ES2954108T3 - Pegamentos poliméricos naturales de dos componentes a base de agua, obtenidos a partir de derivados del corcho - Google Patents

Pegamentos poliméricos naturales de dos componentes a base de agua, obtenidos a partir de derivados del corcho Download PDF

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Abstract

La presente invención está relacionada con un nuevo método para producir colas naturales de base agua de dos componentes, diseñadas para pegar superficies lignocelulósicas, principalmente corcho y madera. El mencionado proceso comprende la extracción de la fase acuosa de una mezcla resultante de la licuación del polvo de corcho y/o granulado de corcho, proceso que comúnmente se denomina proceso de despolimerización del corcho; evaporación de la fase acuosa, obteniendo así un primer componente constituido por un gel compuesto por los componentes solubles de la mezcla licuable; mezclar y homogeneizar este gel con el segundo componente que consiste en un compuesto alifático de curado; y, opcionalmente, adición y mezcla de "polvo de corcho" a la mezcla anteriormente mencionada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Pegamentos poliméricos naturales de dos componentes a base de agua, obtenidos a partir de derivados del corcho CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento de producción de pegamentos de dos componentes a partir de materiales naturales, respaldado por la adopción de un procedimiento de licuefacción sobre residuos de corcho industriales, a saber, polvo de corcho, gránulos de corcho o una combinación de los mismos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El impacto ambiental de los residuos resultantes de la actividad industrial ha sido una preocupación para la sociedad. En concreto, en lo que respecta a la industria del corcho, relevante en el Mediterráneo y específicamente en las economías portuguesas, siendo esta última líder mundial en producción de corcho, que representa alrededor del 80 % de la producción mundial, se observa una producción relevante de residuos industriales. Por ejemplo, la producción de tapones de corcho, la más relevante del sector industrial del corcho, solo utiliza alrededor del 25 % de la materia prima original. Estos residuos o desechos se clasifican esencialmente en función de la granulometría, la densidad y la humedad, parámetros que dependen de la fuente de los materiales a lo largo de la fabricación del corcho comercial. Una cantidad importante de estos residuos son gránulos utilizados en una variedad de aplicaciones, principalmente materiales compuestos, a saber, corcho/caucho, entre otros, tales como componentes de materiales sándwich de baja densidad utilizados para aplicaciones aeroespaciales, termoplásticos/aglomerados de corcho; cierres de vino aglomerados, compuestos de corcho, etc. Por otro lado, la industria transformadora genera un residuo considerado problemático, obtenido a través de múltiples fases de producción, incluida la granulación, es decir, la operación de valor añadido de residuos para fabricar tapones de vino alternativos a base de corcho, que es una fracción importante de la cantidad total de desechos sin valor comercial, este es el llamado "polvo de corcho" (Cork Supply, 2010; S. P. Silva, M. A. Sabino, E. M. Fernandes, V. M. Correlo, L. F. Boesel, R. L. Reis, International Materials Reviews, 50 (6), p. 345, 2005).
El "polvo de corcho", como su nombre indica, incluye partículas de pequeño tamaño, generalmente un tamaño demasiado pequeño (<0,5 mm) para cualquier posible reutilización, debido a su alta superficie. Según la norma portuguesa (ISO 633:2011) tiene dimensiones inferiores a 0,25 mm (L. Gil, Biomass & Bioenergy 13 (1-2), p.59, 1997). Incluso cuando se utiliza para aglomerados, la inclusión del polvo solo es posible en pequeñas cantidades, por lo que no incorpora volúmenes significativos en comparación con la producción. Además, no solo el polvo de corcho, sino también otros residuos de esta industria se registran como residuos industriales (LER 030199), por lo que se identifica que su alojamiento puede tener un impacto ambiental. La Asociación del Distrito de Aveiro (L. Cabral y Gil, "Estudio multisectorial en el área del medio ambiente", 2000), en su estudio reveló que el "polvo de corcho" puede ser responsable de los cambios geomorfológicos comprobados en el municipio de Santa Maria da Feira como resultado de su vertido continuo.
El “polvo de corcho” se ha clasificado según su etapa de origen en el procedimiento de transformación del corcho. En el ejemplo 1 se recopilan algunos de estos tipos de “polvo de corcho”.
