BR112020016000A2 - Composição adesiva livre de formaldeído, método para produzir um compensado, e, compensado. - Google Patents

Composição adesiva livre de formaldeído, método para produzir um compensado, e, compensado. Download PDF

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Abstract

é fornecida uma composição adesiva livre de formaldeído e um compensado obtido da composição adesiva e o compensado tem um desempenho equilibrado, tal como alta resistência de adesão, vida útil suficiente e boa trabalhabilidade.

Description

1 / 17 COMPOSIÇÃO ADESIVA LIVRE DE FORMALDEÍDO, MÉTODO PARA PRODUZIR UM COMPENSADO, E, COMPENSADO
CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente divulgação se refere a uma composição adesiva aquosa, em particular uma composição adesiva livre de formaldeído para compensado.
INTRODUÇÃO
[002] Compensado é um material de folha fabricado de camadas finas ou “camadas” de folha de madeira que são coladas juntas. É uma madeira engenheirada da família de painéis à base de madeira que inclui painel de fibra e painel de partículas (aglomerado). Atualmente, compensado artificial é um material compósito importante com aplicação muito mais ampla e desempenho muito melhor que madeira natural.
[003] Adesivos são usados para colar camadas de madeira juntas para fabricar compensado. A maioria dos adesivos usados para compensado são formulações de cura à base de formaldeído, tal como resina de ureia formaldeído (UF) e resina de fenol formaldeído (PF). Ureia formaldeído (UF) e fenol formaldeído (PF) ocupam acima de 90% da fatia de mercado total. Embora existam várias formulações de cura livres de formaldeído (tal como à base de poli-isocianato em difenilmetano-di-isocianato (pMDI), elas sofrem de desvantagens significativas, tal como - Janela de trabalho curta. Reatividade mais alta e velocidade de cura rápida resultam em janela de trabalho curta, isto é, o adesivo deve ser usado tão rápido quanto possível depois de ser preparado. Em certos casos, seria necessário investimento adicional em novos equipamentos e redesenho do processo de trabalho para acomodar essa janela de trabalho tão curta.
[004] - Alto custo. Matérias-primas de poli-isocianato à base de difenilmetano di-isocianato (MDI) ou hexametileno di-isocianato (HDI) são mais caras que as embalagens de adesivos à base de PF/UF.
2 / 17
[005] Recentemente, alguns sistemas de adesivos à base de biomateriais, tal como adesivos à base de farinha ou à base de soja, foram relatados para serem utilizados para compensado, mas eles todos mostram fraqueza na trabalhabilidade e resistência à água.
[006] Regulamentos governamentais estão avançando em direção a níveis de emissão de formaldeído permissíveis ainda mais baixos para a indústria de painéis à base de madeira (E0 <=0,5mg/L vs. E1 <=1,5mg/L, em que E0 e E1 se referem ambos ao padrão de emissão de formaldeído na China) e o público está se tornando cada vez mais consciente de riscos à saúde decorrentes do formaldeído, tal como irritação, alergia e mesmo câncer e má formação. Como tal, preocupações ambientais continuam pressionando por atualização de adesivos para madeira. Como um cenário ainda pior, o aquecimento sob piso é um mercado crescente na China e a melhor opção para aquecimento sob piso é piso de compensado, mas aquecer o piso de compensado acelerará a velocidade de liberação de formaldeído e reforçará o risco.
[007] Atualmente nos EUA, há uma certificação para fabricantes de produtos sem formaldeído adicionado (NAF) pelo California Air Resources Board (CARB). Na China, foi recentemente lançado um padrão de associação da indústria de painéis compósitos à base de biomateriais e produtos finais de formaldeído não adicionado (T/CNFPIA 3002-2018).
[008] Portanto, há uma forte necessidade na indústria de painéis à base de madeira de composições adesivas alternativas livres de formaldeído para compensado que tenham desempenhos desejáveis, tal como desempenho de adesão e boa trabalhabilidade.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[009] A presente divulgação fornece uma nova composição adesiva livre de formaldeído para compensado que tem desempenhos desejáveis, tal como longo tempo aberto, bom desempenho de adesão e boa trabalhabilidade.
3 / 17
[0010] Em um primeiro aspecto, a presente divulgação fornece uma composição adesiva livre de formaldeído compreendendo: (a) uma emulsão aquosa de polímero acrílico; e (b) reticulador(es) de isocianato alifático; em que o referido polímero acrílico tem pelo menos uma unidade estrutural de um ou mais monômeros etilenicamente insaturados carregando pelo menos um grupo funcional e o referido polímero acrílico tem uma temperatura de transição vítrea de -45°C a 0°C.
