IT201600123538A1 - NATURAL BINDER TO CONGLOMERATE EVERY KIND OF BIOMASS AND CONSIDERABLE PRODUCTS, MATERIALS OBTAINED - Google Patents
NATURAL BINDER TO CONGLOMERATE EVERY KIND OF BIOMASS AND CONSIDERABLE PRODUCTS, MATERIALS OBTAINEDInfo
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Classifications
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- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
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-
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Description
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
Campo di applicazione Field of application
L'invenzione riguarda un Legante naturale per conglomerare ogni tipo di biomasse ed innumerevoli prodotti di scarto, materiali composti ottenuti, generalmente utilizzabili per realizzare costruzioni e prodotti eco-sostenibili. The invention relates to a natural binder for conglomerating any type of biomass and countless waste products, compound materials obtained, generally usable for making eco-sustainable constructions and products.
Stato della Tecnica State of the art
Sono noti ed usati da quasi 70 anni leganti per la conglomerazione di particelle vegetali per ottenere pannelli truciolati, pannelli MDF, pannelli HDF, pannelli OSB, tipicamente destinati al settore delle costruzioni. Tutti questi leganti derivano dal petrolio e sono altamente tossici sia per gli operatori sia per gli utilizzatori dei prodotti e rappresentano un forte impatto ecologico a fine uso per il loro smaltimento, a causa della presenza di componenti nocivi. Binders have been known and used for almost 70 years for the conglomeration of vegetable particles to obtain chipboard panels, MDF panels, HDF panels, OSB panels, typically intended for the construction sector. All these binders derive from petroleum and are highly toxic for both operators and users of the products and represent a strong ecological impact at the end of their use for their disposal, due to the presence of harmful components.
In particolare il più diffuso e più economico è il legante Urea-formaldeide che tipicamente non ha resistenze all acqua. In particular, the most common and cheapest is the Urea-formaldehyde binder which typically has no resistance to water.
A questo tipo di legante si aggiunge il legante melamminaformaldeide che resiste all'acqua ma è molto costoso. To this type of binder is added the melamine formaldehyde binder which resists water but is very expensive.
Un altro legante e il fenolo-formaldeide che è costoso quanto la melammina-formaldeide, ma è ancora più tossico e pericoloso per la produzione di fenolo nei processi lavorazione . Another binder is phenol-formaldehyde which is as expensive as melamine-formaldehyde, but is even more toxic and dangerous for the production of phenol in manufacturing processes.
Sono anche noti leganti di recente realizzazione che sono estremamente costosi, quali i prepolimeri di di-isocianato e poliuretano bicomponente , che sono ancora più difficili da impiegare in quanto implicano sistemi protettivi chiusi di produzione ed in caso di incendio, producono cianuro . Nel corso degli anni sono stati eseguiti numerosi tentativi per realizzare un legante naturale che potesse sostituire la costosa caseina di latte o di sangue impiegati in questi, partendo da una caseina vegetale e trattandola come la caseina di latte o di sangue con un idrossido alcalino o alcalino- terroso , oppure con ammoniaca . Recently developed binders are also known which are extremely expensive, such as the prepolymers of di-isocyanate and two-component polyurethane, which are even more difficult to use as they involve closed protective production systems and in the event of a fire, they produce cyanide. Over the years, numerous attempts have been made to make a natural binder that could replace the expensive milk or blood casein used in these, starting from a vegetable casein and treating it like milk or blood casein with an alkaline or alkaline hydroxide. - earthy, or with ammonia.
Tuttavia, il legante è risultato poco resistente all' acqua. However, the binder was not very resistant to water.
Sono stati poi eseguiti ulteriori tentativi per conferire a questo legante naturale una resistenza all'acqua, utilizzando tuttavia sostanze chimiche come la formaldeide oppure sostanze che con il calore liberavano formaldeide, oppure ancora aggiungendo fenolo-formaldeide, fino ad acidi umici combinati con lignina e tannini, ottenuti per idrolizzazione della cellulosa con processi chimici di acidi combinati a trattamenti chimici e termici. Further attempts were then made to give this natural binder a resistance to water, however using chemicals such as formaldehyde or substances that released formaldehyde with the heat, or even adding phenol-formaldehyde, up to humic acids combined with lignin and tannins. , obtained by hydrolyzing cellulose with chemical processes of acids combined with chemical and thermal treatments.
