IT201900011805A1

IT201900011805A1 - FORMALDEHYDE-FREE BINDING COMPOUNDS AND METHODS FOR PRODUCING THEM

Info

Publication number: IT201900011805A1
Application number: IT102019000011805A
Authority: IT
Inventors: Del Greco Giovanni Venturini; Veen Arjen Van; Andrea Comparini
Original assignee: Agroils Tech S P A
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2021-01-15

Description

TITOLO: TITLE:

“Composti leganti privi di formaldeide e metodi per produrli” "Formaldehyde-free binding compounds and methods for producing them"

CAMPO DELL'INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION

La presente invenzione riguarda il campo di leganti adatti per la produzione di pannelli di legno. In particolare, l’invenzione si riferisce a metodi per produrre leganti privi di formaldeide di natura biologica. In un ulteriore aspetto la presente invenzione descrive leganti privi di formaldeide di natura biologica ottenibili dai metodi descritti e i loro usi. L’invenzione descrive inoltre metodi per incollare articoli e prodotti privi di formaldeide ottenibili dal procedimento della presente invenzione. The present invention relates to the field of binders suitable for the production of wood panels. In particular, the invention refers to methods for producing formaldehyde-free binders of a biological nature. In a further aspect, the present invention describes formaldehyde-free binders of a biological nature obtainable from the methods described and their uses. The invention also describes methods for gluing formaldehyde-free articles and products obtainable from the process of the present invention.

STATO DELL’ARTE STATE OF THE ART

La maggior parte dei pannelli di legno prodotti per interni, vale a dire pannelli di fibre a media densità, pannelli a lamelle orientate, pannelli di particelle e compensato, sono costituiti con leganti comprendenti formaldeide, un composto chimico tossico volatile, che è noto essere un agente carcinogenico che compromette la qualità dell'aria al chiuso dalla WHO International Agency for Research on Cancer (IARC) (2010) e dalla EuCIA (2015). Per mitigare l’effetto negativo sulla qualità dell’aria al chiuso è stata effettuata una Airborne Toxic Control Measure per fornire speciali disposizioni per i produttori di pannelli di legno che pensano di utilizzare leganti sostitutivi che non contengono formaldeide, noti anche come leganti senza formaldeide aggiunta (NAF). Metilene difenil diisocianato polimerico (pMDI) è un tale legante NAF, noto per fornire un’eccellente adesione ad un dosaggio relativamente basso sulle fibre rispetto ad altri sistemi leganti. Most interior produced wood panels, i.e. medium density fibreboard, oriented slat panels, particle board and plywood, are made with binders including formaldehyde, a volatile toxic chemical compound, which is known to be a carcinogenic agent affecting indoor air quality by WHO International Agency for Research on Cancer (IARC) (2010) and EuCIA (2015). To mitigate the negative effect on indoor air quality, an Airborne Toxic Control Measure was carried out to provide special provisions for wood panel manufacturers considering using substitute binders that do not contain formaldehyde, also known as binders with no added formaldehyde (NAF). Polymeric methylene diphenyl diisocyanate (pMDI) is one such NAF binder, known to provide excellent adhesion at a relatively low dosage on fibers compared to other binder systems.

Per la produzione di un pannello a lamelle orientate pMDI è particolarmente vantaggioso. Tuttavia, l’utilizzo di pMDI in altri processi di produzione di pannelli di legno è limitato a causa di alcuni svantaggi intrinsechi. For the production of a pMDI oriented slat panel it is particularly advantageous. However, the use of pMDI in other wood panel production processes is limited due to some intrinsic disadvantages.

Innanzitutto, pMDI può essere assorbito dalla superficie porosa del legno compromettendo la copertura di pMDI sui substrati lignocellulosici. Un uso aumentato di pMDI può superare i problemi correlati alla copertura di legante, tuttavia fare ciò influirà sul prezzo di volume unitario dei pannelli prodotti compromettendo la sua competitività con prodotti a base di formaldeide. First, pMDI can be absorbed by the porous surface of the wood compromising the coverage of pMDI on lignocellulosic substrates. Increased use of pMDI can overcome the problems related to binder coverage, however doing so will affect the unit volume price of the panels produced compromising its competitiveness with formaldehyde-based products.

In secondo luogo, pMDI non fornisce l’adesività a freddo che è necessaria per evitare una rottura del feltro che comprometterebbe altrimenti l’efficacia del processo nonché le prestazioni e la qualità del prodotto. Secondly, pMDI does not provide the cold adhesiveness that is necessary to avoid a break in the felt that would otherwise compromise the effectiveness of the process as well as the performance and quality of the product.

In terzo luogo, pMDI aderisce anche alle tavole della pressa di metallo, a piani di spinta o a schermi di acciaio inossidabile che sono usati nel processo di produzione di pannelli di legno. Di conseguenza, i produttori dei pannelli di legno sono preoccupati della struttura della pressa che può compromettere la continuità dei loro processi di produzione a causa della manutenzione potenzialmente prolungata. Thirdly, pMDI also adheres to metal press boards, push plates or stainless steel screens that are used in the wood panel manufacturing process. As a result, wood panel manufacturers are concerned about the press structure which can compromise the continuity of their production processes due to potentially prolonged maintenance.

In quarto luogo, pMDI è un composto petrochimicamente derivato il cui Potenziale di riscaldamento globale (GWP) è circa 2,4 kg di equivalente di CO2 per kg di pMDI, come descritto da PlasticsEurope (2012), e dunque non contribuisce a mitigare il cambiamento climatico. Fourth, pMDI is a petrochemically derived compound whose Global Warming Potential (GWP) is approximately 2.4 kg of CO2 equivalent per kg of pMDI, as described by PlasticsEurope (2012), and therefore does not contribute to mitigating the change. climatic.

Per superare queste problematiche quando vengono prodotti pannelli di fibre con pMDI, un materiale biologico, come una proteina o amidi, può essere utilizzato miscelandolo con pMDI per ottenere un’emulsione. Questa combinazione di pMDI derivato da prodotti petrochimici con frazioni biologiche dà come risultato un legante privo di formaldeide di natura biologica. Tali leganti di natura biologica spesso comprendono frazioni colture commestibili, come proteine di soia o amidi di mais o di patate o una miscela relativa. Tuttavia, l’uso di tali frazioni commestibili in applicazioni industriali come leganti mette pressione sulla sicurezza del cibo e più in particolare sulla quantità di terreno arabile disponibili per fornire tali leganti di natura biologica. Pertanto, per effettuare una transizione benefica verso leganti di natura biologica, è imperativo evitare qualsiasi impatto negativo sulla sicurezza del cibo non aumentando al contempo la pressione sui terreni arabili sempre più scarsi, come riconosciuto da UNCCD. To overcome these problems when fiber panels with pMDI are produced, a biological material, such as a protein or starch, can be used by mixing it with pMDI to obtain an emulsion. This combination of pMDI derived from petrochemicals with biological fractions results in a formaldehyde-free binder of biological nature. Such biological binders often include edible crop fractions, such as soy protein or corn or potato starch or a mixture thereof. However, the use of such edible fractions in industrial applications as binders puts pressure on food safety and more particularly on the amount of arable land available to provide these biological binders. Therefore, to make a beneficial transition to biological binders, it is imperative to avoid any negative impact on food safety while not increasing the pressure on increasingly scarce arable land, as recognized by UNCCD.

Il brevetto EP2576661 descrive un metodo per ottenere emulsioni stabili miscelando farine di semi oleosi sgrassati con un pre-polimero reattivo per la produzione di pannelli di fibre lignocellulosici. Il metodo preferisce isolare il costituente proteico della farina di semi oleosi prima di miscelarla con il pre-polimero reattivo pMDI. Il metodo descritto mette in evidenza che è necessaria una disattivazione significativa quando si usano formulazioni a base di farina di vegetali macinata, come urea e cere, per ottenere il giusto rapporto tra viscosità e contenuto di solidi di legante e ottenendo rispettivamente un prodotto resistente all’umidità. Inoltre, nel particolare caso per pannelli di fibre, EP2576661 non mette in evidenza che le emulsioni stabili ottenute forniscono adesività a freddo né menziona benefici in merito al rilascio di pannelli da tavole della pressa di metallo e una resistenza all’umidità aumentata quando si utilizzano i leganti come presentato nell’invenzione. Patent EP2576661 describes a method for obtaining stable emulsions by mixing degreased oilseed flours with a reactive pre-polymer for the production of lignocellulosic fiber panels. The method prefers to isolate the protein constituent of the oilseed meal before mixing it with the reactive pre-polymer pMDI. The method described highlights that significant deactivation is required when using formulations based on ground vegetable meal, such as urea and waxes, to obtain the right ratio between viscosity and solids content of binder and respectively obtaining a product resistant to humidity. Furthermore, in the particular case for fiber boards, EP2576661 does not point out that the stable emulsions obtained provide cold adhesion nor does it mention benefits regarding the release of boards from metal press boards and an increased moisture resistance when using the binders as presented in the invention.

La domanda di brevetto US3440071 descrive un metodo di utilizzo di sangue di grado di fertilizzante insolubile in combinazione con semi di legumi interi e residui di semi oleosi in combinazione con acetone-aldeidi per la produzione di compensato. Il contenuto di solidi del legante è nell’intervallo del 25% limitando l’applicazione verso la produzione di compensato. L’uso di tali leganti a basso contenuto di solidi nella produzione di pannelli di fibre come pannelli di particelle è sfavorevole a causa dell’elevato rischio di causare scoppi a causa dell’eccesso di umidità presente dosando tali resine a basso contenuto di solidi sulle fibre di legno. Patent application US3440071 describes a method of using insoluble fertilizer grade blood in combination with whole legume seeds and oilseed residues in combination with acetone-aldehydes for the production of plywood. The solids content of the binder is in the range of 25% limiting the application towards the production of plywood. The use of such low solids binders in the manufacture of fiberboard such as particleboard is unfavorable due to the high risk of causing blowouts due to excess moisture present when dosing such low solids resins onto the fibers wooden.

La domanda di brevetto WO2017055557 descrive composizioni di legante comprendenti piante macinate contenenti proteine, maltodestrina e silicone. Viene inoltre descritto un metodo per usare piante macinate contenenti proteine in applicazioni di legante dove le farine vegetali sono preferite con un contenuto di proteine di tra il 20% e 50% e un contenuto di olio non superiore a dall’1 al 4% in peso del peso secco della farina vegetale. Farine vegetali con un contenuto di olio di fino al 4% sono preferite per applicazioni di legante. I benefici dell’utilizzo di farine vegetali sgrassate contenenti più del 20% di olio non sono stati messi in evidenza. Patent application WO2017055557 describes binder compositions comprising ground plants containing proteins, maltodextrin and silicone. A method is also disclosed for using protein-containing ground plants in binder applications where vegetable flours are preferred with a protein content of between 20% and 50% and an oil content of not more than 1 to 4% by weight. of the dry weight of vegetable flour. Vegetable flours with an oil content of up to 4% are preferred for binder applications. The benefits of using defatted vegetable flours containing more than 20% of oil have not been highlighted.

