ES2963422T3 - Procedimiento de fabricación de productos compuestos que comprenden un aglutinante a base de carbohidratos - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere al uso de un compuesto de amina que comprende al menos una, preferiblemente al menos dos funciones amina, en donde las funciones amina son aminas primarias o secundarias, para reducir el nivel de furfural y/o hidroximetilfurfural en un aglutinante a base de carbohidratos o composición de aglutinantes y/o escape durante la preparación, reticulación y/o curado de aglutinantes a base de carbohidratos. Preferiblemente, el aglutinante a base de carbohidratos se obtiene a partir de una composición de aglutinante a base de carbohidratos que comprende un componente de carbohidrato y un reticulante y posiblemente un producto de reacción del componente de carbohidrato y el reticulante, en donde el reticulante se selecciona de sales de amonio de ácido inorgánico. , ácidos carboxílicos, sales, ésteres o derivados anhídridos de los mismos, y/o combinaciones de los mismos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de fabricación de productos compuestos que comprenden un aglutinante a base de carbohidratos
La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de productos compuestos, más específicamente productos compuestos que comprenden fibras, partículas, virutas, tiras y/o láminas unidas con un aglutinante. Ejemplos de tales productos compuestos incluyen esteras de fibra tejidas y no tejidas, como esteras de fibra mineral, por ejemplo esteras de lana mineral (lana de vidrio, lana de roca), velos de fibra mineral, materiales preimpregnados, productos de madera diseñados, como tablas de madera, por ejemplo MDF (tableros de fibra de densidad media), tableros de partículas, tableros de filamentos orientados (OSB), madera contrachapada, etc.
La tendencia hacia productos más sostenibles y respetuosos con el medio ambiente ha dirigido el desarrollo de dichos productos compuestos desde el uso de aglutinantes a base de formaldehído hacia el uso de aglutinantes sin formaldehído. Entre estos aglutinantes sin formaldehído, los aglutinantes a base de carbohidratos representan una parte importante.
En el contexto de esta descripción, se entiende que "sin formaldehído" significa "que comprende menos de aproximadamente 1 ppm de formaldehído basado en el peso de la composición y que no libera una cantidad sustancial de formaldehído".
Los aglutinantes a base de carbohidratos incluyen aglutinantes obtenidos mediante la reacción de un carbohidrato con un compuesto nitrogenado, como aglutinantes tipo Maillard, por la reacción de un carbohidrato con un ácido orgánico, y otros aglutinantes obtenidos a partir de materiales de partida que incluyen un carbohidrato.
Los carbohidratos están fácilmente disponibles en la naturaleza. Las fuentes son productos derivados de animales como el quitosano (derivado de caparazones de crustáceos) y productos derivados de plantas, que incluyen, pero sin limitación, almidón, jarabe, melaza y celulosa. Estos carbohidratos también llamados polisacáridos son macromoléculas formadas por unidades de sacáridos. Una fuente ventajosa de materias primas de carbohidratos se puede encontrar en materiales reciclados, como residuos sólidos municipales reciclados, papel reciclado y/o bagazo de caña de azúcar y/o madera. Dependiendo de la fuente y/o del proceso de hidrólisis utilizado para degradar los polisacáridos, se pueden obtener diferentes polisacáridos o composiciones de polisacáridos. En determinadas aplicaciones, pueden preferirse moléculas más pequeñas, como polisacáridos de cadena corta, oligosacáridos o incluso unidades de sacáridos. De nuevo, dependiendo de la fuente y/o las condiciones del proceso de hidrólisis, se pueden obtener diferentes sacáridos o mezclas de sacáridos. Si bien la hidrólisis de la celulosa generará esencialmente azúcares C6, preferiblemente azúcares reductores C-6, por ejemplo, dextrosa, la hemicelulosa generará una gran fracción de azúcares C5, como por ejemplo xilosa.
En materias primas resultantes de la hidrólisis de carbohidratos de mayor peso molecular, se ha descubierto que el nivel de azúcares C5 o azúcares anulares de cinco miembros varía del 5 al 70 % en peso, preferiblemente del 10, del 15, del 20 o incluso del 25 % en peso, y hasta preferentemente el 60 % en peso, 50 % en peso, 45 % en peso o el 40 % en peso.