Se han realizado varios esfuerzos para reutilizar el “polvo de corcho”. Actualmente se aplica principalmente como combustible para quemar en hornos, ya sea en la industria del corcho o incluso en la industria cerámica. Esto se debe al hecho de que presenta un alto poder calorífico, que se encuentra entre 20,6 y 22,2 MJ/kg (ASTM D1989). Otras aplicaciones implican su uso como agente de carga, por ejemplo mezclado con pegamentos, con el fin de aumentar la calidad de los materiales compuestos, en la producción de linóleo o como fuente de productos químicos (extractivos). El alto interés del uso del corcho en las más diversas formas y aplicaciones está asociado a la combinación de sus peculiares propiedades. Entre otros, se pueden mencionar su alto coeficiente de fricción, resiliencia, permeabilidad a líquidos, baja conductividad térmica, baja densidad, alta energía de absorción, excelentes propiedades aislantes e hipoalergénicas (L. Gil, Biomass & Bioenergy 13 (1-2), p. 59, 1997; E. M. Fernandes, V. M. Correlo, J. a. M. Chagas, J. F. Mano, R.: Reis, Composites Science and Technology 70 (16), p. 2310, 2010).
Estas propiedades no solo están asociadas a su estructura, sino también a su composición química. Su estructura fue una de las primeras que observó Robert Hooke (1635-1703) utilizando un microscopio óptico. Ha identificado que presenta una estructura alveolar similar a un monolito, definida por paredes celulares que forman células poliédricas cerradas (M. A. Fortes, M. E. Rosa, H. Pereira, A Cortiga, 1ST Press, 2004).
La composición química del corcho está constituida en promedio por: 45 % de suberina, 27 % de lignina, 12 % de polisacáridos, 6 % de sustancias cerosas y 6 % de taninos (APCOR, Asociación Portuguesa del Corcho).
También vale la pena mencionar que a menudo el corcho como material natural se incluye en el grupo de materiales lignocelulósicos, a pesar de ser química y estructuralmente distinto, lo que lleva imperativamente a resultados y/o diferentes alternativas tecnológicas para su reutilización. Con el fin de aclarar y exponer la alternativa seguida y descrita en esta patente, se incluyen comparaciones adicionales con alternativas utilizadas en materiales lignocelulósicos.
Con respecto a la búsqueda de alternativas innovadoras para la reutilización de residuos de fuentes naturales, en las últimas décadas ha habido un interés particular en explorar mediante extracción química y/o conversión reactiva de compuestos potenciales incluidos en la composición química de estas fuentes naturales renovables.
De todos los materiales lignocelulósicos, la madera es la más similar al corcho en términos de composición química. También es uno de los más estudiados en términos de su licuefacción y posterior aplicación en diversas formulaciones (Pan H., Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (7) p.3454, 2011).
El corcho en particular ha revelado cierto potencial como fuente de polioles para formulaciones (S.P. Silva, M.A. Sabino, E.M. Fernandes, V.M. Correlo, L.F. Boesel, R.L. Reis, International Materials Reviews 50 (6) 345, 2005).
Por otro lado, desde los primeros tiempos el enfoque se orientó a la reutilización del "polvo de corcho" debido a su poder de autoadhesividad. Luis M. C. C. Gil (Patente de PT n.° 88239, de agosto de 1988) propuso su reutilización a través de las propiedades adhesivas y/o aglutinantes peculiares de algunos de sus componentes. En esta invención, el autor ha desarrollado un procedimiento para producir polvo de corcho aglomerado, a través de una predespolimerización de suberina y posterior polimerización por prensado y calentamiento. En esta etapa final del procedimiento de polimerización se promueve la aglutinación de los constituyentes químicos (ceras y monómeros de suberina), al permitir la aglutinación del polvo de corcho.
Se han propuesto y/o desarrollado varios procedimientos para obtener una fase líquida de polioles a partir de un material sólido. Estos son en su mayoría adecuados para diversos tipos de materiales de base natural, tales como materiales lignocelulósicos. Sin embargo, estos procedimientos presentan limitaciones de procedimiento, o están asociados a una cierta complejidad o no permiten la maximización de materiales licuados en productos de valor añadido como el "polvo de corcho".
Un buen ejemplo de un procedimiento para la obtención de un líquido de polioles se refiere al procedimiento utilizado en el trabajo patentado por G. Alexandro, C. C. Pinto, J. Joaquim, P. Neto y Carlos, solicitud de patente WO 2010/020903, de febrero de 2010. Estos inventores desarrollaron un procedimiento de licuefacción de diversos materiales naturales, principalmente de origen forestal, residuos agrícolas o de la fuente de la industria alimentaria, para la producción de polioles líquidos. Los autores también incluyen en particular materiales tales como el "polvo de corcho" y la madera. Su procedimiento consiste en recurrir a la oxipropilación como un procedimiento de reacción de licuefacción, que se basa en dos etapas esenciales: a) pretratamiento o prefuncionalización del sustrato (material natural) con una solución alcohólica alcalina durante aproximadamente 30 a 90 minutos, lo que promoverá una alta conversión obteniendo un sustrato residual del 3 % residual después de la licuefacción; b) licuefacción del sustrato a través de la reacción de la mezcla anterior con óxido de propileno (oxipropilación) en un intervalo de temperaturas entre 150-200 °C y bajo presión. En el caso particular del "polvo de corcho", se utilizaron presiones máximas de 10­ 20 bar.