Il brevetto WO2019000103 descrive un metodo di utilizzo di un polimero biologico ingegnerizzato con uno o più monomeri o oligomeri aventi un grado medio di polimerizzazione di 4 o meno in combinazione con un isocianato per produrre pannelli di fibre. Il brevetto affronta uno svantaggio della domanda brevettuale WO2016101063, vale a dire non fornire un’adesività sufficiente, e lo supera dosando polioli come glicerolo o sciroppo di mais sulle fibre di legno. Come messo in evidenza da WO2019000103, l’aggiunta di polioli per fornire un’adesività sufficiente, qui fino al 6%, non interferisce con le prestazioni di legame. Tuttavia, un esperto nel ramo riconoscerà che introdurre una tale quantità di composti idrosolubili può deteriorare le prestazioni di resistenza all’umidità dei pannelli ottenuti relativi. Patent WO2019000103 describes a method of using an engineered biological polymer with one or more monomers or oligomers having an average degree of polymerization of 4 or less in combination with an isocyanate to produce fiber boards. The patent addresses a disadvantage of patent application WO2016101063, namely not providing sufficient adhesiveness, and overcomes it by dosing polyols such as glycerol or corn syrup on the wood fibers. As highlighted by WO2019000103, the addition of polyols to provide sufficient adhesiveness, here up to 6%, does not interfere with the bonding performance. However, one skilled in the art will recognize that introducing such an amount of water-soluble compounds can deteriorate the moisture resistance performance of the relative obtained panels.

La necessità e l’importanza sono sentite ulteriormente per lo sviluppo di leganti utilizzati nella produzione di pannelli di vetro per interni che evita composti dannosi come formaldeide e non presenta gli inconvenienti da cui pMDI è limitato. The need and importance are further felt for the development of binders used in the production of glass panels for interiors that avoids harmful compounds such as formaldehyde and does not have the drawbacks from which pMDI is limited.

È un obbiettivo della presente invenzione sviluppare leganti innovativi, di natura biologica, privi di formaldeide e che mitigano il cambiamento climatico che consentono la preparazione di pannelli di fibre offrendo i vantaggi di un dosaggio di pMDI diminuito, adesività a freddo prima della pressatura e nessun uso di agenti di rilascio di pMDI designati, evitando al contempo la necessità di utilizzare terreni arabili per produrre il materiale biologico utilizzato mediante i metodi presentati nella presente. It is an objective of the present invention to develop innovative, biological, formaldehyde-free and climate change-mitigating binders that allow the preparation of fiberboard offering the advantages of a decreased pMDI dosage, cold adhesiveness before pressing and no use. of designated pMDI releasing agents, while avoiding the need to use arable land to produce the biological material used by the methods presented herein.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

La presente invenzione di riferisce a un metodo per produrre un legante privo di formaldeide di natura biologica comprendente le seguenti fasi: The present invention relates to a method for producing a formaldehyde-free binder of a biological nature comprising the following steps:

a. triturare un materiale biologico contenente almeno il 20% di lipidi in peso secco per ottenere una pasta di materiale biologico triturato; to. triturating a biological material containing at least 20% of lipids by dry weight to obtain a pulp of shredded biological material;

b. addizionare un mezzo acquoso alla pasta di fase a. per formare uno slurry; c. fornire lo slurry e un pre-polimero privo di formaldeide reattivo, per ottenere il legante privo di formaldeide di natura biologica. b. add an aqueous medium to the paste of phase a. to form a slurry; c. provide the slurry and a reactive formaldehyde-free pre-polymer, to obtain the biological formaldehyde-free binder.

In un ulteriore aspetto, l’invenzione si riferisce a un legante privo di formaldeide a base biologica ottenibile mediante il metodo, comprendente le seguenti fasi: In a further aspect, the invention refers to a bio-based formaldehyde-free binder obtainable by the method, comprising the following steps:

a. triturare un materiale biologico contenente almeno il 20% di lipidi e il 10% di proteine in peso secco per ottenere una pasta; to. grinding a biological material containing at least 20% of lipids and 10% of protein by dry weight to obtain a paste;

In un ulteriore aspetto, l’invenzione riguarda l’uso del legante a base di formaldeide di natura biologica per mitigare il potenziale di riscaldamento globale del pre-polimero privo di formaldeide reattivo, per ottenere un legante che è almeno neutro per il carbonio. In a further aspect, the invention relates to the use of the biological formaldehyde-based binder to mitigate the global warming potential of the reactive formaldehyde-free pre-polymer, to obtain a binder that is at least carbon neutral.

Inoltre, l’invenzione implica un metodo per incollare un primo articolo ad almeno un secondo articolo per ottenere un prodotto incollato comprendente: Furthermore, the invention implies a method for gluing a first article to at least a second article to obtain a glued product comprising:

a. applicare il legante della presente invenzione sulla superficie del primo articolo per ottenere una superficie di legame; to. applying the binder of the present invention to the surface of the first article to obtain a bonding surface;

b. porre a contatto la superficie di legame del primo articolo con una superficie di almeno un secondo articolo; e b. contacting the bonding surface of the first article with a surface of at least one second article; And

c. indurire il legante. c. harden the binder.

In ancora un ulteriore aspetto, l’invenzione si riferisce a un prodotto incollato privo di formaldeide ottenibile mediante il metodo secondo la presente invenzione, in cui: a. il primo e almeno un secondo articolo sono selezionati dal gruppo consistente in un materiale lignocellulosico, un materiale composito contenente un materiale lignocellulosico, una ceramica, un polimero, una fibra di vetro, una fibra di legno, una polvere di ceramica, una plastica, un tessuto, un vetro, e una loro combinazione; e b. il legante indurito privo di formaldeide di natura biologica ha un peso tra l’1% e il 20 % del peso del prodotto. In yet another aspect, the invention refers to a formaldehyde-free glued product obtainable by the method according to the present invention, in which: a. the first and at least one second article are selected from the group consisting of a lignocellulosic material, a composite material containing a lignocellulosic material, a ceramic, a polymer, a glass fiber, a wood fiber, a ceramic powder, a plastic, a fabric, a glass, and a combination thereof; and b. the hardened binder free of biological formaldehyde has a weight between 1% and 20% of the weight of the product.

Come sarà ulteriormente descritto nella descrizione dettagliata dell’invenzione, il metodo della presente invenzione ha i vantaggi di consentire la preparazione di un legante privo di formaldeide di natura biologica che non presenta gli inconvenienti dei leganti descritti nella tecnica nota. As will be further described in the detailed description of the invention, the method of the present invention has the advantages of allowing the preparation of a formaldehyde-free binder of a biological nature that does not have the drawbacks of the binders described in the known art.

DEFINIZIONI DEFINITIONS

Di seguito sono elencate le definizioni dei vari termini usati per descrivere questa invenzione. Queste definizioni valgono per i termini così come sono usati in tutta la descrizione e nelle rivendicazioni, salvo altrimenti limitati in casi specifici, sia individualmente, sia come parte di un gruppo più grande. Salvo diversamente definito, tutti i termini tecnici e scientifici usati nella presente hanno generalmente lo stesso significato come comunemente compreso dal tecnico del ramo al quale appartiene questa invenzione. The definitions of the various terms used to describe this invention are listed below. These definitions apply to terms as they are used throughout the description and claims, unless otherwise limited in specific cases, either individually or as part of a larger group. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein generally have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art to which this invention belongs.

Come usato nella presente, con il termine “triturazione” si intende eseguire una riduzione della dimensione particellare del materiale biologico in modo tale che la cella biologica in cui è presente l’olio biologico sia parzialmente distrutta. As used herein, the term "shredding" is intended to reduce the particle size of the biological material so that the biological cell in which the biological oil is present is partially destroyed.

Come usato nella presente, il termine “legante privo di formaldeide” è un legante termoindurente privo di formaldeide che può essere indurito applicando al legante calore, pressione o una loro combinazione per la produzione di prodotti senza formaldeide aggiunta, selezionati tra isocianati o PAE o una loro miscela. As used herein, the term "formaldehyde-free binder" is a formaldehyde-free thermosetting binder that can be cured by applying heat, pressure or a combination thereof to the binder to produce products without added formaldehyde, selected from isocyanates or PAEs or a their blend.

Come usato nella presente, il termine “lipide” (o “lipidi”) è un composto (o una miscela di composti) che è insolubile in acqua ma solubile in solventi organici come alcoli, cloroformio, ed eteri. I lipidi sono noti anche come acidi grassi e i loro derivati, e sostanze correlate biosinteticamente o funzionalmente a questi composti come fosfolipidi, steroli, monogliceridi, digliceridi e trigliceridi (triacilgliceroli o TAG). As used herein, the term "lipid" (or "lipids") is a compound (or mixture of compounds) that is insoluble in water but soluble in organic solvents such as alcohols, chloroform, and ethers. Lipids are also known as fatty acids and their derivatives, and substances biosynthetically or functionally related to these compounds such as phospholipids, sterols, monoglycerides, diglycerides and triglycerides (triacylglycerols or TAGs).

Come usato nella presente, il termine “olio biologico” è un olio presente in un materiale recante olio di origine biologica e contiene lipidi. As used herein, the term “organic oil” is an oil present in an oil-bearing material of biological origin and contains lipids.

Come usato nella presente, il termine “farina” è un materiale residuo ottenuto dopo l’estrazione di olio biologico da un materiale recante olio spesso eseguito espellendo meccanicamente o applicando estrazione di solvente al materiale recante olio. Il contenuto di olio biologico nella farina da esso ottenuto è inferiore al 20% in peso secco (p/p). As used herein, the term "flour" is a residual material obtained after the extraction of biological oil from a thick oil-bearing material performed by mechanically expelling or applying solvent extraction to the oil-bearing material. The organic oil content in the flour obtained from it is less than 20% by dry weight (w / w).

Come usato nella presente, il termine “pre-polimero privo di formaldeide reattivo” è un composto, un materiale o una miscela che può reagire con lo slurry descritta nella presente per fornire un polimero a scopo di legame. Tali pre-polimeri includono, per esempio, pre-polimeri a base di ammina, pre-polimeri a base di ammide, pre-polimeri a base di silano, pre-polimeri a base di lattice, pre-polimeri a base di resine epossidiche, e pre-polimeri a base di isocianato. As used herein, the term "reactive formaldehyde-free pre-polymer" is a compound, material or mixture that can react with the slurry described herein to provide a polymer for bonding purposes. Such pre-polymers include, for example, amine-based pre-polymers, amide-based pre-polymers, silane-based pre-polymers, latex-based pre-polymers, epoxy resin-based pre-polymers, and isocyanate-based pre-polymers.

