ES2216939T3 - Agentes de union de madera tipo pmdi que contienen diluyentes hidrofobos. - Google Patents
Agentes de union de madera tipo pmdi que contienen diluyentes hidrofobos.Info
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Abstract
Un procedimiento para la producción de materiales compuestos de lignocelulosa comprendiendo: A) combinar partículas de lignocelulosa con del 1, 5% al 7% en peso, tomando como base el peso total del compuesto lignocelulosa, de una composición de unión que comprende: (1) 50 al 95% en peso, tomando como base el 100% en peso de (1) y (2), de un componente isocianato seleccionado del grupo que consta de: (a) un poli(fenilisocianato) de polimetileno que tiene un contenido en grupo NCO del 30 al 33% en peso, y (b) un semi-prepolímero de poli(fenilisocianato) de polimetileno que tiene un contenido en grupo NCO del 25 al 32% en peso; y (2) del 5 al 50% en peso, tomando como base el peso total de (1) y (2), de un diluyente líquido hidrofóbico que tiene un punto de ignición por encima de 250ºF (121, 11ºC), y el cual es sólo ligeramente o insignificantemente soluble en agua; y B) moldear o comprimir la combinación formada en A), formando así el material compuesto de lignocelulosa.
Description
Agentes de unión de madera tipo PMDI que
contienen diluyentes hidrófobos.
Esta invención se refiere a procedimientos para
producir materiales compuestos de lignocelulosa combinando
partículas de lignocelulosa con un una composición de unión que
comprende un componente poli(fenilisocianato) de polimetileno
y un diluyente líquido hidrofóbico que tiene un punto de resplandor
por encima de aproximadamente 121,11ºC, seguidos por moldear o
comprimir las partículas combinadas de lignocelulosa y la
composición de unión.
Los materiales compuestos tales como tablón de
fibras orientadas, tablón particulada y tabla de escamas se producen
generalmente por mezcla o aspersión de materiales de lignocelulosa
con una composición aglutinante, mientras que los materiales están
girando o agitándose en un mezclador o aparato similar. Después de
mezclar suficientemente para formar una mezcla uniforme, los
materiales se forman dando un fieltro que se mueve, la cual se
comprime entre rodillos o planchas calientes para reducir el agente
aglutinante y unir las escamas, hebras, franjas, piezas, etc.,
conjuntamente en forma densa. Los procesos convencionales se llevan
a cabo generalmente a temperaturas de aproximadamente entre 120 y
225ºC en presencia de diversas cantidades de vapor, bien
decididamente inyectado dentro de o generado por liberación de
humedad distribuida de la madera o material de lignocelulosa. Estos
procedimientos requieren generalmente también que el contenido de
humedad del material lignocelulosa esté entre un 2 y un 20% en peso,
antes de que se mezcle con el agente de unión.
La lignocelulosa, de acuerdo con la presente
invención se usa para preparar los artículos de compuestos que
contienen nitrocelulosa lo que incluye astillas de madera,
filamentos de madera, escamas de madera, partículas de madera,
discos de madera, lonchas de madera, harina de madera, serrín,
hebras de madera, corcho, corteza, piezas de madera u otros
productos de madera pulverizada o dispuesta en fibras, y otros
productos similares para la industria maderera. Se pueden usar
filamentos, partículas, etc., de otros productos naturales los
cuales son lignocelulósicos tales como paja, residuos de lino,
bambú, esparto, hierbajos y hierbas secos, cáscaras de nuez, fibras
de sisal, lana, soja, paja de pasta de caña de azúcar u otras
plantas similares (residuo de caña de azúcar), cáscaras de cultivos
de cereal tales como maíz, arroz y avena y similares. Estos
materiales se pueden usar en forma de granulados rodajas o astillas,
fibras, filamentos, esferas, o polvo. Además, los materiales
lignocelulósicos se pueden mezclar con escamas inorgánicas o
material fibroso tal como fibras de vidrio o lana, mica y asbestos,
igual que con materiales de goma y plásticos en forma particulada.
La lignocelulosa puede contener un contenido de humedad (agua) de
hasta aproximadamente un 40% en peso, preferiblemente menos del 25%
en peso, pero más preferiblemente contiene entre un 4 y un 12% en
peso.
La producción de madera contrachapada se lleva a
cabo mediante chapado por laminación, recubrimiento con cuchilla,
recubrimiento por máquina de cortina, o pulverizar una composición
de unión sobre superficies de chapa. Una variedad de chapas son
después reservadas para formar láminas de grosor requerido. Las
esterillas o láminas se sitúan después en una prensa al calor y se
comprimen para llevar a cabo consolidación y curado de los
materiales dentro de una tabla.
Las composiciones de agentes de unión que se usan
en fabricar tales productos compuestos de madera incluyendo resinas
fenol formaldehído resinas urea formaldehído e isocianatos. Véase,
por ejemplo, la publicación de James B. Wilson titulada
"Isocyanate Adhesives as Binders for Composition Board" la cual
se presentó en el simposio "Wood Adhesives - Research,
Appplications and Needs" archivado en Madison, Wisconsin en el
23-25 septiembre de 1980, en la cual se discuten las
ventajas y desventajas de cada uno de estos tipos de agentes de
unión.
Los agentes de unión isocianato son
comercialmente deseables porque tienen baja absorción de agua, alta
fuerza adhesiva y cohesiva, flexibilidad en la formulación,
versatilidad con respecto a la temperatura y tasa de curado,
excelentes propiedades estructurales, la capacidad de unirse con
materiales lignocelulósicos que tienen altos contenidos de agua, y
la ausencia de emisiones de formaldehído. Las desventajas de
isocianatos son dificultad en procesamiento debido a su alta
reactividad, adhesión a rodillos, falta de hilvanamiento en frío,
alto coste y la necesidad de almacenaje especial. La patente de los
Estados Unidos 3.870.665 y el documento Offenlegunsschrift alemán
Nº. 2.109.686 describen el uso de poliisocianatos (y catalizadores
de los mismos) en la elaboración de contrachapado, tablas de fibras,
artículos moldeados por compresión, igual que varias ventajas
técnicas cuando se usan como agentes de unión.
Se sabe como tratar materiales celulósicos con
polimetilen poli(fenilisocianatos) ("MDI poliméricos")
para mejorar la fuerza del producto. Típicamente, tales tratamientos
implican aplicar el isocianato al material y permitir curarse al
isocianato, bien por aplicación de calor y presión (véanse, por
ejemplo, las patentes de Estados Unidos 3.666.593, 5.008.359,
5.140.086, 5,143.768, y 5.204.176) o a temperatura ambiente (véase,
por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos 4.617.223 y
5.2332.458). Mientras es posible permitir al MDI polimérico curarse
bajo condiciones ambientales, los grupos residuales isocianato
permanecen sobre los productos tratados durante semanas o incluso
meses en muchos casos. Se sabe también, pero generalmente es menos
aceptable desde un punto de vista medioambiental, usar para tales
propósitos diisocianato de tolueno.
