PT1572828E

PT1572828E - Aditivos resistentes à água para produtos de fibra de madeira e gesso

Info

Publication number: PT1572828E
Application number: PT03814563T
Authority: PT
Inventors: Steven J Wantling; Bonnie S Zepka
Original assignee: Hexion Specialty Chemicals Inc
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2012-08-16
Also published as: WO2004061042A1; EP1572828A4; AU2003251402B2; ES2389086T3; EP1572828B1; AU2003251402A1; AU2011200710B2; US20060051619A1; JP2006512473A; US7696253B2; JP4536657B2; BR0317616A; US20100152334A1; EP1572828A1; AR042560A1; AU2011200710A1; US8062478B2; DK1572828T3; BRPI0317616B1

Description

ΕΡ1572828Β1

DESCRIÇÃO

ADITIVOS RESISTENTES À ÁGUA PARA PRODUTOS DE FIBRA DE

MADEIRA E GESSO 0 presente pedido de patente reivindica o beneficio do pedido provisório de patente norte-americana No. 60/435.329, depositado em 20 de Dezembro de 2002 e do pedido provisório da patente No. 60/454.131, depositado em. 12 de Março de 2003.

DOMÍNIO DA INVENÇÃO A presente invenção tem por objecto um aditivo útil para melhorar a resistência à água de produtos de fibra de madeira e gesso. A presente invenção também tem por objecto uma emulsão que inclui uma cera ou uma combinação de ceras, um alquil-fenol, pelo menos um tensioativo, ácido poli-naftaleno-sulfónico e um hidróxido de metal alcalino, sendo a emulsão útil para melhorar a resistência à água de produtos de fibra de madeira e gesso. A presente invenção tem ainda por objecto um processo para produzir a emulsão.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Algumas propriedades do gesso (sulfato de cálcio dihidratado) tornam-no muito popular para ser utilizado no fabrico industrial e em produtos para a construção; especialmente painéis de gesso. É uma matéria-prima abundante e geralmente barata que, através de um processo de desidratação e reidratação, pode ser fundida, moldada ou de alguma forma transformada em formas úteis. O material de base, a partir do qual se fabricam placas de gesso, é a 1 ΕΡ1572828Β1 forma semi-hidratada de sulfato de cálcio (gesso), vulgarmente designada por estuque, que é produzido pela conversão, a quente, de dihidrato, do qual se removeu a fase aquosa.

No fabrico de placas de gesso, a pasta de gesso deve fluir sobre um substrato de papel. Num processo continuo, a combinação de pasta/substrato é então dimensionada, passando esta combinação entre rolos. Simultaneamente com esta etapa de dimensionamento, coloca-se um reforço de papel sobre a pasta de gesso dimensionada. De acordo com isto, a pasta de gesso deve possuir fluidez suficiente para se poder preparar uma placa de gesso com o tamanho adequado.

Para o fabrico de placas de gesso também é importante que a pasta de gesso seja capaz de ser transformada em espuma até a um certo ponto. A capacidade de formar espuma refere-se a esta capacidade de se transformar em espuma. Quando a pasta de gesso e o substrato de papel passam através dos rolos de dimensionamento, uma certa quantidade da pasta de gesso deve refluir e acumular-se na linha de contacto dos rolos de modo que um fluxo constante de gesso seja libertado para os rolos de dimensionamento.

Devido à natureza continua do processo de fabrico placa de gesso, em que a pasta de gesso flui sobre um substrato que depois passa através dos rolos de dimensionamento, o grau em que a pasta de gesso flui, depois de ter sido dimensionada, é critico para manter as dimensões do produto acabado da placa de gesso. 0 tempo ao fim do qual a pasta de gesso cessa o seu fluxo é referido como o tempo de ajustamento preestabelecido. 0 tempo de ajustamento da pasta de gesso também é uma propriedade importante. 0 tempo de 2 ΕΡ1572828Β1 ajustamento refere-se à quantidade de tempo que leva até que a pasta de gesso seque, por ação do calor, para dar lugar à placa acabada de gesso sólido. A placa de gesso absorve água, o que reduz a resistência do painel de parede. Os produtos da técnica anterior, tais como placas de gesso comuns, telhas de gesso, blocos de gesso, moldes de gesso e similares, têm relativamente pouca resistência à água. Por exemplo, quando a placa de gesso comum é imersa em água, a placa absorve rapidamente uma quantidade considerável de água e perde uma grande parte da sua resistência. Ensaios actuais demonstram que, quando um cilindro de um material nuclear de uma placa de gesso de 5,1 cm (2 polegadas) por 10,16 cm (4 polegadas) é imerso em água a cerca de 21°C (70°F), o cilindro mostra uma absorção de água de 36% após imersão durante 40 minutos, O produto de fibra de madeira e gesso (FMG) difere dos produtos convencionais de painéis de gesso pelo facto de a FMG incorporar, na pasta estabelecida, tanto gesso como fibras de madeira. Por exemplo, além de tacos, painéis de aglomerado de madeira, MDF, "waferboard", madeira compensada, pasta e papel reciclado e cartão "duro" (painel de fibra de elevada densidade) são algumas das formas dos produtos de transformação de materiais lignocelulósicos utilizados na indústria da construção. Esses materiais têm melhor resistência à tração e à flexão do que o gesso. No entanto, geralmente também têm um custo mais elevado, têm uma fraca resistência ao fogo e são frequentemente susceptiveis à expansão ou à deformação quando expostos à humidade. Por isso, são desejáveis meios acessíveis para melhorar estas propriedades limitativas da utilização dos 3 ΕΡ1572828Β1 materiais de construção feitos a partir de material celulósico.