Come usato nella presente, il termine "circa" verrà inteso da tecnici ordinari del ramo e varierà in una certa misura a seconda del contesto in cui viene usato. Come usato nella presente quando ci si riferisce a un valore misurabile come una quantità, una durata temporale e simili, il termine “circa” è inteso comprendere variazioni del 20% o 10%, inclusi 5%, 1%, e 0,1% dal valore specificato, in quanto tali variazioni sono appropriate per eseguire i metodi descritti. As used herein, the term "about" will be understood by those of ordinary skill in the art and will vary to some extent depending on the context in which it is used. As used herein when referring to a measurable value such as a quantity, time duration, and the like, the term "about" is intended to include variations of 20% or 10%, including 5%, 1%, and 0.1% from the specified value, as these variations are appropriate to perform the methods described.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

b. addizionare un mezzo acquoso alla pasta di materiale biologico triturato di fase a. per formare uno slurry; b. adding an aqueous medium to the pulp of shredded biological material of phase a. to form a slurry;

c. fornire lo slurry e un pre-polimero privo di formaldeide reattivo, per ottenere il legante privo di formaldeide di natura biologica. c. provide the slurry and a reactive formaldehyde-free pre-polymer, to obtain the biological formaldehyde-free binder.

Preferibilmente, il materiale biologico contenente almeno il 20% di lipidi della fase a. è scelto dal gruppo consistente in un seme oleoso, un cereale, un fagiolo, un frutto, una radice, una foglia, uno stelo, una corteccia, un fiore, un’alga, un batterio, un lievito, un fungo, un micro-organismo geneticamente ingegnerizzato, o una loro miscela. Preferably, the biological material containing at least 20% lipids from step a. is chosen from the group consisting of an oily seed, a cereal, a bean, a fruit, a root, a leaf, a stem, a bark, a flower, an alga, a bacterium, a yeast, a fungus, a micro- genetically engineered organism, or a mixture thereof.

Contrariamente a quanto è noto nell'arte, in cui sono preferibilmente utilizzate frazioni specifiche di un materiale biologico, come amidi e proteine o farine vegetali sgrassate, il metodo della presente invenzione utilizza il materiale biologico per intero, il che dà intrinsecamente come risultato vie di valorizzazione meno complesse per la biomassa utilizzata poiché prolungate fasi di raffinazione altrimenti richieste per ottenere tali frazioni specifiche sono evitate. Pertanto, la presente invenzione fornisce un metodo piuttosto semplice per ottenere un legante combinando uno slurry ottenuto triturando semi oleosi non commestibili interi e un isocianato, per la produzione di pannelli di fibre. È stato sorprendentemente riscontrato che lo slurry può ridurre il dosaggio di pMDI altrimenti utilizzato per produrre pannelli di fibre di tipo EN-312 P2 e P3 senza compromettere la produttività del mulino per pannelli di fibre. È stato ancora più sorprendentemente riscontrato che non è stata richiesta alcuna ulteriore additivazione quando si utilizza una tale sospensione per soddisfare il criterio di resistenza all’umidità né vi è la necessità di alcun ulteriore agente di rilascio designato di pMDI o addensanti aggiuntivi durante la produzione. Contrary to what is known in the art, in which specific fractions of a biological material are preferably used, such as starches and proteins or defatted vegetable flours, the method of the present invention uses the biological material in its entirety, which intrinsically results in pathways of less complex valorisation for the biomass used since prolonged refining phases otherwise required to obtain these specific fractions are avoided. Therefore, the present invention provides a rather simple method of obtaining a binder by combining a slurry obtained by grinding whole inedible oilseeds and an isocyanate, for the production of fiberboard. It has surprisingly been found that slurry can reduce the dosage of pMDI otherwise used to produce EN-312 P2 and P3 fiberboard without compromising the productivity of the fiberboard mill. It was even more surprisingly found that no further additives were required when using such a suspension to meet the moisture resistance criterion nor is there a need for any additional designated release agent of pMDI or additional thickeners during production.

Un altro vantaggio dell’invenzione è che più biomassa viene messa a disposizione, da semi oleosi non commestibili altrimenti difficoltosi da valorizzare, per produrre leganti NAF altamente richiesti, mitigando al contempo l’uso di GWP di isocianato nel processo di produzione di pennelli di fibre. Another advantage of the invention is that more biomass is made available, from otherwise difficult to exploit inedible oilseeds, to produce highly in demand NAF binders, while mitigating the use of isocyanate GWP in the fiber brush manufacturing process. .

Il metodo come descritto nella presente invenzione consente la preparazione di un legante NAF di natura biologica che non presente vantaggiosamente gli inconvenienti di quelli descritti finora e preparati con pMDI. The method as described in the present invention allows the preparation of a NAF binder of a biological nature which advantageously does not present the drawbacks of those described up to now and prepared with pMDI.

In un aspetto preferito, il materiale biologico è un seme oleoso non commestibile, più preferibilmente il seme oleoso non commestibile del metodo descritto è un seme di Jatropha curcas, un seme di ricino, un seme di cotone, un seme di Jojoba, un seme di Madhuca, un seme di Neem, un seme di Pongamia, o una loro miscela. Più preferibilmente i semi oleosi non commestibili del metodo descritto sono semi di Jatropha curcas. In a preferred aspect, the biological material is an inedible oily seed, more preferably the inedible oily seed of the described method is a Jatropha curcas seed, a castor seed, a cottonseed, a Jojoba seed, a seed of Madhuca, a Neem seed, a Pongamia seed, or a mixture thereof. More preferably, the inedible oil seeds of the described method are Jatropha curcas seeds.

Jatropha curcas (J. curcas) è una coltura resistente alla siccità non commestibile ben nota per la sua produzione di biocarburanti, il ripristino del suolo in aree semi-aride e il potenziale di sequestro di carbonio. Baumert (2014) insegna che varietà selvatiche di J. curcas, coltivate in aree semi-aride applicando al contempo sistemi di intervento di gestione delle intercolture, che producono 1 tonnellata di semi oleosi di J. curcas per ettaro per anno, hanno una perdita di carbonio totale di 4 kg di equivalente di CO2 per kg di semi di J. curcas. Recenti sviluppi verso varietà addomesticate, dunque piante di J. curcas geneticamente migliorate che producono più biomassa per area coltivata, insieme a misure di Sustainable Land Management (SLM) sono mezzi per ampliare ulteriormente il potenziale di perdita di carbonio di J. curcas. Pertanto, la coltivazione di J. curcas in aree semi-aride è considerata un mezzo per mitigare il cambiamento climatico, una strategia di mitigazione che può essere sfruttata ancora di più quando si utilizzano semi oleosi di J. curcas in leganti di natura biologica ce sono altrimenti derivati da colture commestibili che utilizzano terreni arabili. Jatropha curcas (J. curcas) is an inedible drought tolerant crop well known for its biofuel production, soil restoration in semi-arid areas, and carbon sequestration potential. Baumert (2014) teaches that wild varieties of J. curcas, grown in semi-arid areas while applying inter-crop management intervention systems, which produce 1 ton of J. curcas oilseeds per hectare per year, have a loss of total carbon of 4 kg of CO2 equivalent per kg of J. curcas seeds. Recent developments towards domesticated varieties, therefore genetically enhanced J. curcas plants that produce more biomass per crop area, together with Sustainable Land Management (SLM) measures are means to further expand the carbon loss potential of J. curcas. Therefore, the cultivation of J. curcas in semi-arid areas is considered a means to mitigate climate change, a mitigation strategy that can be exploited even more when using J. curcas oilseeds in binders of biological nature there are otherwise derived from edible crops using arable land.

I semi oleosi di J. curcas sono spesso lavorati per mezzo di expeller meccanici convenzionali producendo olio e una torta che è costituita principalmente da gusci, proteine e olio residuo. Nel passato, progetti correlati alla coltivazione di J. curcas su scala industriale sono stati spesso abbandonati a causa delle limitate applicazioni industriali per le sue frazioni di co-prodotti di olio, vale a dire una torta ricca di proteine a causa della presenza di fattori antinutrizionali. Dal quel momento in poi, è stata eseguita una significativa ricerca sull’aggiornamento degli aspetti nutrizionali di frazioni di semi oleosi di J. curcas recuperabili e l’esplorazione di vie di valorizzazione per ciascuna frazione costituente separatamente, vale a dire la frazione di olio, di proteine, di (emi)cellulosa, e lignocellulosica, applicando diversi metodi di lavorazione di semi oleosi. J. curcas oilseeds are often processed by means of conventional mechanical expellers producing oil and a cake that is mainly made up of shells, proteins and residual oil. In the past, projects related to the cultivation of J. curcas on an industrial scale have often been abandoned due to the limited industrial applications for its oil co-product fractions, i.e. a protein-rich cake due to the presence of anti-nutritional factors. . From that moment on, significant research has been performed on updating the nutritional aspects of recoverable J. curcas oilseed fractions and the exploration of enhancement pathways for each constituent fraction separately, i.e. the oil fraction, of proteins, of (hemi) cellulose, and lignocellulosica, applying different methods of oilseed processing.

Oltre l’uso di expeller meccanici convenzionali, sono usati anche solventi organici per lavorare semi di J. curcas sgusciati, vale a dire, solo il gheriglio dei semi, per recuperare olio e un co-prodotto noto come farina di semi oleosi sgrassati. Tuttavia, utilizzare un tale metodo presenta diversi inconvenienti correlati a preoccupazioni di sicurezza in merito all’infiammabilità e al non essere intrinsecamente ecologici. In addition to the use of conventional mechanical expellers, organic solvents are also used to process shelled J. curcas seeds, that is, only the kernel of the seeds, to recover oil and a co-product known as defatted oilseed meal. However, using such a method has several drawbacks related to safety concerns regarding flammability and not being intrinsically ecological.

Il metodo della presente invenzione evita gli inconvenienti indicati sopra producendo un legante che fornisce adesività a freddo, un rilascio del pannello dalle piastre di metallo valorizzando al contempo una coltura che può crescere in circostanze marginali. L’uso di J. curcas è un’alternativa molto valida all’uso di colture commestibili che possono avere destinazioni più nobili, come la nutrizione di esseri umani e animali. È opportuno sottolineare che il metodo della presente invenzione usa un materiale biologico ricco di olio ottenuto da semi di J. curcas in combinazione con isocianati per produrre pannelli di fibre. The method of the present invention avoids the drawbacks indicated above by producing a binder that provides cold tack, a release of the panel from the metal plates while enhancing a crop that can grow in marginal circumstances. The use of J. curcas is a very valid alternative to the use of edible crops that can have more noble destinations, such as the nutrition of humans and animals. It should be emphasized that the method of the present invention uses an oil-rich biological material obtained from J. curcas seeds in combination with isocyanates to produce fiberboard.