Los prepolímeros de isocianato están entre los
materiales isocianato preferidos los cuales se han usado en
composiciones de unión para resolver varios problemas de
procesamiento, particularmente la adhesión a rodillos de prensado y
la alta reactividad. La patente de los Estados Unidos 4.100.328, por
ejemplo, describe los prepolímeros terminados en isocianato los
cuales mejoran la liberación de un producto a partir de un molde. La
patente de los Estados Unidos 4.609.513, describe también un
procedimiento en el cual un prepolímero terminado en isocianato se
usa para mejorar la liberación de producto. Una composición de unión
en la cual un tipo particular de prepolímero isocianato se usa para
mejorar la adhesividad a temperatura ambiente se describe en la
patente de los Estados Unidos 5.179.143.
Una dificultad de procesamiento principal
encontrada con agentes de unión isocianato es la rápida reacción del
isocianato con el agua presente en el material lignocelulosa y
cualquier agua presente en la misma composición de unión. Un
procedimiento para minimizar esta dificultad es usar sólo materiales
lignocelulósicos que tengan un bajo contenido en humedad (es decir,
un contenido en humedad de aproximadamente entre un 3 y un 8%). Este
bajo contenido en humedad se consigue generalmente secando el
material celulósico en bruto para reducir el contenido en humedad.
Tal secado es, sin embargo, caro y tiene un efecto significativo
sobre la economía del proceso. El uso de materiales que tienen
contenidos bajos en humedad es también desventajoso porque los
paneles hechos del compuesto material seco tienden a absorber
humedad e hincharse cuando se usa en ambientes húmedos.
Los problemas de la reacción rápida del
isocianato con agua pueden agravarse añadiendo diluyentes que son
hidrofílicos o hidroscópicos al agente de unión isocianato. La
adición de estos materiales al agente de unión puede causar la
dispersión de la humedad en la madera o en el ambiente de
fabricación para se parte de un contacto más íntimo con el
isocianato resultante en el pre-curado de la resina
previo a la densificación de la esterilla en la prensa.
Otra aproximación para resolver el problema de la
humedad y la reactividad del isotiocianato se describe en la patente
de los Estados Unidos 4.546.039. En este procedimiento descrito, los
materiales en bruto conteniendo lignocelulosa que tienen un
contenido de humedad de hasta el 20% se recubren con un prepolímero
basado en una mezcla difenilmetano diisocianato. Este prepolímero
tiene un contenido en grupo libre grupo isocianato libre de
aproximadamente 15 a aproximadamente 33,6% en peso y una viscosidad
de 120 a 1000 mPa\cdots a 25º. Este prepolímero se prepara
haciendo reaccionar (1) de aproximadamente 0,05 a aproximadamente
0,5 equivalentes hidroxilo de un poliol que tiene una funcionalidad
de 2 a 8 y un peso molecular de aproximadamente 62 a aproximadamente
2.000 con (2) un equivalente de una mezcla de poliisocianato que
contiene (a) de 0 a aproximadamente un 50% en peso de polifenil
polietileno poliisocianato y (b) de aproximadamente 50 a
aproximadamente 100% en peso de la mezcla isomérica de diisocianato
de difenilmetano que contiene del 10 al 75% en peso de
2,4'-isómero y del 25 al 90% en peso de
4,4'-isómero.
La solicitud de patente CA 2.143.883 describe
agentes de unión de poliisocianato por materiales en bruto de
lignocelulosa. Estos agentes de unión de isocianato son de baja
viscosidad, los prepolímeros terminados en isocianato hechos de una
mezcla de MDI monomérico y polimérico y un material reactivo de
isocianato que tiene al menos un grupo hidroxilo y un peso molecular
de aproximadamente 62 a aproximadamente 6.000. Estos prepolímeros
son más que tolerantes en formar compuestos adecuados con altos
niveles de humedad en los materiales de lignocelulosa, variando de
un 10 a un 50% en peso.
La patente de los Estados Unidos 5.002.713
describe un procedimiento para moldear artículos por compresión a
partir de materiales lignocelulósicos que tienen contenidos de
humedad de al menos un 15%, generalmente de un 15 a un 40%. En este
procedimiento descrito, se aplica un catalizador al material
lignocelulósico. Se aplicó después un agente de unión resistente al
agua a la lignocelulosa con el catalizador y los materiales
recubiertos son después conformados por compresión a una temperatura
de menos de 400ºF (204,44ºC) para formar el artículo compuesto
deseado. El catalizador es una amina terciaria, un catalizador
organometálico o una mezcla de los mismos. El agente de unión puede
ser un isocianato hidrofóbico tal como cualquiera de los
diisocianatos de difenilmetano poliméricos, diisocianatos de m- y
p-fenileno, diisocianatos de tolueno, triisocianatos
de tolueno, triisocianatos de trifenilmetano,
difeniléter-2,2,'-triisocianato y
poliisocianatos de polifenol. El catalizador se incluye para
asegurar que la reacción isocianato/agua no se retrase hasta tal
punto que el tiempo de prensado necesario para producir el producto
moldeado se incremente significativamente.
Se conoce la presión de tabla de discos, tabla de
filamentos orientados, y maderos de filamentos orientados usando
inyección de vapor y un agente de unión convencional tal como una
resina urea-formaldehído o un diisocianato de
difenilmetano polimérico (MDI). Ejemplos de tales procedimientos de
presión se describen en las patentes de los Estados Unidos
4.684.489; 4.393.019; 4.850.849; y 4.517.147. Estos procedimientos
producen un producto que tiene propiedades físicas satisfactorias si
el agente de unión está totalmente curado.
La totalidad del agente de unión curado puede,
por supuesto, determinarse mediante pruebas destructivas de muestras
a las cuales se ha permitido curarse durante periodos de tiempo
variables bajo las condiciones de procedimiento. El tiempo de
curado a usar durante los procesos de producción se determinó sobre
la base de la muestra que se curó completamente en la menor cantidad
de tiempo. Las desventajas de este procedimiento son fácilmente
patentes. El producto de valor se destruye en la prueba.
Adicionalmente, cualquier variación en la composición de la madera,
extensión de la dispersión del agente de unión en las partículas de
madera, etc. O condiciones de procesamiento las cuales afectarían la
tasa de curado del agente de unión no se toman en consideración en
el procedimiento descrito anteriormente en este documento.
Las composiciones de unión que comprenden
poliisocianatos extendidos con urea derivados de la combinación de
un poliisocianato y urea la cual está en disolución con agua, y el
procedimiento para preparar las composiciones de unión se describe
en la patente de los Estados Unidos 5.128.407. Esta referencia
también describe un procedimiento para preparar un compuesto
material de partículas pulverizadas o chapas con estas composiciones
de unión.
Un procedimiento para producir artículos de
materiales tipo lignocelulosa por moldeados por compresión mediante
el uso de un compuesto orgánico poliisocianato como un agente de
unión se describe en la patente de los Estados Unidos 5.744.079. Los
agentes de unión comprenden (A) un poliisocianato orgánico tal como,
por ejemplo, MDI o PMDI, (B) una emulsión acuosa de una cera que
tiñen un punto de fusión que oscila de 50ºC a 160ºC, (C) un fosfato
orgánico derivado de éster, y (D) opcionalmente, agua.