Se sabe que los sacáridos pueden dar lugar a la formación de furfural y/o hidroximetilfurfural en el curso de la preparación del aglutinante y/o del proceso de curado del aglutinante. Aunque puede ser interesante partir de materias primas como se analizó anteriormente para producir un aglutinante por varias razones, como la disponibilidad de materias primas y los costos del proceso de fabricación, se ha descubierto que la presencia de azúcares C-5 en el componente carbohidrato da lugar a una mayor generación de furfural y/o hidroximetilfurfural en el curso de la preparación del aglutinante y/o del proceso de curado. El furfural y/o el hidroximetilfurfural pueden ser indeseables más allá de cierto nivel, por razones ambientales y/o de salud, pero también por requisitos reglamentarios. Por tanto, existe la necesidad de reducir el nivel de furfural y/o hidroximetilfurfural generado en el curso de la preparación y/o curado del aglutinante.
Ahora se ha descubierto que el nivel de furfural y/o hidroximetilfurfural en la composición de aglutinante y/o que se escapa durante la preparación y/o el curado del aglutinante se puede reducir mediante la adición de un compuesto de amina, preferiblemente un compuesto de amina que comprende al menos una, preferiblemente al menos dos funciones amina, en donde las funciones amina son aminas primarias o secundarias.
La presente invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjuntas.
Como se usa en el presente documento, "amonio" significa NH<4>+.
La expresión "composición de aglutinante", tal como se usa en el presente documento, significa todos los ingredientes aplicados sobre las materias a aglutinar, especialmente antes del curado, (que no sean la materia y la humedad contenida en la materia), incluidos los reactivos, disolventes (incluida el agua), cualquier componente carbohidrato, cualquier reticulante y cualquier aditivo.
El término "aglutinante" se usa en el presente documento para designar una resina de aglutinante termoendurecible obtenida a partir de la "composición de aglutinante".
El término "curado" significa que los componentes de la composición de aglutinante se han sometido a condiciones que conducen a cambios químicos, tales como enlaces covalentes, enlaces de hidrógeno y reticulación química, lo que puede aumentar la durabilidad del producto curado y la resistencia a los disolventes y dar como resultado un material termoendurecible.
La expresión "peso en seco de la composición de aglutinante", tal como se usa en el presente documento, significa el peso de todos los componentes de la composición de aglutinante distintos de cualquier agua que esté presente (ya sea en forma de agua líquida o en forma de agua de cristalización).
El término "reticulante", tal como se usa en el presente documento, comprende compuestos que son capaces de reaccionar con el componente carbohidrato para formar ramificaciones o reticulaciones de dicho componente carbohidrato. Como se entiende, el reticulante es diferente y no comprende ningún compuesto de amina como se define anteriormente.
Los carbohidratos como se usan en el presente documento comprenden monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos y/o combinaciones de los mismos. Pueden ser azúcares reductores, como dextrosa o azúcares no reductores, tal como sacarosa, que pueden producir azúcares reductoresin situ.Pueden seleccionarse ventajosamente o derivarse de melazas, almidón, hidrolizados de almidón, dextrinas y derivados, hidrolizados de celulosa, hidrolizados de hemicelulosa o mezclas de los mismos. Tal como se ha mencionado anteriormente, el componente carbohidrato se puede obtener a partir de material derivado de animales y/o material derivado de plantas. El componente carbohidrato se deriva de carbohidratos de mayor peso molecular, en donde el nivel de azúcares C5 o azúcares anulares de cinco miembros varía del 10 al 70 % en peso, preferiblemente del 15, del 20 o incluso del 25 % en peso, y hasta preferentemente el 60 % en peso, 50 % en peso, 45 % en peso o el 40 % en peso.