L’utilizzo di un materiale biologico ricco di olio è particolarmente vantaggioso quando si producono pannelli di fibre. La frazione lipidica presente è nota essere in grado di eseguire molteplici funzioni come essere un agente di adesività, un agente resistente all’umidità, e, essendo cruciale nella produzione di pannelli di fibre, essendo un agente di rilascio per facilitare il rilascio del pannello dalle tavole della pressa di metallo. Inoltre, i lipidi possono fungere da additivi di polimeri inerti o da additivi di polimeri attivi quando sono ricchi di acido ricinoleico che ha gruppi alcolici. The use of a biological material rich in oil is particularly advantageous when producing fiber panels. The lipid fraction present is known to be able to perform multiple functions such as being an adhesiveness agent, a moisture resistant agent, and, being crucial in the production of fibreboard, being a release agent to facilitate the release of the panel from press tables of metal. Furthermore, lipids can act as additives of inert polymers or as additives of active polymers when they are rich in ricinoleic acid which has alcohol groups.

Forme di realizzazione preferite specifiche della presente invenzione forniscono l’uso di semi oleosi non commestibili, e in particolare di uno slurry ottenuto da essi, in combinazione con isocianati per produrre pannelli di fibre. Specific preferred embodiments of the present invention provide the use of inedible oil seeds, and in particular of a slurry obtained from them, in combination with isocyanates to produce fiber panels.

Un tale metodo non è stato finora descritto e la tecnica nota disponibile mostra alcuni inconvenienti tecnici così che la soluzione fornita non affronta tutte le problematiche quando si utilizza pMDI nella produzione di pannelli di fibre. Such a method has not been described up to now and the available known art shows some technical drawbacks so that the solution provided does not address all the problems when using pMDI in the production of fiber panels.

In una forma di realizzazione preferita, nel metodo dell’invenzione, i semi oleosi sono parzialmente sgusciati prima della triturazione rimuovendo almeno il 10% dei gusci dei semi. In a preferred embodiment, in the method of the invention, the oil seeds are partially shelled before grinding by removing at least 10% of the shells of the seeds.

In una forma di realizzazione preferita, il pre-polimero reattivo è addizionato al materiale biologico prima, durante o dopo la triturazione del materiale biologico. In a preferred embodiment, the reactive pre-polymer is added to the biological material before, during or after the trituration of the biological material.

In una forma di realizzazione preferita, nel metodo dell’invenzione, viene addizionata acqua al materiale biologico prima, durante, o dopo la triturazione del materiale biologico secondo un rapporto che varia da 1:10 a 10:1, preferibilmente da 1:5 a 5:1, più preferibilmente da 1:3 a 3:1. In a preferred embodiment, in the method of the invention, water is added to the biological material before, during, or after the trituration of the biological material in a ratio ranging from 1:10 to 10: 1, preferably from 1: 5 to 5: 1, more preferably 1: 3 to 3: 1.

Vantaggiosamente, nel metodo descritto, il legante non solo consente di evitare effetti avversi della presenza di formaldeide al chiuso, ma fornisce anche benefici nella mitigazione di avversità climatiche evitando al contempo gli inconvenienti di metodi che usano pMDI. Advantageously, in the method described, the binder not only allows to avoid adverse effects of the presence of formaldehyde indoors, but also provides benefits in the mitigation of climatic adversities while avoiding the drawbacks of methods that use pMDI.

Il contenuto di lipidi del materiale biologico della fase a. può essere misurato, per esempio con un estrattore Soxhlet. The lipid content of the biological material of step a. it can be measured, for example with a Soxhlet extractor.

In un aspetto più preferito il pH della sospensione varia da circa 2 a circa 10 addizionando un composto selezionato tra un acido, una base, o una miscela relativa allo slurry della fase b.. Preferibilmente detto acido è acido citrico, acido cloridrico, acido solforico, acido fosforico, o una miscela relativa, detta base è idrossido di sodio, idrossido di magnesio, idrossido di calcio, calcare, urea, guanidina o una loro miscela. In a more preferred aspect, the pH of the suspension varies from about 2 to about 10 by adding a compound selected from an acid, a base, or a mixture relating to the slurry of phase b. Preferably said acid is citric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid. , phosphoric acid, or a relative mixture, said base is sodium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, limestone, urea, guanidine or a mixture thereof.

I semi oleosi usati nel metodo dell’invenzione sono preferibilmente triturati in una pasta di materiale biologico triturato di cui più del 50% delle particelle ha un diametro particellare inferiore a 200 µm, più preferibilmente particelle aventi un diametro particellare superiore a 300 µm sono rimosse dallo slurry prima di essere usata come legante termoindurente privo di formaldeide. The oil seeds used in the method of the invention are preferably ground into a pulp of ground biological material of which more than 50% of the particles have a particle diameter of less than 200 µm, more preferably particles having a particle diameter greater than 300 µm are removed from the slurry before being used as a formaldehyde-free thermosetting binder.

Nel Metodo secondo la presente invenzione, vi è un’ulteriore fase di rimozione dei lipidi dallo slurry prima della fase di miscelazione c.. Quando il materiale biologico ha un elevato contenuto di lipidi, la rimozione di lipidi in eccesso dallo slurry può essere eseguita dall’esperto nel ramo con molte tecniche, una delle quali è la decantazione. I lipidi in eccesso che sono preferibilmente rimossi dallo slurry sono tali che il contenuto di lipidi finale dello slurry in peso secco è nell’intervallo dal 20% a circa l’80% rispetto al peso del materiale biologico, più preferibilmente dal 20% a circa il 65% di contenuto di lipidi e ancora più preferibilmente dal 20% a circa il 55% di contenuto di lipidi. In the method according to the present invention, there is a further step of removing the lipids from the slurry before the mixing step c. When the biological material has a high lipid content, the removal of excess lipids from the slurry can be performed by is skilled in the art with many techniques, one of which is decanting. The excess lipids which are preferably removed from the slurry are such that the final lipid content of the slurry by dry weight is in the range of 20% to about 80% relative to the weight of the biological material, more preferably 20% to about 65% lipid content and even more preferably 20% to about 55% lipid content.

In un ulteriore aspetto preferito del metodo, in cui nella fase c., lo slurry e il pre-polimero privo di formaldeide reattivo sono alimentati separatamente in un miscelatore statico in linea prima della spruzzatura del legante ottenuto relativo su un substrato di un articolo. In a further preferred aspect of the method, wherein in step c., The slurry and the reactive formaldehyde-free pre-polymer are separately fed into an in-line static mixer before spraying the related obtained binder onto a substrate of an article.

Nel metodo della presente invenzione, il pre-polimero privo di formaldeide reattivo è selezionato tra un pre-polimero a base di poliisocianato, un pre-polimero a base di resina epossidica, un pre-polimero a base di lattice, un pre-polimero a base di ammina, un pre-polimero a base di ammide, un pre-polimero a base di silano, un pre-polimero a base di etere o una loro combinazione. In the method of the present invention, the reactive formaldehyde-free pre-polymer is selected from a polyisocyanate-based pre-polymer, an epoxy resin-based pre-polymer, a latex-based pre-polymer, a amine-based, an amide-based pre-polymer, a silane-based pre-polymer, an ether-based pre-polymer or a combination thereof.

In un ulteriore aspetto preferito, il pre-polimero privo di formaldeide reattivo è un prepolimero a base di poliisocianato. In a further preferred aspect, the reactive formaldehyde-free pre-polymer is a polyisocyanate-based prepolymer.

In un aspetto preferito, il pre-polimero privo di formaldeide reattivo è a base di metilene difenil diisocianato (MDI). In a preferred aspect, the reactive formaldehyde-free pre-polymer is based on methylene diphenyl diisocyanate (MDI).

In un’altra forma di realizzazione preferita, il pre-polimero privo di formaldeide reattiva è un pre-polimero di ammina-epicloroidrina. Tra questi vi sono leganti di poliamidoammina-epicloroidrina (PAE) la cui chimica è descritta da H. H. Espy, “Alkaline-curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin Resins” (1994). In another preferred embodiment, the reactive formaldehyde-free pre-polymer is an amine-epichlorohydrin pre-polymer. Among these are polyamidoamine-epichlorohydrin (PAE) binders whose chemistry is described by H. H. Espy, “Alkaline-curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin Resins” (1994).

Per ottenere uno slurry adatto da semi oleosi, di cui il gheriglio dei semi comprende almeno il 15% (p/p) di olio biologico e più preferibilmente almeno il 20% (p/p) di olio biologico, i semi oleosi sono preferibilmente innanzitutto puliti da qualsiasi impurità che non siano semi e polvere. A seconda della durezza del guscio una sgusciatura dei semi oleosi può essere opzionalmente applicata per rimuovere almeno il 10% dei gusci dei semi, più preferibilmente almeno il 20% dei suoi gusci dei semi e ancora più preferibilmente almeno il 35% dei suoi gusci dei semi. I semi puliti, qui opzionalmente puliti, sono quindi triturati da un frantumatore a martello da 30 kW azionato a 3100 RPM la cui griglia ha fori aventi un diametro di 5 mm, più preferibilmente un diametro di 3 mm e ancora più preferibilmente un diametro di 1,5 mm. La temperatura del frantumatore è controllata durante la frantumazione controllando la portata nel frantumatore o raffreddando il frantumatore in modo tale che la pasta ottenuta abbia una temperatura non superiore a 85 gradi Celsius, preferibilmente non superiore a 80 gradi Celsius e ancora più preferibilmente non superiore a 75 gradi Celsius. Acqua può essere addizionata ai semi prima, durante e dopo la frantumazione dei semi in un rapporto che varia da 1:10 a 10:1, più preferibilmente da 1:5 a 5:1 e ancora più preferibilmente da 1:3 a 3:1. Opzionalmente la fase di frantumazione può essere ripetuta facendo passare lo slurry ottenuto attraverso un’altra fase di macinazione così da ottenere uno slurry omogeneo di cui il 50% delle particelle presenti nello slurry è inferiore a 200 micron, preferibilmente inferiore a 125 micron e ancora più preferibilmente inferiore a 50 micron. To obtain a suitable slurry from oilseeds, of which the seed kernel comprises at least 15% (w / w) of organic oil and more preferably at least 20% (w / w) of organic oil, the oilseeds are preferably first of all clean from any impurities other than seeds and dust. Depending on the hardness of the shell an oilseed husking can be optionally applied to remove at least 10% of the seed shells, more preferably at least 20% of its seed shells and even more preferably at least 35% of its seed shells . The cleaned seeds, here optionally cleaned, are then ground by a 30 kW hammer crusher operated at 3100 RPM whose grid has holes having a diameter of 5 mm, more preferably a diameter of 3 mm and even more preferably a diameter of 1 , 5 mm. The temperature of the crusher is controlled during crushing by controlling the flow rate in the crusher or by cooling the crusher in such a way that the pulp obtained has a temperature not higher than 85 degrees Celsius, preferably not higher than 80 degrees Celsius and even more preferably not higher than 75 degrees Celsius. Water can be added to the seeds before, during and after crushing the seeds in a ratio ranging from 1:10 to 10: 1, more preferably from 1: 5 to 5: 1 and even more preferably from 1: 3 to 3: 1. Optionally, the crushing step can be repeated by passing the obtained slurry through another grinding step so as to obtain a homogeneous slurry of which 50% of the particles present in the slurry are less than 200 microns, preferably less than 125 microns and even more. preferably less than 50 microns.