Se ha sabido que las resinas orgánicas
poliisocianato tienen excelentes propiedades de adhesión y
trabajabilidad como los adhesivos para los artículos moldeados por
termocompresión tales como partículas de tabla y fibras de tabla de
calidad media producidas a partir de un material de tipo
lignocelulosa tal como astillas, fibras de madera, y los artículos
presentan excelentes propiedades físicas. Sin embargo, la excelente
adhesividad de las resinas orgánicas poliisocianato provoca la
desventaja de que el artículo moldeado por compresión se adhiere
firmemente a la superficie metálica de contacto de la lámina de
calentamiento en un proceso continuo o de termocompresión por
hornadas.
Para resolver las desventajas de la adhesión
indeseada a la lámina de calentamiento, se requiere que un agente de
liberación se disperse previamente sobre la superficie de la lámina
de calentamiento para formar una capa de liberación. La publicación
de patente japonesa Nº. 3-21321 describe un
procedimiento diferente de la dispersión externa del agente de
liberación, en el cual una mezcla de un poliisocianato orgánico y
una cera mineral se dispersa sobre el material de tipo lignocelulosa
previamente a la termocompresión moldeadora. La patente japonesa
describe la solicitud Nº. 4-232004 que describe un
procedimiento de moldeo por termocompresión de un material de tipo
lignocelulosa mediante la adición de un éster ortofosfato neutro
como un agente que compatibiliza la cera y el poliisocianato.
La fabricación industrial a gran escala de
materiales compuestos los cuales están unidos exclusivamente a
poliisocianatos que se han limitado previamente. El uso de algunos
de los poliisocianatos, particularmente los poliisocianatos que
mejor responden, tales como diisocianato de polimetileno se han
limitado por su coste. Por las restricciones de coste, el nivel de
uso de estos isocianatos caros se mantiene bajo para un material
dado. Una aproximación al uso de niveles de estos isocianatos ha
implicado la extensión de la cadena del isocianato con extensores
baratos.
Los isocianatos se conocen por ser componentes
adecuados para el tratamiento de fibras celulósicas y productos de
madera. Algunos procesos para este tratamiento se describen en, por
ejemplo, las patentes de los Estados Unidos 5.179.143 y 5.674.568.
Los agentes de unión del documento U.S. 5.179.143 comprenden
poliisocianatos, compuestos que contienen al menos dos átomos de
hidrógeno reactivos con isocianato, y carbonatos de alquileno. Los
agentes de unión para los productos celulósicos modificados del
documento U.S. 5.674.658 comprenden un poli(fenilisocianato)
de polimetileno, agua, y un compuesto orgánico que tiene una
funcionalidad hidroxilo de 2 a 8 y un peso molecular de 60 a 8.000 y
se selecciona del grupo que consta de alcoholes polihídricos libres
de grupo éster, poliéteres de polioles y mezclas de los mismos.
La patente de los Estados Unidos 4.414.361
describe composiciones de unión adhesivas para preparar artículos
moldeados compuestos de materiales lignocelulósicos. Los agentes de
unión comprenden un poliisocianato y un éster de alquileno cíclico
de ácido carbónico tal como, por ejemplo, carbonato de propileno o
carbonato de butileno. Ésteres alquileno cíclicos del ácido
carbónico requieren para los agentes de unión de este procedimiento
tener puntos de inflamación por encima de 250ºF (121,11ºC), pero ser
solubles en agua o miscibles en agua. La adición de esos materiales
puede bajar la viscosidad del agente de unión poliisocianato, pero
tienen la desventaja de que incrementan la tasa de reacción de la
humedad de forma previa a presionar la esterilla en la prensa.
También, estos materiales hidrofílicos permanecen en los compuestos
lignocelulósicos y pueden así incrementar el grosor de la hinchazón
de los artículos compuestos moldeados.
Aunque estas desventajas se disminuyen un tanto
en áreas en las que el tiempo entre la aplicación de la resina y la
curación final de ella es relativamente pequeño y la cantidad de la
resina es relativamente alta, siguen siendo problemáticas la típica
fabricación de los productos compuestos estructurales
lignocelulósicos. Las patentes de los Estados Unidos 5.140.086 y
5.280.097 describen la fabricación de papel impregnado y los
laminados del mismo en los que la cantidad de resina poliisocianato
es de aproximadamente 8 a 20% en peso, tomando como base el peso el
material celulósico.
El resumen 165.196 de Chemical Abstracts, vol.
83, nº. 20, 17-11-1975, Columbus,
Ohio, U.S.; describe que las composiciones de adhesivos resistentes
al agua útiles para,la madera unida, se preparan mezclando una
emulsión soluble en agua de copolímero de acetato de etilenvinilo
(I) con poli(vinilalcohol) (II) y un compuesto isocianato
disuelto en un disolvente hidrofóbico.
Es el propósito de esta invención proporcionar un
agente de unión de poliisocianato rentable que supere los defectos
de la técnica previa. La adición de los diluyentes hidrofóbicos
mejora la distribución del agente de unión sobre la superficie de
los sustratos lignocelulósicos de forma que la cantidad de
poliisocianato relativamente caro se puede reducir sin sacrificio de
las propiedades físicas del compuesto. Debido a la naturaleza
hidrofóbica de estos diluyentes, el pre-curado no se
exaspera. El grosor de la hinchazón de los compuestos no se
incrementa y en algunos casos disminuye en comparación con los
compuestos que usan la misma o menores cantidades del poliisocianato
en el componente de unión.
Esta invención se refiere a un procedimiento para
la producción de materiales compuestos de lignocelulosa que
comprenden A) combinar partículas de lignocelulosa con una
composición de unión, y B) moldear o comprimir la combinación de
partículas de lignocelulosa y la composición de unión formada en A).
La compresión o moldeo ocurre típicamente a presiones psi -de
1378,96 a 6.894,8 kilopascales- (preferiblemente de psi -de 2068,44
a 4826,36 kilopascales-) durante de 2 a 10 minutos a temperaturas
de 120 a 225ºC (preferiblemente de 150 a 200ºC). Las composiciones
de unión adecuadas para combinarse con las partículas de madera en
el paso A) comprenden:
- (1)
- un compuesto poliisocianato seleccionado del grupo consistente en:
- (a)
- un componente poli(fenilisocianato) de polimetileno que tiene un contenido en grupo NCO del 30 al 33%, preferiblemente un poli(fenilisocianato) de polimetileno que tiene una viscosidad de menos de 2.000 cps (2.000 mPa\cdots) a 20ºC, y más preferiblemente un poli(fenilisocianato) de polimetileno que tiene una funcionalidad de 2,1 3,5, un contenido en grupo NCO del 30% al 33%, y un contenido en monómero del 30% al 90% en peso, en el que el contenido del monómero comprende hasta el 5% en peso del 2,2'-isómero, del 1% al 20% en peso del 2,4'-isómero, y del 25% al 65% en peso del 4,4'-isómero, tomando como base el peso completo del poliisocianato;
- y
- (b)
- un semi-prepolímero de un poli(fenilisocianato) de polietileno que tiene un contenido en grupo NCO del 35 al 33%, preferiblemente un semi-prepolímero de un poli(fenilisocianato) de polimetileno que tiene un contenido de grupo uretano de 0,5 a 6% y una viscosidad de menos de 2.000 cps (2.000 mPa\cdots) a 20ºC, y preparándose haciendo reaccionar un poli(fenilisocianato) de polimetileno con polioles o mezclando un poli(fenilisocianato) de polimetileno con prepolímeros de bis(fenilisocianato) de metileno monomérico;
- y
- (2)
- un diluyente líquido hidrofóbico que tiene un punto de inflamación por encima de 250ºF (121,11ºC), preferiblemente por encima de 325ºF (162,77ºC) y más preferiblemente por encima de 375ºF (190'55ºC), y que sólo es ligera o insignificantemente soluble en agua, y es preferiblemente insoluble en agua.