De acuerdo con la invención, el compuesto de amina comprende al menos una, preferiblemente al menos dos funciones amina, en donde las funciones amina son aminas primarias o secundarias, el compuesto de amina que comprende preferentemente al menos una función amina primaria. El compuesto de amina se selecciona entre monoaminas alifáticas, en donde el grupo alifático es una cadena alquilo o heteroalquilo saturada o insaturada, lineal o ramificada, que tiene de 2 a 24 átomos de carbono o cicloalquilo o cicloheteroalquilo o una estructura carbonada anular aromática, cada uno posiblemente sustituido por hidroxi, carboxilo, halo, cianato, sulfonilo o tiol, de compuestos de fórmula general H<2>N-Q-NH<2>en donde Q es un alcanodiílo lineal o ramificado, heteroalcanodiílo con 2 a 24 átomos de carbono, cicloalcanodiílo o cicloheteroalcanodiílo, una estructura carbonada anular aromática, posiblemente sustituido por hidroxi, carboxilo, halo, cianato, sulfonilo y/o tiol, o de proteínas, como proteína de suero o de soja, posiblemente modificadas o desnaturalizadas, o de poli(aminas primarias) que tienen un peso molecular de 5000 o menos y el 10 % en peso o más de grupos amina primaria basado en el peso de la poliamina, o de aminoácidos, preferiblemente lisina, o de compuestos a base de urea, preferiblemente urea. De acuerdo con una realización preferida, Q es un alcanodiílo C6. De acuerdo con otra realización, Q puede ser un ciclohexanodiílo, ciclopentanodiílo o ciclobutanodiílo, o un radical bencilo divalente. En este contexto, cabe señalar que ciertos autores prefieren utilizar el término "alquilo" en lugar de la nomenclatura químicamente más correcta "alcanodiílo"; se refiere al mismo grupo químico. Como se usa en el presente documento, el término "alcanodiílo" significa una cadena de átomos de carbono, que puede estar opcionalmente ramificada, preferiblemente de longitud limitada, incluyendo -C<1>-C<24>-, -C<1>-C<12>-, -C<1>-C<8>-, -C<1>-C<6>-, y -C<1>-C<4>-. Los grupos alcanodiílo más cortos pueden añadir menos lipofilicidad al compuesto y, en consecuencia, tendrán diferente reactividad hacia el reactivo de azúcar reductor y/o solubilidad. Como se usa en el presente documento, el término "cicloalcanodiílo" significa una cadena de átomos de carbono, que puede estar opcionalmente ramificada, donde al menos una porción de la cadena es cíclica y también incluye estructuras policíclicas, por ejemplo, ciclopropanodiílo, ciclopentandiílo, ciclohexanodiílo, 2-metilciclopropanodiílo, 2-etilciclopentanodiílo, adamantanodiílo. Asimismo, la cadena que forma el cicloalcanodiílo tiene ventajosamente una longitud limitada, incluyendo -C<3>-C<24>-, -C<3>-C<12>-, -C<3>-C<8>-, -C<3>-C<6>-, y -C<5>-C<6>-. Las cadenas de alcanodiílo más cortas que forman cicloalcanodiílo pueden añadir menos lipofilicidad al compuesto y, en consecuencia, tendrán un comportamiento diferente.
La poli(amina primaria) se puede seleccionar entre poliéteraminas, polietilenoiminas, copolímeros que contienen polietilenimina y copolímeros en bloque, polivinilaminas, (co)polímeros de (met)acrilatos de n-aminoalquilo, tales como metacrilato de aminoetilo.
En realizaciones ilustrativas, la poliamina se selecciona entre un grupo que consiste en una diamina, triamina, tetraamina y pentamina. En una realización, la poliamina es una diamina seleccionada entre un grupo que consiste en 1,6-diaminohexano y 1,5-diamino-2-metilpentano. En una realización, la diamina es 1,6-diaminohexano. En una realización, la poliamina es una triamina seleccionada entre un grupo que consiste en dietilentriamina, 1-piperazinaetanoamina y bis(hexametilen)triamina. En otra realización, la poliamina es una tetramina tal como trietilentetramina. En otra realización, la poliamina es una pentamina, tal como tetraetilenpentamina.
El compuesto de amina relevante también puede seleccionarse entre aminoácidos. Algunas son monoaminas primarias; otras son aminas diprimarias. La lisina es un ejemplo de diamina que ha demostrado funcionar bien y que está fácilmente disponible para las aplicaciones que se están considerando.
Otra familia de compuestos de amina que ha demostrado funcionar bien son los compuestos a base de urea, más particularmente urea. La urea comprende dos grupos -NH<2>que están disponibles para la reacción.