Lo slurry può essere miscelato e dunque usato come un sistema di legante a due componenti, con un pre-polimero reattivo termoindurente, come pre-polimeri a base di isocianato, pre-polimeri di ammina-epicloroidrina, o una loro miscela. Preferibilmente pre-polimeri a base di isocianato sono usati per essere mescolati con lo slurry, più preferibilmente è usato il poliisocianato (o diisocianato monomerico) che non è stato fatto reagire con un altro composto. Ancora più preferibilmente il poliisocianato è un metilene difenil isocianato (poliisocianati di serie MDI) come, in via non limitativa, metilene difenil diisocianato polimerico (pMDI). Un esempio di un pMDI disponibile su scala industriale e adatto ad essere miscelato con lo slurry può avere un contenuto elevato di 4,4'-metilenedifenil diisocianato in cui sono presenti basse quantità del 2,4-metilenedifenil diisocianato. The slurry can be mixed and then used as a two component binder system, with a reactive thermosetting pre-polymer, such as isocyanate-based pre-polymers, amine-epichlorohydrin pre-polymers, or a mixture thereof. Preferably isocyanate-based pre-polymers are used to be mixed with the slurry, more preferably polyisocyanate (or monomeric diisocyanate) which has not been reacted with another compound is used. Even more preferably the polyisocyanate is a methylene diphenyl isocyanate (MDI series polyisocyanates) such as, but not limited to, polymeric methylene diphenyl diisocyanate (pMDI). An example of a pMDI available on an industrial scale and suitable for mixing with slurry may have a high content of 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate in which low amounts of 2,4-methylenediphenyl diisocyanate are present.

In un ulteriore aspetto preferito, prima o dopo la fase c. il metodo della presente invenzione fornisce fasi aggiuntive di aggiunta di additivi, eccipienti e ulteriori sostanze per avere un effetto benefico sull’omogeneizzazione del legante come descritto nell’invenzione. In a further preferred aspect, before or after step c. the method of the present invention provides additional steps for adding additives, excipients and further substances to have a beneficial effect on the homogenization of the binder as described in the invention.

In un ulteriore aspetto, l’invenzione si riferisce a un legante privo di formaldeide ottenibile mediante il metodo, comprendente le seguenti fasi: In a further aspect, the invention refers to a formaldehyde-free binder obtainable by the method, comprising the following steps:

a. triturare un materiale biologico contenente almeno il 20% di lipidi in peso secco per ottenere una pasta; to. triturating a biological material containing at least 20% of lipids by dry weight to obtain a paste;

c. fornire lo slurry e un pre-polimero privo di formaldeide reattivo, per ottenere il legante privo di formaldeide. c. provide the slurry and a reactive formaldehyde-free pre-polymer, to obtain the formaldehyde-free binder.

Preferibilmente, il legante privo di formaldeide ottenibile mediante il metodo secondo la presente invenzione comprende in peso secco: Preferably, the formaldehyde-free binder obtainable by the method according to the present invention comprises in dry weight:

a. da circa il 5% a circa il 95% (p/p) dello slurry; e to. about 5% to about 95% (w / w) of the slurry; And

b. da circa il 5% a circa il 95% (p/p) del pre-polimero privo di formaldeide reattivo. b. about 5% to about 95% (w / w) of the reactive formaldehyde-free pre-polymer.

In un ulteriore spetto, nella presente viene anche descritto l’uso del legante privo di formaldeide per mitigare il potenziale di riscaldamento globale del pre-polimero privo di formaldeide reattivo utilizzato. In a further aspect, the use of the formaldehyde-free binder to mitigate the global warming potential of the reactive formaldehyde-free pre-polymer used is also described herein.

Lo slurry è costituita da frazioni presenti nel seme oleoso essendo principalmente lipidi, carboidrati, proteine, e tracce di materia lignocellulosica. In alcune forme di realizzazione lo slurry ha una composizione che è costituita da, in peso secco, lipidi dal 20% a circa l’80% (p/p), carboidrati da circa il 5% a circa il 45% (p/p), proteine dal 5% a circa il 45% (p/p), e materia lignocellulosica da circa l’1% a circa il 35% (p/p) rispetto al peso totale dello slurry. La composizione dello slurry può essere presente in un mezzo acquoso dove è presente acqua in un intervallo dal 45% a circa il 65% (p/p). Lo slurry ha un pH nell’intervallo da circa 2 a circa 10 ed è un fluido che diventa un solido dopo l’indurimento. The slurry is made up of fractions present in the oily seed being mainly lipids, carbohydrates, proteins, and traces of lignocellulosic matter. In some embodiments the slurry has a composition that consists of, by dry weight, lipids from 20% to about 80% (w / w), carbohydrates from about 5% to about 45% (w / w) ), proteins from 5% to about 45% (w / w), and lignocellulosic matter from about 1% to about 35% (w / w) with respect to the total weight of the slurry. The composition of the slurry can be present in an aqueous medium where water is present in a range from 45% to about 65% (w / w). The slurry has a pH in the range from about 2 to about 10 and is a fluid that becomes a solid after hardening.

L’invenzione fornisce anche un sistema di legante a due componenti in cui lo slurry è miscelato con pMDI. La quantità di sospensione su materia secca in tale sistema di legante a due componenti dopo l’indurimento è dall’1% a circa il 99% (p/p), da circa il 10% a circa il 90% (p/p), e da circa il 15% a circa l’85% (p/p). La miscelazione può essere eseguita usando miscelatori convenzionali quali miscelatori statici in linea, miscelatori a palette, e altri miscelatori noti nell'arte dei leganti di miscelazione. The invention also provides a two-component binder system in which the slurry is mixed with pMDI. The amount of slurry on dry matter in such a two component binder system after curing is 1% to about 99% (w / w), about 10% to about 90% (w / w) , and from about 15% to about 85% (w / w). The mixing can be performed using conventional mixers such as in-line static mixers, vane mixers, and other mixers known in the mixing binder art.

Inoltre, l’invenzione si riferisce a un metodo per incollare un primo articolo ad almeno un secondo articolo per ottenere un prodotto incollato comprendente: Furthermore, the invention refers to a method for gluing a first article to at least a second article to obtain a glued product comprising:

a. applicare il legante dell’invenzione sulla superficie del primo articolo per ottenere una superficie di legame; to. apply the binder of the invention on the surface of the first article to obtain a bonding surface;

b. porre a contatto la superficie di legame del primo articolo con una superficie di almeno un secondo articolo; b. contacting the bonding surface of the first article with a surface of at least one second article;

c. indurire il legante. c. harden the binder.

Preferibilmente il legante della fase c. è indurito applicando pressione, calore o una loro combinazione. Preferably the binder of phase c. it is hardened by applying pressure, heat or a combination thereof.

In un aspetto preferito il primo e almeno secondo articolo sono ciascuno indipendentemente un materiale scelto dal gruppo consistente in un materiale lignocellulosico, un materiale composito contenente un materiale lignocellulosico, un metallo, una ceramica, un polimero, una carta, un legno, una fibra di vetro, una fibra di legno, una polvere di ceramica, una plastica, un tessuto, e un vetro, e una loro combinazione. In a preferred aspect, the first and at least second articles are each independently a material selected from the group consisting of a lignocellulosic material, a composite material containing a lignocellulosic material, a metal, a ceramic, a polymer, a paper, a wood, a fiber of glass, a wood fiber, a ceramic powder, a plastic, a fabric, and a glass, and a combination thereof.

La composizione di legante descritta nella presente è applicabile nella produzione di molti tipi di articoli legando insieme molti diversi tipi di substrati. Per i pannelli di fibre, ciò implica che la composizione di legante sia distribuita sulla superficie di una fibra in modo tale che questa fibra possa formare una superficie di legame da porre a contatto con un’altra fibra e legar in tal modo le fibre insieme. Pressione e calore sono applicati alle fibre permettendo alla composizione adesiva di indurirsi dando come risultato un composito indicato come pannello di fibre. Il legante può essere applicato alle fibre attraverso metodi di applicazione convenzionali come spruzzatura, versamento, rivestimento a rulli, spazzolatura e simili. Un esperto nel ramo può consentire al legante di essere applicato mediante diversi metodi regolando la viscosità del legante semplicemente controllando la quantità di acqua presente nel legante. È noto che valori di viscosità inferiori sono preferiti quando i leganti sono spruzzati su fibre lignocellulosiche, per esempio per la produzione di pannelli di particelle, mentre è noto che valori di viscosità più elevati sono preferiti quando i leganti sono applicati mediante rivestimento a rulli su venature lignocellulosiche come quelle per la produzione di compensato. The binder composition described herein is applicable in the manufacture of many types of articles by bonding together many different types of substrates. For fiber panels, this implies that the binder composition is distributed on the surface of a fiber in such a way that this fiber can form a bonding surface to be placed in contact with another fiber and thus bind the fibers together. Pressure and heat are applied to the fibers allowing the adhesive composition to harden resulting in a composite referred to as a fiberboard. The binder can be applied to the fibers through conventional application methods such as spraying, pouring, roller coating, brushing and the like. One skilled in the art may allow the binder to be applied by various methods by adjusting the viscosity of the binder simply by controlling the amount of water present in the binder. It is known that lower viscosity values are preferred when binders are sprayed onto lignocellulosic fibers, for example for the production of particle board, while it is known that higher viscosity values are preferred when the binders are applied by roller coating on veins. lignocellulosic such as those for the production of plywood.