Tuttavia, non sono mai stati ottenuti risultati veramente apprezzabili in termini di resistenza meccanica e/o all'acqua che ai potessero equiparare a quelli dei leganti chimici ottenuti con melammina- formaldeide , fenolofom aIdeide, MDI poliuretanici bi- componenti , vanificando il tentativo di produrre un legante totalmente naturale ed a eoati contenuti, simili a quelli dell'urea-formaldeide . Dal 01 aprile 2015, la Comunità Europea ha classificato cancerogena, ed inserita in classe 1/B la formaldeide e questo richiede anche per produzioni che impiegano questo elemento un "sistema chiuso" di produzione limitando l'esposizione degli operatori a questa sostanza. However, truly appreciable results have never been obtained in terms of mechanical and / or water resistance that could be compared to those of the chemical binders obtained with melamine-formaldehyde, phenolofom aIdehyde, two-component polyurethane MDI, nullifying the attempt to produce a totally natural binder with contained eoates, similar to those of urea-formaldehyde. Since 01 April 2015, the European Community has classified formaldehyde as carcinogenic and included in class 1 / B and this also requires a "closed system" of production for productions that use this element, limiting the exposure of operators to this substance.
Al presente è pertanto richiesto un nuovo legante naturale ed atossico che possa sostituire con vantaggi anche economici il legante noto e meno costoso come la Urea-Formaldeide, ottenendo caratteristiche di resistenza all'acqua tipiche dei leganti più costosi quali la melammina-formaldeide , il fenolo-formaldeide , ed i leganti poliuretanici . At present, therefore, a new natural and non-toxic binder is required that can replace the known and less expensive binder such as Urea-Formaldehyde with economic advantages, obtaining water resistance characteristics typical of the more expensive binders such as melamine-formaldehyde, phenol -formaldehyde, and polyurethane binders.
Il legante secondo 1'invenzione raggiunge questo compito ed alla fine dell'uso dei conglomerati e prodotti realizzati, consente di poterli impiegare nel compostaggio per ottenere un ottimo humus fertilizzante ricco di nutrienti per 1 agricoltura. The binder according to the invention achieves this task and, at the end of the use of the conglomerates and products made, allows them to be used in composting to obtain an excellent fertilizing humus rich in nutrients for agriculture.
I conglomerati ottenuti con il nuovo legante oggetto dell'invenzione sono vegetali, resistenti a ripetuti cicli di bollitura ed essiccazione senza disgregarsi e la modesta dilatazione causata da assorbimento di acqua da parte di eventuali fibre rimaste scoperte dal legante, è compensata sottoponendoli ad una fase di essiccazione. Presentazione dell'invenzione. The conglomerates obtained with the new binder object of the invention are vegetable, resistant to repeated boiling and drying cycles without disintegrating and the modest expansion caused by absorption of water by any fibers left uncovered by the binder, is compensated by subjecting them to a phase of drying. Presentation of the invention.
Uno scopo dell'invenzione è quello di migliorare la tecnica nota. An object of the invention is to improve the known art.
Un altro scopo dell'invenzione è di mettere a punto un legante naturale per conglomerare ogni tipo di biomasse ed innumerevoli prodotti di scarto, nonché materiali composti ottenuti che siano completamente naturali, che abbiano un costo contenuto e che siano resistenti all'acqua ed alla sua azione di dilavamento. Another object of the invention is to develop a natural binder to mix all types of biomass and countless waste products, as well as compound materials obtained which are completely natural, which have a low cost and which are resistant to water and its washout action.
Secondo un aspetto dell'invenzione è previsto un legante naturale per conglomerare ogni tipo di biomasse ed innumerevoli prodotti di scarto e materiali composti ottenuti , in accordo con le caratteristiche della rivendicazione 1. According to an aspect of the invention, a natural binder is provided for conglomerating any type of biomass and countless waste products and compound materials obtained, in accordance with the characteristics of claim 1.
Ulteriori aspetti dell'invenzione sono indicati nelle rivendicazioni dipendenti. Further aspects of the invention are indicated in the dependent claims.