Las composiciones de unión adecuadas para la
presente invención comprenden típicamente del 50 al 95% en peso,
preferiblemente del 50 al 80% en peso, y más preferiblemente del 60
al 75% en peso, tomando como base el 100% en peso de (1) y (2), del
componente isocianato; y del 5 al 50% en peso, preferiblemente del
20 al 50% en peso, y más preferiblemente del 25 al 40% en peso,
tomando como base el 100% en peso de (1) y (2), del diluyente
hidrofóbico líquido.
De acuerdo con la presente invención, las
partículas de madera se combinan con del 1,5 al 7%, preferiblemente
del 2 al 6% en peso, tomando como base el peso total del compuesto
de madera, de las composiciones de unión tal como se describen con
anterioridad en este documento.
En el contesto de la presente invención, el
término "hidrofóbico" se define como ser insoluble,
insignificantemente soluble o sólo ligeramente soluble en agua.
Como muchos fabricantes usan estos términos sin límites definidos,
"hidrofóbico", tal como se usa en el presente documento, se
refiere a compuestos que no se disuelven en agua o no se disuelvan
en agua en cantidades mayores de un 2% en peso, preferiblemente
menos de un 1% en peso, y más preferiblemente menos de un 0,1% en
peso a temperatura ambiente.
Los poliisocianatos adecuados para usarse como
componente (1) de las composiciones en la presente invención
incluyen (a) aquellas mezclas poli(fenilisocianato) de
polimetileno que tiene un contenido en grupo NCO del 30'' al 33% en
peso, y preferiblemente tienen una viscosidad de menos de 2.000 cps
(2.000 mPa\cdots) a 20ºC; y (b) semi-polímeros de
poli(fenilisocianato) de polimetileno que tienen un contenido
en grupo NCO del 25 al 32%. Estos semi-prepolímeros
tienen un contenido en grupo uretano del 0,5 al 6% y una viscosidad
de menos de 2.000 cps (2.000 mPa\cdots) a 20ºC. Se prefiere que
las mezclas poli(fenilisocianato) de polimetileno y los
semi-prepolímeros de la presente invención tengan
una viscosidad de 20 a 400 cps (20 a 400 mPa\cdots) a 20ºC, y lo
más preferible de 40 a 250 cps (40 a 250 mPa\cdots) a 20ºC.
Los poliisocianatos de la presente invención
tienen una sensibilidad de 2,1 a 3,5, preferiblemente de 2,3 a 3,0 y
más preferiblemente de 2,6 a 2,8, y un contenido en grupo NCO del
30% al 33%, preferiblemente del 30,5% al 32,5%, y un contenido en
monómero del 30% al 90% en peso, preferiblemente del 40% al 70%, en
el que el contenido de monómero comprende hasta el 5% en peso del
2,2'-isómero, del 1 al 20% en peso del
2,4'-isómero, y del 25 al 65% en peso del
4,4'-isómero, tomando como base el peso total del
poliisocianato. El contenido en MDI polimérico de estos isocianatos
varía del 10 al 70% en peso, preferiblemente del 30% al 60% en peso,
tomando como base el peso completo del poliisocianato.
Una mezcla de poli(fenilisocianato) de
polimetileno preferida tiene una funcionalidad de 2,2 a 2,4, un
contenido en grupo NCO del 31,2% al 32,8% en peso, y un contenido en
monómero del 55% al 80%, en el que el contenido de monómero
comprende no más del 3% en peso del 2,2'-isómero,
del 15% al 20% en peso del 2,4'-isómero 2,4 y del
40% al 55% en peso del 4,4'-isómero, tomando como
base el peso total del poliisocianato. Esta mezcla de poliisocianato
comprende del 20 al 45% en peso, tomando como base el peso total del
poliisocianato, de MDI polimérico.
Los poliisocianatos más preferidos incluyen, por
ejemplo, mezclas de poli(fenilisocianato) de polimetileno que
tiene una funcionalidad media de 2,5 a 3,0, preferiblemente de 2,6 a
2,8, un contenido en grupo NCO del 30 al 32% en peso, y un contenido
en monómero del 40 al 50% en peso, en el que el contenido en
monómero comprende no más del 1% en peso del
2,2'-isómero, del 2 al 10% en peso del
2,4'-isómero y del 35 al 45% en peso del
4,4'-isómero, tomando como base el peso total del
poliisocianato. Esta mezcla de isocianato comprende del 50 al 60% en
peso, tomando como base el peso total del poliisocianato, del MDI
polimérico.
Los poliisocianatos adecuados para el componente
(1)(a) de la presente invención incluyen también, por ejemplo,
mezclas de poliisocianatos mezclados como se describe anteriormente
en este documento con compuestos formados por combinación directa de
sustancias con MDI, incluyendo, por ejemplo, alofanatos de MDI como
se describe, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos
5.319.053, 5.319.054 y 5.440.003, las descripciones de los cuales se
han incorporado en el presente documento mediante referencia, y
carbodiimidas de MDI como se describen, por ejemplo, en las patentes
de los Estados Unidos 2.853.473, 2.941.966, 3.152.162, 4.088.665,
4.294.719 y 4.224.855, las revelaciones de los cuales se han
incorporado en el presente documento mediante referencia.
Los isocianatos poliméricos preparados a partir
de los residuos del procedimiento de producción del diisocianato de
tolueno se pueden incluir opcionalmente en la presente invención.
Tales residuos se describen, por ejemplo, en la patente de los
Estados Unidos 5.349.082, la discusión de los cuales se incorpora en
el presente documento mediante referencia.
Los semiprepolímeros adecuados del
poli(fenilisocianato) de polimetileno para usarse como
componente (1)(b) de la presente invención incluyen aquellos
semi-prepolímeros que tiene un contenido en grupo
NCO del 25 al 30% en peso. Estos semiprepolímeros tienen una
concentración de grupo uretano del 0,5 al 6% en peso y una
viscosidad de menos de 2.000 cps (2.000 mPa\cdots) a 20ºC.
Típicamente, los semi-prepolímeros adecuados se
pueden preparar haciendo reaccionar un poli(fenilisocianato)
de polimetileno, es decir, componente (1)(a) anteriormente
mencionado en este documento, con un poliol, o mezclando el
poli(fenilisocianato) de polimetileno, componente (1)(a)
anteriormente mencionado en este documento, con un prepolímero de
bis(fenilisocianato) de metileno monomérico como se describe,
por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos 5.462.766 y
5.714.562, las revelaciones de las cuales se incorpora en el
presente documento mediante referencia.
También es posible preparar
semi-polímeros adecuados a partir de una mezcla de
MDI monomérico y polimérico, componente (1)(a) anteriormente
mencionado en este documento, y un material reactivo isocianato que
tiene al menos un grupo hidroxilo y un peso molecular de 62 a 6.000.