Tentativas anteriores para combinar as propriedades favoráveis do gesso e das fibras celulósicas, em particular fibras de madeira, têm tido um sucesso muito limitado. As tentativas de adicionar fibras celulósicas (ou outras fibras para esse fim) , ao estuque de gesso e/ou aos núcleos de gesso cartonado pouco ou nenhum aumento da resistência têm produzido geralmente, devido à incapacidade até agora verificada para conseguir qualquer ligação significativa entre as fibras e o gesso. As patentes norte-americanas n°s 4.328.178; 4.239.716; 4.392.896 e 4.645.548 descrevem exemplos recentes em que fibras de madeira ou outras fibras naturais foram misturadas em pasta de estuque (sulfato de cálcio semi-hidratado) para servirem como reforços para uma placa de gesso reidratada ou similar. A patente norte-americana n°. 4.734.163 ensina um processo em que gesso puro ou não calcinado é finamente moído e misturado com pasta de papel húmida a 5-10%. A pasta é parcialmente desidratada, transformada em forma de bolo e depois mais desidratada por meio de rolos de pressão até que a proporção água/sólidos seja inferior a 0,4 0 bolo é cortado em placas verdes que, depois de serem aparadas e cortadas, são empilhadas entre placas duplas de aço e colocadas numa autoclave. A temperatura na autoclave é aumentada para cerca de 140°C para converter o gesso em alfa sulfato cálcio semi-hidratado. Durante o arrefecimento incremental subsequente das placas dos recipientes, o semi-hidrato reidrata-se novamente para dar origem a um dihidrato (gesso) e dá integridade às placas. As placas são então secas e acabadas se necessário. 4 ΕΡ1572828Β1 A patente norte-'americana n° 5.320.677 de Baig descreve um material compósito feito de gesso e de partículas receptoras de um material de reforço, tal como fibras de lignocelulose. O material compósito é produzido através da mistura de gesso e partículas receptoras de uma substância mais forte, tal como fibras de madeira, numa suspensão aguosa diluída. A suspensão é aguecida numa autoclave, de preferência sob pressão, para converter o gesso em alfa sulfato de cálcio semi-hidratado. A pasta fluida guente convertida é descarregada através de um contentor para uma tela transportadora de feltragem contínua do tipo usado nas operações de fabrico de papel, onde a pasta é desidratada para remover o máximo de água não combinada guanto possível antes de reidratação do semi-hidrato para voltar a gesso. O material resultante é uma massa homogénea compreendendo cristais de gesso fisicamente interligados com as partículas receptoras discretas. Em seguida o tapete resultante é seco por calor de convecção ou fornos de secagem por ar forçado e a placa seca é cortada nas dimensões desejadas. Baig refere a adição de modificadores de cristal à pasta, mas não refere a adição de qualguer aditivo para melhorar a resistência à água do produto final.

Estes produtos da técnica anterior, como painéis de parede comuns de gesso, telhas de gesso, blocos de gesso, moldes de gesso e similares têm relativamente pouca resistência à água. A patente norte-americana 6.010.596 de Song refere a adição de uma emulsão de cera contendo uma combinação de um hidrocarboneto parafínico, cera de montana, álcool polivinílico, água e emulsionantes a uma suspensão quente contendo gesso moído e fibra de madeira. Os emulsionantes 5 ΕΡ1572828Β1 incluem tensioactivos não iónicos e catiónicos. Enquanto ainda está quente, a pasta é descarregada através de um contentor para uma tela transportadora de feltragem continua, tal como o tipo usado em operações de fabrico de papel, para formar um bolo feltrador e remover o máximo de água não combinada quanto possível. Song não refere uma emulsão contendo a nova combinação de ceras, um alquil-fenol, pelo menos um tensioativo, ácido polinaftaleno-sulfónico e um hidróxido de metal alcalino.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Modalidades de realização da presente invenção proporcionam uma emulsão como aditivo e um processo para preparar a emulsão que soluciona os problemas de absorção de água, o controlo da viscosidade, a estabilidade e a fluidez da pasta no fabrico de compósitos de fibra de madeira e gesso.

Numa modalidade de realização, a presente invenção proporciona uma emulsão incluindo pelo menos uma cera, um alquil-fenol, pelo menos um tensioativo, um ácido polinaftaleno-sulfónico, um hidróxido de metal alcalino e água. 0 ácido polinaftaleno-sulfónico e o hidróxido de metal alcalino reagem para dar origem a um sal do ácido polinaftaleno-sulfónico. As emulsões desta modalidade de realização podem ser adicionadas a água quente, mesmo em ebulição, sem que a emulsão se separe ou coagule. À temperatura ambiente, as emulsões da presente invenção são líquidos derramáveis e são estáveis durante períodos de tempo prolongados. As emulsões da presente invenção, quando adicionadas durante o fabrico dos compósitos de fibra de madeira e gesso, melhoram a resistência à água do compósito. 6 ΕΡ1572828Β1

Noutra modalidade de realização, a presente invenção proporciona uma emulsão incluindo pelo menos uma cera, um alquil-fenol, pelo menos um tensioativo, um ácido polinaftaleno-sulfónico, um hidróxido de metal alcalino, água e um amido.

Noutra modalidade de realização, a presente invenção proporciona uma emulsão incluindo pelo menos uma cera, um alquil-fenol, pelo menos um tensioativo, um ácido polinaftaleno-sulfónico, um hidróxido de metal alcalino, água e um complexo de amido.

Noutra modalidade de realização, a presente invenção tem por objecto um processo para preparar uma emulsão, incluindo as etapas de: (a) aquecimento até a uma temperatura variando entre cerca de 85°C (185°F) até cerca de 99°C (210°F) , de uma mistura contendo pelo menos uma cera, um alquil-fenol e em pelo menos um agente tensioativo para proporcionar uma mistura em fase cerosa; (b) aquecimento até a uma temperatura variando entre cerca de 85°C (185°F) até cerca de 99°C (210°F) , de uma mistura contendo ácido polinaftaleno-sulfónico, um hidróxido de metal alcalino e água, para proporcionar uma mistura em fase aquosa; (c) adição da mistura em fase aquosa à mistura da fase cerosa para proporcionar uma mistura; (d) homogeneização da mistura da etapa (c); e 7 ΕΡ1572828Β1 (e) arrefecimento da mistura homogeneizada a uma taxa eficaz para controlar a estabilidade e a viscosidade da mistura homogeneizada.

Outra modalidade de realização da presente invenção refere-se a um compósito de gesso e fibra de madeira fabricado usando a emulsão da presente invenção e a um processo convencional de produção de papel.