L'invenzione permette di ottenere i seguenti vantaggi: Ottenere un legante totalmente naturale ed ecologico; The invention allows to obtain the following advantages: To obtain a totally natural and ecological binder;
Realizzare prodotti tipicamente destinati al settore delle costruzioni che siano particolarmente resistenti sia all'acqua, sia alle sollecitazioni meccaniche, utilizzando materiali di scarto da lavorazioni industriali; Utilizzare a fine ciclo di vita i prodotti e dei conglomerati realizzati con il legante secondo l'invenzione come fertilizzanti del terreno; Making products typically intended for the construction sector that are particularly resistant to both water and mechanical stress, using waste materials from industrial processes; At the end of their life cycle, use the products and conglomerates made with the binder according to the invention as soil fertilizers;
Semplificare lo smaltimento dei prodotti realizzati con il legante naturale secondo l'invenzione; Simplify the disposal of products made with the natural binder according to the invention;
Evitare l'uso di complicati e costosi “sistemi chiusi" nei cicli industriali di produzione. Avoid the use of complicated and expensive "closed systems" in industrial production cycles.
Forma di attuazione preferita Preferred embodiment
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un legante naturale per conglomerare ogni tipo di biomasse ed innumerevoli prodotti di scarto. Il legante secondo l'invenzione comprende una miscela di almeno tre componenti. Further characteristics and advantages of the invention will become more evident from the detailed description of a preferred, but not exclusive, embodiment of a natural binder for conglomerating any type of biomass and countless waste products. The binder according to the invention comprises a mixture of at least three components.
Un primo componente del legante secondo 1'invenzione è una farina proteica che aumenta il contenuto di proteine ed e una farina di soia cruda, che ha un contenuto principale di proteine, circa compreso dal 36% al 45%, e di acidi grassi insaturi e poiinsaturi, circa il 30%. A first component of the binder according to the invention is a protein meal which increases the protein content and is a raw soybean meal, which has a main protein content, about 36% to 45%, and unsaturated fatty acids and then unsaturated, about 30%.
In alternativa, la farina di soia cruda può essere sostituita con altre farine proteiche vegetali quali, ad esempio non limitativo, la farina di fava, di pisello, di cece, di fagiolo, di lenticchie, di arachidi, di spirulina, oppure farine proteiche di origine animale, come, ad esempio, i sottoprodotti della lavorazione di carni e pelli animali oppure dagli scarti di lavorazione dei prodotti ittici. Alternatively, raw soybean flour can be replaced with other vegetable protein flours such as, for example, but not limited to, bean, pea, chickpea, bean, lentil, peanut, spirulina flour, or animal origin, such as, for example, by-products from processing animal meat and skins or from processing waste from fish products.
La farina di soia cruda entra nella miscela che forma il legante in una percentuale in peso che va dal 10% al 70 %, preferibilmente il 43,75%. The raw soy flour enters the mixture that forms the binder in a percentage by weight ranging from 10% to 70%, preferably 43.75%.
Un secondo componente è un idrolizzato vegetale liquido, che ha densità di 1300 Kg/m<3>, privo di acqua, cha ha un pH = 4,5 e che è ottenuto dalla demolizione enzimatica della cellulosa . A second component is a liquid vegetable hydrolyzate, which has a density of 1300 Kg / m <3>, free of water, which has a pH = 4.5 and which is obtained from the enzymatic demolition of cellulose.
Un esempio di un idrolizzato vegetale liquido è quello prodotto dalla Società Bioiberica proveniente dalla demolizione enzimatica delle bagasse della canna da zucchero, che sono un residuo della estrazione dello zucchero, nella cui composizione sono presenti alte percentuali di acidi fulvici (23%) ed alte percentuali di proteine (18,75%) ed una piccola percentuale di acidi umici (2%) che non è influente sulla resistenza all'acqua. Il primi due componenti sono chimicamente reattivi, gli acidi fulviei per la loro caratteristica di contenere gruppi carbossilici , gruppi aldeidici e chetonici gruppi fend ici, gruppi ehinonici , e le proteine per la caratteristica di contenere due gruppi funzionali, precisamente l'ammidico (-NH2) e l'acido (-C00H) , che vanno ad incrementare le proteine già contenute nelle soia . An example of a liquid vegetable hydrolyzate is the one produced by the Bioiberic Company coming from the enzymatic demolition of the bagasse of sugar cane, which are a residue of sugar extraction, in whose composition there are high percentages of fulvic acids (23%) and high percentages protein (18.75%) and a small percentage of humic acids (2%) which does not affect water resistance. The first two components are chemically reactive, the fulvial acids due to their characteristic of containing carboxylic groups, aldehyde and ketonic groups, phytonic groups, ehinonic groups, and the proteins due to the characteristic of containing two functional groups, namely the amide (-NH2 ) and acid (-C00H), which increase the proteins already contained in soy.