Tal como se utiliza en el presente documento, el término "ácido carboxílico" incluye ácidos monocarboxílicos así como ácidos policarboxílicos, sales, derivados éster y anhídrido de los mismos. El término "ácido policarboxílico" indica un ácido dicarboxílico, tricarboxílico, tetracarboxílico, pentacarboxílico, y ácidos policarboxílicos monoméricos, así como ácidos policarboxílicos poliméricos y combinaciones de los mismos. En un aspecto, el reactivo de sal de amonio del ácido policarboxílico es suficientemente no volátil para maximizar su capacidad de permanecer disponible para reaccionar con el reactivo de carbohidrato de una reacción de Maillard (que se analiza más adelante). En otro aspecto, el reactivo de sal de amonio del ácido policarboxílico puede estar sustituido con otros grupos funcionales químicos. El ácido policarboxílico monomérico comprende ácido dicarboxílico, incluyendo, pero no sin limitación, los ácidos dicarboxílicos alifáticos insaturados, los ácidos dicarboxílicos alifáticos saturados, los ácidos dicarboxílicos aromáticos, los ácidos dicarboxílicos cíclicos insaturados, los ácidos dicarboxílicos cíclicos saturados, los derivados sustituidos con hidroxi de los mismos, y similares. Los ácidos policarboxílicos pueden ser un ácido tricarboxílico, incluyendo, pero no sin limitación, los ácidos tricarboxílicos alifáticos insaturados, los ácidos tricarboxílicos alifáticos saturados, los ácidos tricarboxílicos aromáticos, los ácidos tricarboxílicos cíclicos insaturados, los ácidos tricarboxílicos cíclicos saturados, los derivados sustituidos con hidroxi de los mismos, y similares. Se aprecia que cualquiera de dichos ácidos policarboxílicos puede estar opcionalmente sustituido, tal como con hidroxi, halo, alquilo, alcoxi y similares. En una variación, el ácido policarboxílico es el ácido tricarboxílico alifático saturado, ácido cítrico. Se contempla que otros ácidos policarboxílicos adecuados incluyen, pero sin limitación, ácido aconítico, ácido adípico, ácido azelaico, dihidruro del ácido butano tetracarboxílico, ácido butano tricarboxílico, ácido cloréndico, ácido citracónico, aductos de diciclopentadieno-ácido maleico, ácido dietilentriamina pentaacético, aductos de dipenteno y ácido maleico, ácido etilendiaminotetraacético (EDTA), colofonia completamente maleada, ácidos grasos maleados de aceite de resina, ácido fumárico, ácido glutárico, ácido isoftálico, ácido itacónico, colofonia maleada oxidada con peróxido de potasio a alcohol y a continuación a ácido carboxílico, ácido maleico, ácido málico, ácido mesacónico, bifenol A o bisfenol F que reaccionan mediante la reacción de KOLBE-Schmidt con dióxido de carbono para introducir 3-4 grupos carboxilo, ácido oxálico, ácido ftálico, ácido sebácico, ácido succínico, ácido tartárico, ácido tereftálico, ácido tetrabromoftálico, ácido tetracloroftálico, ácido tetrahidroftálico, ácido trimelítico, ácido trimésico y similares, y anhídridos, y combinaciones de los mismos.
De manera ilustrativa, un ácido policarboxílico polimérico puede ser un ácido, por ejemplo, ácido poliacrílico, ácido polimetacrílico, ácido polimaleico y ácidos policarboxílicos poliméricos similares, copolímeros de los mismos, anhídridos de los mismos y mezclas de los mismos. Ejemplos de ácidos poliacrílicos disponibles comercialmente incluyen AQUASET-529 (Rohm & Haas, Filadelfia, PA, EE.UU.), CRITERION 2000 (Kemira, Helsinki, Finlandia, Europa), NF1 (H.B. Fuller, St. Paul, MN, EE. UU.) y SOKALAN (BASF, Ludwigshafen, Alemania, Europa). Con respecto a SOKALAN, este es un copolímero poliacrílico soluble en agua de ácido acrílico y ácido maleico, que tiene un peso molecular de aproximadamente 4000. AQUASET-529 es una composición que contiene ácido poliacrílico reticulado con glicerol, que también contiene hipofosfito de sodio como catalizador. CRITERION 2000 es una solución ácida de una sal parcial de ácido poliacrílico, que tiene un peso molecular de aproximadamente 2000. Con respecto a NF1, este es un copolímero que contiene funcionalidad ácido carboxílico y funcionalidad hidroxi, así como unidades sin ninguna funcionalidad; NF1 también contiene agentes de transferencia de cadena, tales como catalizadores de hipofosfito de sodio u organofosforados.
