MX2008009018A - Sistema aglutinante de polimero-aldehido para manufacturar productos de madera. - Google Patents

Abstract

Una composición acuosa endurecible libre de formaldehído que contiene un polímero que contiene hidróxido, un agente reticulante multifuncional, y opcionalmente un catalizador. La composición se usa como ligante mata materiales lignocelulósicos tales como conglomerado de madera, tableros de fibras y partículas, tableros de fibras de densidad media y tableros de filamentos orientados.

Description

SISTEMA AGLUTINANTE DE POLÍMERO-ALDEHIDO PARA MANUFACTURAR PRODUCTOS DE MADERA Esta solicitud no provisional reclama la prioridad de acuerdo con 35 U.S.C. Art. 199(e) sobre la solicitud provisional norteamericana no. 50/758,212 presentada el 12 de enero de 2006, cuyo contenido se incorpora como referencia. Campo de la Invención La invención se refiere al endurecimiento térmico de resinas auto-reticulantes libres de formaldehído, un proceso para preparar esas resinas y su uso como aglutinante para productos de madera. Antecedentes de la Invención Las resinas de urea-formaldehído (UF) son ampliamente usadas como aglutinantes para material lignocelulósico. Esas resinas a base de formaldehído son baratas, incoloras y son capaces de endurecer rápido para formar un polímero rígido, proporcionando el producto terminado con excelentes propiedades físicas. Una serie desventaja de los productos de manera aglutinados con resina UF es que lentamente expulsan el formaldehído al ambiente que o rodea. Debido a los problemas ambientales, sanitarios y de regulación relacionados a las emisiones de formaldehído desde los productos de madera existe una necesidad continua de aglutinantes alternativos libres de formaldehído.

Varias composiciones libres de formaldehído han sido desarrolladas para usarse como aglutinante para producir artículos de madera. El documento U.S. 4,394,504 describe el uso del sistema adhesivo libre de formaldehído preparado por la relación de una urea cíclica con glioxal, para la manufactura de un tablero de madera comprimida. Ese sistema, sin embargo, mostró un endurecimiento bastante lento y requirió un pH bajo para endurecer. El documento U.S. 4,059,488 muestra una ventaja del glutaraldehído sobre el glioxal, cuando se usa en una reacción con una urea cíclica. La patente describe el uso de resinas de glutaldehído-urea de etileno para la manufactura de paneles de madera. Se ha mostrado que esta resina endurece más rápido que la resina de urea de gioxal-etileno, y el endurecimiento puede realizarse con un pH relativamente alto. Sin embargo, las resinas a base de glutaraldehído son muy caras. El documento U.S. 4,692,478 describe un aglutinante libre de formaldehído para tableros de madera comprimida y contrachapado de madera producidos a partir de materia prima de carbohidrato. El proceso comprende hidrólisis de carbohidrato por medio de un ácido mineral, y luego neutralizar la resina por medio de amoniaco. Aunque las materias primas son baratas renovables, la reacción tiene que realizarse a un pH muy bajo (aproximadamente 0.5) y una alta presión.

El documento U.S. 6,822,042 también describe el uso de un material de carbohidrato (jarabe de maíz) para preparar un adhesivo para madera barato. Las ventajas de este aglutinante incluyen fuerte adherencia, bajo costo y materia prima renovable. Sin embargo, una desventaja es el uso de isocianato como reticulante para esta composición. La toxicidad de los isocianatos los hace indeseables para la manufactura de productos de madera. El documento U.S. 6,599,455 describe un aglutinante libre de formaldehido para producir tableros de madera comprimida que contengan copolímeros termoplásticos endurecibles y reticulantes seleccionados a partir de compuestos epóxicos, isocianato, N-metilol y carbonato de etileno. Tales composiciones proporcionan buena rigidez y resistencia al agua cuando endurece, sin embargo son bastante caras. El documento U.S. ,348, 530 describe un aglutinante libre de formaldehido para producir artículos de madera moldeados que comprenden poliaminas hidroxialquiladas y ácidos policarboxílicos. La preparación del aglutinante es más bien complicada y la composición es bastante