Da prove di laboratorio effettuate nella realizzazione del legante naturale secondo l'invenzione, si è constatato che aggiungendo quantità superiori di acidi umici a quella accidentalmente presente nel prodotto naturale enzimatico come detto in precedenza, si è verificato un indebolimento della resistenza all'acqua del legante secondo l'Invenzione, per la ragione che gli acidi umici sono solubili nell'ambiente acido originario, ma sono invece insolubili in ambiente basico. From laboratory tests carried out in the production of the natural binder according to the invention, it has been found that by adding higher quantities of humic acids to that accidentally present in the natural enzymatic product as mentioned above, a weakening of the water resistance of the binder has occurred. according to the invention, for the reason that humic acids are soluble in the original acid environment, but are instead insoluble in a basic environment.
Pertanto, la presenza di percentuali maggiori di questi acidi umici implicano di conseguenza percentuali minori degli altri componenti che sono solubili e reattivi in ambiente basico . Therefore, the presence of higher percentages of these humic acids consequently implies smaller percentages of the other components that are soluble and reactive in a basic environment.
Questo secondo ingrediente, ossia l'idrolizzato vegetale enzimatico, viene aggiunto alla miscela nella misura che va dal 60% al 25% in peso, preferibilmente il 37,51%. This second ingredient, that is the enzymatic vegetable hydrolyzate, is added to the mixture in the amount ranging from 60% to 25% by weight, preferably 37.51%.
L'idrolizzato vegetale è disponibile anche in polvere solubile in acqua al 100%. Vegetable hydrolyzate is also available as a 100% water soluble powder.
Gli acidi fulvici presenti nell'idrolizzato vegetale hanno la caratteristica di avere gruppi carbos silici, gruppi fend ici, gruppi chinonici , gruppi aldeidici , gruppi chetonici, e numerosi gruppi acidi: tutti questi gruppi sono altamente reattivi ed in grado di reticolare con numerose sostanze, tra cui gli amminoacidi, gli acidi grassi mono e poli—insaturi contenuti nel primo componente, ossia nella soia. The fulvic acids present in the vegetable hydrolyzate have the characteristic of having carboxylic groups, fendic groups, quinone groups, aldehyde groups, ketone groups, and numerous acid groups: all these groups are highly reactive and able to crosslink with numerous substances, including amino acids, mono and poly-unsaturated fatty acids contained in the first component, ie in soy.
Un terzo componente è un ossido di metallo alcalinoterroso, preferibilmente l'ossido di Magnesio, ottenuto per cottura dai calcari a temperature comprese tra 550-650° C. A third component is an alkaline earth metal oxide, preferably Magnesium oxide, obtained by firing from limestones at temperatures between 550-650 ° C.
L'ossido di Magnesio è altamente reattivo e può entrare nella miscela del legante in una quantità in peso compresa tra il 30% ed il 5%, preferibilmente il 18,75%. Magnesium oxide is highly reactive and can enter the binder mixture in an amount by weight of between 30% and 5%, preferably 18.75%.
L'ossido di Magnesio è l'attivatore del legante perché, in presenza di acqua, forma idrato di Magnesio (o Brucite> che rende l'ambiente fortemente basico, nel quale le proteine dell' idrolizzato , addizionate a quelle della soia, entrano in soluzione ed interagiscono tra loro dando origine a catene di amminoplasti. Magnesium oxide is the activator of the binder because, in the presence of water, it forms magnesium hydrate (or Brucite> which makes the environment highly basic, in which the proteins of the hydrolyzate, added to those of the soy, enter solution and interact with each other giving rise to chains of aminoplasts.
Inoltre, le proteine dell 'idrolizzato reticolano con gli acidi fulvici che entrano anch'essi in soluzione in ambiente basico, contrariamente agli acidi umici che sono solubili in ambiente acido. Furthermore, the proteins of the hydrolyzate crosslink with fulvic acids which also enter into solution in a basic environment, unlike humic acids which are soluble in an acid environment.