Aunque este procedimiento sugiere etapas similares al procedimiento propuesto en esta patente, es sin embargo significativamente distinto. El procedimiento para obtener los polioles reivindicados en esta patente se adaptó del procedimiento propuesto por M. Kunaver, N. Cuk, E. Ukaityte, F. Kovacs, R. S. Opresnik y T. Katrasnik (WO/2012150043). El procedimiento propuesto en la presente invención permite lograr una alta conversión tras la licuefacción, evitando la necesidad de realizar el procedimiento de reacción bajo presión. Este nuevo procedimiento también permite que la operación se realice a un intervalo de temperaturas más bajo (150-170 °C), así como una reducción significativa del tiempo de reacción (15 min) con conversiones más altas (95 por ciento). Estos puntos permiten una optimización significativa no solo en términos del costo del procedimiento, sino también en términos de energía. El procedimiento reivindicado en esta patente se distingue por la obtención de un líquido de poliol a través de la extracción usando un agente de extracción, tal como agua. Eso a su vez permite obtener dos productos de valor añadido: una mezcla de polioles de mayor pureza que se pueden usar no solo en las aplicaciones sugeridas, en la solicitud de patente WO 2010/020903, sino también en otras aplicaciones/productos que requieren una mayor pureza de sus componentes. También se pueden aplicar en el desarrollo de nuevos pegamentos ecológicos que utilizan esta fuente de polioles. Este novedoso procedimiento también permite la separación de una fase orgánica, o material celulósico licuado, similar a la obtenida por licuefacción de la madera, que presenta una potencia combustible atractiva con posibles aplicaciones en sistemas de combustión como motores.
Se han propuesto otros procedimientos que permiten obtener la composición de polioles a través de materiales naturales, pero ninguno de ellos demostró ser adecuado para el "polvo de corcho". Entre estos se encuentra el procedimiento propuesto en la solicitud de patente WO 2004/011518, de febrero de 2004. De manera sucinta, esta patente describe un procedimiento para producir un compuesto de polioles mediante licuefacción de residuos obtenidos de cultivos (arroz, avena, maíz, trigo, pulpa de manzana, girasol, pulpa de remolacha). Este procedimiento más allá del tipo de sustrato natural difiere del mencionado esencialmente en el presente documento en términos de las condiciones de reacción, entre ellas: el tipo de catalizador y el tiempo de reacción. El potencial del procedimiento propuesto en el presente documento radica principalmente en el tiempo de reacción más corto para conversiones similares. También es adecuado para el procesamiento de "polvo de corcho" y, a su vez, tomando como ejemplo de su aplicación como componente de encolado de materiales lignocelulósicos, los tiempos de curado y las temperaturas obtenidas son más bajos que los sugeridos en la solicitud de patente WO 2004/011518.
En relación con las aplicaciones sugeridas para este tipo de materiales licuados, generalmente se encuentran como componentes de formulaciones de polímeros. Sin embargo, con referencia limitada a toda capacidad adhesiva, con algunas excepciones, como la solicitud de patente mencionada anteriormente, la solicitud de patente WO 2004/011518. Sin embargo, dichas propiedades adhesivas se encuentran fácilmente cuando se usan componentes sintéticos, tales como los propuestos en la patente estadounidense 5932680, de agosto de 1999. Brevemente, esta patente describe la posibilidad del uso de poliisocianatos y polibutanodiol en la formulación de polímeros y prepolímeros con propiedades que permiten su uso como adhesivos después de la aplicación de calor.
Existen otros documentos que se refieren al uso de reactivos o en la misma familia química que están presentes en la composición de elastómeros, adhesivos, adhesivos y ligandos (cabe mencionar en particular los documentos estadounidenses US 2001/5509, US 2003/0212227, US 2004/122176, US 2005/0010013) que ofrecen formulaciones para polímeros y prepolímeros que se pueden utilizar como adhesivos de superficies, placas, vidrio, cerámica, materiales lignocelulósicos, entre otros. Además, estas capacidades adhesivas mencionadas en estos trabajos patentados no son adecuadas para la preparación de conglomerados de partículas. Sin embargo, C. Phanopoulos, R. H. Carr, G. Pans, solicitud de patente US 2011/0210466, de septiembre de 2011, ha propuesto algunos otros procedimientos que ofrecen formulaciones sintéticas para el encolado de partículas de materiales lignocelulósicos en forma de conglomerados.