cara. El documento U.S. 6,730,718 describe un adhesivo de dispersión acuosa adecuada para aglutinar sustancias porosas tales como paneles de madera. Este aglutinante comprende una mezcla de dos polímeros: uno es un éster de polivinilo, y el segundo es un coloide de protección polimérico, tal como alcohol polivinílico. Los derivados de aldehidos multifuncionales, tales como glioxal y glutaraldehído, son usados con reticulantes. La solución aglutinante preferentemente comprende cuando menos un catalizador de endurecimiento o acelerados, tal como cloruro de aluminio. El aglutinante se uso como un adhesivo para madera de endurecimiento en frío aplicado a ambos lados. El producto final presenta buena rigidez y resistencia al agua. A pesar de esas descripciones, existe un crecimiento necesario para las nuevas composiciones acuosas libres de formaldehído adecuadas para usarse como aglutinante para productos o de madera, tal como contrachapado de madera o tablero de madera comprimida. Es deseable que esas composiciones endurecibles contienen una cantidad relativamente alta de productos no volátiles, y al mismo tiempo son estables, de endurecimiento rápido y no emiten humos tóxicos durante el endurecimiento y después. Breve Descripción de la Invención La invención se refiera a una composición acuosa endurecible que comprende: (a) un polímero que contiene hidroxi; (b) un agente reticulante multi-funcional que es cuando menos seleccionado del grupo consistente de un aldehido multifuncional y un derivado, y opcionalmente (c) un catalizador; en el cual la proporción en peso de (a):(b) es de 95:5 a aproximadamente 10:90. La invención también se refiere a una aplicación de la composición antes mencionada como un adhesivo para aglutinar material lignocelulósico tal como para la manufactura de tablero de madera comprimida, contrachapado de madera, tablero de fibras orientadas y similares. Descripción Detallada de la Invención En una modalidad de la invención se presenta una composición acuosa endurecible que comprende: (a) un polímero que contenga hidroxi; (b) un agente reticulante multifuncional que es cuando menos uno seleccionado del grupo consistente de un aldehido multifuncional y su derivado, y opcionalmente (c) un catalizador; en donde la proporción en peso de (a):(b) es de 95:5 a aproximadamente 10:90. Preferentemente la proporción en peso de (a): b) es de 90:10 a 25:75, y más preferentemente, la proporción en peso de (a).(b) es de 75:25:25 a 40:60. En otra modalidad de la invención se presenta una composición acuosa endurecible que consiste esencialmente de: (a) un polímero que contenga hidroxi; (b) un agente reticulante multifuncional que es cuando menos uno seleccionado del grupo consistente de un aldehido multifuncional y su derivado, y opcionalmente (c) un catalizador; en donde la proporción en peso de (a):(b) es de 95:5 a aproximadamente 10:90. Aquí la frase "consistente esencialmente de " significa que la composición puede contener componentes adicionales siempre que los componentes agregados no afecten materialmente (positiva o negativamente) las propiedades de la composición como aglutinante para productos de madera. En otra modalidad de la invención se presenta un producto compuesto que consiste de un material lignocelulósico y una composición acuosa endurecible, en el cual la composición acuosa endu recible consiste de: : (a) un pol ímero que contenga h idroxi; (b) un agente reticulante multifuncional que es cuando menos uno seleccionado del g rupo consistente de un aldehido multifuncional y su derivado , y opcionalmente (c) u n catalizador; en donde la proporción en peso de (a) : (b) es de 95 :5 a aproximada mente 1 0:90. El material lignocelulósico es tablero de madera comprimida , contrachapeado de madera o tablero de fibras orientadas. En otra modalidad de la invención es un método para formar un producto compuesto, que consiste en aplicar la composición acuosa endu recible al material lig nocelulósico. La concentración en la cual la composición acuosa endurecible se aplica al material lignocelulósico depende del tipo de aplicación . Una vez q ue la composición acuosa endu recible se aplica al material lig nocelu lósico, el producto preferentemente