Oltre all’articolo che sono fibre lignocellulosiche possono essere generati altri compositi applicando lo stesso metodo essendo costituiti da fibre di vetro, ceramica, plastica, tessuto, vetro, metallo, schiume polimeriche, materiali fibrosi e loro combinazioni. Nel particolare caso della produzione di pannelli lignocellulosici, per esempio compensato, pannello di particelle, pannello di fibre a densità elevata, pannello di fibre a media densità, pannello a lamelle orientate la quantità di legante presente dopo l’indurimento nel pannello può essere nell’intervallo da circa l’1% a circa il 10% (p/p) in termini di massa in peso secco del pannello. La quantità di legante dipende tassativamente dalle caratteristiche richieste del pannello finale da produrre. Un pannello che è meno suscettibile ad un degradamento delle prestazioni a causa della presenza di umidità, dunque meno rigonfiamento, può richiedere un legante a dosaggio più elevato rispetto a pannelli con requisiti di resistenza all’umidità meno severi. In addition to the article which are lignocellulosic fibers, other composites can be generated by applying the same method as they consist of glass fibers, ceramic, plastic, fabric, glass, metal, polymeric foams, fibrous materials and their combinations. In the particular case of the production of lignocellulosic panels, for example plywood, particle board, high density fibreboard, medium density fibreboard, oriented lamellar panel, the amount of binder present after hardening in the panel can be in the range from about 1% to about 10% (w / w) in terms of dry weight mass of the panel. The quantity of binder strictly depends on the required characteristics of the final panel to be produced. A panel that is less susceptible to performance degradation due to the presence of moisture, therefore less swelling, may require a higher dosage binder than panels with less stringent moisture resistance requirements.

In ancora un ulteriore aspetto l’invenzione si riferisce a un prodotto incollato privo di formaldeide ottenibile mediante il metodo secondo la presente invenzione, in cui: a. il primo e almeno secondo articolo sono selezionati dal gruppo consistente in un materiale lignocellulosico, un materiale composito contenente un materiale lignocellulosico, una ceramica, un polimero, una fibra di vetro, una fibra di legno, una polvere di ceramica, una plastica, un tessuto e un vetro, o una loro combinazione; e b. il legante indurito privo di formaldeide ha un peso tra l’1% e il 10% del peso del prodotto. In yet another aspect the invention refers to a formaldehyde-free glued product obtainable by the method according to the present invention, in which: a. the first and at least second articles are selected from the group consisting of a lignocellulosic material, a composite material containing a lignocellulosic material, a ceramic, a polymer, a glass fiber, a wood fiber, a ceramic powder, a plastic, a fabric and a glass, or a combination thereof; and b. the formaldehyde-free hardened binder has a weight between 1% and 10% of the weight of the product.

In un aspetto più preferito, il prodotto privo di formaldeide secondo la presente invenzione comprende un composto a base di isocianato, un composto a base di ammina o una loro miscela. In a more preferred aspect, the formaldehyde-free product according to the present invention comprises an isocyanate-based compound, an amine-based compound or a mixture thereof.

In un aspetto ancora più preferito, il materiale lignocellulosico o il materiale composito contenente materiale lignocellulosico del prodotto privo di formaldeide sono scelti dal gruppo consistente in compensato, pannello a lamelle orientate, pannello di particelle, pannello di fibre a media densità, o pannello di fibre a densità elevata. In an even more preferred aspect, the lignocellulosic material or the lignocellulosic material-containing composite of the formaldehyde-free product are selected from the group consisting of plywood, oriented slat panel, particleboard, medium density fibreboard, or fiberboard high density.

ESEMPI EXAMPLES

Viene fatto ora riferimento ai seguenti esempi che, insieme alle descrizioni di cui sopra, illustrano alcune forme di realizzazione dell'invenzione. Reference is now made to the following examples which, together with the above descriptions, illustrate some embodiments of the invention.

Pannello di fibre preparato da leganti su scala di laboratorio Fiberboard prepared from laboratory-scale binders

Se non diversamente specificato, la densità di campione di pannello di fibre è stata impostata a 680 kg/m3 avendo le dimensioni 600 x 600 x 18 mm. Una miscela di fibre da origine riciclata è stata usata, avendo un contenuto di umidità di circa il 2%, con un rapporto tra faccia e nucleo di 40/60. Per ciascun campione è stata applicata la seguente procedura: pesare le fibre per lo strato di faccia al grammo più vicino e caricare le fibre in un miscelatore rotante. Pesare il legante in modo tale che la quantità necessaria di legante sia dosata sulle fibre usate per gli strati di faccia del pannello di particelle. Continuare a miscelare le fibre con il legante, dopo aver spruzzato o versato la quantità desiderata di legante, per almeno 4 minuti per garantire che il legante sia stato distribuito uniformemente sulle fibre. Rimuovere le fibre resinate e porle in un contenitore pulito. Ripetere lo stesso processo per lo strato di nucleo. Per entrambe le fibre resinate, essendo per lo strato di nucleo nonché per lo strato di faccia, prelevare campioni per un'analisi di umidità per calcolare l’umidità di tappeto complessiva. Spargere metà della quantità di fibre di strato di superficie resinata in una scatola di formatura che è stata posta su una piastra di metallo ricoperta da un foglio di alluminio, avente almeno l’area superficiale delle dimensioni del campione che deve essere ottenuto. Avere cura di distribuire le fibre sulla piastra di metallo per evitare qualsiasi problema in merito alla distribuzione di densità nel campione di pannello di particelle. Distribuire uniformemente tutte le fibre di strato di nucleo sullo strato di faccia precedentemente assemblato e completare la procedura distribuendo uniformemente le fibre di strato di faccia rimanenti. Usare un pannello di compensato avente dimensioni leggermente inferiori rispetto alla scatola di formatura per comprimere manualmente verso il basso il tappeto formato e mantenerlo fermamente in posizione per 10 secondi. Rimuovere la scatola di formatura mantenendo la pressione sul pannello di compensato per esporre il tappeto. Rimuovere il pannello di compensato, mettere un altro pezzo di carta di rilascio (foglio di alluminio) e applicare un’altra piastra di metallo sopra al tappeto formato. Porre il tappeto formato sull’area di carico della pressa e porre barre di metallo di supporto sul lato del tappeto avente lo spessore desiderato del pannello da ottenere. Verificare che la temperatura di pressatura in corrispondenza della superficie delle piastre riscaldanti sia 200 gradi Celsius. Chiudere immediatamente la pressa dopo il carico e iniziare il ciclo di pressatura. Il ciclo di pressatura applica una pressione di 40 kg/cm2 sul tappeto e mantiene questa pressione fino a che una temperatura di 100 gradi Celsius non viene ottenuta nel nucleo del tappeto misurata mediante un termosensore precedentemente posto nello strato di nucleo. Al momento del raggiungimento della temperatura viene avviata una fase di degassamento alleviando la pressione per rilasciare l’umidità in eccesso. Dopodiché, la pressa è nuovamente chiusa finché viene applicata una pressione di 30 kg/cm2 per una durata che combacia con il fattore di pressatura desiderato. Rimuovere il pannello dalla pressa, rimuovere le piastre di metallo e le carte di rilascio, conservare i campioni prodotti in una stanza controllata dal punto di vista ambientale e tagliare e testare campioni secondo i requisiti EN-312 P2 e EN-312 P3. Vengono eseguiti test aggiuntivi per misurare l’adesività a freddo fornita mediante i leganti utilizzati negli esempi forniti. Per misurare i pannelli con adesività a freddo di 300 x 300 x 18 mm sono prodotti mediante pressatura a freddo il tappeto preparato per 30 secondi applicando una pressione di 6 kg/cm2. Il tappeto viene quindi spinto verso un bordo a una velocità costante di 6 cm/sec mediante una paletta a forma di t che è collegata ad un motore di controllo elettrico. L’adesività a freddo viene quindi espressa come la distanza a cui il tappeto può spingersi oltre il bordo senza che si osservi alcuna rottura nel tappeto. Unless otherwise specified, the fiberboard sample density has been set at 680 kg / m3 having the dimensions 600 x 600 x 18 mm. A blend of fibers from recycled origin was used, having a moisture content of about 2%, with a face to core ratio of 40/60. For each sample the following procedure was applied: Weigh the fibers for the face layer to the nearest gram and load the fibers into a rotary mixer. Weigh the binder so that the required amount of binder is metered onto the fibers used for the face layers of the particle board. Continue mixing the fibers with the binder, after spraying or pouring the desired amount of binder, for at least 4 minutes to ensure that the binder has been evenly distributed over the fibers. Remove the resin fibers and place them in a clean container. Repeat the same process for the core layer. For both resin-coated fibers, being for the core layer as well as for the face layer, take samples for a moisture analysis to calculate the overall carpet moisture. Spread half the amount of resin surface layer fibers in a molding box that has been placed on a metal plate covered with aluminum foil, having at least the surface area of the size of the sample to be obtained. Take care to distribute the fibers on the metal plate to avoid any problems with the density distribution in the particle board sample. Evenly distribute all core layer fibers on the previously assembled face layer and complete the procedure by evenly distributing the remaining face layer fibers. Use a plywood board slightly smaller than the forming box to manually compress down the formed mat and hold it firmly in place for 10 seconds. Remove the forming box while maintaining pressure on the plywood panel to expose the carpet. Remove the plywood panel, put another piece of release paper (aluminum foil) and apply another metal plate on top of the formed carpet. Place the formed carpet on the loading area of the press and place metal support bars on the side of the carpet with the desired thickness of the panel to be obtained. Verify that the pressing temperature at the surface of the heating plates is 200 degrees Celsius. Close the press immediately after loading and start the pressing cycle. The pressing cycle applies a pressure of 40 kg / cm2 on the carpet and maintains this pressure until a temperature of 100 degrees Celsius is obtained in the carpet core measured by a thermo sensor previously placed in the core layer. When the temperature is reached, a degassing phase is started, relieving the pressure to release excess moisture. After that, the press is closed again until a pressure of 30 kg / cm2 is applied for a duration that matches the desired pressing factor. Remove the panel from the press, remove the metal plates and release papers, store the produced samples in an environmentally controlled room, and cut and test samples according to EN-312 P2 and EN-312 P3 requirements. Additional tests are performed to measure the cold adhesiveness provided by the binders used in the examples provided. To measure the panels with cold adhesion of 300 x 300 x 18 mm, the carpet prepared for 30 seconds is produced by cold pressing, applying a pressure of 6 kg / cm2. The carpet is then pushed towards an edge at a constant speed of 6 cm / sec by means of a t-shaped pallet which is connected to an electric control motor. Cold adhesiveness is therefore expressed as the distance at which the carpet can push over the edge without any breakage being observed in the carpet.

ESEMPIO 1: Preparazione di leganti da semi oleosi di J. curcas (Jatropha curcas) e ricino (Ricinus communis) EXAMPLE 1: Preparation of binders from J. curcas (Jatropha curcas) and castor (Ricinus communis) oilseeds

500 kg di semi di J. curcas (origine Ghana raccolti nel 2017) e 500 kg odi semi di ricino (origine Israele raccolti nel 2016) sono stati parzialmente sgusciati in una frazione di guscio e una frazione di gheriglio che è ancora ricca di gusci, le cui composizioni di prodotto sono date nella Tabella 1 di seguito. 500 kg of J. curcas seeds (Ghana origin collected in 2017) and 500 kg of castor beans (Israel origin collected in 2016) were partially shelled in a shell fraction and a kernel fraction that is still rich in shells, whose product compositions are given in Table 1 below.