Además, se han acoplado componentes naturales, en particular de derivados de corcho, a estos adhesivos de origen sintético y/u otras matrices basadas en polímeros (E. M. Fernandes, V. M. Correlo, J. a. M. Chagas, J. F. Mano, R.: Reis, Composites Science and Technology 70 (16), p.2310, 2010), con el fin de facilitar las mejoras en las propiedades de los materiales compuestos resultantes. El efecto positivo de la inclusión de partículas de corcho en matrices poliméricas, en particular con propiedades adhesivas (pegamentos), está asociado a sus propiedades peculiares. Por un lado, el corcho es un material que proporciona aislamiento térmico y acústico, y además también es un excelente absorbente de vibraciones como resultado de su estructura de celda cerrada que contiene aire. Esta estructura le confiere la capacidad de deformarse cuando se somete a fuerzas de tensión, tales como impacto o compresión, actuando como un modo de amortiguación, es decir, un absorbente de energía, asociado a las fuerzas de tensión. Como regla general, los pegamentos sintéticos con buenas propiedades adhesivas y cuando se curan, son quebradizos y como tales se asocian a un deterioro de sus propiedades de resiliencia cuando se someten a dichas fuerzas de tensión, promoviendo la aparición de fisuras. Por esta razón, se han incluido materiales tales como partículas de corcho en formulaciones adhesivas, como propone V. Bonacini (Patente EP 1347107, de noviembre de 2001). Por otro lado, y como se menciona en esta patente, las partículas de corcho promueven igualmente la cohesión de los componentes que conforman la matriz polimérica, no solo al rellenar la porosidad existente, sino esencialmente por el aumento del área superficial que promueve una conexión mecánica más efectiva de los diversos componentes de la matriz, y también puede actuar como carga para el espesamiento de la formulación. Además, su poder de autoadhesión (ceras y monómeros de suberina como aglutinantes) también ofrece la capacidad de actuar como agente aglutinante de componentes compatibles mediante un enlace químico. Cabe señalar que esta capacidad depende del tamaño de partícula y de la adhesión interfacial entre la matriz y el corcho. Comúnmente, esta capacidad es promovida por el calentamiento de pegamentos (adhesivos termofusibles).
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 ilustra dos tapones de corcho pegados uno encima del otro utilizando el pegamento preparado según la presente invención
La Figura 2 ilustra un material compuesto de corcho aglomerado obtenido pegando con pegamento natural a base de agua: (a) imagen superior con un tamaño de 19,5 cm * 19,5 cm; (b) detalle del empaque lateral.
La Figura 3 ilustra dos bloques de madera cilindricos pegados uno encima del otro utilizando el pegamento preparado según la presente invención.
La Figura 4 ilustra tapones de corcho colmatados utilizando el pegamento preparado según la presente invención.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento de producción de pegamentos de base natural, con potencial de poder adhesivo (las fuerzas de corte máximas son de 9,4 x 10-3 N/m2 al pegar superficies de corcho). Las formulaciones se desarrollan a través de la licuefacción ácida de derivados lignocelulósicos, en particular corcho, de donde se extraen dos fases: un liquido de polioles, que es uno de los componentes en la formulación de pegamentos junto con un componente de isocianato alifático (con niveles preferenciales de NCO en el intervalo del 15-25 %), agua y polvo de corcho; y una fase orgánica que presenta una naturaleza económica y ambiental atractivas como combustible; esto se puede usar como una alternativa a compuestos similares obtenidos por fuentes petroquimicas. Los pegamentos formulados son adecuados para el pegado de superficies de materiales lignocelulósicos, como corcho y/o madera a temperatura ambiente (15-30 °C). Por otro lado, también son adecuados para la preparación de corcho aglomerado a bajas temperaturas (50-80 °C).