Uma outra modalidade de realização da presente invenção é uma emulsão contendo uma primeira cera com um ponto de fusão de pelo menos 49cC (120°F) numa quantidade de cerca de 30% em peso a cerca de 45% em peso com base no peso total da emulsão; uma cera saponificável numa quantidade de cerca de 3 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; uma combinação de tensioactivos numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; um alquil-fenol numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 10% em peso, com base no peso total da emulsão; um ácido polinaftaleno-sulfónico numa quantidade de cerca de 0,25% a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; água numa quantidade de cerca de 45 a cerca de 65% em peso, com base no peso total da emulsão; e um hidróxido de metal alcalino numa quantidade de cerca de 0,5% a cerca de 3% em peso, com base no peso total da emulsão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO O produto de fibra de madeira e gesso (abreviado como "FMG") difere dos produtos convencionais de painéis de gesso pelo facto de a FMG incorporar na pasta existente tanto gesso como de fibras de madeira, numa combinação única e numa proporção entre cerca de 5 a 50 partes de fibras de 8 ΕΡ1572828Β1 madeira para uma quantidade correspondente de gesso para alcançar uma combinação de 100% sob uma forma mista. Ao contrário da produção de painéis de gesso que incorpora uma suspensão, através de um mecanismo de formação e que requer que quaisquer aditivos auxiliares para a química da pasta não afetem a fluidez da suspensão durante o processo de fabrico mas controlem a formação de espuma do processo inerente, sendo a produção da FMG facilitada através de um processo convencional de produção de papel utilizando um mecanismo de distribuição do contentor com uma secção da extremidade húmida, distribuindo a suspensão da FMG numa rede em vácuo para a formação inicial do tapete e a desidratação seguida da compressão através de uma série de rolos de correia, em vácuo, num forno, para a desidratação final, A adição da emulsão não deve provocar plaqueamento da cera ou quebra na correia em vácuo. A FMG da presente invenção não incorpora papel na parte anterior, nem papel na parte posterior, mas em vez disso é um núcleo sem papel que tem um desempenho semelhante e utiliza produtos de revestimento comparáveis aos produtos convencionais atualmente disponíveis. A combinação única e as respetivas proporções de um alquil-fenol C24-Ci<$ ou superior polimerizado, várias ceras, co-tensioativos selecionados entre ésteres de sorbitano, tais como hexaoleato de ésteres de ácido gordo, ésteres de ácidos gordos de polioxietileno sorbitano e um sal do ácido polinaftaleno-sulfónico resultam numa emulsão de cera estável, adequada para incorporação num compósito de FMG.

Uma formulação preferida é a que se segue no quadro 1: 9 ΕΡ1572828Β1 QUADRO 1

Princípio da matéria-prima % em peso Ponto de fusão da cera 62,8°C (145°F) 77 Q O i f .y Cera saponificável 5, 0 Alquil-fenol C24-C34 5, 0 SPAN 60 0,3 TWEEN 60 1,7 KOH a 45,5% 0,1 Ácido polinaftaleno-sulfónico 1, 0 Água 49,0 0 processo de feltragem da água de dispersões aquosas diluídas de vários materiais fibrosos é um processo comercial bem conhecido para o fabrico de muitos tipos de produtos de papel e de cartão. Neste processo, faz-se fluir uma dispersão aquosa de fibra, ligante e outros ingredientes, como desejado ou necessário, numa rede de suporte foraminosa móvel tal como a de uma máquina

Fourdrinier ou de Oliver de formação de tapetes, para desidratação. A dispersão pode ser primeiro desidratada por gravidade, e em seguida desidratada por meio de sucção em vácuo; o tapete húmido é depois prensado até a uma espessura especificada, entre os rolos e a rede de suporte para remover a água adicional. Em seguida o tapete prensado é seco por calor de convecção ou fornos de secagem por ar forçado e o material seco é cortada nas dimensões desejadas.

Uma modalidade de realização da presente invenção tem ainda por objeto um processo para produzir um artigo de fibra de madeira e gesso, que inclui as etapas de: 10 ΕΡ1572828Β1 (a) mistura de uma suspensão contendo de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso de uma fibra de madeira, de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso de gesso, de cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso da emulsão da presente invenção, com base no peso total da pasta e água; (b) distribuição da pasta numa rede, em vácuo, para a formação de um tapete; (c) secagem parcial do tapete da etapa (b); (d.) compressão do tapete da etapa (c) através de uma série de rolos de correia, em vácuo; e (e) secagem do tapete comprimido da etapa (d) num forno. A quantidade de água na pasta é uma quantidade suficiente para distribuir a pasta numa rede, em vácuo, para a formação de um tapete. Podem fazer-se, por este processo, vários artigos de fibra de madeira e gesso, incluindo, mas não se limitando a painéis e placas de revestimento.

Também se verificou que, utilizando compostos de amido tais como amido modificado por ácido, hidroxietilado, oxidado e/ou catiónico, em combinação com um agente complexante e um sal do ácido poli-naftaleno-sulfónico acoplado a um alquil-fenol polimerizado, tudo numa relação correta, as deficiências observadas são corrigidas e obtém-se uma emulsão de cera resultante com um desempenho superior como aditivo de controlo de absorção de água. Além disso, as composições da presente invenção funcionam como aditivos 11 ΕΡ1572828Β1 anti-acumulação no que respeita à acumulação de cera sobre a correia, em vácuo.

Verificou-se ainda que os compostos de borato, os compostos molibdato e os compostos de molibdénio são agentes complexantes surpreendentemente eficazes. A seguir, genericamente, os compostos de molibdato e de molibdénio da presente invenção serão referidos como compostos de molibdénio. Exemplos de agentes complexantes úteis incluem, mas não se limitam a, borato de sódio, borato de magnésio e outros compostos de borato; molibdato de amónio, molibdato de sódio, molibdato de magnésio e outros compostos de molibdato; dissulfureto de molibdénio e outros compostos de molibdénio. A proporção entre o agente de complexação (por exemplo, decahidrato de tetraborato de sódio, dihidrato de molibdato de sódio, dissulfureto de molibdénio ou outros compostos) e o amido modificado influencia significativamente o controlo de outras propriedades necessárias no processo de placa/pasta, isto é, a compatibilidade do suporte de espuma e o aditivo da pasta.