[0011] Em um segundo aspecto, a presente divulgação fornece um método para produzir um compensado compreendendo: (a) fornecer uma composição adesiva livre de formaldeído de acordo com esta divulgação; (b) fornecer duas ou mais camadas de madeira; (c) aplicar a composição adesiva livre de formaldeído em uma ou duas superfícies das referidas duas ou mais camadas de madeira; (d) empilhar duas ou mais camadas de madeira e prensar as duas ou mais camadas empilhadas de madeira à temperatura ambiente; e (e) prensar as duas ou mais camadas empilhadas de madeira a uma temperatura elevada de 50-200℃.
[0012] Em um terceiro aspecto, a presente divulgação fornece um compensado obtido de uma composição adesiva livre de formaldeído de acordo com a presente divulgação.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0013] Conforme divulgado neste documento, “e/ou” significa “e, ou como alternativa”. Todas as faixas incluem pontos extremos, a menos que indicado em contrário.
[0014] Como aqui divulgado, o termo “composição”, “formulação” ou “mistura” se refere a uma mistura física de componentes diferentes, que é obtida misturando componentes simplesmente diferentes por um meio físico.
4 / 17
[0015] Como aqui divulgado, o termo “livre de formaldeído” significa que a composição não tem nenhum formaldeído adicionado e/ou nenhum gerador de formaldeído adicionado.
[0016] Como aqui divulgado, o termo “temperatura de transição vítrea” ou “Tg” é determinado por calorimetria de varredura diferencial (DSC).
[0017] Como aqui divulgado, o termo “alquil” ou “alcóxi” se refere a um alquil ou alcóxi tendo 1 a 20 átomos de carbono, preferencialmente 1-10 átomos de carbono, mais preferencialmente 1-6 átomos de carbono.
[0018] O uso do termo “(met)” seguido por outro termo, tal como acrilato, na presente invenção se refere a acrilato, metacrilato e misturas dos mesmos.
[0019] “Acrílico” significa ácido (met)acrílico, (met)alquil acrilato, (met)acrilamida, (met)acrilonitrila e formas modificadas dos mesmos, tal como (met)hidroxialquil acrilato.
[0020] A resistência de adesão de uma estrutura de múltiplas camadas se refere à resistência de adesão entre camadas entre quaisquer duas camadas adjacentes da estrutura de múltiplas camadas. A emulsão aquosa de polímero acrílico
[0021] A emulsão aquosa de polímero acrílico pode ser preparada por polimerização de adição de emulsão ou suspensão de radical livre ou por dispersão de um polímero pré-formado sob cisalhamento em um meio aquoso. Monômeros adequados para a preparação do polímero acrílico incluem, mas não estão limitados a, ácidos (met)acrílicos e (met)acrilatos, tal como alquil (met)acrilatos. Exemplos de alquil (met)acrilatos são, mas não se limitam a, metil acrilato, etil acrilato, butil acrilato, glicidil metacrilato, 2-etil-hexil acrilato, metil metacrilato, etil metacrilato, butil metacrilato e 2-etilhexil metacrilato e combinações dos mesmos.
[0022] O polímero acrílico na presente divulgação pode compreender
5 / 17 unidades estruturais de um ou mais monômeros etilenicamente insaturados, portando pelo menos um grupo funcional hetero.
O grupo funcional hetero pode ser selecionado do grupo consistindo em ureido, nitrila, alcoxissilano (de preferência alcoxissilano hidrolisável) ou grupo fosforoso.
De preferência, o grupo funcional hetero pode ser selecionado do grupo consistindo em ureído e nitrila.
O monômero funcional de ureído adequado inclui, por exemplo, grupo ureído contendo ésteres alquílicos de ácido (met)acrílico.
Exemplos de monômeros de ureído adequados são ilustrados abaixo:
, , , ou misturas dos mesmos.
Monômero funcional representativo como Norsocryl 104 pode ser obtido de Arkema.
Monômeros funcionais de alcoxissilano adequados incluem, por exemplo, viniltrialcoxissilanos, tal como viniltrimetoxissilano; alquilvinildialcoxissilanos; (met)acriloxialquiltrialcoxissilanos, tal como (met)acriloxietiltrimetoxissilano e (met)acriloxipropiltrimetoxissilano; derivados dos mesmos e combinações dos mesmos.
Monômero funcional de alcoxissilano preferido é Silquest A- 171, disponível de Momentive.
Monômero funcional de nitrila adequado inclui, por exemplo, (alquil)acrilonitrila, tal como (met)acrilonitrila.