Además, también se contempla que las composiciones que incluyen ácidos policarboxílicos poliméricos sean útiles para preparar los aglutinantes descritos en el presente documento, tales como aquellas composiciones descritas en las Patentes de Estados Unidos N.° 5.318.990, 5.661.213, 6.136.916 y 6.331.350. En particular, en las Patentes de Estados Unidos N.° 5.318.990 y 6.331.350, se describe una solución acuosa de un ácido policarboxílico polimérico, un poliol y un catalizador. Según se describe en las Patentes de Estados Unidos N.° 5.318.990 y 6.331.350, el ácido policarboxílico polimérico comprende un polímero u oligómero orgánico que contiene más de un grupo carboxi colgante. El ácido policarboxílico polimérico puede ser un homopolímero o copolímero preparado a partir de ácidos carboxílicos insaturados que incluyen, pero no se limitan necesariamente a, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido isocrotónico, ácido maleico, ácido cinámico, ácido 2-metilmaleico, ácido itacónico, ácido 2-metilitacónico, ácido a,p-metilenglutárico y similares. De forma alternativa, el ácido policarboxílico polimérico se puede preparar a partir de anhídridos insaturados que incluyen, pero no se limitan necesariamente a, anhídrido maleico, anhídrido itacónico, anhídrido acrílico, anhídrido metacrílico y similares, así como mezclas de los mismos. Los procedimientos para polimerizar estos ácidos y anhídridos son bien conocidos en la técnica química. El ácido policarboxílico polimérico puede comprender adicionalmente un copolímero de uno o más de los ácidos o anhídridos carboxílicos insaturados antes mencionados y uno o más compuestos vinílicos que incluyen, pero no se limitan necesariamente a, estireno, a-metilestireno, acrilonitrilo, metacrilonitrilo, acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de n-butilo, acrilato de isobutilo, metacrilato de metilo, metacrilato de n-butilo, metacrilato de isobutilo, metacrilato de glicidilo, vinil metil éter, acetato de vinilo y similares. Los procedimientos para preparar estos copolímeros son bien conocidos en la materia. Los ácidos policarboxílicos poliméricos pueden comprender homopolímeros y copolímeros de ácido poliacrílico. El peso molecular del ácido policarboxílico polimérico, y en particular del polímero de ácido poliacrílico, puede ser menos de 10.000, menos de 5000, o de aproximadamente 3000 o menos. Por ejemplo, el peso molecular puede ser de 2000.
Los reticulantes preferidos se seleccionan entre sales de amonio de ácidos inorgánicos, tales como sulfato amónico o fosfato amónico, y sales amónicas de ácidos carboxílicos. Otros reticulantes adecuados son derivados de sal, éster y anhídrido de ácidos carboxílicos, preferiblemente ácidos policarboxílicos, más preferiblemente ácidos policarboxílicos monoméricos.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un material compuesto obtenido por el procedimiento de la invención, dicho material compuesto que comprende un contenido reducido de furfural y/o hidroximetilfurfural en comparación con un material compuesto obtenido a partir de la misma materia prima transformada en las mismas condiciones de procesamiento pero sin ningún compuesto de amina añadido que comprenda al menos uno, preferiblemente al menos dos funciones amina, en donde las funciones amina son aminas primarias o secundarias.
La composición de aglutinante se puede utilizar en la fabricación de productos compuestos, como tablas de madera, por ejemplo tableros de partículas de madera, tableros de fibra de densidad media (MDF), tableros de virutas o tableros de virutas orientadas (OSB) y madera contrachapada. El aglutinante se puede usar para unir partículas abrasivas entre sí y/o sobre una lámina de soporte o para unir fibras, como fibras naturales, sintéticas, textiles o minerales, tejidas o no tejidas, por ejemplo fibras de vidrio o fibras de lana mineral. Estas fibras minerales unidas, por ejemplo, fibras de lana de vidrio mineral o de lana de roca, se pueden utilizar en la fabricación de materiales aislantes térmicos y/o acústicos.
Un tablero de partículas de madera es un material compuesto fabricado a partir de partículas de madera, por ejemplo astillas de madera, virutas de aserradero y/o serrín de diferentes tamaños de partículas, unidos por un aglutinante y utilizados especialmente para la fabricación de muebles, como armarios, muebles de cocinas y baños. Por lo general, el tablero de partículas de madera (que a veces se denomina "aglomerado") se produce mezclando partículas de madera y una composición de aglutinante, por ejemplo, una resina termocurable, conformando posteriormente la mezcla resultante en una lámina o estera y comprimiendo dicha lámina o estera a temperaturas elevadas.
El contrachapado es un material laminado compuesto fabricado a partir de finas capas de madera pegadas entre sí mediante un aglutinante, capas de madera adyacentes con sus vetas de madera giradas aproximadamente 90 grados entre sí.
Cuando se usa como aglutinante en tableros de madera, tales como el contrachapado, tableros de partículas, tableros de fibra, el contenido de sólidos de la composición de aglutinante acuosa puede variar del 50 al 95 % en peso, preferentemente del 50 al 90 % en peso, más preferentemente del 55 al 85 % en peso o incluso del 60 al 80 % en peso, basándose en el peso de la composición de aglutinante acuosa total.