Verificou-se ainda que estas combinações e as suas proporções são únicas e necessárias para formular uma emulsão de cera estável e com um desempenho eficaz e que devem ocorrer nalguns processos de fabrico, A gama de proporções de amido: borato ou amido: composto de molibdénio podem variar desde cerca de 4:1 a cerca de 20:1, numa base de peso/peso.

Uma outra modalidade de realização da presente invenção tem por objeto um artigo de fibra de madeira e gesso 12 ΕΡ1572828Β1 contendo fibra de madeira, gesso e a emulsão de cera da presente invenção.

No fabrico de produtos de painéis de parede de fibra de madeira e gesso é importante conferir ao produto acabado resistência à água, de modo a limitar a absorção máxima de água realizada pelo painel de parede num ensaio de imersão do painel definido. Por exemplo, o ensaio AS TM 1396 e as suas sub-partes, do American Standards for Testing

Materials, descreve esse ensaio.

Preparação de emulsões;

Numa modalidade de realização da presente invenção, a água, um agente de complexação (isto é, um composto de borato ou um composto de molibdénio) e um amido são primeiro reunidos a fim de tornar o amido complexado útil em modalidades de realização da presente invenção. Em seguida, adiciona-se ácido polinaftaleno-sulfónico e hidróxido de potássio à solução aquosa de amido complexado. Leva-se esta mistura a uma temperatura de cerca de 85°C (1S5°F) até cerca 96°C (205°F) e mantém-se até que o amido atinja o seu máximo estado de gelificação, que ocorre normalmente em cerca de 20 a cerca de 30 minutos- Os compostos de cera são incorporados com o alquil-fenol polimerizado e levam-se a uma temperatura de cerca de 85°C (185°F) até cerca de 96°C (205°F) . Em seguida, adiciona-se a fase de cera à fase de água e deixa-se reagir para formarem um tensioativo in situ. Forma-se um detergente/dispersante pela combinação e reação do alquil-fenol polimerizado e do ácido poli-naftaleno-sulfónico, que atua para modificar o cristal de cera e permitir que os cristais de cera resistam ao plaqueamento e se liguem entre si em vez de permanecerem num estado dissociado até que 13 ΕΡ1572828Β1 sejam transferidos devido a polaridade com o gesso. 0 sistema que reagiu passa então através de um homogeneizador, a uma pressão de cerca de 13789,5 (2.000) até cerca de 27579,0 kPa (4,000 psi) e depois é arrefecido à taxa prescrita, para controlar a estabilidade e a viscosidade da emulsão de cera acabada. A composição homogeneizada sai do homogeneizador a uma temperatura de cerca de 57°C (135°F) até cerca de 63 °C (145°F) . A mistura é então arrefecida até cerca de 26, 7°C (80°F) até cerca de 43,3°C (110°F) . A taxa de arrefecimento é controlada para evitar que a cera recristalize e saia da solução. A expressão "emulsão de cera", tal como utilizada aqui, significa uma emulsão aquosa de uma ou mais ceras que é emulsionada por meio do uso de um ou mais tensioactivos. A emulsão de cera deve compreender uma cera ou ceras adaptadas para proporcionar, ao produto acabado, resistência à água. A cera ou as ceras devem ser inertes em relação às fibras e madeira e ao gesso que compõem o produto.

As emulsões são preparadas por aquecimento, num recipiente, da cera, um alquil-fenol e pelo menos um tensioativo ("mistura da fase de cera") e, noutro recipiente, água, ácido polinaftaleno-sulfónico, um hidróxido de metal alcalino ("mistura da fase aquosa").

Aquecem-se ambas as misturas, com agitação, até a uma temperatura desde cerca de 85°C (185°F) até cerca de 99°C (210°F). Em seguida, verteu-se a mistura aquosa na mistura de cera, misturando-as. A mistura resultante foi então colocada num homogeneizador. Com a homogeneização é preferível que se consiga uma distribuição dos diâmetros micelares que varie de cerca de 0,6 um a cerca de 1,8 pm. No entanto, a distribuição dos diâmetros micelares pode variar 14 ΕΡ1572828Β1 de cerca de 0 , 5 um a cerca de 2,5 um. Este nível de homogeneização pode ser atingido, por exemplo, usando um homogeneizador de duplo orifício a operar desde cerca de 13789,5 (2.000) a cerca de 2757 9,0 kl S (í.OQO psig), de preferência de cerca de 17236,9 (2500) a cerca de 2063" i, 3 kPa (3000 psig), A mistura homogeneizada é arrefecida após a etapa de homogeneização, a uma taxa eficaz para controlar a estabilidade e a viscosidade da mistura homogeneizada. A viscosidade da mistura homogeneizada varia de cerca de 30 a cerca de 200 rnPa ícps) , de preferência de cerca de 80 a cerca delOO rnPa ícps). É mais preferível gue a mistura homogeneizada seja arrefecida desde cerca de 85°C (185°F) até cerca de 37,8°C íl00°F). Isto pode ser conseguido através da preparação da mistura homogeneizada através de uma serpentina imersa em água, mantida à temperatura ambiente.