Monômeros funcionais de fósforo adequados incluem, por exemplo, (met)acrilatos contendo fósforo, tal como (met)acrilato de fosfoetila, (met)acrilato de fosfopropila, (met)acrilato de fosfobutila, sais dos mesmos e misturas dos mesmos; CH2=C(R)-C(O)-O-(RlO)n-P(O)(OH)2, em que R=H ou CH3, R1=alquil e n=2-6, tal como SIPOMER PAM-100, SIPOMER PAM-200 e SIPOMER PAM-300, todos disponíveis de Solvay; (met)acrilatos de fosfoalcóxi, tal como fosfo etileno glicol (met)acrilato, fosfo dietileno glicol (met)acrilato, fosfo trietileno glicol (met)acrilato, fosfo propileno glicol
6 / 17 (met)acrilato, fosfo dipropileno glicol (met)acrilato, fosfo tripropileno glicol (met)acrilato, sais dos mesmos e misturas dos mesmos.
[0023] O polímero acrílico pode compreender, com base no peso do polímero, de 0,1% a 20% em peso, de 0,5% a 15% em peso, ou de 1% a 12% em peso, ou de 2% a 10% em peso de unidades estruturais de um ou mais monômeros etilenicamente insaturados carregando pelo menos um grupo funcional hetero.
[0024] O polímero acrílico pode ainda compreender unidades estruturais de um ou mais monômeros de estireno. Os monômeros de estireno podem incluir, por exemplo, estireno, estireno substituído ou misturas dos mesmos. O estireno substituído pode incluir, por exemplo, acrilato de benzila, 2-fenoxietil acrilato, butilestireno, metilestireno, p-metoxiestireno ou misturas dos mesmos. O monômero de estireno preferido é estireno. O polímero pode compreender, em peso do polímero, 1% ou mais, 5% ou mais, 10% ou mais, 15% ou mais, 17% ou mais, 19% ou mais, ou mesmo 21% ou mais e, ao mesmo tempo, 40% ou menos, 35% ou menos, 30% ou menos, 28% ou menos, ou mesmo 26% ou menos de unidade(s) estrutural(is) do(s) monômero(s) de estireno.
[0025] O polímero acrílico na presente divulgação está livre de unidades estruturais de monômeros contendo hidróxi.
[0026] Em uma modalidade, a emulsão aquosa de polímero acrílico é PRIMALTM EC4642, PRIMALTM EC4811, PRIMALTM EC2848ER, PRIMALTM AC 261P, disponível de Dow Chemical Company.
[0027] O polímero acrílico na presente divulgação pode ter um peso molecular médio ponderal de 10.000 a 1.000.000. de 20.000 a 200.000. ou de
40.000 a 150.000. O peso molecular médio ponderal pode ser medido por cromatografia de permeação de gel (GPC) calibrada pelo padrão de poliestireno.
[0028] O polímero acrílico na presente divulgação tem uma
7 / 17 temperatura de transição vítrea de -45°C a 0°C, preferencialmente, -40°C a - 10°C, mais preferencialmente -35°C a -10°C. Tg mais alta que 0°C não mostrará suficiente adesão inicial enquanto Tg mais baixa que -45°C não passará o teste de resistência de adesão. No entanto, outras emulsões de polímero acrílico fora desta faixa de Tg também podem funcionar se misturadas com emulsão de polímero acrílico dentro desta faixa de Tg.
[0029] O pH do polímero acrílico na presente divulgação tem um pH não superior a 9.
[0030] Na composição adesiva da presente divulgação, a emulsão aquosa de polímero acrílico compreende 5-99%, preferencialmente 10-60%, mais preferencialmente 20-50% em peso da composição, com base nos sólidos da composição. O(s) reticulador(es) de isocianato alifático
[0031] O(s) reticulador(es) de isocianato alifático é(são) reticulador(es) alifático(s) modificado(s) hidrofilicamente com pelo menos duas funcionalidades de isocianato. De preferência, o(s) reticulador(es) hidrofilicamente modificado(s) alifático(s) com pelo menos duas funcionalidades de isocianato é/são um pré-polímero de HDI hidrofilicamente modificado, mais preferencialmente, o(s) reticulador(es) de isocianato alifático(s) é/são trímero de hexametileno di-isocianato modificado hidrofilicamente. Exemplos adequados do(s) reticulador(es) de isocianato alifático incluem Bayhydur XP2487/1 de Covestro and Aquolin 270 de Wanhua Chemicals Co., Ltd..