se calienta a cua ndo menos 90°C para su end urecimiento. Más preferentemente, el producto se ca lienta a cuando menos 1 05°C . Típicamente el producto se comprime d urante 1 el endurecimiento . La presión aplicada depende del tipo de producto que se va a manufactu rar. El producto tratado térmicamente entonces se enfría a la temperatu ra ambiente punto en el cual la composición cu rada muestra un fuerza adhesiva apreciable. La concentración del polímero que contiene hidroxi (a) en la composición acuosa curable es cuando menos 1 0% en peso. Preferentemente, la concentración es 25% en peso a 80% en peso. Más preferentemente, el rango de concentración es de 35% en peso a 65% en peso, en donde el % en peso se basa en el peso del contenido de sólidos en la composición acuosa endurecible. La concentración del agente reticulante multifuncional (b) en la composición acuosa endurecibles cuando menos 5% en peso. Preferentemente la concentración es de 15% en peso a 75% en peso. Más preferentemente el rango de concentración es de 25% a 65% en peso en donde el % en peso se basa en el peso del contenido de sólidos en la composición acuosa endurecible. Los polímeros que contienen hidroxi útiles en la presente invención incluyen alcohol polivinílico (PVOH) y copolímero de etanol con acetato de etilo u otros monómeros tales como por ejemplo, ésteres de vinilo. Otro grupo de polímeros que contienen hidroxi consiste de polisacáridos encontrados en las fuentes renovables tales como almidón vegetal, almidón de maíz o jarabe de maíz. En una modalidad de la invención se usa pVOH como polímero que contiene hidroxi. Preferentemente el PVOH tiene una viscosidad de hasta 10 centipoise en una solución acuosa al 4% a 20°C. Más preferentemente el PVOH tiene una viscosidad de 3.5 a 7.0 cps, y más preferentemente el PVOH tiene una viscosidad de 4.5 a 6.00 cps. La viscosidad se mide usando un viscosímetro Brookfield a 25°C. Preferentemente el PVOH tiene un peso molecular promedio numérico de hasta 85.000. Más preferentemente el PVOH tiene un peso molecular promedio numérico de hasta 5,000 a 55,000. y lo más preferentemente el PVOH tiene un peso molecular promedio numérico mayor de 7,000 a 23,000. En una modalidad de la invención el PVOH es acetato de polivinilo parcialmente hidroxilado es un copolímero de etanol y acetato de vinilo. Los tipos completamente hidrolizados de PVOH, esto es cuando menos 98% molar hidrolizado, proporcionan una lata resistencia tensil del producto final. Sin embargo esos tipos completamente hidrolizados se caracterizan por medio de una mayor viscosidad de las soluciones acuosas. Preferentemente el PVOH está hidrolizado en un 70 a un 98% molar. Más preferentemente, el PVOH está hidrolizado de 80 a 90% molar. Como reticulantes de polímeros que contienen hidroxi, se usan aldehidos multifuncionales en la presente invención. Esos aldehidos multifuncionales tienen cuando menos dos grupos aldehidos capaces de reaccionar con porciones de alcohol en la cadena de polímero y preferentemente no son poliméricos. Preferentemente el aldehido multifuncional no polimérico tal como cuando menos uno seleccionado del grupo consistente de glioxal, malonaldehído. succinaldehído, glutaraldehído, 2-hidroxiglutaraldehído, ß-metilglutaraldehído, pimelaldehído, suberaldehído, malealdehído, fumaraldehído, sebacaldehído, ftalaldehído, isoftalaldehído, tereftalaldehído, y aldehidos aromáticos sustituidos en el anillo. Más preferentemente el aldehido mulifuncional no olimérico es cuando menos un glioxal, glutaraldehíxo o dialdehído. Los aldehidos multifuncionales pueden ser reticulantes efectivos de compuestos que contengan hidroxi. sin embargo una desventaja de esa alta actividad puede ser una baja estabilidad del ligante debido a las reacciones del aldehido multifuncional con otros componentes de la composición antes del endurecimiento. Para prevenir esas reacciones indeseables puede usarse un derivado de aldehido multifuncional, esto es el aldehido multifuncional puede ser bloqueado por medio de la reacción con un agente bloqueante en la mayoría o todos los grupos del aldehido en el aldehido multifuncional antes de agregar a la composición, como se describe en las patentes norteamericanas