El aglutinante también se puede utilizar para unir fibras sintéticas o naturales, por ejemplo fibras minerales, tales como fibras de vidrio, lana de vidrio o lana de roca. Con vistas a la fabricación de una estera de fibra, como para productos aislantes, por ejemplo, se aplica una composición de aglutinante acuosa sobre las fibras, por ejemplo, mediante pulverización, y las fibras minerales impregnadas con aglutinante se depositan como una estera y posteriormente se someten a calor para curar la composición de aglutinante, formando así un conjunto de fibras unidas.
Cuando se utiliza en la fabricación de un compuesto a base de fibra, el contenido de sólidos de la composición de aglutinante acuosa de la invención puede variar del 5 al 95 % en peso, ventajosamente del 8 al 90 % en peso, preferentemente del 10 al 85 % en peso, basándose en el peso de la composición de aglutinante acuosa total. Más específicamente, cuando se usa como aglutinante en el aislamiento de lana mineral, el contenido de sólidos de la composición de aglutinante acuosa puede estar en el intervalo del 5 al 25 % en peso, preferentemente del 8 al 20 % en peso, más preferentemente del 10 al 20 % en peso o incluso del 12 al 18 % en peso, basándose en el peso de la composición de aglutinante acuosa total.
En la composición de aglutinante, el componente carbohidrato está ventajosamente presente en una cantidad que oscila a partir del 30 %, preferentemente a partir del 40 %, preferentemente a partir del 50 %, más preferentemente a partir del 60 %, más preferentemente a partir del 70 %, incluso más preferentemente a partir del 80 % en peso seco de la composición de aglutinante, a menos del 97 %, más preferiblemente menos del 95 % en peso seco de la composición de aglutinante.
El reticulante constituye:
- menos del 50 % o 40 %, preferentemente menos del 30 %, más preferiblemente menos del 25 % en peso seco de la composición de aglutinante; y/o
- al menos el 10 % en peso seco de la composición de aglutinante.
La composición de aglutinante puede comprender al menos el 25 %, y preferiblemente al menos el 40 %, al menos el 50 % o al menos el 60 % en peso seco de: (a) componente carbohidrato y reticulante y/o (b) producto(s) de reacción curables del componente carbohidrato y reticulante.
El reticulante y el componente carbohidrato (o su(s) producto(s) de reacción) pueden ser reactivos de Maillard que reaccionan para formar productos de reacción de Maillard, en particular melanoidinas cuando se curan. El curado de la composición de aglutinante puede comprender o consistir esencialmente en reacción(es) de Maillard. El aglutinante curado es preferiblemente un aglutinante termoestable y preferiblemente es sustancialmente insoluble en agua. La composición de aglutinante puede comprender además uno o más adyuvantes, por ejemplo ceras, colorantes, agentes de liberación, neutralizadores de formaldehído, agentes hidrofobizantes y otros adyuvantes utilizados habitualmente en composiciones aglutinantes. En determinadas aplicaciones, como por ejemplo la unión de fibras minerales, agentes de acoplamiento, tales como por ejemplo agentes de acoplamiento a base de silicio se pueden combinar ventajosamente con los componentes aglutinantes en la composición de aglutinante. Además, catalizadores, tales como sales minerales y/o ácidos a base de fósforo, como sales de fosfato o hipofosfito, se pueden añadir a la composición de aglutinante como catalizadores de la reacción de formación de resina.
Otras ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de los Ejemplos que aparecen a continuación.
La Figura 1 es un gráfico que muestra la variación del contenido de furfural en un aglutinante derivado de un componente carbohidrato que comprende dextrosa y xilosa en cantidades variables, reticulado con sulfato de amonio, así como el efecto de la hexametilendiamina añadida.
Ejemplo 1
Se disolvieron dextrosa y cantidades variables de xilosa en agua para constituir diferentes componentes carbohidrato. Estos componentes carbohidrato se combinaron con reticulante de sulfato de amonio (AMS) para formar composiciones aglutinantes acuosas con una relación en peso seco de carbohidratos/AMS de 85/15 y del 37,5 % en peso de sólidos. Se repitió el mismo procedimiento con composiciones aglutinantes como las anteriores que comprenden además el 2 y el 4 % en peso de hexametilendiamina. Los filtros de vidrio GFA se impregnaron con los aglutinantes relevantes a una tasa del 15 % en peso de sólidos curados y se curaron durante 5 minutos a 180 °C. La concentración de furfural del aglutinante curado se determinó lixiviando el filtro impregnado en una pequeña cantidad de agua a temperatura ambiente durante 1 hora y analizando el lixiviado en busca de furfural e hidroxifurfural mediante HPLC (columna C18, fase móvil acetonitrilo/agua, detector UV). Los resultados se representaron en un gráfico según la Figura 1 que muestra claramente que la adición de pequeñas cantidades de hexametilendiamina deprime significativamente la generación de furfural.