Valores de EHL: O valor do equilíbrio hidrofílico/lipofílico ("EHL") descreve a relação de um composto com a sua solubilidade em água. Um emulsionante com um valor de EHL baixo tenderá a ser solúvel em óleo e um tendo um valor de HLB elevado tenderá a ser solúvel em água. Normalmente, utiliza-se um emulsionante solúvel em água ou as suas misturas para fazer uma emulsão típica de óleo/água das descritas aqui ou para solubilizar óleos ou ceras ou para obter alguma medição da ação detergente. Assim, o valor de EHL pode ser usado para descrever ou para selecionar o emulsionante ou sistema emulsionante adequado. 15 ΕΡ1572828Β1

Quando se combinam dois ou mais componentes, o valor de EHL da combinação é a média ponderada dos valores individuais de EHL. A fórmula que se segue que pode ser utilizada para calcular o valor de EHL de uma combinação de materiais: EHL (combinação) = Q!x(EHLi) + Q2x(EHL2) +...Qnx (EHLn)

Qi+ Q2 +...Qn; em que,

Qi = peso de material 1; EHL2 = valor de EHL do material 1 Q2 = peso de material 2; EHL2 = valor de EHL do material 2

Qn = peso de material n; EHLn = valor de EHL do material n

Ensaio de absorção da água:

Determinou-se 0 efeito das composições da presente invenção na absorção da água utilizando 0 seguinte procedimento: 1) Preparação da pasta de papel: Mistura-se ( 3,2 gramas de papel com 200 g de H20 no liquidificador definido para uma velocidade baixa, durante 2 minutos. 2) Agita-se e aquece-se a pasta numa chapa quente até a mistura atingir 87,8°C (19 0 0 F) , em seguida, adiciona-se 31,8 gramas de estuque B-Base e agita-se, constantemente até se atingir 87,8°C (190°F). 16 ΕΡ1572828Β1 3) Na chapa quente e agitando a mistura, adiciona-se 0,32 gramas de um aditivo resistente ao calor ("ARC"), tal como gesso calcinado e 0, 067 g de alúmen para a produção de papel. Remove-se da placa quente e adiciona-se uma quantidade calculada de uma emulsão resistente à água ("RA") da presente invenção usando uma pipeta descartável. 0 cálculo é o seguinte: ( L/X gramas de RA em que X representa o teor de sólidos da emulsão. Por exemplo, se o teor de sólidos for de 40% adiciona-se 1/0,4 = 2,5 gramas de emulsão à mistura quente. Isto aproxima-se de um nível de utilização tipico de RA de 3% na produção em linha. Coloca-se a mistura na placa quente, agita-se e mantém-se a temperatura durante 1 minuto. 4) Filtra-se em vácuo a mistura de pasta/suspensão para a produção de bolo do filtro. Usando o equipamento descrito antes, isto deve demorar aproximadamente 30 segundos. Remove-se o bolo filtrado para uma panela de alumínio e retira-se o papel de filtro. Deixa-se o bolo repousar durante 20 minutos, à temperatura ambiente, em seguida, coloca-se num forno a 82,2°C (180°F), durante 30 minutos, em seguida seca-se até a um peso constante a 37,8°C (10 0 0 F) . 5) Pesa-se o bolo seco. Mergulha-se o bolo em água durante 30 minutos. Elimina-se o excesso de água e pesa-se novamente o bolo. Calcula-se a absorção de água.

Materiais:

Nas composições da presente invenção podem utilizar-se várias fontes de gesso. O termo "gesso", tal como utilizado aqui, significa sulfato de cálcio no estado estável 17 ΕΡ1572828Β1 dihidratado, isto é, CaS042H30 e inclui mineral de ocorrência natural, os equivalentes derivados sinteticamente e o material dihidratado formado por hidratação de sulfato de cálcio semi-hidratado (estuque) ou anidrite. A expressão "material de sulfato de cálcio", tal como utilizada aqui, significa sulfato de cálcio em qualquer das suas formas, nomeadamente o sulfato de cálcio anidrite, sulfato de cálcio semi-hidratado, sulfato de cálcio dihidratado e as suas misturas. 0 gesso está disponível na maioria das centrais elétricas que consomem carvão, como a Duke Pow rer ou a Kentucky P< ower, A 0X]3 r e s s ã o "fibra de madeira e gesso" (FMG), tal como utilizada aqui, é entendida como cobrindo uma mistura de gesso e partículas hospedeiras, por exemplo, fibras de madeira. No entanto, a quantidade de água necessária para hidratar uma amostra de gesso irá variar com a pureza da amostra. A quantidade de gesso presente na mistura varia de cerca de 5 partes a cerca de 50 partes, com base no peso total da mistura. A fibra de madeira é geralmente referida na técnica como partículas de madeira. Exemplos de fibra de madeira incluem, mas não se limitam a fontes de madeira macia, como pinheiros, abetos vermelhos e abetos e fontes de madeira dura, tais como carvalhos, aceráceas, eucaliptos, choupos, faias e álamos tremedores.

As ceras úteis na produção de várias modalidades da presente invenção podem ser selecionadas entre quaisquer ceras conhecidas comercialmente, que têm um ponto de fusão desde cerca de 49°C (120°F) até cerca de 65,5°C (150°F) e, de preferência, entre cerca de 57°C (135°F) até cerca de 63°C (1450F) , Tais ceras são normalmente de baixa volatilidade, exibindo perdas de menos de cerca de 10% em 18 ΕΡ1572828Β1 peso durante a análise termogravimétrica padrão. Além disso, o teor de óleo destas ceras é normalmente inferior a cerca de 1% em peso. Estas ceras têm um peso molecular relativamente elevado, tendo um comprimento médio de cadeia de C36, isto é, um comprimento de cadeia de 36 carbonos ou superior. Uma cera preferida é a Honeywell 3816. A cera está presente numa quantidade que varia entre cerca de 30 e cerca de 45% em peso, com base no peso total da emulsão.

Uma combinação preferida de ceras é uma combinação de cera montana e Honeywell 3816. Nesta modalidade de realização preferida, a quantidade de cera montana presente varia desde cerca de 3 a cerca de 5% em peso e a quantidade da Honeywell 3816 presente varia desde cerca de 30 a cerca de 45% em peso, com base no peso total da emulsão.