nos.4,695,606; 4,625,029, y 4,656,296 cada una de las cuales se incorpora como referencia. El agente bloqueante inhibe al aldehido multifuncional de reaccionar con otros componentes antes d ela adición del catalizador y la aplicación a sustratos. Como tal sep refiere que el aldehido multifuncional se agregue al polímero que contiene hidroxi en forma bloqueada. Los agentes de bloqueo adecuados incluyen nucleófilos N, S y O, capaces de formar aductos con grupo aldehido. Ejemplos de nucleófilos N son urea, urea no cíclicas sustituidas (tales como ureas lineales tales como dimetil urea o ureas ramificadas tales como urea diiisopropilo), varias ureas cíclicas, carbamatos (tales como carbamato de isoproilo o metilo), así como aminas y amidas alifáticas. Los nucleófilos S adecuados son bisulfito de sodio o bisulfito de potasio. Ejemplos de nucleófilos O son monoalcoholes alifáticos, glicoles y polioles (esto es que contienen cuando menos tres grupos hidroxi). El poliol puede ser cualquiera de una amplia variedad de materiales incluyendo pero sin limitarse a etilenglicol, dietilenglicol, polietilengliol que tenga la fórmula HO(CHaCH20)nH en el cual n es 1 a aproximadamente 50, y similares y sus mezclas, cuando el agente de bloqueo es un nucleófilo O, el nucleófilo O es diferente al "polímero que contiene hidroxi" de la presente invención. Se prefiere usar un único tipo de aldehido bloqueado. Aquí el término "no polimérico" significa que si se forma el aldehido multifuncional en una reacción de polimerización, ese aldehido multifuncional tiene un peso molecular que es cuando menos el peso molecular asociado con los oligómero. Preferentemente el aldehido multifuncional tiene un peso molecular menor a 400 g/mol. Más preferentemente el aldehido multifuncional tiene un peso molecular menor a 250 g/mol. Las ureas cíclicas preferidas son las siguientes: en las cuales Ri, R2, R3, R4, R5, y Re pueden ser iguales o diferentes y pueden ser cada una H, OH, COOH, R, OR, o COOR en donde R es un grupo alquilo o un grupo alquilo sustituido con de 1 a 4 átomos de carbono; R7 puede ser H o una porción poliol tal como C2H4OH, CH2CH20(C2H40)1)H en donde b es 0 a IQ, CH2CH(OH)CH2OH, [CH2CH(CH3)O]0H en donde c es 1 a 10, y similares; y X puede ser C, O, o N; cuando X es O, R3 o R4 es cada una cero; cuando X es N, R3 o R4 es cero. Ejemplos típicos de esos compuestos incluyen pero no se limitan a etileno urea, propileno urea, uron, tetrahidro-5-(2-hidroxietil)-l,3,5-triazin-2-ona, 4,5- dihidroxi-2-imidazolidona, 4,5-dimetoxi-2-imidazolidinona, 4-metil etileno urea, 4-etil etileno urea, 4-hidroxietil etileno urea, 4,5-dimetil etileno urea, 4-hidroxi-5-metil propileno urea, 4-metoxi-5-metil propileno urea, 4-hidroxi-5,5-dimetil propilene urea, 4-metoxi-5,5-dimetil propileno urea, tetrahidro-5-(etil)-1 ,3,5- triazin-2-ona, tetra h id ro-5-(propil)-1 ,3,5-triazin-2-ona, tetrahidro-5-(butil)-l,3,5-triazin-2-ona, dihidro-5-metil-2(1 H,3H) pirimidinona, dihidro-5,5-dimetil-2(IH) pirimidinona, tetrahidro-4-5-metil-2 (1H) pirimidinona, tetrahidro-4-(2-hidroxietil)- 5, 5-dimetil-2 (IH) pirimidinona, y sus mezclas. Entre las ureas cíclicas adecuadas para usarse en la preparación de los condensados se encuentran las tetrahidropirimidinonas que se preparan a partir de urea, formaldehido, un aldehido que tenga cuando menos dos átomos de carbono y cuando menos un protón a, una cantidad catalítica de ácido, y un solvente. Otros polioles adecuados (esto es que contienen cuando menos tres grupos hidroxi) pueden usarse como agente bloqueante, tal como glicerina (para producir 2,3-hidroxi-5-hidroximetilo dioxano) así como glicoles derivados de glioxal poliméricos no alquilado o parcialmente alquilados tales como poli (N-l',2'-dihidroxietil-etileno urea), dextranos, monostearato de gliceril, ácido ascórbico, ácido eritróbico, ácido sórbico, palmitato de ascorbilo, ascorbato de calcio, sorbato de calcio, sorbato de potasio, ascorbato de sodio, sorbato de sodio, monoglicéridos de grasas comestibles o aceites o ácidos formadores de grasas comestibles, inositol, tartrato de sodio, tartrato de sodio potasio, monocaprato de glicerol, citrato de sorbosa de monoglicérido, alcohol