Estos prepolímeros terminados en isocianato se forman haciendo
reaccionar una mezcla de poliisocianato y un compuesto
reactivo-isocianato que tienen de 1 a 8 grupos
hidroxilo y un peso molecular de 62 a 6.000 en cantidades tales que
la razón de los equivalentes de los grupos hidroxilo a los grupos
isocianato es de 0,001:1 a = 0,20:1, preferiblemente de 0.004:1 a =
0,1:1. La mezcla de poliisocianato puede ser una mezcla de MDI
polimérico y una mezcla de isómeros de MDI.
La mezcla de poliisocianato puede producirse de
acuerdo con cualquiera de las técnicas conocidas en la técnica. El
contenido en isómeros del diisocianato de difenilmetano se pudo
llevar dentro de los intervalos requeridos, si es necesario,
mediante técnicas que son bien conocidas en la técnica. Una técnica
para cambiar el contenido en isómeros es añadir MDI monomérico a una
mezcla de MDI que contiene una cantidad de MDI polimérico la cual es
más alta que la que se desea.
El compuesto reactivo isocianato que se usa para
producir los semi-prepolímeros de la presente
invención puede tener al menos un grupo hidroxilo, preferiblemente
de 2 a 8 grupos hidroxilo, y más preferiblemente de 2 a 4 grupos
hidroxilo y un peso molecular de 62 a 8.000, preferiblemente de 100
a 5.000, y lo más preferible de 100 a 2.000. Se puede usar
cualquiera de los materiales reactivos de isocianato conocidos que
tiene al menos un grupo hidroxilo que satisfaga estos criterios. Los
materiales reactivos de isocianato adecuados incluyen, pero no se
limitan a, cualquiera de los poliésteres y poliéteres conocidos.
Los poliésteres que pueden usarse para producir
los prepolímeros de la presente invención incluyen los productos de
reacción de los alcoholes polihídricos (preferiblemente dihídricos)
con ácidos carboxílicos polibásicos (preferentemente dibásicos),
anhídridos de ácidos policarboxílicos, o ésteres de ácidos
policarboxílicos de alcoholes inferiores. Los ácidos
policarboxílicos pueden ser alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos
y/o heterocíclicos y pueden estar opcionalmente sustituidos (por
ejemplo, por átomos de halógeno) y/o insaturados. Los ejemplos
específicos de loa ácidos carboxílicos adecuados y sus derivados son
ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido subérico,
ácido azeálico, ácido sebácico, ácido ftálico, ácido isoftálico,
ácido tereftálico, ácido trimelítico, anhídrido del ácido ftálico,
anhídrido del ácido tetrahidroftálico, anhídrido del ácido
glutárico, ácido maléico, anhídrido del ácido maléico, anhídrido del
ácido fumárico, ácidos grasos insaturados dimerizados y trimerizados
(opcionalmente en mezcla con los ácidos grasos insaturados
monoméricos como el ácido oleico), dimetiléster del ácido
tereftálico y bis-glicoléster del ácido
tereftálico. Ejemplos específicos de alcoholes adecuados son
2,2-propilenglicol,
1,3-propilenglicol,
1,4-butilenglicol,
2,3-butilenglicol, 1,6-hexanidio,
1,8-octanodiol, neopentilglicol,
1,4-bis-hidroximetilciclohexano,
2-metil-1,3-propanodiol,
glicerol, propanotrimetilol, 1,2,6-hexanotriol,
1,2,4-butanotriol, etanotrimetilol, pentaeritritol,
quinitol, manitol, 1,4-ciclohexanodimetilol,
sorbitol, formitol, metilglicósido, dietilenglicol, trietilenglicol,
tetraetilenglicol, polietilenglicoles superiores, dipropilenglicol,
propilenglicoles superiores, dibutilenglicol y polibutilenglicoles
superiores. Se pueden usar también los poliésteres de lactonas (por
ejemplo, \epsilon-caprolactona) o de ácidos
dihidroxicarboxílicos (por ejemplo, ácido
\omega-hidroxicaproico).
Los poliésteres preferidos se preparan a partir
de mezclas de ácidos ftálicos, isoftálicos y tereftálicos con
etilenglicol, dietilenglicol, y polietilenglicoles superiores. Los
materiales se obtienen a menudo en los procesos de reciclaje de
botellas de plástico.
Los poliéteres que pueden usarse para producir
los prepolímeros de la presente invención se pueden producir, por
ejemplo, mediante la polimerización de los epóxidos por sí mismos en
presencia de un catalizador ácido de Lewis o por la adición de un
epóxido para activar los componentes que contienen átomos de
hidrógeno reactivos tales como agua, alcoholes, amoniaco o aminas.
Los epóxidos que pueden usarse incluyen óxido de etileno, óxido de
propileno, óxido de butileno, tetrahidrofurano, óxido de estireno y
epiclorohidrina. Se prefieren particularmente el óxido de etileno,
el óxido de propileno y las combinaciones de los mismos.
Los ejemplos específicos de los componentes
activadores adecuados incluyen: etilenglicol,
1,3-propilenglicol,
1,2-propilenlgicol, trimetilolpropano, glicerol,
sorbitol, 4,4'-dihidroxidifenilpropano, anilina,
etanolamina, etanolaminas sustituidas tales como metiletanolamina y
metildietanolamina, etilendiamina, y sacarosa. El componente
iniciador se puede usar sólo o mezclado con otros componentes
iniciadores.
Los poliéteres preferidos son los compuestos
formados por combinación directa de otras sustancias óxidos de
polipropileno, iniciados por una amina tal como amoniaco,
etilendiamina, y etanolaminas sustituidas.
La mezcla de poliisocianato y material isocianato
reactivo usado para producir los semi-prepolímeros
de la presente invención se usan cada uno de ellos en cantidades
tales que la razón de equivalentes de grupos hidroxilo a grupos
isocianato es de 0,001:1 a 0,20:1, preferiblemente de 0,004 a 0,1:1,
más preferiblemente de 0,005 a 0,02.
Los semiprepolímeros de la presente invención se
pueden preparar haciendo reaccionar la mezcla de poliisocianato y el
compuesto hidroxilo a temperaturas de 10 a 250ºC, preferiblemente de
60 a 120ºC durante un periodo de 1 a 1500 minutos, preferiblemente
de 30 a 200 minutos.
Otros materiales los cuales pueden usarse
opcionalmente en la producción de semi-prepolímeros
de la presente invención incluyen policarbonatos, éster carbonatos,
y éter carbonatos que contienen átomos de hidrógeno reactivos de
isocianato.
Los semi-prepolímeros de la
presente invención se caracterizan por una viscosidad de menos de
2.000 cps (2.000 mPa\cdots) a 20ºC. Estos prepolímeros tienen
también un contenido en NCO (es decir, grupo isocianato) del 25 al
33%.
De acuerdo con la presente invención, se prefiere
que los semi-prepolímeros usados como componente
(1)(b) tengan un contenido en grupo NCO del 27 al 31%, un contenido
en grupo uretano del 1 al 4%, y una viscosidad de menos de 1.000 cps
(1.000 mPa\cdots) a 20ºC.