Ejemplo 2
Se repitió el mismo experimento anterior para las composiciones que se muestran en las tablas siguientes, en comparación con las composiciones correspondientes que no contienen amina.
Como se puede entender, la urea añadida, la lisina y algunas poliaminas adicionales reducen eficazmente la concentración de furfural en el lixiviado.
T l 1: R i n f rf r l n 1 m i i n l in n l NH
Tabla 2: Reducción de furfural en 85/15 de composiciones aglutinantes de azúcar/(NH<4>)<2>SO<4>, en donde la m i i n z r m r n l n l l 4 n xil .
Claims (10)
1. Un procedimiento para la preparación de un producto compuesto que comprende fibras y/o partículas y/o material laminar unido con un aglutinante a base de carbohidratos que comprende (i) proporcionar una composición de aglutinante que comprende un componente carbohidrato y al menos el 10% en peso seco de la composición de aglutinante y menos del 50 %, o del 40 %, preferentemente menos del 30 %, más preferiblemente menos del 25 % en peso seco de la composición de aglutinante de un reticulante y posiblemente el producto de reacción del componente carbohidrato y el reticulante, en donde el componente carbohidrato deriva de carbohidratos de mayor peso molecular, en donde el nivel de azúcares C5 o azúcares anulares de cinco miembros varía del 10 al 70 % en peso, preferiblemente del 10, del 15, del 20 o incluso del 25 % en peso, y hasta preferentemente el 60 % en peso, 50 % en peso, 45 % en peso o el 40 % en peso, y en donde el reticulante se selecciona entre sales de amonio de ácido inorgánico, ácidos carboxílicos, sales de los mismos, por ejemplo sus sales de amonio, derivados éster o anhídrido de los mismos, y/o combinaciones de los mismos, (ii) añadir a la composición de aglutinante una cantidad adicional del 0,5 al 10 % en peso, preferiblemente del 1 al 6 % en peso (basado en el peso seco total de la composición de aglutinante) de un compuesto de amina que comprende al menos una, preferiblemente al menos dos funciones amina, en donde las funciones amina son aminas primarias o secundarias, y el compuesto de amina se selecciona (a) entre monoaminas alifáticas, en donde el grupo alifático es una cadena alquilo o heteroalquilo saturada o insaturada, lineal o ramificada, que tiene de 2 a 24 átomos de carbono o cicloalquilo o cicloheteroalquilo o una estructura carbonada anular aromática, cada uno posiblemente sustituido por hidroxi, carboxilo, halo, cianato, sulfonilo o tiol, (b) de compuestos de fórmula general H<2>N-Q-NH<2>en donde Q es un alquilo lineal o ramificado, heteroalquilo con 2 a 24 átomos de carbono, cicloalquilo o cicloheteroalquilo, una estructura carbonada anular aromática, posiblemente sustituido por hidroxi, carboxilo, halo, cianato, sulfonilo y/o tiol, (c) de proteínas, como proteína de suero o de soja, posiblemente modificadas o desnaturalizadas, (d) de poli(aminas primarias) que tienen un peso molecular de 5000 o menos y el 10 % en peso o más de grupos amina primaria basado en el peso de la poliamina, (e) de aminoácidos, preferiblemente lisina, o (f) de compuestos a base de urea, preferiblemente urea, (iii) aplicar la composición obtenida en (ii) sobre las fibras, partículas y/o material laminar, y (iv) someter el producto obtenido según (iii) a calor y posiblemente a presión para efectuar el secado y/o curado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el compuesto de amina es una poli(amina primaria) que tiene un peso molecular de 5000 o menos y un 10 % en peso o más de grupos amina primaria basado en el peso de la poliamina, en donde la poli(amina primaria) se selecciona entre polieteraminas, polietilenoiminas, copolímeros que contienen polietilenimina y copolímeros en bloque, polivinilaminas, (co)polímeros de (met)acrilatos de n-aminoalquilo, tales como metacrilato de aminoetilo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el reticulante es una sal de amonio de un ácido inorgánico, preferiblemente sulfato de amonio o fosfato de amonio.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el reticulante es un ácido carboxílico, sales de los mismos, por ejemplo sus sales de amonio, derivados de éster o anhídrido de los mismos, preferiblemente un ácido policarboxílico, más preferiblemente un ácido policarboxílico monomérico.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el carbohidrato se selecciona entre monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos y/o combinaciones de los mismos, incluyendo azúcares reductores, como dextrosa o azúcares no reductores, tal como sacarosa, que pueden producir azúcares reductoresin situ.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde el componente carbohidrato se selecciona entre o deriva de melaza, almidón, hidrolizados de almidón, dextrinas y derivados, hidrolizados de celulosa, hidrolizados de hemicelulosa o mezclas de los mismos.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el componente carbohidrato está presente en una cantidad que oscila a partir del 30 %, preferentemente del 40 %, preferentemente a partir del 50 %, más preferentemente a partir del 60 %, incluso más preferentemente a partir del 70 % o del 80 % en peso seco de la composición, a menos del 97 %, preferiblemente menos del 95 % en peso seco de la composición de aglutinante.