Tabella 1: Table 1:

Tabella 1: Composizione di frazioni ottenute dopo la sgusciatura meccanica di semi oleosi Table 1: Composition of fractions obtained after mechanical shelling of oil seeds

Le frazioni gheriglio gusci ottenute sono state divise in 2 lotti, ciascuno comprendente 400 kg di rispettivamente sono semi di ricino e solo semi di J. curcas. The kernel shell fractions obtained were divided into 2 batches, each comprising 400 kg of are castor beans and J. curcas seeds, respectively.

Ciascun lotto di gheriglio gusci è stato frantumato mediante un frantumatore a martello di mulino per olive modificato su cui la griglia ha fori di 1,5 mm di diametro. La temperatura della pasta ottenuta, vale a dire il materiale di semi dopo la frantumazione, era nell’intervallo di 60 - 70 gradi Celsius. La pasta è stata miscelata con acqua e lo slurry è stato riscaldato a 75 gradi Celsius ed è stato fatto passare attraverso un setaccio per rimuovere tutte le particelle superiori a 300 micron. Alla pasta è stata addizionata acqua in modo tale che lo slurry ottenuto dopo la setacciatura avesse un contenuto di solidi del 35%. La composizione dello slurry raccolto dopo l’eliminazione di particelle superiori a 300 micron è data nella Tabella 2 di seguito. Each batch of shell kernels was crushed using a modified olive mill hammer crusher on which the grid has 1.5mm diameter holes. The temperature of the pulp obtained, ie the seed material after crushing, was in the range of 60 - 70 degrees Celsius. The paste was mixed with water and the slurry was heated to 75 degrees Celsius and passed through a sieve to remove any particles larger than 300 microns. Water was added to the paste so that the slurry obtained after sieving had a solids content of 35%. The composition of the slurry collected after the elimination of particles greater than 300 microns is given in Table 2 below.

Tabella 2: Table 2:

Tabella 2: Composizione della sospensione su una base di materia secca Table 2: Composition of the suspension on a dry matter basis

Per ciascuna delle sospensioni ottenute, vale a dire S1 e S2, i leganti sono preparati miscelando ciascuno slurry separatamente con un pMDI disponibile in commercio con il nome I-BOND. Ai fini della miscelazione sono stati preparati becher dove il pMDI è stato addizionato sullo slurry secondo diversi rapporti che variano da circa, in solidi a peso secco ovvero, 23:7 a circa 23:27 rispetto a resine utilizzate nello strato di nucleo del pannello di fibre a triplo strato e rapporti che variano da circa 19:61 a 19:31 per gli strati di faccia rispettivamente. For each of the suspensions obtained, i.e. S1 and S2, the binders are prepared by mixing each slurry separately with a commercially available pMDI under the name I-BOND. For the purpose of mixing, beakers were prepared where the pMDI was added to the slurry according to different ratios ranging from about, in dry weight solids, that is, 23: 7 to about 23:27 with respect to resins used in the core layer of the panel. triple layer fibers and ratios ranging from approximately 19:61 to 19:31 for the face layers respectively.

ESEMPIO 2: Preparazione di uno slurry con pH modificato derivata da semi oleosi di J. curcas EXAMPLE 2: Preparation of a slurry with modified pH derived from oilseeds of J. curcas

Un campione di 200 grammi è stato prelevato dallo slurry derivata da J. curcas con la composizione come data nella tabella 2. Su questa sospensione sono stati dosati 14 grammi di acido solforico (27%) per ottenere un pH di 2,8 mantenendo al contempo la composizione in agitazione per 30 minuti a 60 gradi Celsius. In seguito, sono stati addizionati 18 grammi di idrossido di sodio (30%) per ottenere un pH di 8. La miscela ottenuta è stata agitata vigorosamente con un miscelatore da laboratorio per omogeneizzare lo slurry. pMDI è stato miscelato con lo slurry a pH e viscosità alterati secondo il rapporto 23:7 e 19:46 per gli strati di nucleo e faccia rispettivamente di un pannello di fibre a tre strati. I leganti relativi ottenuti sono stati utilizzati per produrre il pannello di particelle P7 su scala di laboratorio. A sample of 200 grams was taken from the slurry derived from J. curcas with the composition as given in Table 2. On this suspension 14 grams of sulfuric acid (27%) was added to obtain a pH of 2.8 while maintaining the composition by stirring for 30 minutes at 60 degrees Celsius. Subsequently, 18 grams of sodium hydroxide (30%) were added to obtain a pH of 8. The resulting mixture was vigorously stirred with a laboratory mixer to homogenize the slurry. pMDI was mixed with the slurry at altered pH and viscosity according to the ratio 23: 7 and 19:46 for the core and face layers respectively of a three-layer fiberboard. The relative binders obtained were used to produce the P7 particle board on a laboratory scale.

ESEMPIO 3: Preparazione di pannello di particelle da sospensioni con pMDI Pannelli di particelle sono stati prodotti secondo il metodo di produzione di pannelli di particelle descritto. I leganti sono stati formulati in modo tale da mantenere il dosaggio di pMDI sulle fibre di legno fisso variando al contempo il rapporto tra sospensione e pMDI. Per ciascun pannello, il pMDI è stato pre-miscelato con lo slurry in modo tale che, al momento del versamento del legante sulle fibre di legno, il dosaggio desiderato di solidi di pMDI, nonché solidi di sospensione, sia ottenuto. La percentuale di dosaggio rappresenta la quantità di legante nello strato di pannello di particelle in peso secco al momento dell’indurimento. Al momento della resinazione delle fibre, il contenuto di umidità è stato regolato al 6,5% e al 12,0% per gli strati di nucleo e faccia rispettivamente, per mezzo dell’aggiunta di acqua. Ciascun pannello è stato prodotto in triplice copia di cui un pannello è stato usato per determinare la quantità di adesività a freddo e due pannelli per testare le proprietà meccaniche dopo l’indurimento. Le composizioni di legante utilizzate e i loro dosaggi relativi sulle fibre di legno sono dati nella tabella 3 di seguito. Oltre ai pannelli costituiti da diversi dosaggi di sospensione, sono stati prodotti pannelli di riferimento usando solo pMDI nello strato di nucleo e di faccia del pannello di particelle. EXAMPLE 3: Preparation of particle board from suspensions with pMDI Particle boards were produced according to the described particle board manufacturing method. The binders were formulated in such a way as to keep the dosage of pMDI on the wood fibers fixed while varying the ratio between suspension and pMDI. For each panel, the pMDI was pre-mixed with the slurry so that, upon pouring the binder onto the wood fibers, the desired dosage of pMDI solids, as well as suspension solids, is obtained. The dosage percentage represents the amount of binder in the layer of particle board in dry weight at the time of hardening. At the time of fiber resination, the moisture content was adjusted to 6.5% and 12.0% for the core and face layers respectively, by adding water. Each panel was produced in triplicate of which one panel was used to determine the amount of cold adhesion and two panels to test the mechanical properties after hardening. The binder compositions used and their relative dosages on the wood fibers are given in Table 3 below. In addition to panels consisting of different suspension dosages, reference panels were produced using only pMDI in the core and face layer of the particle panel.

Tabella 3: Table 3:

Tabella 3: Dosaggio di solidi di resina in termini di peso secco del pannello di particelle da produrre mantenendo al contempo il disaggio di pMDI fisso. Table 3: Dosage of resin solids in terms of dry weight of the particle board to be produced while maintaining the fixed pMDI ratio.

Dai materassi preparati è evidente che quando viene dosato un legante che comprende lo slurry derivato da semi oleosi l’adesività a freddo è significativamente aumentata rispetto al legante dove è presente solo pMDI, rispettivamente i pannelli P1 – P7 e P8. Inoltre, nella produzione di P8 il foglio di alluminio è rimasto fortemente attaccato al pannello. From the prepared mattresses it is evident that when a binder that includes slurry derived from oilseeds is dosed, the cold adhesiveness is significantly increased compared to the binder where only pMDI is present, panels P1 - P7 and P8 respectively. In addition, in the production of P8 the aluminum foil remained strongly attached to the panel.

È stato prodotto un pannello aggiuntivo utilizzando una farina di Jatropha sgrassata miscelata con acqua così da ottenere lo stesso contenuto di solidi, in sostituzione allo slurry, come utilizzato nella produzione del pannello P4. Anche in questo caso, è stato osservato che il foglio di alluminio è rimasto fortemente attaccato al pannello. An additional panel was produced using degreased Jatropha flour mixed with water to obtain the same solids content, replacing the slurry, as used in the production of the P4 panel. Again, it was observed that the aluminum foil remained strongly attached to the panel.

I campioni sono stati tagliati e testati di conseguenza dopo la stabilizzazione dei pannelli. I risultati di questi test sono dati nella Tabella 4 di seguito. The samples were cut and tested accordingly after stabilization of the panels. The results of these tests are given in Table 4 below.

Tabella 4: Table 4:

Tabella 4: prestazioni di panello a base di pMDI secondo i requisiti di analisi di EN-312 Table 4: pMDI-based panel performance according to the analysis requirements of EN-312

Dai pannelli preparati è evidente che quando si utilizza uno slurry derivata da semi oleosi in combinazione con pMDI le prestazioni sono migliorate. Inoltre, la modifica del pH dello slurry migliora significativamente le prestazioni di legame e può pertanto consentire un consumo richiesto inferiore del legante per soddisfare le richieste del prodotto. From the prepared panels it is evident that when using an oilseed-derived slurry in combination with pMDI the performance is improved. In addition, changing the pH of the slurry significantly improves binding performance and may therefore allow for a lower required consumption of the binder to meet product requirements.