Un objeto de la presente invención es un procedimiento de preparación de pegamentos poliméricos naturales a base de agua de dos componentes, adecuados para pegar superficies lignocelulósicas, en particular corcho y madera, que comprende las siguientes etapas:
(a) extracción de una fase acuosa y componentes solubles licuados que comprenden polioles, ambos resultantes de una mezcla a su vez resultante de la licuefacción de polvo y/o gránulos de corcho, mediante despolimerización de corcho, comprendiendo dicha licuefacción mezclar el polvo y/o gránulos de corcho con agua destilada que actúa asi como un agente de extracción, obteniendo asi dichos componentes solubles licuados que comprenden polioles, (b) evaporación de dicha fase acuosa para eliminar el agua y obtener un primer componente que consiste en un gel compuesto por dichos componentes solubles de la mezcla de licuefacción,
(c) mezcla y homogeneización del gel con un segundo componente que consiste en un isocianato alifático como agente de reticulación, en agua y, opcionalmente,
(d) adición y mezcla de polvo de corcho a la mezcla previamente formulada.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Tomando como base lo que se ha explicado, esta invención tiene como objetivo resolver los problemas técnicos no resueltos o solo parcialmente resueltos por el conocimiento previo, a saber, la aplicación de un procedimiento de licuefacción modificado, siendo este un procedimiento de conversión termoquimica que utiliza agentes disolventes orgánicos, a partir de materiales a base de corcho, a partir de los cuales se extraen compuestos de poliol utilizados para la formulación de pegamentos ecológicos utilizados para una serie de aplicaciones, tales como materiales lignocelulósicos encolados.
El término "licuefacción" según la presente invención, debe entenderse como un procedimiento termoquimico relacionado con la despolimerización de un material sólido, con disolución concomitante en un disolvente.
Las formulaciones actuales de pegamentos reivindican su aplicabilidad en una gran diversidad de sistemas. Estos incluyen la adhesión superficial de materiales lignocelulósicos y/o la obstrucción de los poros del material. Esto da como resultado el recubrimiento de materiales como el corcho y la madera. Por otro lado, el procedimiento permite obtener dos productos intermedios, una solución acuosa (liquido de poliol) y una fase orgánica (componentes no solubles). Estos productos muestran un potencial económico y ambiental, y ambos se pueden utilizar como alternativa a compuestos similares obtenidos por fuentes petroquimicas. La fase orgánica se puede utilizar como combustible en los sistemas de combustión. La fase que contiene polioles se puede utilizar en la formulación de pegamentos, asi como en la formulación y sintesis de polimeros, tales como poliésteres y poliuretanos, y su aplicación se puede extender aún más a varios sectores, tales como: la industria alimentaria, farmacéutica, mobiliario, ingenieria civil, automotriz y de polimeros.
Para obtener nuevas formulaciones de los pegamentos reivindicados en este documento es necesario el uso de un reticulante alifático de isocianato, que es muy útil en combinación con polimeros de naturaleza lignocelulósica y celulósica para lograr una unión más fuerte entre las superficies lignocelulósicas en el procedimiento de encolado. Ejemplos de estos reticulantes son DESMODUR DA-L y DESMODUR DN, utilizados en ejemplos ilustrativos de esta patente. Estos compuestos penetran en la red lignocelulósica de polioles, actuando moderadamente a temperatura ambiente, revelando una excelente compatibilidad con los grupos hidroxilo presentes en los polímeros de base lignocelulósica. Esto promueve la consecución de pegamentos naturales con propiedades muy prometedoras a través de un procedimiento simple y de bajo costo.
El procedimiento reivindicado en el presente documento es adecuado para el encolado de materiales lignocelulósicos, superficies y conglomerados de base natural como el corcho. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, debe observarse que las formulaciones desarrolladas incluyen la adición de partículas de corcho (polvo <250 mm), como promotor de las propiedades mecánicas de encolado, pero también como promotor de adherencia del pegamento a la superficie de encolado, esencialmente cuando esta también está hecha de corcho. Estas partículas actúan no solo como carga, sino también como ligando mecánico en el relleno de la porosidad inherente a la superficie. En cuanto a la formulación del pegamento, y teniendo en cuenta que se obtiene a partir de componentes propios del corcho, se favorece la adhesión interfacial de estas partículas, asegurando la uniformidad de sus propiedades mecánicas. Cabe señalar que el nuevo procedimiento reivindicado en el presente documento para obtener adhesivos, y en el caso particular de la aplicación en la preparación de conglomerados de compuestos de corcho, permite que el procedimiento de encolado se produzca a temperaturas relativamente bajas, de 50-80 °C. También vale la pena mencionar que las viscosidades obtenidas en los pegamentos formulados están muy próximas a la del agua, preferiblemente en el intervalo de 1 a 5 MPas, como resultado del alto contenido de agua (>90 %), lo que favorece la operación de mezcla con los gránulos de corcho. Esto permite una reducción del esfuerzo económico en el uso del pegamento, y además no evita la consiguiente aparición de poros, debido a la contracción del pegamento. Esto último provocaría la aparición de burbujas de aire que afectarían a las propiedades del grano grueso.
La invención reivindicada presenta como mercados potenciales:
- El sector de la construcción, producción de paneles para aislamiento acústico y térmico.
- El sector del calzado como suelas, tacones y plantillas.