La viscosidad de los
semi-prepolímeros se puede reducir añadiendo los
diluyentes hidrofóbicos de la presente invención. Se prefiere que la
viscosidad de las mezclas de los semi-prepolímeros
(1)(b) y los diluyentes hidrófobos (2) esté en el intervalo de 10 a
2.000 cps (10 a 2.000 mPa\cdots), preferiblemente de 50 a 1.000
cps (50 a 1.000 mPa\cdots), y más preferiblemente de 100 a 700 cps
(100 a 700 mPa\cdots).
Los diluyentes líquidos hidrofóbicos adecuados
para usarse como componentes (2) en la presente invención incluyen
aquellos compuestos que tienen un punto de ignición por encima de
250ºF (121,11ºC), preferiblemente por encima de 325ºF (162,77º) y lo
más preferible por encima de 375ºF (162,77º) y que son sólo
ligeramente solubles en agua o tienen una solubilidad en agua
insignificante, y preferiblemente son insolubles en agua. Algunos
ejemplos de diluyentes hidrofóbicos líquidos adecuados incluyen
compuestos tales como, por ejemplo, sulfonamidas aromáticas, ésteres
aromáticos de fosfato, ésteres de alquilfosfato, ésteres aromáticos
de dialquiléter, diésteres de dialquiéter, poliésteres poliméricos,
diésteres de poliglicol, resinas poliéster, diésteres de alquiléter
de alquilo, diésteres aromáticos, triésteres aromáticos, diésteres
alifáticos, monoésteres de alquiléter, monoésteres de alquilo,
hidrocarburos halogenados, parafina clorada, aceites aromáticos
usados a menudo como coadyuvantes de procesamiento, y ftalatos
usados a menudo como plastificantes, incluyendo, por ejemplo,
dialquilftalatos.
En el contexto de la presente invención, los
diluyentes hidrofóbicos se definen como aquellos que no son solubles
en agua o el agua no es soluble en ellos en cantidades mayores del
2% (pbw), preferiblemente menores del 1% y más preferiblemente
menores del 0,1%. Aunque se prefiere menos, es posible añadir una
pequeña cantidad de diluyentes que no son hidrofóbicos
proporcionando que la cantidad presente de éstos no incremente el
grosor de la hinchazón de los compuestos de lignocelulosa preparados
usando los agentes de unión de la presente invención. Los ejemplos
ilustrativos que no son hidrófobos serían los carbonatos cíclicos
incluyendo el carbonato de etileno, propileno o butileno, éteres,
cetonas y acetatos de alquilo.
También es posible, pero se prefiere menos,
añadir una porción de diluyente en la cual el agente de unión
poliisocianato no es totalmente miscible, lo que proporciona que la
mezcla de diluyentes solubiliza el agente de unión. Los ejemplos
ilustrativos de estos materiales incluyen alcoholes parafínicos, y
aceites nafténicos que contienen un mínimo del 50% de radicales de
carbono saturados, o, en otras palabras, aquellos que contienen
menos del 50% de carbonos aromáticos.
Los compuestos aromáticos adecuados son
típicamente mezclas de hidrocarburos arilo, alquilarilo y
arilalquilo de alto punto de ebullición, obtenidas de alquitrán
mineral o en la destilación de petróleo o en la recuperación de los
extractos disolventes de los productos basados en el petróleo. Se
incluyen destilados de ruptura pesados y ligeros, hidrogenados,
parcialmente hidrogenados y no hidrogenados, aceites nafténicos y
aceites parafínicos. Estos materiales típicamente se componen de
mezclas complejas de compuestos aromáticos arilalquilo, alquilarilo,
y policíclicos que contienen estos sustituyentes. Ejemplos
ilustrativos de hidrocarburos alquilarilo son compuestos aromáticos
y compuestos policílicos aromáticos sustituidos con octilfenil,
nonilfenil y dodecilfenil. Los ejemplos ilustrativos de compuestos
arilo y compuestos policíclicos aromáticos incluyen naftalenos,
antracenos, fenantrenos, pirenos, perilenos, y coronenos,
sustituidos. Ejemplos de compuestos aromáticos hidrogenados incluyen
fluorenos, fluorantrenos, y bifenilo, sustituidos, y compuestos
bifenilo adicionalmente sustituidos. Los compuestos aromáticos de la
presente invención están rara vez separados y son los más
frecuentemente obtenidos como mezclas con cantidades variables de
los componentes individuales. Los puntos de ebullición de los
componentes individuales varían entre 150ºC y 500ºC. Los componentes
tienen típicamente números de átomos de carbono de C_{9} a
C_{36} y a menudo contienen de cuatro a seis anillos condensados
ultrasaturados.
Algunos ftalatos adecuados para usarse como
componente (2) en concordancia con la presente invención incluyen
compuestos tales como, por ejemplo, ftalato de diisobutilo, ftalato
de dibutilo, azelato de
di-2-etilhexilo, ftalato de
di-2-etilhexilo, sebacato de
dibutilo, fosfato de difeniloctilo, ftalato de dioctilo, sebacato de
dibutilo, fosfato de difetiloctilo, ftalato de dioctilo, sebacato de
di-2-etilhexilo, fosfato de
difenil-2-etilhexilo, azelato de
dioctilo, sebacato de dioctilo, ftalato de diisodecilo, en el que
ftalato denota los isómeros orto, meta y para y las mezclas de los
mismos. Otros compuestos adecuados para usarse como diluyentes en la
presente invención incluyen monoisobutirato de
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
diisobutirato de
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
dipropionato de
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
dibutirato de
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
dicaproato de
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
dicaprionato de
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
dioctanoato de
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol.
Los diluyentes preferidos para los presentes
procedimientos incluyen ftalato de dioctilo, ftalato de
di-2-etilhexilo, ésteres del ácido
2-hidroxibencensulfónico y ésteres del ácido
4-hidroxibencensulfónico los cuales contienen, por
ejemplo, de 1 a 24 átomos de carbono en el grupo éster. Se prefiere
que éstos contengan de 6 a 16 átomos de carbono en el grupo éster,
y se prefiere que estos contengan de 8 a 12 átomos de carbono en el
grupo éster. Algunos ejemplos de diluyentes adecuados incluyen
compuestos tales como, por ejemplo, Mesamoll (CAS RN =
39406-18-3), un aceite de procesado,
disponible comercialmente de la Crowley Chemical Corporation (CAS RN
= 64741-81-7) como un aceite
hidrocarburo aromático que se usa típicamente como un aceite de
procesado, es un diluyente preferido.
La catálisis conocida por acelerar la reacción de
adición isocianato puede usarse en principio en formar estos
materiales compuestos lignocelulósicos. Los catalizadores adecuados
para este propósito incluyen compuestos de estaño tales como
dibutildilaurato de estaño, o octoato de estaño (II). Otros
catalizadores se describen en "Kunstoff Handbuch", volumen VII,
publicado por Becker y Braun, Carl Hanser Verlag, Munich, 1983 en
las páginas 92-98. Los catalizadores se usan, si es
posible, en una cantidad del 0,001 al 10% en peso, preferiblemente
del 0,002 al 0,1% en peso, tomando como base la cantidad total de
reactivos.