In alternativa all'ossido di Magnesio è possibile utilizzare idrato di Magnesio anidro oppure idrati di altri elementi alcalino- terrosi , anche in combinazione con un ossido, ad esempio un ossido di calcio combinato con un idrato di calcio. As an alternative to magnesium oxide, it is possible to use anhydrous magnesium hydrate or hydrates of other alkaline earth elements, also in combination with an oxide, for example a calcium oxide combined with a calcium hydrate.
Nell'ambiente basico creato dall'idrato di Magnesio vengono idrolizzati anche gli amidi e le pectine che sono tipicamente contenuti nella soia e nell 'idrolizzato vegetale, con la conseguente formazione di zuccheri esosi e pentosi, anche questi chimicamente molto reattivi. In the basic environment created by the magnesium hydrate, the starches and pectins that are typically contained in soy and vegetable hydrolyzate are also hydrolyzed, with the consequent formation of hexose and pentose sugars, also chemically very reactive.
Gli stessi legami insaturi tra carbonio e carbonio degli acidi grassi mono e poli insaturi presenti nella soia, o in altre farine vegetali proteiche, vengono epossidati dando origine a reticolazioni complesse, ad esempio come quelle tipiche della realizzazione del Linoleum® o di vernici essiccative naturali . The same unsaturated bonds between carbon and carbon of the mono and poly unsaturated fatty acids present in soy, or in other protein vegetable flours, are epoxidized giving rise to complex cross-links, for example those typical of the production of Linoleum® or natural drying paints.
Per realizzare il legante secondo 1'invenzione , possono essere usati in alternativa all'ossido o all'idrato di Magnesio, altri ossidi e idrati alcalino -terrosi quali, Calcio, Bario, Stronzio ad esclusione del Berillio che ha caratteristiche diverse ed il Radio che è radioattivo, ed alcalini quali Litio, Potassio, Sodio. To make the binder according to the invention, other alkaline-earth oxides and hydrates such as Calcium, Barium, Strontium can be used as an alternative to Magnesium oxide or hydrate, with the exception of Beryllium which has different characteristics and Radium which it is radioactive, and alkaline such as Lithium, Potassium, Sodium.
Tra questi ultimi sono da preferire gli alcalino-terrosi , quali il magnesio, il calcio, il bario, lo stronzio, perché, combinandosi con gli acidi grassi mono e poli insaturi della soia, danno origine a saponi insolubili. Nel legante secondo l'invenzione, l'acqua può essere aggiunta, per fluidificarlo secondo necessità in modo tale da poter essere disperso in biomasse {esempio fibre vegetali e/o particelle di legno) ed anche disperdibile nei processi produttivi che utilizzano pressione e calore. Among the latter, alkaline earths are to be preferred, such as magnesium, calcium, barium, strontium, because, by combining with the mono and polyunsaturated fatty acids of soy, they give rise to insoluble soaps. In the binder according to the invention, water can be added, to fluidify it as needed so that it can be dispersed in biomass (for example vegetable fibers and / or wood particles) and also dispersible in production processes that use pressure and heat.
Nella forma di realizzazione del legante secondo l'invenzione, l'acqua è stata aggiunta nella misura del 100% in peso. In the embodiment of the binder according to the invention, water was added to the extent of 100% by weight.
Nella realizzazione del legante possono anche essere aggiunti eccipienti per modificarne la viscosità e la densità e per aumentare la impermeabilità e la resistenza al fuoco, come ad esempio cariche inerti, coloranti, antisettici, idrofughi, sostanze ritardanti di fiamma. In making the binder, excipients can also be added to modify its viscosity and density and to increase its impermeability and fire resistance, such as inert fillers, dyes, antiseptics, water repellents, flame retardant substances.
La quantità di legante impiegabile nei processi di conglomerazione di particelle sfuse, cioè nella realizzazione di prodotti può variare, riferendosi ai tre componenti descritti in precedenza, senza considerare l'acqua, dal 5% al 100 % in peso ed oltre rispetto alle quantità di particelle da conglomerare, secondo le caratteristiche fisiche finali che si desiderano ottenere, ad esempio una sufficiente resistenza all 'acqua e/o una perfetta impermeabilità dei prodotti ottenuti . The quantity of binder that can be used in the processes of conglomeration of loose particles, i.e. in the production of products, can vary, referring to the three components described above, without considering water, from 5% to 100% by weight and more with respect to the quantities of particles to be mixed, according to the final physical characteristics to be obtained, for example sufficient resistance to water and / or perfect impermeability of the products obtained.