polivinilico, a-D-metilglucosido, sorbitol, dextrosa y sus mezclas. Como se observa antes, se prefiere que el aldehido multifuncional se agrega al polímero que contiene hidroxi en la forma bloqueada. Como tal, preferentemente no se agregan compuestos amino libres agregados a la composición adhesiva de acuerdo con la invención. Los aldehidos multifuncionales bloqueados preferentemente tienen una capacidad de dilución en agua infinita y son estables a la gelificación durante un periodo de cuando menos un mes. Preferentemente, el agente bloqueante es una urea o una urea cíclica debido a que las resinas de glioxal bloqueada formadas son muy estables al proporcionar una larga vida de anaquel al la composición acuosa endurecible libre de formaldehído de esta invención. En esta modalidad de la invención, la composición acuosa endurecible libre de fomaldehído de esta invención pueden opcionalmente neutralizarse con una base. En particular los ajustadores de pH tales como hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, polietilenoimina (PEI) e hidróxido de potasio se agregan a la solución que contiene el agente reticulante para ß?ß?ß? el pH de la solución de agente reticulante antes de agregar la solución de agente reticulante al polímero que contiene hidroxi. El pH preferido para la solución de agente reticulante que se va a agregar al polímero que contiene hidroxi es de aproximadamente 1.5 a 7.5 y más preferentemente en el rango de aproximadamente 4.0 a 7.0 en el rango de aproximadamente 4.5 a 5.5 que es lo más preferido. En una modalidad de la invención, la composición acuosa endurecible libre de formaldehído de esta invención pueden opcionalmente contener aceleradores de endurecimiento (catalizadores). El catalizador de acuerdo con la presente invención se selecciona del grupo consistente de ácidos de Lewis, tales como cloruro de amonio, sulfato de amonio, sulfato de aluminio, cloruro de aluminio, nitrato de aluminio y ácido de Brónsted, tales como ácido p-toluensulfónico, ácido fosfórico y sus mezclas. Preferentemente el catalizador se agrega a una concentración de cuando menos 0.25%en peso. Más preferentemente, el catalizador se agrega en una concentración de 0.5% en peso a 5% en peso. El % en peso se basa en la cantidad de polímero que contiene hidroxi y el aldehido multifuncional. En una modalidad de la invención la composición acuosa endurecible incluye otros componentes, por ejemplo emulsificantes, plastificantes, agentes anti-espumantes, aditivos biocidas, anti-micóticos incluyendo, por ejemplo fungicidas e inhibidores de mohos, agentes promotores de la adhesión, colorantes, ceras, antioxidantes, inhibidores de corrosión, rellenos y extensores y sus combinaciones. Esos componentes y sus concentraciones útiles son conocidos en la técnica. Agentes de ligandos polidentados/acomplejantes pueden usarse pero se prefiere que la composición de adhesivos no incluya agentes de ligandos polidentados/acomplejantes. Los rellenos se agregan para controlar (aumentar) la viscosidad adhesiva. Se prefiere usar almidón como relleno. Más preferente es el uso de harina de trigo, harina de soya o combinaciones de diferentes harinas. Aunque los llenadores inorgánicos (tales como sílice o arcilla), se prefiere que la composición acuosa endurecible no tenga rellenos inorgánicos. Los extensores son preferentemente harinas de cáscara de nuez. Se prefiere el uso de harina de cáscara de nuez, harina de cáscara de pecana, harina de cáscara de coco o mezclas de diferentes cáscaras de nuez. El contenido de sólidos (también referidos aquí como "porcentaje de no volátiles) de composiciones adhesivas de la presente invención es preferentemente 30% en peso a 40% en peso, con preferencia particular de 35% en peso a 50% en peso. La composición acuosa endurecible d ela presente invención puede usarse como adhesivo para sustratos lignocelulósicos tales como madera. Un campo específico de aplicación es la adhesión de capas. Aplicaciones más específicas son los aglutinantes para el tablero de madera comprimida, adhesivos para pisos, paredes y techos; aglutinantes para textiles y no tejidos. Debe enfatizarse que los adhesivos de la presente invención son ventajosamente sistemas que también son libres de