Otros aditivos opcionales y/o agentes auxiliares
los cuales pueden incluirse en las composiciones de unión de la
presente invención incluyen, por ejemplo, emulsiones de cera o cera
laxa para reducir la absorción de agua, conservantes, aditivos
activos de superficie, por ejemplo, emulsificadores y
estabilizadores, agentes de liberación del molde tales como, por
ejemplo, estearato de cinc, y otros jabones.
Las partículas adecuadas de lignocelulosa a usar
en la presente invención, incluyen, por ejemplo, astillas de madera,
fibras de madera, escamas de madera, partículas de madera, discos de
madera, lonchas de madera, harina de madera, serrín, hebras de
madera, corcho, corteza, piezas de madera u otros productos de
madera pulverizada o dispuesta en fibras, y otros productos
similares para la industria maderera. Se pueden usar fibras,
partículas, de otros productos naturales que son lignocelulósicos
tales como paja, residuos de lino, bambú, esparto, hierbajos y
hierbas secos, cáscaras de nuez, fibras de sisal, lana, soja, paja
de pasta de caña de azúcar u otras plantas similares (residuo de
caña de azúcar), cáscaras de cultivos de cereal tales como maíz,
arroz y avena y similares. Estos materiales se pueden usar en forma
de granulados, lonchas o astillas, fibras, filamentos, esferas, o
polvo. Además, los materiales lignocelulósicos se pueden mezclar con
escamas inorgánicas o material fibroso tal como fibras de vidrio o
lana, mica y asbestos, igual que con materiales de goma y plásticos
en forma particulada. La lignocelulosa puede contener un contenido
de humedad (agua) de hasta aproximadamente un 40% en peso,
preferiblemente menos del 25% en peso, pero más preferiblemente
contiene entre un 4 y un 12% en peso.
Los materiales lignocelulósicos para la presente
invención son escamas de madera, discos de madera, bandas o
filamentos de madera, y pedazos de madera,
En general, el componente isocianato (1) y el
diluyente hidrofóbico (2) se mezclan mediante procesos de mezclado
por lotes usando mezcladores de bajo cizallamiento o de alto
cizallamiento conocidos por aquellos expertos en la técnica. Son
también adecuados para la invención ahora reivindicada los
mezcladores en línea o continuos, incluyendo, por ejemplo,
mezcladores de barras, mezcladores estáticos.
Una realización preferida para la presente
invención es el proceso de acuerdo con la presente invención, en el
que dicho diluyente líquido hidrofóbico se selecciona del grupo que
consta de (i) un éter hidroxilo del ácido bencensulfónico que
contiene de 1 a 24 átomos de carbono en el grupo éster, (ii) un
ftalato diéster que contiene de 8 a 24 átomos de carbono en el grupo
éster, y (iii) una mezcla de destilados de petróleo.
Los siguientes ejemplos ilustran adicionalmente
detalles para el procedimiento de esta invención. La invención, la
cual se explica en la siguiente discusión, no está limitada en su
ámbito por estos ejemplos. Aquellos expertos en la técnica
entenderán fácilmente que se pueden usar variaciones conocidas de
las condiciones de los siguientes procedimientos. A menos que se
anote lo contrario, todas las temperaturas están en grados Celsius y
todas las partes y porcentajes son partes en peso y porcentajes de
peso, respectivamente.
| Para convertir ºFahrenheit en ºCentígrados: | multiplicar por: 0,556ºF -17,8 |
| Para convertir cps en mPa\cdots: | multiplicar por: 1 |
| Para convertir pulgadas en centímetros (cm): | multiplicar por: 2,540 |
| Para convertir psi a kPa: | multiplicar por: 6,895 |
| Para convertir lb/ft^{3} en kg/m^{3}: | multiplicar por: 16,02. |
Los componentes en los sistemas ilustrados en
estos ejemplos son:
- Isocianato A
- una mezcla de MDI polimérico (abreviadamente en inglés PMDI) que tiene una viscosidad de aproximadamente 200 mPas\cdots a 25ºC, y un contenido en isocianato de aproximadamente 31,5%. Comercialmente disponible de la Corporación Bayer como Mondur® 541.
- Diluyente A
- una mezcla de hidrocarburo aromático que está comercialmente disponible bajo el nombre Viplex® 885, de la Crowley Chemical Company. Es un hidrocarburo destilado con una viscosidad de 105 mPa\cdots a 25ºC.
- Diluyente B
- un derivado de ácido ftálico, que tiene una viscosidad de 56 mPa\cdots a 25ºC. Esta sustancia está comercialmente disponible de la Eastman Kodak Company bajo el nombre Kodaflex® DOP.
- Diluyente C
- un extracto disolvente destilado parafínico ligero con una viscosidad de 58 mPa\cdots a 25ºC. Esta sustancia está comercialmente disponible de la Sun Company bajo el nombre Sundex® 840.
- Diluyente D
- carbonato de propileno, un reactivo químico líquido con una viscosidad de 35 mPa\cdots a 25ºC. Es soluble en agua hasta aproximadamente un 8% a temperatura ambiente. Esta sustancia está comercialmente disponible de Sigma Aldrich, bajo su nombre químico común, carbonato de propileno.
- Diluyente E
- una parafina clorada con una viscosidad de aproximadamente 50 mPa\cdots a 20ºC. Esta sustancia está disponible de Ferro Chemical bajo el nombre de Klorowax® 40-40.
- Diluyente F
- una parafina clorada con una viscosidad de aproximadamente 1400 mPa\cdots a 20ºC. Esta sustancia está disponible de Ferro Chemical bajo el nombre Klorowax® 60-50.
- Diluyente G
- un éster alquilsulfónico de fenol, el cual se caracteriza por una viscosidad de aproximadamente 120 mPas\cdots a 20ºC. Esta sustancia está disponible a partir de Bayer AG bajo el nombre comercial Mesamoll®.
El isocianato A se añadió a un tarro de cristal y
se combinó con los diluyentes hidrofóbicos en las razones que se
enumeran en las tablas 1 y 2 más adelante en este documento. Se
permitió mezclarse a las muestras de agentes de unión a una
velocidad de mezclado de 1000 rpm durante aproximadamente 15
minutos, tiempo después del cual se determinó visualmente que las
muestras eran homogéneas.
Un suministro de madera aglomerada se situó en un
cuenco de acero inoxidable (para usar en un mezclador KitchenAid
KSM90). El cuenco inoxidable se transfirió al mezclador KitchenAid y
la mezcla de agentes de unión se añadió en una adición continua gota
a gota, durante un periodo de 15 minutos, con el mezclador
funcionando a su ajuste de velocidad más lento. El suministro se
mezcló durante 10 minutos adicionales para distribuir el agente de
unión uniformemente. El suministro cubierto de resina se situó
entonces en un molde de 8 por 8 pulgadas (20,32 x 20,32 cm). El
molde se situó entonces en una prensa hidráulica PHI (serie
PW-22), y se presionó para detenerse a media pulgada
(1,27 cm) de grosor del panel, calentándose a 350ºF -176,66ºC- (y
presionándose durante 4 minutos y medio).
Las muestras resultantes se evaluaron en su
Fuerza de Cohesión Interna y en su Hinchazón en Grosor en
concordancia con el procedimiento ASTM D 1037: "Evaluating
Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel
Materials".