[0032] Na composição adesiva da presente divulgação, o(s) reticulador(es) de isocianato compreende(m) 0,5-20% preferencialmente, 1- 15% mais preferencialmente, 1-8% mais preferencialmente, 3-7% em peso da composição, com base nos sólidos da composição. Modificadores de reologia
[0033] A composição adesiva de acordo com a presente divulgação
8 / 17 pode ainda compreender um modificador de reologia. O modificador de reologia pode incluir, não se limitando a, um polímero de uretano não iônico, celulose, éter de celulose, polietileno glicol, éter de amido, álcool polivinílico, polimida, goma, farinha e misturas dos mesmos. O modificador de reologia foi preferencialmente escolhido de espessante não associado, tal como éter de celulose.
[0034] O modificador de reologia pode estar presente, com base no peso de sólidos total da composição adesiva, em uma quantidade geralmente de 0,1 a 5,0% em peso, de 0,2% a 3% em peso, ou de 0,5% a 2,0% em peso ou de 0,4% a 1,0% em peso. Desespumante
[0035] A composição adesiva de acordo com a presente divulgação pode ainda compreender um ou mais desespumantes. “Desespumantes” no presente documento se referem a aditivos químicos que reduzem e impedem a formação de espuma Desespumantes podem ser desespumantes à base de silicone, desespumantes à base de óleo mineral, desespumantes à base de óxido de etileno/óxido de propileno ou misturas dos mesmos. Desespumantes adequados comercialmente disponíveis incluem, por exemplo, emulsões de copolímero de poliéter siloxano TEGO Airex 902 W e TEGO Foamex 1488, ambas disponíveis de TEGO, desespumante de silicone BYK-024 disponível de BYK, desespumante NOPCO® NXZ disponível de NOPCO ou misturas dos mesmos. O desespumante pode estar presente, em peso dos sólidos totais da composição adesiva, em uma quantidade geralmente de 0,01 a 2% em peso, de 0,02% a 1,5%, ou de 0,04% a 0,5% ou de 0,04% a 0,1%. Silano
[0036] Para algumas aplicações, uma composição adesiva tendo alta viscosidade (por exemplo, > 20.000 cP) e alto teor de sólidos (por exemplo, > 70%) é necessária. Nesses casos, para oferecer vida útil suficiente, o carregamento de reticulador de NCO será restrito e silano foi usado como
9 / 17 aditivo para compensar o reticulador de NCO, proporcionando, assim, ambos vida útil e desempenho de adesão suficientes. O silano de acordo com a presente divulgação pode ser silano com epóxi funcional.
[0037] O composto de silano epóxi funcional útil na presente invenção é tipicamente um silano alcoxilado saturado tendo um grupo epóxi. O composto de silano epóxi funcional pode ter pelo menos um grupo silano hidrolisável. Um composto de silano epóxi funcional preferido tem a fórmula geral (I): (I), em que cada R3 representa independentemente um grupo alquila tendo um a 6 átomos de carbono; cada grupo OR3 representa independentemente um grupo alcóxi tendo um a 6 átomos de carbono incluindo, por exemplo, metóxi, etóxi ou uma combinação dos mesmos; R4 representa um grupo orgânico bivalente tendo um peso molecular de 200 ou menos, de preferência, R4 é um grupo C1-C10, C1-C5 ou C1-C3 alquileno; R5 representa um átomo de hidrogênio ou um grupo alquila, arila ou aralquila tendo um a 20 átomos de carbono; e q é um, 2 ou 3. Exemplos de compostos de silano epóxi funcionais adequados incluem 3-glicidiloxipropil trimetoxissilano, 3-glicidiloxipropil trietoxissilano, 3-glicidiloxipropil metildietoxissilano, 3-glicidiloxipropil metildimetoxissilano ou misturas dos mesmos. Compostos de silano epóxi funcionais disponíveis comercialmente podem incluir gama-glicidoxipropiltrimetoxissilano Silquest A-187 de Momentive Performance Materials Inc.
[0038] Os silanos epóxi funcionais úteis na presente divulgação podem estar presentes em uma quantidade combinada de zero ou mais, 0,05% ou mais, 0,1% ou mais, 0,15% ou mais, 0,2% ou mais, 0,25% ou mais, 0,3% ou mais, ou mesmo 0,35% ou mais e ao mesmo tempo 5% ou menos, 4% ou
10 / 17 menos, 3% ou menos, 2,5% ou menos, 2% ou menos, 1,5% ou menos, 1,2% ou menos, 1% ou menos, 0,8% ou menos, ou mesmo 0,5% ou menos em peso dos sólidos totais da composição adesiva. Enchimentos
[0039] A composição adesiva de acordo com a presente divulgação pode ainda compreender um ou mais enchimentos. Os enchimentos podem incluir, mas não se limitam a, carbonato de cálcio, sílica, silicato, gesso, polpa, pó de madeira, farinha em pó e misturas dos mesmos, de preferência CaCO3. O enchimento pode estar presente, em peso dos sólidos totais da composição adesiva, em uma quantidade geralmente de 0 a 75%, de 10% a 70%, ou de 20% a 60%, ou de 30 a 60%. Outros aditivos
[0040] Além dos componentes descritos acima, a composição adesiva da presente invenção pode compreender adicionalmente qualquer um ou uma combinação dos seguintes aditivos: dispersantes, tampões, neutralizantes, umectantes, mildicidas, biocidas, colorantes, agentes de fluxo, antioxidantes, plastificantes, agentes de nivelamento, agentes tixotrópicos, promotores de adesão e veículos de moagem Numa modalidade, o aditivo é selecionado do grupo que consiste em silano e dispersantes. Quando presentes, esses aditivos podem estar presentes em uma quantidade combinada de 0 a 5% em peso ou de 0,1% a 3% em peso ou de 0,5 a 1,5% em peso, com base no peso de sólidos totais da composição adesiva. A composição adesiva
[0041] A composição adesiva na presente divulgação está livre de reticuladores de óxido de metal, tal como reticulador de ZnO.