Em certas modalidades é útil saponificar uma ou mais das ceras. Deste modo, a cera saponificada funciona como um tensioativo adicionado. As ceras úteis, a este propósito, estão limitadas a ceras possuindo um valor de ácido ou um valor de saponificação e um ponto de fusão superior a cerca de 82,2°C (180°F). A saponificação dessas ceras pode ser conseguida através da combinação da cera com um material fortemente básico, tal como hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio. As ceras que podem ser saponifiçados nas emulsões da presente invenção incluem cera montana, cera de carnaúba, cera de abelha, cera de árvore da cera-murta, candelila, cera carandoixa, cera de ricino, cera de esparto, cera do Japão, cera de ouricuri, cera de retamo-cerimimbi, goma-laca, cera de espermacete, cera de cana-de-açúcar, cera de lanolina de lã e outras. A quantidade de material fortemente básico necessária para saponificar uma cera pode ser calculada com base no valor de saponif icação da cera. 19 ΕΡ1572828Β1

Por exemplo, o valor de saponificação dividido por 1000 é igual aos gramas de hidróxido de potássio a adicionar por grama de cera. O hidróxido de metal alcalino é selecionado no grupo que consiste em hidróxido de sódio e hidróxido de potássio. A quantidade de hidróxido de metal alcalino presente na emulsão varia entre cerca de 0,5 e cerca de 3,0% em peso, com base no peso total da emulsão.

Os tensioactivos incluem, mas não se limitam a ésteres de sorbitano. Exemplos de ésteres de sorbitano adequados incluem, mas não se limitam a ésteres de ácidos gordos de sorbitano, hexaoleato de ésteres de ácidos gordos, ésteres de ácidos gordos de polioxietileno sorbitano e as suas combinações. Um exemplo de um éster de ácido gordo e sorbitano útil na presente invenção é o SPAN 60, que é o monoestearato de sorbitano. O SPAN 60 está disponível na ICI Américas, Inc., Wilmington, Delaware. Um exemplo de um éster de ácido gordo de polioxietileno sorbitano , útil na presente invenção, é o TWEEN 60, que é o monoestearato de polioxietileno (20) e sorbitano. O TWEEN 60 está disponível na ICI Américas, Inc., Wilmington, Delaware. A quantidade de tensioativo presente na emulsão varia entre cerca de 0,5 e cerca de 5,0% em peso, com base no peso total da emulsão.

Pode-se utilizar na emulsão mais do que um tensioativo. Uma combinação preferida de tensioactivos é a que compreende um monoestearato de sorbitano e um monoestearato de polioxietileno sorbitano , em que a combinação de tensioactivos está presente numa quantidade que varia desde cerca de 0,5 a cerca de 5% em peso. 20 ΕΡ1572828Β1

Numa modalidade de realização, o amido utilizado nas emulsões da presente invenção é o amido complexado. 0 amido pode ser complexado in situ, durante o fabrico da emulsão ou o amido pode ser pré-complexado antes de ser adicionado à emulsão. 0 amido é complexado, de preferência, por mistura do amido com um agente complexante tal como um composto de borato ou um composto de molibdénio. Os compostos úteis como agentes complexantes incluem biborato de amónio, pentaborato de amónio, tetraborato de sódio (bórax), pentaborato de potássio, tetraborato de potássio, tetraborato de lítio e compostos de borato de magnésio; dimolibdato de amónio, heptamolibdato de amónio, molibdato de bário, molibdato de cálcio, molibdato de lítio, molibdato de magnésio, molibdato de sódio e molibdato de potássio; dissulfureto de molibdénio e outros compostos de molibdénio e similares. 0 amido útil na preparação do amido complexado da presente invenção inclui, mas não se limita a amido de milho, arroz, trigo, batata, sagu e outros amidos. A proporção de agente complexante (um composto de borato ou um composto de molibdénio) em relação ao amido é importante para a funcionalidade do amido complexado nas emulsões. Verificou-se que a proporção entre o agente de complexação (um composto de borato ou um composto de molibdénio) e o amido pode ser tão baixa quanto 1:20, numa base de peso em peso. A proporção pode ser tão elevada quanto 1:3,5, no entanto, verificou-se que nesta proporção e em proporções mais elevadas é necessária uma maior quantidade de amido complexado na emulsão para manter o equilíbrio das propriedades desejadas na mistura final de gesso e no produto final de gesso. Estas propriedades desejadas incluem fluidez, capacidade de formar espuma e resistência à água. 21 ΕΡ1572828Β1

Verificou-se que a incorporação de alquil-fenóis nas emulsões é importante para conseguir uma baixa absorção de água no produto final de fibra de madeira e gesso. Tal como aqui utilizados, "alquil-fenóis" referem-se aos compostos fenólicos que têm um grupo alquilo de cadeia longa. 0 grupo alquilo de cadeia longa pode ser linear ou ramificado. 0 grupo alquilo de cadeia longa pode ser C24-C34 (comprimento de cadeia de 24 a 34 carbonos}. Esses alquil-fenóis incluem os de cadeia longa, C24 - C34 (comprimento de cadeia de 24 a 34 carbonos) alquil-fenóis acoplados a metileno polimerizado, sais de fenato, fenatos de cálcio, alquil-fenóis cálcicos de cadeia longa ramificados, alquil-fenóis cálcicos de cadeia longa lineares e polímeros complexos de ácido maleico com e sem uma substituição do grupo amina. Um exemplo de um alquil-fenol útil nas composições da presente invenção está descrito a seguir.

Identificação No. Descrição Fonte 319H alquil-fenol C24 - C34 acoplado a metileno polimerizado Lubrizol Chem. Corp. Wycliffe, Ohio A quantidade de alquil-fenol presente na emulsão varia entre cerca de 0,5 e cerca de 10% em peso, com base no peso total da emulsão.

Os compostos de amido, tais como amido modificado por ácido, hidroxietilado, oxidado e/ou catiónico, podem também ser adicionados à emulsão. A quantidade de amido varia entre cerca de 0,1 e cerca de 2% em peso, com base no peso total da emulsão. 22 ΕΡ1572828Β1

Podem incluir-se na presente invenção bactericidas/fungicidas. Um exemplo de um bactericida fungicida é o METASOL D3TA, que é a 3,5-dimetil-tetra-hidro-1,3,5,2H-tiadiazina-2-tiona. 0 METASOL D3TA. pode ser obtido na Ondo-Nalco, Houston, Texas. É necessário, para a presente invenção, um sal de ácido poli-naftaleno-sulfónico. Um exemplo de um ácido polinaftaleno-sulfónico é o DISAL GPS. 0 ácido polinaftaleno-sulfónico e o hidróxido de metal alcalino reagem para dar origem a um sal do ácido polinaftaleno-sulfónico. 0 DISAL GPS pode ser obtido na Handy Chemical, Montreal, Quebec, Canadá.