- El sector del mercado actual de conglomerados y pinturas.
- La industria del corcho para pegar corchos, discos o paneles de corcho.
- En la misma industria en tapones naturales de colmatación.
En conclusión, el valor añadido de la invención se puede enumerar como:
- La obtención de un pegamento natural sin disolventes en su composición y poder adhesivo a temperatura ambiente;
- La obtención de un pegamento natural versátil que se puede aplicar en materiales lignocelulósicos, incluso en forma de partículas/granulado, permitiendo su aglomeración y formación de compuestos;
- La obtención de un pegamento natural compatible con las partículas de corcho, que permite una buena adhesión interfacial, con la mejora concomitante de sus propiedades mecánicas después del curado (por ejemplo, ductilidad), con el consiguiente aumento de su resistencia y aguante al agrietamiento cuando se somete a fuerzas de tensión; - Ventajas ambientales y económicas que son un reflejo del uso de un residuo de la industria del corcho, como polvo de corcho y gránulos de corcho.
El procedimiento propuesto incluye la extracción de una fase acuosa resultante de la licuefacción de la mezcla, comúnmente conocida como despolimerización del corcho. Esto se realiza utilizando agua destilada que actúa como un agente de extracción para los componentes solubles licuados (polioles).
A continuación, la solución acuosa resultante se somete a un procedimiento de evaporación controlada para eliminar el agua de la mezcla, lo que da lugar a la formación de un gel.
La siguiente etapa se refiere a la mezcla del gel con agua destilada, con el fin de ajustar el contenido de agua en la formulación junto con el isocianato de reticulación alifático.
Esta mezcla se homogeneiza a continuación en proporciones específicas, dependiendo de la viscosidad deseada, así como del poder adhesivo deseado del pegamento resultante.
Antes de la aplicación del pegamento resultante, todavía se añade "polvo de corcho" a la mezcla seguido de un nuevo procedimiento de homogeneización, lo que da lugar a una formulación de pegamento a base de agua de mejor rendimiento.
La aplicación final del pegamento es adecuada para que se lleve a cabo a temperatura ambiente, preferiblemente entre 15-30 °C, siendo aconsejable aplicar cantidades entre de 1 y 2 l/m2 en la superficie. El procedimiento de encolado se realiza en un intervalo de tiempo recomendado comprendido entre 30 min y 180 min.
Objeto de la invención
Para ser más precisos, la presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de pegamentos poliméricos naturales a base de agua de dos componentes, adecuados para pegar superficies lignocelulósicas, específicamente corcho y madera, que comprende las siguientes etapas:
(a) extracción de una fase acuosa y componentes solubles licuados que comprenden polioles, ambos resultantes de una mezcla a su vez resultante de la licuefacción de polvo y/o gránulos de corcho, mediante despolimerización de corcho, comprendiendo dicha licuefacción mezclar el polvo y/o gránulos de corcho con agua destilada que actúa así como un agente de extracción, obteniendo así dichos componentes solubles licuados que comprenden polioles, (b) evaporación de dicha fase acuosa para eliminar el agua y obtener un primer componente que consiste en un gel compuesto por dichos componentes solubles de la mezcla de licuefacción,
(c) mezcla y homogeneización del gel con un segundo componente que consiste en un isocianato alifático como agente de reticulación, en agua y, opcionalmente,
(d) adición y mezcla de "polvo de corcho" a la mezcla previamente formulada.
Preferentemente, la fase acuosa obtenida de la etapa (a) contiene oligosacáridos y oligómeros de suberina y lignina, obtenidos mediante extracción líquido-líquido de la despolimerización del corcho.
Normalmente, la evaporación en la etapa (b) se realiza para alcanzar una reducción del contenido de agua por encima del 95 % en peso.
Preferentemente, en la etapa (c), los dos componentes, el gel y el agente de reticulación, preparados por separado, se mezclan entre sí tras la aplicación, con una vida útil de entre 30 minutos y 2 horas.
En la etapa (c), el gel, que contiene oligosacáridos y oligómeros, se mezcla comúnmente con el agente de reticulación en una relación, en peso, de agente de reticulación:gel de 1:6 a 4:6, preferentemente de 2:6 a 4:6, y con agua destilada en una relación, en peso, de agua destilada:gel de 4:1 a 12:1, preferentemente de 4:1 a 8:1.
El agente de reticulación alifático es dispersable en agua y preferentemente con un contenido de isocianato de entre el 5 y el 25 %, especialmente de entre el 15 y el 24 %, en peso.
El pegamento de dos componentes obtenido en la etapa (c) normalmente tiene un contenido de agua superior al 90 % en peso, y una viscosidad de entre 1 y 10 mPa s.