[0042] A composição adesiva é aquosa e é preferencialmente livre de solvente orgânico, isto é, a composição adesiva compreende menos de 4%, preferencialmente menos de 2% e mais preferencialmente menos de 1% ou mais preferencialmente 0% em peso seco com base no peso seco total da
11 / 17 composição adesiva, de um solvente orgânico.
[0043] O solvente orgânico é um composto que é um líquido a 25 ˚C e tem um ponto de ebulição abaixo de 300˚C.
EXEMPLOS
[0044] Algumas modalidades da invenção serão agora descritas nos Exemplos seguintes, em que todas as partes e percentagens são em peso, a menos que especificado de outro modo. I. Matérias-primas Tabela 1. Matéria-prima Ingredientes Nome comercial Fornecedor Emulsão de polímero PRIMALTM EC4811 (53% de sólidos em peso, The Dow Chemical Company acrílico Tg = −18,8˚C) PRIMALTM EC2848ER (61% de sólidos em peso, Tg = −31,1˚C) PRIMALTM EC2540 (55% de sólidos em peso, Tg = −7,4˚C) TIANBA™ 2012 (56% de sólidos em peso, Tg = −10,5˚C) ELASTENETM 2475 (48% de sólidos em peso, Tg = −12,1˚C) ROBONDTM PS-8200 (50% de sólidos em peso, Tg = −35,9˚C) Enchimento Carbonato de cálcio Changxing Qingsheng Calcium Industry Co., LTD Farinha da indústria Wujiang Junfa Chemical Co., LTD Pó de madeira Linyi Senxin Wood Products Isocianato Bayhydur® XP 2487/1 Covestro reticulador PAPITM 27 The Dow Chemical Company Modificador de reologiaWALOCELTM MW40000PFV The Dow Chemical Company Desespumante NOPCO NXZ SAN NOPCO Dispersante OROTANTM CA-2500 The Dow Chemical Company Tabela 2 Monômeros Funcionais Grupo(s) Funcional(is) Látex Acrílico Teor de Sólidos pH Tg (˚C) Hetero Presente(s) PRIMALTM EC2540 55% 9,5 Não -7,4 PRIMALTM EC4811 53% 8,0 Sim -18,8 PRIMALTM EC2848ER 61% 7,5 Sim -31,1 TIANBA™ 2012 56% 4,8-7,0 Não -10,5 ELASTENETM 2475 48% 8,5 Não -12,1 ROBONDTM PS-8200 50% 9 Não -35,9 II. Métodos de Teste Medições de temperatura de transição vítrea
[0045] 10 gramas de emulsão foram colocados em um prato de plástico e deixados secar por 24 horas à temperatura ambiente. O filme
12 / 17 resultante foi, então, submetido a 50°C por 48 horas para secar ainda mais o filme. Um pequeno pedaço do filme foi cortado e colocado em uma panela hermética de alumínio padrão TA Instruments que foi selada. A amostra foi submetida a dois ciclos de -60°C a 100°C a uma taxa de rampa de aquecimento de 10°C/min. A temperatura de transição vítrea para o polímero é medida no ponto médio da inflexão usando o método da meia altura.
[0046] As avaliações de desempenho de adesivo de madeira são realizadas de acordo com o padrão nacional da China (GB17657-2013): 1) A amostra de compensado foi cortada em amostras de teste de forma padrão (seção transversal da área de teste é de aproximadamente 25 mm*25 mm, quadrada). A direção do grão da camada de madeira testada deve ser perpendicular ao lado longo.
[0047] 2) As amostras de teste foram imersas em água fervente por 4 horas, seguidas de um procedimento de secagem em forno a (60 ± 3)˚C por 16 a 20 horas.