Emulsões de cera incluindo ácido polinaftaleno-sulfónico 0 quadro 2 a seguir apresenta exemplos de emulsões feitas de acordo com as modalidades de realização da presente invenção. Os pesos estão expressos em gramas. QUADRO 2

Componentes Exemplo 1 Exemplo 2 Exemplo 3 Honeywell 3816D 33, 0 0 37, 90 37, 90 Polifenol 319H 0,50 5, 0 0 5, 00 Cera montana 1,50 5,00 5, 00 SPAN 60 0,15 0,30 0, 30 TWEEN 60 0,85 1,70 1,70 KOH a 45,5% 0,10 0, 10 DISAL GPS 1,00 Amido 1, 63 Borax 0,38 Água 61,25 50,00 O o σι 23 ΕΡ1572828Β1

Alternativamente, a emulsão da presente invenção pode incluir um agente complexante útil tal como um composto de borato ou um composto de molibdénio. A emulsão da presente invenção pode incluir um amido. A emulsão da presente invenção pode incluir um amido complexado que é um complexo de um amido e um agente complexante selecionado entre um composto borato, um composto de molibdénio e similares.

De acordo com os princípios da presente invenção descreveu-se, uma emulsão e um produto de fibra de madeira e gesso preparados usando essa emulsão. A emulsão é útil para conferir ao produto de fibra de madeira e gesso, resistência à água. Embora certas modalidades e a melhor prática da presente invenção sejam aqui descritas, estas modalidades de realização são meramente ilustrativas. Será evidente para os especialistas na matéria que se podem fazer modificações sem sair do espírito da invenção e do âmbito das reivindicações anexas.