En la etapa (d), el pegamento de dos componentes se mezcla con "polvo de corcho" tras la aplicación sobre superficies lignocelulósicas, con una vida útil típica de entre 30 minutos y 2 horas.
Preferentemente, el "polvo de corcho" tiene un tamaño de partícula inferior a 0,5 mm, y está presente en una cantidad del 0,1 al 0,6 % en peso, especialmente del 0,1 al 0,2 % en peso, en relación con el peso total de la mezcla.
Estos pegamentos están destinados a ser pegamentos apropiados para pegar superficies lignocelulósicas, con una estructura natural o sintética, a temperatura ambiente, de entre 8 y 30 °C, preferiblemente de entre 15 y 30 °C. Estas pegamentos también son pegamentos apropiados para encolar materiales lignocelulósicos, bajo la forma de partículas aglomeradas, en particular de corcho, que permiten la formación de conglomerados compuestos, en un intervalo de temperaturas de entre 50 y 100 °C, preferiblemente de entre 50 y 80 °C, bajo presión durante 8 a 24 horas, preferiblemente de 8 a 10 horas.
Ejemplos
Ejemplo de referencia 1
Como primer ejemplo se describe la preparación de pegamento a base de agua y su formulación para el encolado de corchos uno encima del otro.
En una primera fase se procedió al procedimiento de licuefacción del “polvo de corcho” de manera similar al presentado en la patente WO2012/150043. La clasificación de los "polvos de corcho" según su origen en el procedimiento de transformación del corcho se presenta en la Tabla 1 (ejemplo 1).
T l 1 - Pr i if r n i r h
Figure imgf000008_0001
Donde:
A. Polvo de molienda (pretrituración y granulación)
B. Limpieza del polvo (eliminación de impurezas)
C. Polvo de la separación por tamaño de partícula
D. Acabado de polvo de paneles de aglomerados.
E. Acabado de polvo de tapones y discos de conglomerado.
F. Acabado de polvo de tapones y discos de corcho natural.
G. Acabado de polvo de placas aislantes de corcho.
H. Polvo de combustible (mezclas de A, B y C)
Después de aplicar el procedimiento de licuefacción, se procede con múltiples lavados de la mezcla filtrada con agua destilada. Posteriormente, la solución acuosa resultante se lleva a un procedimiento de evaporación de todo el agente de extracción, con el fin de obtener un gel que incluye los constituyentes solubles licuados (polioles).
Para obtener el pegamento, se procede a la mezcla de 1,5 g de este gel con 10 ml de agua destilada y 0,6 g de Desmodur DA. Las proporciones de los componentes incluidos en esta formulación de pegamento dependen de la viscosidad y el poder adhesivo requeridos para el pegamento. En esta aplicación particular, los valores se sugieren con el fin de obtener un óptimo preferencial.
Antes de la aplicación del pegamento resultante, todavía se añaden 0,1 g (m/m) de "polvo de corcho" a la mezcla, sufriendo una nueva homogeneización, lo que da lugar a las formulaciones de pegamento a base de agua reivindicadas.
Los resultados para las fuerzas de corte para el conjunto A y B son de 5,70 * 10-3 y 7,41 * 10-3 N/m2, respectivamente. Para el ángulo de torsión, los valores respectivos fueron: para el conjunto A de 54,3° y para el conjunto B de 57,9°. Teniendo en cuenta estos resultados, la invención reivindicada presenta un alto poder adhesivo para ambos conjuntos.
Ejemplo de referencia 2
La formulación del pegamento natural a base de agua obtenido a partir de derivados de corcho se realiza en las mismas condiciones que en el ejemplo anterior.
Se procedió a la aplicación de la invención reivindicada para la preparación de aglomerado de corcho. Para este propósito, se procede con la mezcla de 40 g de pegamento a base de agua con 200 g de gránulos de corcho. La siguiente etapa consistió en llenar el molde cúbico con el pegamento. El molde estaba constituido por una tapa y un fondo extraíbles, que presenta las siguientes dimensiones: 19,5 * 19,5 cm. Al sistema anterior se le aplicó una fuerza de compresión de 1000 psi con calentamiento (temperatura de 80 °C) durante unos 30 min, después de lo cual se dejó enfriar gradualmente hasta alcanzar temperatura ambiente seguido de desmoldeo.
El módulo obtenido se representa en la Figura 2.
Ejemplo de referencia 3
La formulación del pegamento natural a base de agua obtenido a partir de derivados de corcho se realiza mezclando 1,5 g de este gel con 10 ml de agua destilada y 1 g de Desmodur Da , seguido de homogeneización. Las proporciones de los componentes incluidos en esta formulación dependen de la viscosidad y el poder adhesivo requerido para el pegamento. Y para esta aplicación en particular, los valores sugeridos son preferenciales.