[0048] 3) As amostras de teste foram, então, imersas em água fervente por 4 horas adicionais e, então, imersas em água fria com temperatura não superior a 30°C por pelo menos 1 hora.
[0049] 4) Ambas as extremidades das amostras de teste foram fixadas em máquina de teste mecânico universal, com força gradualmente aumentada aplicada. As forças máximas no ponto de ruptura foram registradas como Pmáx.
[0050] 5) A resistência de adesão foi calculada como na fórmula: XA = Pmax/(b*l), em que XA = resistência de adesão de amostra (MPa), Pmax = a força máxima no ponto de ruptura da amostra (N), b e l foram os parâmetros de amostra, b é de cerca de 25 mm, l é de cerca de 25 mm. Se o XA calculado não fosse inferior a 0,7 MPa, a amostra passava no teste de resistência de adesão. Método de avaliação de vida útil
13 / 17
[0051] A vida útil reflete a estabilidade de viscosidade de ligante de madeira, o que é muito importante para a aplicação para adesivo de madeira. Devido à natureza altamente reativa de isocianato, a vida útil impactará fortemente a viabilidade das formulações de ligantes. Os procedimentos de avaliação estão listados da seguinte forma: 1) Preparar a formulação completa do ligante de madeira; 2) Testar a viscosidade imediatamente pelo Viscosímetro Brookfield a 25°C, usando fuso 63#, 64# ou 65# e a viscosidade original era registrada como V0 (cP); 3) Armazenar o ligante de madeira a 25°C com tampa selada. Testar a viscosidade na 1ª, 2ª, 3ª e 4ª horas usando o mesmo fuso e a mesma velocidade de rotação como V0 e registar como Vn (n = 1, 2, 3 e 4) (cP); 4) Quando Vn ultrapassar 150% * V0, então, a vida útil (Tp) será n-1 < Tp < n. Se a viscosidade não fosse estável e mesmo V4 não ultrapassasse 150% * V0, a vida útil será Tp > 4 horas. III. Exemplos I) Preparação das composições adesivas de CE1-7 e IE1-3
[0052] Composições adesivas de CE1-7 e IE1-3 foram preparadas de acordo com os seguintes procedimentos de preparação:
1. Uma mistura de emulsão aquosa acrílica, reticulador de isocianato, dispersante (se algum), metade da quantidade de desespumante (se algum), aditivo de silano (se algum) e água (se alguma) foi dispersa por 15 min. por mistura de alta velocidade a 900 rpm.
[0053] 2. Dentro da mistura, enchimentos (se algum) e modificador de reologia (se algum) foram adicionados enquanto agitando e o processo de dispersão foi continuado por 15 min. adicionais por mistura de alta velocidade a 1.500 rpm. A outra metade da quantidade do desespumante foi adicionada neste procedimento.
[0054] 3. A composição adesiva estava pronta para uso.
14 / 17 II) Procedimentos de preparação de amostra de placa de compensado:
1. As composições adesivas preparadas de CE-1 a CE-7 foram usadas imediatamente e o IE-1 a IE-3 foram armazenados por 1 hora antes da aplicação.
[0055] 2. O adesivo foi, então, aplicado em folhas rotativas de madeira (30 cm * 30 cm * 2,6 mm). O carregamento foi de 250 g/m2 para um lado.
[0056] 3. As folhas rotativas aplicadas com adesivos foram deixadas por outras 2 horas, exceto por aquelas revestidas com CE-5 que foram montadas e prensadas diretamente.
[0057] 4. Cinco folhas foram, então, montadas por empilhamento em camadas com os grãos de díades de folhas conjuntas perpendiculares entre si.
[0058] 5. A montagem de folhas será, então, prensada por vulcanizador com pressão em torno de 1 MPa à temperatura ambiente por 40 min.
[0059] 6. A montagem será, então, prensada em torno de 1 MPa novamente a 110°C por 15 min.