Li >a, 9 de Agosto de 2012 24

Claims

ΕΡ1572828Β1 REIVINDICAÇÕES Emulsão caracterizada pelo facto de compreender: pelo menos uma cera; um alquil-fenol; pelo menos um tensioativo; ácido polinaftaleno-sulfónico; um hidróxido de metal alcalino; e água.
2. Emulsão de pelo facto de o do grupo que co acordo com a reivindicação 1, caracteri2acj hidróxido de metal alcalino ser selecionada isiste em hidróxido de sódio e hidróxido potássio.
3. Emulsão de acordo com a reivindicação 1, caracteri2açi pelo facto de o alquil-fenol ser um alquil-fenol 6 acoplado a metileno polimerizado.
4. Emulsão de acordo cora a reivindicação 3, caracterizada pelo facto de o alquil-fenol Cvá-Css acoplado a metileno polimerizado estar presente numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 10% em peso, com base no peso total da emulsão.
5. Emulsão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de o tensioativo ser selecionado do grupo que 1 ΕΡ1572828Β1 consiste num éster de sorbitano, um éster de polioxietileno sorbitano e as suas combinações.
6. Em u1s ã o de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo facto de o éster de sorbitano ser monoestearato de sorbitano.
7. Sm ulsao de acordo com a reivindicação 5, c a r a c t e r i z a d a pelo facto de o éster de polioxietileno sorbitano ser monoes steeirato d e polioxietileno sorbitano .
8 * Em ulsao de acordo com a. reivindicação 1, caracterizada pelo facto de o tensioativo ser uma combinação de monoestearato de sorbitano e monoestearato de polioxietileno sorbitano .
9. Emulsão de acordo com a reivindicação 5 ou 8, caracterizada pelo facto de o tensioativo estar presente numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão.
10. Emulsão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de uma primeira cera ter um ponto de fusão de pelo menos 49°C (120°F) e uma segunda cera ser uma cera saponificável.
11. Emulsão de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo facto de a primeira cera estar presente numa quantidade de cerca de 30 a cerca de 45% em peso e a segundo cera estar presente numa quantidade de cerca de 3 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão. 2 ΕΡ1572828Β1
12. Emulsão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de o ácido polinaftaleno-sulfónico estar presente numa quantidade de cerca de 0,25 a. cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão.
13. Emulsão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de compreender ainda um amido. caracterizada compreendendo do grupo que composto de
14. Emulsão de acordo com a reivindicação 13, pelo facto de o amido ser um amido complexado um amido e um agente complexante selecionado consiste num composto de borato e num molibdénio.
15. Emulsão de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo facto de o amido ser selecionado no grupo que consiste em amido não modificado, amido modificado por ácido, amido hidroxietilado, amido oxidado e amido catiónico.
16. Emu pelo fa·: F b'· to de e acordo com a reivindicação 15, carac o amido ser amido modificado por ácido. :t i z a d a. .icação 14, caracterizada agente complexante e o ser de cerca de 1:4 a
17. Emulsão, de £ pelo facto de a amido, numa base cerca de 1:20. cordo com a reivind proporção entre o em peso por peso,
18. Processo para preparar uma emulsão, caracterizado pelo facto de compreender as etapas de: (a) aquecimento, a uma temperatura variando entre cerca de 85°C í 18 50 F) até cerca de 99°C (210°F), de uma mistura contendo pelo menos uma cera, um alquil-fenol e 3 ΕΡ1572828Β1 pelo menos um tensioativo selecionado no grupo que consiste em éster de sorbitano e éster de polioxietileno sorbitano , produzindo uma mistura em fase cerosa; (b) aquecimento, a uma temperatura variando entre cerca de 85°C (185°F) até cerca de 99°C (210°F), de uma mistura contendo ácido polinaftaleno-sulfónico, um hidróxido de metal alcalino e água, produzindo uma mistura em fase aquosa; (c) adição da mistura em fase aquosa à mistura em fase cerosa para proporcionar uma mistura; (d) homogeneização da mistura da etapa (c) a uma pressão de cerca de 13789, 5 kPa (2000 psiçj) até cerca de 27579,0 kPa (4000 psig); e (e) arrefecimento da mistura homogeneizada a uma taxa eficaz para controlar a estabilidade e a viscosidade da mistura homogeneizada.
19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo facto de o hidróxido de metal alcalino ser selecionado do grupo que consiste em hidróxido de sódio e hidróxido de potássio.
20. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo facto de o alquil-fenol ser um alquil-fenol C24-C36 acoplado a metileno polimerizado.
21. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo facto de o tensioativo ser uma combinação de monoestearato de sorbitano e monoestearato de polioxietileno sorbitano . 4 ΕΡ1572828Β1
22, Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo facto de uma primeira cera ter um ponto de fusão de pelo menos 49°C (120°F) e uma segunda cera ser uma cera saponificável.
23, Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo facto de se adicionar, à mistura em fase aquosa, o amido complexado, compreendendo um amido e um agente complexante selecionado do grupo que consiste num composto de borato e um composto de molibdénio.
24, Emulsão caraterizada pelo facto compreender: uma primeira cera com um ponto de fusão de pelo menos 49°C (120°F) numa quantidade de cerca de 30% em peso a cerca de 45% em peso, com base no peso total da emulsão; uma cera saponif icável numa quantidade de cerca de 3 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; uma combinação de tensioactivos numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; um alquil-fenol numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 10% em peso, com base no peso total da emulsão; um ácido polinaftaleno-sulfónico numa quantidade de cerca de 0,25 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; água numa quantidade de cerca de 45 a cerca de 65% em peso, com base no peso total da emulsão; e 5 ΕΡ1572828Β1 um hidróxido de metal alcalino numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 3% em peso, com base no peso total da emulsão.
25, Emulsão de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo facto de compreender ainda um amido complexado, compreendendo esse amido complexado um amido e um agente complexante selecionado no grupo que consiste num composto de borato e num composto de molibdénio.
26, Processo para preparar um artigo de fibra de madeira e gesso, caracterizado pelo facto de compreender as etapas de: (a) mistura de uma suspensão contendo desde cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso de uma fibra de madeira; de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso de gesso, de cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso da emulsão da reivindicação 25, com base no peso total da pasta e água; (b) distribuição da suspensão numa rede, em vácuo, para a formação de um tapete; (c) secagem parcial do tapete da etapa (b); (d) compressão do tapete da etapa (c) através de uma série de rolos de correia, em vácuo, e (e) secagem, num forno, do tapete comprimido da etapa (d) . caracterizado
27, Processo de acordo com a reivindicação 26, pelo facto de a emulsão de cera compreender: 6 ΕΡ1572828Β1 uma primeira cera com um ponto de fusão de pelo menos 49°C (120°F) numa quantidade de cerca de 30 a cerca de 45% em peso com base no peso total da emulsão; uma cera saponificável numa quantidade de cerca de 3 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; uma combinação de tensioactivos numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; um alquil-fenol numa quantidade de cerca de 5 a cerca de 10% em peso, com base no peso total da emulsão; um ácido polinaftaleno-sulfónico numa quantidade de cerca de 0,25 a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; água numa quantidade de cerca de 45 a cerca de 65% em peso, com base no peso total da emulsão; e um hidróxido de metal alcalino numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 3% em peso, com base no peso total da emulsão.
28. Processo de acordo com a reivindicação 27, caracterizada pelo facto de a emulsão de cera compreender ainda um amido complexado, compreendendo o amido complexado um amido e um agente complexante selecionado no grupo que consiste num composto de borato e um composto de molibdénio. 7 ΕΡ1572828Β1
29. Painel de parede caracterizado pelo facto de ser produzido pelo processo de uma qualquer das reivindicações 2 6 a 2 8 .
30. Placas de revestimento caracterizadas pelo facto de serem produzidas pelo processo de uma qualquer das reivindicações 26 a 28.
31. Artigo de fibra de madeira e gesso, caracterizado pelo facto de compreender: (a) fibra de madeira; (b) gesso; e (c) a emulsão de cera de acordo com a reivindicação 1.
32. Artigo de fibra de madeira e gesso de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo facto de a emulsão de cera compreender: uma primeira cera com um ponto de fusão de pelo menos 49°C (120°F), numa quantidade de cerca de 30% a cerca de 45% em peso, com base no peso total da emulsão; uma cera saponificável numa quantidade de cerca de 3% a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; uma combinação de tensioactivos numa quantidade de cerca de 0,5% a cerca de 5% em peso, com base no total peso da emulsão; 8 ΕΡ1572828Β1 um alquil-fenol numa quantidade de cerca de 0,5% a cerca de 10% em peso, com base no peso total da emulsão; um ácido polinaftaleno-sulfónico numa quantidade de cerca de 0,25% a cerca de 5% em peso, com base no peso total da emulsão; água numa quantidade de cerca de 45% a cerca de 65% em peso, com base no peso total da emulsão; e um hidróxido de metal alcalino numa quantidade de cerca de 0,5% a cerca de 3% por peso, com base no peso total da emulsão.
33. Artigo de fibra de madeira e gesso de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo facto de a emulsão de cera compreender ainda um amido. e gesso de acordo com a elo facto de a emulsão de :omplexado, compreendendo o um agente complexante num composto de borato e
34, Artigo de fibra de madeira reivindicação 32, caracterizado p cera compreender ainda um amido c amido complexado um amido e selecionado no grupo que consiste um composto de molibdénio.
35. Artigo de fibra de madeira e gesso de acordo com a reivindicação 31 ou 32, caracterizado pelo facto de a fibra de madeira ser selecionada entre fontes de madeira dura e madeira macia e as suas misturas.
36. Artigo de fibra de madeira e gesso caracterizado pelo facto de compreender: 9 ΕΡ1572828Β1 (a) fibra de madeira; (b) gesso; e (c) a emulsão de cera, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo a emulsão de cera um amido complexado, compreendendo o amido complexado um amido e um agente complexante selecionado no grupo que consiste num composto de borato e um composto de molibdénio, em que a fibra de madeira se seleciona entre fontes de madeira dura e de madeira macia e as suas misturas. Lisboa, 9 de Agosto de 2012 10