El suministro de paneles aglomerados de tipo
"oriented strandboard" se examinó cuidadosamente a través de
una pantalla para eliminar filamentos irregulares o demasiado
pequeños, con el suministro óptimo almacenado en una caja de madera
de fibra comprimida. El suministro se pesó en contenedores de
plástico de 30 galones (136,38 litros) y se situó dentro de una
batidora de Coil Manufacturing Systems Rotary. La mezcla del agente
de unión isocianato se pesó dentro de un contenedor de sujeción en
la batidora, y fue Casco-wax (disponible de Borden
Chemical, Inc.). El isocianato se añadió de acuerdo con los ejemplos
enumerados en la tabla 3 más adelante en este documento, y la cera
se añadió a un 1% peso/peso al suministro OSB (abreviatura en inglés
de paneles de tipo "oriented strandboard"). La batidora
rotatoria se puso después en marcha, y el isocianato y la cera se
distribuyeron uniformemente en el suministro durante un periodo de
diez a quince minutos. La resina y los filamentos cubiertos de cera
se reemplazaron dentro de los contenedores de 30 galones (136,38
litros), para transferirse a un molde. Los filamentos fueron después
distribuidos uniformemente dentro del molde en una cantidad en peso
programada, y el molde se eliminó de los filamentos distribuidos,
los cuales forman ahora una esterilla. Durante este tiempo, la
prensa, una Newman HydraPress modelo HP-188, se
calentó hasta la temperatura de trabajo, y se envió una ráfaga de
vapor a través de los rodillos calentados de la prensa para eliminar
cualquier concentración de agua en las líneas. La esterilla se situó
entre dos rodillos de metal, y se transfirió a la prensa Newman. Se
insertaron después sondas en la esterilla
pre-prensada para medir la temperatura interna y la
presión interna. La tabla se presionó entonces a 100 psi de presión
de vapor (689,5 kPa) con 600 psi (41.137 kPa) de presión en la
esterilla durante 2,5 minutos, dando como resultado la tabla de 1,5
pulgadas (3,81 cm) de grosor.
Se probaron la Fuerza de Cohesión Interna y el
Grosor de la Hinchazón de las tablas resultantes de acuerdo con el
procedimiento ASTM D1037: "Evaluating Properties of
Wood-Base Fiber and Particle Panel
Materials".
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Aunque esta invención se ha descrito en detalle
con anterioridad para el propósito de la ilustración, se entenderá
que tal detalle es únicamente para ese propósito y que se pueden
hacer variaciones en esto por aquellos expertos en la técnica sin
apartarse del alcance de la invención excepto en lo que pueda
limitarse por las reivindicaciones.
Claims (15)
1. Un procedimiento para la producción de
materiales compuestos de lignocelulosa comprendiendo:
- A)
- combinar partículas de lignocelulosa con del 1,5% al 7% en peso, tomando como base el peso total del compuesto lignocelulosa, de una composición de unión que comprende:
- (1)
- 50 al 95% en peso, tomando como base el 100% en peso de (1) y (2), de un componente isocianato seleccionado del grupo que consta de:
- (a)
- un poli(fenilisocianato) de polimetileno que tiene un contenido en grupo NCO del 30 al 33% en peso,
- y
- (b)
- un semi-prepolímero de poli(fenilisocianato) de polimetileno que tiene un contenido en grupo NCO del 25 al 32% en peso;
- y
- (2)
- del 5 al 50% en peso, tomando como base el peso total de (1) y (2), de un diluyente líquido hidrofóbico que tiene un punto de ignición por encima de 250ºF (121,11ºC), y el cual es sólo ligeramente o insignificantemente soluble en agua;
- y
- B)
- moldear o comprimir la combinación formada en A), formando así el material compuesto de lignocelulosa.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que las partículas de lignocelulosa se combinan con del 2 al 6%
en peso, tomando como base el peso total del compuesto lignocelulosa
de una composición de unión.
3. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que dicha composición de unión comprende:
- (1)
- del 50 al 80% en peso, tomando como base el peso de (1) y (2), de un componente isocianato,
- y
- (2)
- del 20 al 50% en peso, tomando como base el 100% en peso de (1) y (2), de un diluyente líquido hidrofóbico.
4. El procedimiento de la reivindicación 1, en
la que dicha composición de unión comprende:
- (1)
- del 60 al 75% en peso, tomando como base el 100% en peso de (1) y (2), de un componente isocianato,
- y
- (2)
- del 25 al 40% en peso, tomando como base el 100% en peso de (1) y (2), de un diluyente líquido hidrofóbico.
5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que dicho diluyente hidrofóbico líquido tiene un punto de ignición
por encima de 325ºF (162,77ºC).
6. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que dicho diluyente hidrofóbico líquido tiene un punto de
ignición por encima de 375ºF (190'55ºC).
7. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que dicho diluyente hidrofóbico líquido es insoluble en agua.
8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que el moldeo o compresión ocurre a presiones de 200 a 1.000 psi
(1.379 a 6.895 kPa) durante de 2 a 10 minutos, a temperaturas de 245
a 430ºF (118,33 a 221,11ºC).
9. El procedimiento de la reivindicación 8, en
el que la presión es de 300 a 700 psi (4.826,5 kPa) durante de 4 a 8
minutos, a temperaturas de 300 a 430ºF (148,88 a 221,11ºC).
10. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que (1)(a) dicho poli(fenilisocianato) de polimetileno que
tiene un contenido de grupo NCO del 30 al 33% en peso tiene una
viscosidad de menos de 2.000 cps (2.000 mPa\cdots) a 20ºC.
11. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que (1)(a) dicho poli(fenilisocianato) de polimetileno que
tiene un contenido de grupo NCO del 30 al 33% en peso, una
funcionalidad de 2,1 a 3,5, y un contenido en monómero del 30% al
90% en peso, en le que el contenido en monómero comprende hasta un
5% en peso del 2,2'-isómero, del 1 al 20% en peso
del 2,4'-isómero, y del 25 al 65% en peso del
4,4'-isómero, tomando como base el peso completo del
poliisocianato.
12. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que (1)(b) dicho semi-prepolímero tiene un
contenido en grupo uretano del 0,5 al 6% y una viscosidad de menos
de 2.000 cps (2.000 mPa\cdots) a 20ºC.
13. El procedimiento de la reivindicación 11, en
el que (1)(b) dicho semi-prepolímero se prepara
haciendo reaccionar un poli(fenilisocianato) de polimetileno
con uno o más polioles, o mezclando un poli(fenilisocianato)
de polimetileno con prepolímeros preparados a partir de
bis(fenilisocianato) de metileno monomérico.
14. El procedimiento de la reivindicación 1, en
el que (2) dicho diluyente hidrofóbico líquido se selecciona del
grupo que consta de (i) un éter hidroxilo del ácido bencensulfónico
que contiene de 1 a 24 átomos de carbono en el grupo éster, (ii) un
ftalato diéster que contiene de 8 a 24 átomos de carbono en el grupo
éster, y (iii) una mezcla de destilados de petróleo.
15. El procedimiento de la reivindicación 14, en
el que dicha mezcla de destilados de petróleo comprende destilados
pesados de descomposición termal de petróleo.
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