Il legante secondo 1'invenzione può essere fluidificato ed, in questo stato fluidificato, può essere utilizzato, ad esempio, nella industria cartiera per la produzione di conglomerati che comprendono una stratificazione di carte "kraft" per la realizzazione di laminati HPL (acronimo di High Pressure Laminated) in sostituzione di impregnante fenolo -formaldeide attualmente impiegato. The binder according to the invention can be fluidized and, in this fluidized state, it can be used, for example, in the paper industry for the production of conglomerates which include a stratification of "kraft" papers for the production of HPL laminates (acronym for High Pressure Laminated) as a replacement for the currently used phenol-formaldehyde impregnating agent.
In questo caso è possibile realizzare conglomerati, nel caso specifico laminati HPL , che sono completamente biodegradabili . In this case it is possible to create conglomerates, in this specific case HPL laminates, which are completely biodegradable.
Nel processo di applicazione del legante naturale secondo 1' invenzione, le temperature, le pressioni, i tempi, non differiscono in modo sostanziale da quelli dei processi noti che utilizzano leganti di derivazione dal petrolio, permettendo di utilizzare nei celi produttivi impianti noti già in uso. In the process of applying the natural binder according to the invention, the temperatures, pressures, times do not differ substantially from those of the known processes that use binders derived from petroleum, allowing the use of known plants already in use in the production cells. .
In funzione dei parametri di temperatura, pressione e tempo, si ottengono nel legante reticolazioni complesse di amminoacidi (poliammidi) , di fenoplasti e di prodotti organici chelanti il Magnesio, As a function of the parameters of temperature, pressure and time, complex cross-links of amino acids (polyamides), phenoplasts and organic products chelating Magnesium are obtained in the binder,
Il legante naturale secondo 1'invenzione reticola in pochi secondi con l'azione combinata del calore e l'eliminazione dell' acqua eventualmente aggiunta per disperderlo nelle particelle per formare conglomerati (fibre di legno) a temperature elevate, dell'ordine di 230-240 C, in uso tipicamente nei processi di conglomerazione. The natural binder according to the invention cross-links in a few seconds with the combined action of heat and the elimination of any water added to disperse it in the particles to form conglomerates (wood fibers) at high temperatures, of the order of 230-240. C, typically used in conglomeration processes.
Al contrario, i leganti chimici a basso contenuto di formaldeide, come, ad esempio, quello di soia e ossido di magnesio oppure ossido di calcio, richiedono alcuni minuti . On the contrary, chemical binders with a low formaldehyde content, such as, for example, that of soy and magnesium oxide or calcium oxide, require a few minutes.
Per questa rapidità di reticolazione, l'uso del legante naturale secondo 1' invenzione in un impianto noto che impiega usualmente leganti urea- formaldeide, permette di produrre quantità sensibilmente superiori di conglomerati, ossia di prodotti finali. Due to this cross-linking speed, the use of the natural binder according to the invention in a known plant which usually uses urea-formaldehyde binders, allows to produce significantly higher quantities of conglomerates, ie of final products.
Il legante secondo l'invenzione differisce dai leganti naturali oi ottenuti con le proteine di Soia per ii fatto che in questi ultimi avvengono solo reazioni di policondensazione lineare degli amminoacidi, secondo la seguente reazione: The ligand according to the invention differs from natural ligands or obtained with soy proteins in that in the latter only linear polycondensation reactions of amino acids take place, according to the following reaction:
in cui con "R" ed "R' " sono indicati rispettivi radicali. Hel legante secondo l'invenzione, a causa dell'aggiunta di un terzo componente, precisamente dell ’idrolizzato vegetale derivante dalla demolizione enzimatica della cellulosa, oltre ad apportare un notevole incremento di amminoacidi, contiene acidi Fulvici. in which "R" and "R '" indicate respective radicals. The binder according to the invention, due to the addition of a third component, namely the vegetable hydrolyzate resulting from the enzymatic demolition of cellulose, in addition to bringing a significant increase in amino acids, contains Fulvic acids.
Questi ultimi non sono singoli acidi, bensi una miscela complessa di diversi acidi in cui si lega la parte ammidica della molecola di amminoacidi della proteina e che contengono anche gruppi carbossilici , fenolici e chinonici, aldeidici, chetonici, zuccheri reattivi. The latter are not single acids, but a complex mixture of different acids in which the amide part of the amino acid molecule of the protein binds and which also contain carboxylic, phenolic and quinonic, aldehyde, ketone and reactive sugar groups.