8. Uso de un compuesto de amina que comprende al menos una, preferiblemente al menos dos funciones amina, en donde las funciones amina son aminas primarias o secundarias y en donde el compuesto de amina se selecciona (a) entre monoaminas alifáticas, en donde el grupo alifático es una cadena alquilo o heteroalquilo saturada o insaturada, lineal o ramificada, que tiene de 2 a 24 átomos de carbono o cicloalquilo o cicloheteroalquilo o una estructura carbonada anular aromática, cada uno posiblemente sustituido por hidroxi, carboxilo, halo, cianato, sulfonilo o tiol, (b) de compuestos de fórmula general H<2>N-Q-NH<2>en donde Q es un alquilo lineal o ramificado, heteroalquilo con 2 a 24 átomos de carbono, cicloalquilo o cicloheteroalquilo, una estructura carbonada anular aromática, posiblemente sustituido por hidroxi, carboxilo, halo, cianato, sulfonilo y/o tiol, (c) de proteínas, como proteína de suero o de soja, posiblemente modificadas o desnaturalizadas, (d) de poli(aminas primarias) que tienen un peso molecular de 5000 o menos y el 10 % en peso o más de grupos amina primaria basado en el peso de la poliamina, (e) de aminoácidos, preferiblemente lisina, o (f) de compuestos a base de urea, preferiblemente urea, para reducir el nivel de furfural y/o hidroximetilfurfural en una composición de aglutinante a base de carbohidratos o aglutinante y/o que se escapa durante el curso de la preparación, reticulación y/o curado de aglutinantes a base de carbohidratos, en donde el aglutinante a base de carbohidratos se obtiene a partir de una composición de aglutinante a base de carbohidratos que comprende un componente carbohidrato y al menos el 10 % en peso seco de la composición de aglutinante y menos del 50 % o el 40 %, preferentemente menos del 30 %, más preferiblemente menos del 25 % en peso seco de la composición de aglutinante de un reticulante y posiblemente el producto de reacción del componente carbohidrato y el reticulante, en donde el reticulante se selecciona entre sales de amonio de ácido inorgánico, ácidos carboxílicos, sales de los mismos, por ejemplo sus sales de amonio, derivados éster o anhídrido de los mismos, y/o combinaciones de los mismos, en donde el componente carbohidrato deriva de carbohidratos de mayor peso molecular, en donde el nivel de azúcares C5 o azúcares anulares de cinco miembros varía del 10 al 70 % en peso, preferiblemente del 10, del 15, del 20 o incluso del 25 % en peso, y hasta preferentemente el 60 % en peso, 50 % en peso, 45 % en peso o 40 % en peso, en donde el compuesto de amina se usa en una proporción del 0,5 al 10 % en peso, preferentemente del 1 al 6 % en peso, más preferentemente del 1 al 5 % en peso, basado en el peso seco de la composición de aglutinante.
9. Uso según la reivindicación 8, en donde el compuesto de amina es una poli(amina primaria) que tiene un peso molecular de 5000 o menos y un 10 % en peso o más de grupos amina primaria basado en el peso de la poliamina, en donde la poli(amina primaria) se selecciona entre polieteraminas, polietilenoiminas, copolímeros que contienen polietilenimina y copolímeros en bloque, polivinilaminas, (co)polímeros de (met)acrilatos de n-aminoalquilo, tales como metacrilato de aminoetilo.
10. Uso según la reivindicación 8, en donde el componente carbohidrato está presente en una cantidad que oscila a partir del 30 %, preferentemente del 40 %, preferentemente a partir del 50 %, más preferentemente a partir del 60 %, incluso más preferentemente a partir del 70 % o del 80 % en peso seco de la composición, a menos del 97 %, preferiblemente menos del 95 % en peso seco de la composición de aglutinante.
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