliche Protein und das Comonomer polymerisieren, umfaßt, daß man die Lösung auf einer erhöhten Temperatur hält, wobei eine Hydroxylgruppe des pflanzlichen Proteins und eine Methylolgruppe des Comonomers einer Kondensationsreaktion derart unterliegen, daß ein Wassermolekül freigesetzt wird und eine reaktive Etherbindung gebildet wird, wobei die Etherbindung derart reagiert, daß eine Formaldehydgruppe freigesetzt und eine Methylenbrücke gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 16, bei dem die Stufe der Beibehaltung der Lösung auf einer erhöhten Temperatur, wobei das methylolierte pflanzliche Protein und das Comonomer polymerisieren, umfaßt, daß die Lösung auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, wobei eine Amingruppe des pflanzlichen Proteins und eine Methylolgruppe des Comonomers einer Kondensationsreaktion derart unterliegen, daß ein Wassermolekül freigesetzt wird und eine Methylenbrücke gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 20 mit der zusätzlichen Stufe, in der man eine feste Substanz bereitstellt, die feste Substanz mit der Lösung vermischt und einen Verbund gewinnt.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Verbund eine Faserplatte umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die feste Substanz ein landwirtschaftliches Material umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem das landwirtschaftliche Material unter Getreidehalmfasern, Pappelfasern, Holzspänen und Stroh ausgewählt wird.