[0060] 7. As amostras de piso de madeira engenheiradas foram deixadas por 24 horas em temperatura ambiente. IV. Resultados Tabela 3. Sumário de desempenho para formulações básicas (exemplos comparativos) Composição (g) CE-1 CE-2 CE-3 CE-4 CE-5 CE-6 CE-7 PRIMALTM 100 - - - - - - EC2540 (50,1%) PRIMALTM 100 - - - - - - EC4811 (100%) PRIMALTM 100 100 Emulsão - - - - - EC2848ER (54,6%) (52,7%) aquosa TIANBA™ 100 acrílica - - - - - - 2012 (50,6%) ELASTENETM 100 - - - - - - 2475 (47,0%) ROBONDTM 100 - - - - - PS-8200 (48%) Reticulador Bayhydur® 4 4 4 4 4 - - de isocianato XP 2487/1 (3,6%) (3,9%) (3,8%) (3,6%) (3,6%)
15 / 17 Composição (g) CE-1 CE-2 CE-3 CE-4 CE-5 CE-6 CE-7 TM 4 PAPI 27 - - - - - - (3,5%) 44 44 44 44 44 CaCO3 - - (39,7%) (42,6%) (41,8%) (40,1%) (38,0%) Farinha da 40 Enchimento - - - - - - indústria (35,8%) 6 6 6 6 6 6 Pó de madeira - (5,4%) (5,8%) (5,7%) (5,4%) (5,5%) (5,2%) OROTANTM 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Dispersante - CA-2500 (0,14%) (0,15%) (0,15%) (0,14%) (0,14%) (0,14%) Desespumant 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 NOPCO NXZ - e (0,05%) (0,06%) (0,06%) (0,05%) (0,05%) (0,05%) Modificador WALOCELTM 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 - de reologia MW40000PFV (0,45%) (0,48%) (0,48%) (0,45%) (0,46%) (0,43%) 43 43 43 47 43 43 Água Água - (0%) (0%) (0%) (0%) (0%) (0%) Nota 1. CE = Exemplo comparativo, IE = Exemplo inventivo.
2. As porcentagens dentro dos parênteses são o teor de sólidos do componente com base no peso de sólidos total da composição adesiva.
Tabela 4. Sumário de desempenho para formulações básicas (exemplos inventivos) Composição (g) IE-1 IE-2 IE-3 Emulsão de polímero PRIMALTM EC4811 100 (49,2%) - - acrílico PRIMALTM EC2848ER - 100 (52,7%) 100 (93,8%) Reticulador de isocianato Bayhydur® XP 2487/1 4 (3,7%) 4 (3,5%) 4 (6,2%) CaCO3 44 (40,8%) 44 (38,0%) - Enchimento Pó de madeira 6 (5,6%) 6 (5,2%) - Dispersante OROTANTM CA-2500 0,6 (0,15%) 0,6 (0,14%) - Desespumante NOPCO NXZ 0,06 (0,06%) 0,06 (0,05%) - Modificador de reologia WALOCELTM MW40000PFV 0,5 (0,46%) 0,5 (0,43%) - Água Água 43 (0%) 43 (0%) - Nota 1. CE = Exemplo comparativo, IE = Exemplo inventivo.
2. As porcentagens dentro dos parênteses são o teor de sólidos do componente com base no peso de sólidos total da composição adesiva.
[0061] Os resultados na Tabela 5 a seguir fornecem os dados detalhados de resistência de adesão de quatro amostras, por exemplo, formulações. Tabela 5. Dados de resistência de adesão, por exemplo, formulações Resistência de Adesão (MPa) Nº de Entrada Avaliação 1 2 3 4 CE-1 0 0 0 0 Falha CE-2 0 0 0 0 Falha CE-3 0 0 0 0 Falha CE-4 0 0,52 0,44 0,40 Falha CE-5 0 0 0 0 Falha IE-1 1,09 WB 0,74 1,12 Aprovado IE-2 0,80 0,89 0,99 0,78 Aprovado IE-3 1,04 WB WB 1,13 Aprovado Nota: (1) se a amostra descascou antes do teste, a resistência de adesão será registrada como “0”; (2) WB = ruptura de madeira.
[0062] O resultado na Tabela 6 a seguir fornece os dados de vida útil
16 / 17 para CE6-7 e IE1-3. Tabela 6 Dados de vida útil, por exemplo, formulações Entrada CE-6 CE-7 IE-1 IE-2 IE-3 Vida útil (hora) <1 <1 >4 >4 >4 Avaliação Falha Falha Aprovado Aprovado Aprovado
[0063] Comparado com adesivos tradicionais à base de formaldeído, nossa divulgação é uma embalagem livre de formaldeído com desempenho de adesão comparável comprovado por dados experimentais. Além disso, em comparação com técnicas existentes livres de formaldeído, nossa divulgação é uma embalagem sistemática que oferece boa adaptabilidade a linhas de fabricação e métodos de aplicação comuns (referidos como "trabalhabilidade" no conteúdo a seguir), que foi originalmente projetada para adesivos de formaldeído. Essas competências não foram cobertas por patentes existentes, incluindo boa resistência à água e alta resistência de adesão, vida útil suficiente, boa trabalhabilidade e a adesão inicial após prensagem à temperatura ambiente que foi exigida em ciclos de fabricação.