Esempio 4: Preparazione di pannelli di particelle da slurry con PAE per strati superficiali Example 4: Preparation of PAE slurry particle boards for surface layers

Pannelli di particelle sono stati prodotti secondo il metodo di produzione di pannelli di particelle descritto. Per ciascun pannello, è stato utilizzato pMDI nel nucleo mentre per gli strati di faccia sono state utilizzate diverse miscele di un PAE disponibile in commercio, come MARESIN T70 avente un contenuto di solidi del 25%, con uno slurry derivato da J. curcas. Il PAE è stato pre-miscelato con lo slurry S2 come descritto nella tabella 2 avente un contenuto di solidi del 42% in modo tale che, al momento del versamento del legante sulle fibre di vetro, il dosaggio desiderato di solidi di PAE, nonché di solidi dello slurry, fosse ottenuto. La percentuale di dosaggio rappresenta la quantità di legante nello strato di pannello di particelle in peso secco al momento dell’indurimento. Al momento della resinazione delle fibre, il contenuto di umidità è stato regolato, quando necessario, al 6% e al 12,0% per gli strati di nucleo e faccia rispettivamente, per mezzo dell’aggiunta di acqua. Le composizioni di legante utilizzate e i loro dosaggi relativi sulle fibre di legno sono dati nella tabella 5 di seguito. Particle board were produced according to the described particle board manufacturing method. For each panel, pMDI was used in the core while for the face layers different blends of a commercially available PAE were used, such as MARESIN T70 having a solids content of 25%, with a slurry derived from J. curcas. The PAE was pre-mixed with the S2 slurry as described in Table 2 having a solids content of 42% so that, upon pouring the binder onto the glass fibers, the desired dosage of PAE solids, as well as solids of the slurry, were obtained. The dosage percentage represents the amount of binder in the layer of particle board in dry weight at the time of hardening. At the time of fiber resination, the moisture content was adjusted, when necessary, to 6% and 12.0% for the core and face layers respectively, by adding water. The binder compositions used and their relative dosages on the wood fibers are given in Table 5 below.

Tabella 5: Table 5:

Tabella 5: Dosaggio di solidi di resina in termini di peso secco del pannello di particelle da produrre mantenendo al contempo il disaggio di pMDI fisso. Table 5: Dosage of resin solids in terms of dry weight of the particle board to be produced while maintaining the fixed pMDI ratio.

Al momento della stabilizzazione dei campioni di pannello preparati sono stati tagliati e testati di conseguenza. I risultati di questi test sono dati nella Tabella 6 di seguito. Upon stabilization the prepared panel samples were cut and tested accordingly. The results of these tests are given in Table 6 below.

Tabella 6: Table 6:

Tabella 6: PAE: prestazioni di panello a base di pMDI secondo i requisiti di analisi di EN-312 Table 6: PAE: pMDI-based panel performance according to the analysis requirements of EN-312

Esempio 5: Pannello di particelle preparato industrialmente mediante un legante derivato da J. curcas Example 5: Particle board industrially prepared by means of a binder derived from J. curcas

Circa 8 tonnellate di semi di J. curcas sono state parzialmente decorticate per ottenere una frazione decorticata avente la composizione come precedentemente dato nella tabella 1. Circa 7 tonnellate di semi di J. curcas parzialmente decorticati sono state frantumate in una pasta che è stata successivamente diluita con circa 10 tonnellate di acqua per ottenere uno slurry. Lo slurry è stato riscaldato fino a 60 gradi Celsius e successivamente fatta passare attraverso un setaccio per eliminare tutte le particelle superiori a 300 micron. Circa 15,4 tonnellate di slurry filtrato sono stati ottenuti dopo la setacciatura avente un contenuto di solidi di circa il 35%. Questa slurry è stato fatto passare attraverso un frantumare a martello da 10 kW per ottenere uno slurry omogeneo. Lo slurry è stato quindi pompato ad un miscelatore statico in linea da miscelare con pMDI disponibile in commercio con il nome I-BOND da Huntsman. L’impostazione del miscelatore statico in linea è stata utilizzata per miscelare lo slurry con pMDI per gli strati di nucleo nonché di faccia del pannello di particelle e i suoi dosaggi sono dati nella tabella 7 di seguito. About 8 tons of J. curcas seeds were partially dehusked to obtain a dehusked fraction having the composition as previously given in Table 1. About 7 tons of partially dehulled J. curcas seeds were crushed into a paste which was subsequently diluted with about 10 tons of water to make a slurry. The slurry was heated up to 60 degrees Celsius and then passed through a sieve to remove all particles larger than 300 microns. About 15.4 tons of filtered slurry was obtained after sieving having a solids content of about 35%. This slurry was passed through a 10 kW hammer crush to obtain a homogeneous slurry. The slurry was then pumped to an in-line static mixer to be mixed with commercially available pMDI under the name I-BOND from Huntsman. The in-line static mixer setting was used to mix the slurry with pMDI for the core and face layers of the particle board and its dosages are given in Table 7 below.

Tabella 7: Table 7:

Tabella 7: Dosaggio di pMDI e sospensione sulle fibre di legno per gli strati di nucleo e di faccia di un pannello di fibre. Table 7: Dosage of pMDI and suspension on wood fibers for the core and face layers of a fiberboard.

Le fibre di legno sono state originate da materiale di legno riciclato e avevano un contenuto di umidità dell’1,5%. Le portate sono state impostate in modo tale da produrre pannelli di particelle aventi una densità di 680 kg/m3 per cui sono stati applicati molteplici fattori di pressatura, rispettivamente 11, 9, e 7 secondi per millimetro, di cui il suo impatto sulle prestazioni di pannello sono date nella tabella 8 di seguito. The wood fibers were originated from recycled wood material and had a moisture content of 1.5%. The flow rates have been set in such a way as to produce particle panels having a density of 680 kg / m3 for which multiple pressing factors have been applied, respectively 11, 9, and 7 seconds per millimeter, of which its impact on the performance of panel are given in Table 8 below.

Tabella 8: Table 8:

Tabella 8: Caratteristiche di pannelli di particelle secondo le procedure di analisi di requisiti EN-312 a diversi fattori di pressatura. Table 8: Particleboard characteristics according to EN-312 requirements analysis procedures at different pressing factors.

Dalla descrizione di cui sopra e dagli esempi summenzionati, il vantaggio ottenuto dal prodotto descritto e ottenuto secondo la presente invenzione è evidente. Sebbene l’invenzione sia stata descritta facendo riferimento a forma di realizzazione specifiche, risulta chiaro che altre forme di realizzazione e variazioni dell’invenzione possono essere ideate da altri esperti nel ramo senza discostarsi dal vero spirito e dall’ambito dell’invenzione. Le unite rivendicazioni sono intese essere interpretate includere tutte queste forme di realizzazione e variazioni equivalenti. From the above description and the above examples, the advantage obtained by the product described and obtained according to the present invention is evident. Although the invention has been described with reference to specific embodiments, it is clear that other embodiments and variations of the invention can be devised by other experts in the art without departing from the true spirit and scope of the invention. The appended claims are intended to be interpreted to include all such equivalent embodiments and variations.

Claims

CLAIMS 1. A method of producing a formaldehyde-free binder comprising the following steps: to. triturating a biological material containing at least 20% of lipids by dry weight to obtain a pulp of shredded biological material; b. add an aqueous medium to the paste of phase a. to form a slurry; c. provide the slurry and a reactive formaldehyde-free pre-polymer, to obtain the formaldehyde-free binder.

Method according to claim 1, wherein the biological material is selected from the group consisting of an oily seed, a cereal, a bean, a fruit, a root, a leaf, a stem, a bark, a flower, an alga , a bacterium, a yeast, a fungus, a genetically engineered micro-organism, or a mixture thereof.

Method according to any one of claims 1 or 2 wherein the biological material is an inedible oily seed.

4. Method according to claim 3, wherein the inedible oil seed is a Jatropha curcas seed, a castor seed, a cotton seed, a Jojoba seed, a Madhuca seed, a Neem seed, a seed of Pongamia, or a mixture thereof.

Method according to any one of claims 2-4, wherein the oily seed is partially shelled prior to trituration, removing at least 10% of the seed shells.

Method according to any one of claims 1-5, wherein the reactive formaldehyde-free pre-polymer is added to the biological material before, during or after the trituration of the biological material.

Method according to any one of claims 1-6, wherein in step b., The aqueous medium is added to the biological material in a ratio ranging from 1:10 to 10: 1.

Method according to any one of claims 1, wherein a compound selected from an acid, a base, or a mixture thereof is added to the slurry of step b. in order to obtain a pH of the slurry in the range from about 2 to about 10.

9. Method according to claim 8 wherein the acid is acetic acid, citric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid or a mixture thereof.

The method according to claim 8 wherein the base is sodium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, limestone, urea, guanidine or a mixture thereof.

Method according to any one of claims 1-10, wherein in step a. the oilseeds are ground into a pulp of ground biological material of which more than 50% of the particles have a particle diameter of less than 200 µm.

12. Method according to any one of claims 1-11, in which there is a further step of partial removal of lipids from the slurry before the mixing step c.

Method according to any one of claims 1-12, wherein the slurry of step b. is treated to remove particles having a particle diameter greater than 300 µm are removed before step c ..

Method according to any one of claims 1-13, wherein in step c., The slurry and the reactive formaldehyde-free pre-polymer are separately fed into an in-line static mixer before spraying the related obtained binder onto a substrate.

Method according to any one of claims 1-14, wherein the reactive formaldehyde-free pre-polymer is selected from a polyisocyanate-based pre-polymer, an epoxy resin-based pre-polymer, a polyisocyanate-based pre-polymer latex, an amine-based prepolymer, an amide-based pre-polymer, a silane-based pre-polymer, an ether-based pre-polymer or a combination thereof.

The method of claim 15, wherein the reactive formaldehyde-free pre-polymer is an isocyanate-based pre-polymer.

Method according to claim 16, wherein the reactive formaldehyde-free pre-polymer is polymeric methylene diphenyl diisocyanate (pMDI).

The method of claim 15, wherein the reactive formaldehyde-free pre-polymer is an amine-based pre-polymer.

The method according to claim 18, wherein the reactive formaldehyde-free pre-polymer is polyamidoamine-epiculohydrin (PAE).

20. Formaldehyde-free binder obtainable by the method according to any of claims 1-19.

21. A formaldehyde-free hardening binder according to claim 20, wherein the binder comprises by dry weight: to. about 5% to about 95% (w / w) of the slurry; And b. about 5% to about 95% (w / w) of the reactive formaldehyde-free pre-polymer.

Use of the formaldehyde-free binder according to any one of claims 20 or 21, to mitigate the global warming potential of the reactive formaldehyde-free pre-polymer.

23. Method of gluing a first article to at least a second article to obtain a glued product comprising: to. applying the binder of any one of claims 20 or 21 to the surface of the first article to obtain a bonding surface; And b. contacting the bonding surface of the first article with a surface of at least one second article; And c. harden the binder.

24. The method of claim 23 wherein in step c., The binder is cured by applying pressure, heat or a combination thereof.

Method according to any one of claims 23 or 24, wherein the first and at least second articles are each independently a material selected from the group consisting of: a lignocellulosic material, a composite material containing a lignocellulosic material, a metal, a ceramic, a polymer, a plastic, a fabric, a glass, and a combination thereof.

26. Formaldehyde-free glued product obtainable by the method according to any one of claims 23-25, wherein: to. the first and second articles are selected from the group consisting of a lignocellulosic material, a composite material containing a lignocellulosic material, a ceramic, a polymer, a glass fiber, a wood fiber, a ceramic powder, a plastic, a fabric and a glass, or a combination thereof; and b. the formaldehyde-free hardened binder has a weight between 1% and 10% of the weight of the product.