Antes de la aplicación del pegamento resultante, se añadió a la mezcla 0,5 g (m/m en la mezcla) de "polvo de corcho", seguido de una nueva homogeneización, dando lugar a las formulaciones de pegamento natural a base de agua reivindicadas.
La aplicación de pegamento se mantiene a una temperatura de 25 °C, aplicando 1 ml en la parte superior de un cilindro de madera. El encolado óptimo se logra en un intervalo de tiempo de 3 h. Se recomienda, con el fin de aumentar la eficiencia del procedimiento de encolado, un pretratamiento de la superficie de la madera con el fin de aumentar su rugosidad.
En la Figura 3 se presenta una imagen representativa de los cilindros pegados uno encima del otro con el pegamento a base de agua reivindicado.
Ejemplo de referencia 4
La formulación del pegamento recuperado de los derivados de corcho se realiza mezclando 150 g de gel con 1 l de agua destilada y 60 g de Desmodur DA-L seguido de homogeneización.
La formulación se aplicó a escala piloto para la colmatación del corcho en las condiciones que se presentan en la tabla para 200 corchos.
Figure imgf000009_0001
Con este procedimiento se obtuvieron productos similares a los existentes en el mercado actual, como se ilustra.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento de preparación de pegamentos poliméricos naturales a base de agua de dos componentes, adecuados para pegar superficies lignocelulósicas, en particular corcho y madera, que comprende las siguientes etapas:
(a) extracción de una fase acuosa y componentes solubles licuados que comprenden polioles, ambos resultantes de una mezcla a su vez resultante de la licuefacción de polvo y/o gránulos de corcho, mediante despolimerización de corcho, comprendiendo dicha licuefacción mezclar el polvo y/o gránulos de corcho con agua destilada que actúa así como un agente de extracción, obteniendo así dichos componentes solubles licuados que comprenden polioles, (b) evaporación de dicha fase acuosa para eliminar el agua y obtener un primer componente que consiste en un gel compuesto por dichos componentes solubles de la mezcla de licuefacción,
(c) mezcla y homogeneización del gel con un segundo componente que consiste en un isocianato alifático como agente de reticulación, en agua y, opcionalmente,
(d) adición y mezcla de polvo de corcho a la mezcla previamente formulada.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fase acuosa extraída en la etapa (a) contiene oligosacáridos y oligómeros de suberina y lignina, obtenidos por extracción líquido-líquido de la despolimerización del corcho.
3. El procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que la evaporación en la etapa (b) se lleva a cabo para alcanzar una reducción del contenido de agua por encima del 95 % en peso.
4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que en la etapa (c) los dos componentes, el gel y el agente de reticulación, preparados por separado, se mezclan entre sí tras la aplicación, con una vida útil de entre 30 minutos y 2 horas.
5. El procedimiento según la reivindicación 4, en el que en la etapa (c) el gel, que contiene oligosacáridos y oligómeros, se mezcla con el agente de reticulación en una relación, en peso, de agente de reticulación:gel de 1:6 a 4:6, y con agua destilada en una relación, en peso, de agua destilada:gel de 4:1 a 12:1.
6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que el agente de reticulación está presente en una relación, en peso, de 2:6 a 4:6, y el agua destilada está presente en una relación, en peso, de 4:1 a 8:1.
7. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el agente de reticulación te alifático es dispersable en agua.
8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que el agente de reticulación alifático tiene un contenido de isocianato de entre el 5 y el 25 % en peso.
9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que el agente de reticulación alifático tiene un contenido de isocianato de entre el 15 y el 24 % en peso.
10. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el pegamento de dos componentes obtenido en la etapa (c) tiene un contenido de agua superior al 90 % en peso.
11. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el pegamento de dos componentes obtenido en la etapa (c) tiene una viscosidad de entre 1 y 10 mPa.s.
12. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que en la etapa (d) el pegamento de dos componentes se mezcla con polvo de corcho tras la aplicación sobre superficies lignocelulósicas, con una vida útil de entre 30 minutos y 2 horas.
13. El procedimiento según la reivindicación 12, en el que el polvo de corcho tiene un tamaño de partícula inferior a 0,5 mm, y está presente en una cantidad del 0,1 % al 0,6 % en peso, en relación con el peso total de la mezcla.
14. El procedimiento según la reivindicación 13, en el que el polvo de corcho está presente en una cantidad del 0,1 al 0,2 % en peso, en relación con el peso total de la mezcla.
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