[0064] Como demonstrado na Tabela 5, emulsão acrílica pura não passou no teste de resistência de adesão (CE-1) e o polímero acrílico com Tg relativamente mais alta não passou também (CE-2, que contém TIANBA™ 2012). Se farinha industrial fosse amplamente adotada como enchimento, a vida útil seria curta e o desempenho também seria ruim (CE-5).
[0065] Polímero acrílico com Tg adequada pode contribuir para bom desempenho em resistência de adesão (IE-1 a IE-3). No entanto, no IE-1 ao IE-3, o polímero acrílico (EC4811 e EC2848ER) possui um grupo funcional hetero na espinha dorsal de polímero. Se ele fosse substituído por polímero acrílico sem grupos funcionais hetero (TIANBA™ 2012, ELASTENETM 2475 e ROBONDTM PS-8200) como em CE-2 e CE-4, embora a Tg fosse semelhante, CE-2 e CE-4 não poderia passar no teste de resistência de adesão. IE-3 verificou que uma simples mistura de uma emulsão acrílica aquosa (PRIMALTM EC2848ER) e um reticulador de isocianato também pode funcionar para um compensado.
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[0066] O controle da vida útil é importante para o isocianato ser adotado em adesivos de madeira. A vida útil será influenciada por pH de emulsão de polímero acrílico, pois pH mais alto acelerará a reação do isocianato. Como mostra na Tabela 6, a adoção de PRIMALTM EC2540 com pH > 9 resultou em vida útil ruim (CE-6). Os pH de PRIMALTM EC4811 e PRIMALTM EC2848ER foram ambos mais baixos que 9, o que contribuiu para um bom desempenho de vida útil (IE-1 a IE-3). Devido à natureza altamente reativa, isocianatos aromáticos não foram adequados para aplicação de adesivo de madeira. Portanto, PAPI 27 (pMDI, difenilmetano di-isocianato polimérico) também resultará em rápida falha em vida útil (CE-7), enquanto isocianato alifático com velocidade de reação mais suave ajudará a obter bom desempenho de vida útil (IE-1 a IE-3).
[0067] O ligante de madeira livre de formaldeído à base de água nesta divulgação foi desenvolvido com um reticulador de isocianato dispersível em água, emulsão de polímero à base de acrilato e outros ingredientes, tal como enchimentos. Em comparação com ligantes à base de formaldeído existentes (PF ou UF), a composição adesiva da presente divulgação possui as vantagens de nenhum ingrediente de formaldeído, nenhuma liberação de formaldeído, baixa temperatura de cura (100 a 120˚C), tempo de cura curto (1 min. por 1 mm de placa de madeira), longa vida útil (> 4 horas, se refere ao período entre a preparação do ligante e a aplicação na madeira) e desempenho comparável no teste de desempenho de adesão.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES
1. Composição adesiva livre de formaldeído, caracterizada pelo fato de que compreende: (a) uma emulsão aquosa de polímero acrílico; e (b) um reticulador de isocianato alifático; em que o referido polímero acrílico tem pelo menos uma unidade estrutural de um ou mais monômeros etilenicamente insaturados carregando pelo menos um grupo funcional hetero e o referido polímero acrílico tem uma temperatura de transição vítrea de -45°C a 0°C.
2. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o grupo funcional hetero é selecionado do grupo que consiste em grupos ureído, nitrila, alcoxissilano e fósforo.
3. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero acrílico tem uma temperatura de transição vítrea de -45°C a 0°C.
4. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero acrílico está livre de unidade estrutural de monômeros contendo hidróxi.
5. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a emulsão aquosa de polímero acrílico tem um pH não superior a 9.
6. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um ou mais aditivos selecionados do grupo de enchimentos, modificadores de reologia e desespumantes.
7. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda silanos.
8. Composição adesiva de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o reticulador de isocianato alifático é um pré-
polímero de HDI hidrofilicamente modificado.
9. Método para produzir um compensado, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) proporcionar uma composição adesiva livre de formaldeído de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8; (b) fornecer duas ou mais camadas de madeira; (c) aplicar a composição adesiva livre de formaldeído em uma ou duas superfícies das referidas duas ou mais camadas de madeira; (d) empilhar duas ou mais camadas de madeira e prensar as duas ou mais camadas empilhadas de madeira à temperatura ambiente; e (e) prensar as duas ou mais camadas empilhadas de madeira a uma temperatura elevada de 50 a 200℃.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o compensado obtido pelo método acima compreende 3 a 11 camadas de madeira.
11. Compensado, caracterizado pelo fato de que é obtido por uma composição adesiva livre de formaldeído de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8.
BR112020016000-8A 2019-03-07 2019-03-07 Composição adesiva livre de formaldeído, método para produzir um compensado, e, compensado. BR112020016000A2 (pt)

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