Per questa ragione, l'acido fulvico contenuto nell'idrolizzato vegetale si comporta come un acido ditropico {ed anche tritropico) con la capacità di cambiare, alterare, combinarsi o interagire con praticamente tutte le altre sostanze organiche ed inorganiche, creando veloci e complesse reticolazioni di elevata resistenza meccanica che permettono di abbreviare i tempi dei processi di conglomerazione delle particelle (fibre di legno) nei processi in uso con i leganti sintetici di derivazione petrolifera. For this reason, the fulvic acid contained in the vegetable hydrolyzate behaves like a ditropic acid (and also tritropic) with the ability to change, alter, combine or interact with practically all other organic and inorganic substances, creating fast and complex cross-links. of high mechanical resistance that allow to shorten the times of the particle conglomeration processes (wood fibers) in the processes in use with synthetic binders of petroleum derivation.
Di seguito a titolo esemplificativo è riportato un modello di struttura chimica di un acido fulvico in cui si nota la presenza di molteplici gruppi funzionali acidi (-COOH) che sono in grado di legarsi con la parte ammidica delle proteine presenti nel legante, producendo reticolazioni complesse By way of example, a model of the chemical structure of a fulvic acid is shown below, showing the presence of multiple acid functional groups (-COOH) that are able to bind with the amide part of the proteins present in the binder, producing complex crosslinks.
L'uso della farina di soia cruda anziché, secondo la tecnica nota, il residuo della spremitura della stessa dopo lustrazione dell'olio, (i cosiddetti "Paneli"), fà si che si apportino nel legante secondo l'invenzione anche gli acidi grassi mono e poli insaturi i quali nell'ambiente basico catturano l'ossigeno che si inserisce nei legami insaturi tra carbonio e carbonio, creando dei gruppi epossidici altamente reattivi i quali vanno anch'essi a reticolare nella complessa reazione di reticolazione degli acidi Fulvici e con sé stessi, mentre i radicali acidi degli stessi chelano l'elemento inorganico magnesio o altri metalli alcalino- terrosi, conferendo ai conglomerati anche una discreta resistenza al fuoco. The use of raw soybean meal instead of, according to the known art, the residue of the squeezing of the same after lustration of the oil, (the so-called "Paneli"), means that fatty acids are also added to the binder according to the invention mono and polyunsaturated which in the basic environment capture the oxygen that is inserted in the unsaturated bonds between carbon and carbon, creating highly reactive epoxy groups which also reticulate in the complex cross-linking reaction of Fulvic acids and with them same, while the acid radicals of the same chelate the inorganic element magnesium or other alkaline earth metals, giving the conglomerates also a good resistance to fire.
Il legante secondo 1'invenzione può essere impiegato favorevolmente nel riciclo del legno usato, eliminandone l'altissimo contenuto di Formaldeide libera presente in esso. The binder according to the invention can be used favorably in the recycling of used wood, eliminating the very high content of free Formaldehyde present in it.
Il legante secondo l'invenzione in dispersione acquosa viene ottenuto disperdendo la polvere di alcalino terroso in acqua e di seguito la farina proteica. The binder according to the invention in aqueous dispersion is obtained by dispersing the alkaline earth powder in water and subsequently the protein flour.
Successivamente, viene aggiunto l'idrolizzato vegetale, miscelando intimamente il composto ed ottenendo il legante , Subsequently, the vegetable hydrolyzate is added, mixing the compound intimately and obtaining the binder,
Quest'ultimo può quindi essere aggiunto in un mixer alle particelle di legno da conglomerare; si sottopongono poi le particelle di legno impregnate all'azione del calore e della pressione per alcuni secondi oppure alcuni minuti, in funzione delle temperature. The latter can then be added in a mixer to the wood particles to be conglomerated; the impregnated wood particles are then subjected to the action of heat and pressure for a few seconds or a few minutes, depending on the temperatures.
Altra forma di ottenimento del legante secondo 1'invenzione è disperdere in acqua una farina proteica solubile , aggiungere l'attivatore alcalino e l'idrolizzato vegetale . Another form of obtaining the binder according to the invention is to disperse a soluble protein flour in water, add the alkaline activator and the vegetable hydrolyzate.
Il legante naturale è in forma di soluzione e può essere impiegato per impregnare carta Kraft e sottoporla ad essiccazione , stratificare più fogli secchi di carta Kraft impregnata con il legante e sottoporli all'azione di pressione e calore per un certo tempo, dell'ordine di alcuni secondi oppure alcuni minuti in funzione delle temperature, ottenendo uno stratificato HPL. The natural binder is in the form of a solution and can be used to impregnate Kraft paper and subject it to drying, layering several dry sheets of Kraft paper impregnated with the binder and subject them to the action of pressure and heat for a certain time, of the order of a few seconds or a few minutes depending on the temperatures, obtaining a stratified HPL.
Si è in pratica constatato che il legante secondo l'invenzione raggiunge gli scopi prefissati, in particolare risultando economico quanto un noto legante Urea- Formaldeide e conferendo ai conglomerati una resistenza all'acqua raggiungibile solo con i leganti noti che sono tossici e di costo elevato. In practice it has been found that the binder according to the invention achieves the intended purposes, in particular being as cheap as a known Urea-Formaldehyde binder and giving the conglomerates a resistance to water that can only be reached with known binders which are toxic and have a high cost. .
Il legante secondo l'invenzione è anche rinnovabile, sostenibile, biocompatibile, privo di formaldeide e di altri elementi tossici per gli operatori ed per gli utilizzatori, è altresì completamente libero dalla filiera del petrolio e rispettoso dell'ambiente. The binder according to the invention is also renewable, sustainable, biocompatible, free of formaldehyde and other toxic elements for operators and users, it is also completely free from the oil supply chain and respectful of the environment.
Il legante secondo 1'invenzione è impiegabile nei processi in uso negli impianti esistenti, riducendo sensibilmente i tempi di produzione ed aumentandone il rendimento. The binder according to the invention can be used in the processes used in existing plants, significantly reducing production times and increasing their yield.
Il legante secondo l'invenzione è impiegabile nell' incollaggio di impiallacciature o laminati su pannelli di truciolare, nella formazione di compensati e listellari, nella formazione di OSB, nella formazione di tamburati, nella formazione di pannelli isolanti di fibra di legno, nella formazione di MDF ed HDF, nella giunta a pettine di spezzoni di legno, nella formazione di pareti portanti di legno per edilizia tipo "lignolam", nella formazione di travi e capriate e strutture portanti in edilizia, rendendo veramente biologiche le case di legno che attualmente non lo sono per la presenza di collanti tossici di derivazione petrolifera. The binder according to the invention can be used in the gluing of veneers or laminates on chipboard panels, in the formation of plywood and blockboards, in the formation of OSB, in the formation of honeycomb, in the formation of insulating panels of wood fiber, in the formation of MDF and HDF, in the comb joint of wooden pieces, in the formation of wooden load-bearing walls for building type "lignolam", in the formation of beams and trusses and load-bearing structures in building, making the wooden houses that currently do not they are due to the presence of toxic adhesives derived from petroleum.
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|---|---|---|---|
| IT102016000123538A IT201600123538A1 (en) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | NATURAL BINDER TO CONGLOMERATE EVERY KIND OF BIOMASS AND CONSIDERABLE PRODUCTS, MATERIALS OBTAINED |
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|---|---|
| IT (1) | IT201600123538A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT201900020793A1 (en) | 2019-11-12 | 2021-05-12 | Enrico Canti | HIGH RESISTANCE BINDER TO WET TO PRODUCE WOOD-BASED CONGLOMERATES WITHOUT RELEASE OF FREE FORMALDEHYDE AND A METHOD FOR MAKING THE BINDER. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0997513A1 (en) * | 1998-10-29 | 2000-05-03 | Toulousaine de Recherche et de Developpement "T.R.D." Société Anonyme | Aqueous adhesive based on a vegetable protein extract and process for the preparation |
| WO2012040037A1 (en) * | 2010-09-20 | 2012-03-29 | State Of Oregon Acting By & Through The State Board Of Higher Edu. On Behalf Of Oregon State Univ. | Soy adhesives and composites made from the adhesives |
| WO2012106721A1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | Mississippi State University | Methods for producing binders and combustible composite materials and compositions produced therefrom |
-
2016
- 2016-12-07 IT IT102016000123538A patent/IT201600123538A1/en unknown
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