isocianato, y hasta una extensión sustancial, libre de formaldehído. EJEMPLOS El peso molecular promedio numérico de los polímeros se mide por medio de GPC usando estándares de poliestireno. Ejemplo 1 Control Se preparo solución de PVOH al agregar una cantidad suficiente de PVOH sólido (Celvol 502 de Celanese, hidrolizado un 88.5%) al agua para formar una solución al 35% en peso. Esta mezcla se agitó a 80°C hasta la completa disolución, y luego se enfrío a la temperatura ambiente. Se mezclaron 100 gramos de solución PVOH con 31 gramos de 40% de glioxal al 40% en peso. La composición final fue transparente, homogénea y tenía una capacidad de dilución en agua infinita. Sin embargo, se gelificó en 10 minutos a la temperatura ambiente. Este ejemplo muestra que el glioxal no bloqueado no puede usarse con soluciones concentradas de PVOH. Ejemplo 2 Preparación de glioxal bloqueado (1) Condensado de urea-glioxal (UG-1; proporción molar 1:3) A un matraz de 1 litro n tres bocas equipado con agitador mecánico, condensador de reflujo y termómetro se cargaron 225 gramos de glioxal (50% en peso y 30.0 gramos de urea. Calor bajo se aplico con agitación constante y la temperatura gradualmente aumento a 45°C. Después de 15 minutos, se obtuvo una solución uniforme. La mezcla de condensación se mantuvo a una temperatura constante de 45°C con agitación constante durante las siguiente 4.5 horas. Al final de este periodo, el pH de la solución fue 2.1. La mezcla de condensación se enfrío a 25°C y el pH se ajustó a 6.9 con hidróxido de sodio al 50%. El producto resultante (UG-1), un líquido transparente incoloro tenía 47% en peso de sólidos y una viscosidad de 270 cps. La composición fue estable durante cuando menos 3 meses. Ejemplo 3 Preparación de glioxal bloqueado (2) Condensado de urea-glioxal (UG-2; proporción molar 1:2) Se repitió el procedimiento del ejemplo 2 con la excepción de que se usaron 150 gramos de glioxal (40% en peso) y 30.0 g de urea. Al final de la cocción, la resina se neutralizó con hidróxido de sodio al 50% y luego se concentró al retirar el agua al vacío a 50°C. El producto resultante (UG-2) fue un líquido incoloro transparente con 63% en peso de sólidos, pH=6.3, y viscosidad de 960 cps. La composición fue estable durante cuando menos 3 meses. Ejemplo 4 Preparación de glioxal bloqueado (3) Condensado de urea-glioxal (UG-3; proporción molar 1:2) Se repitió el procedimiento del ejemplo 3 con la excepción de que al final de la cocción, la resina se neutralizó por medio de la adición lenta de 50% de polietilenoimina (PEI, de Aldrich, Mn=423). El producto resultante (UG-3) fue un líquido amarillo obscuro incoloro transparente con 56% en peso de sólidos, pH=6.2, y viscosidad de 460 cps. La composición fue estable durante cuando menos 3 meses. Ejemplo 5 400 gramos de solución acuosa 35% de PVOH (Celvol 502 de Celanese, hidrolizado al 88.5%) se mezclaron a la temperatura ambiente con 60 gramos de condensado UG-1 (ejemplo 2), a una proporción de 5:1 (en peso por sólidos). La composición de resina tuvo un pH de 6.5, 36% de sólidos y viscosidad de 2170 cps. Ejemplo 6 100 gramos de solución acuosa 35% de PVOH (Celvol 502 de Celanese, hidrolizado al 88.5%) se mezclaron a la temperatura ambiente con 372 gramos de condensado UG-1 (ejemplo 2), a una proporción de 1:5 (en peso por sólidos). La composición de resina tuvo un pH de 6.3, 44% de sólidos y viscosidad de 370 cps. Ejemplo 7 38 gramos de PVOH sólido (Celvol 502 de Celanese, hidrolizado al 88.5%) se agregaron a 212 grmaos de agua y se agitaron a 80°C hasta la completa disolución y luego se enfriaron a 50°C. 104 gramos de almidón de maíz se agregaron lentamente con agitación constante. La temperatura entonces se elevó a 65°C, y la lechada se agito durante 10 minutos, y luego se enfrió a 25°C. 225 gramos de UG-2 (Ejemplo 3) se agregaron a la lechada, y la composición se agito a 25°C durante 10 minutos. La composición se agito a 25°C durante 10 minutos. La composición final tuvo un pH igual a 5.7, 49% de sólidos y viscosidad de 1450 cps. Ejemplo 8 A 267 gramos de la composición del ejemplo 7, se agregaron 24 gramos de acetato de (poli)vinilo (VINAC DPN 217, de Air Products and Chemicals Inc.). La mezcla se agitó a 25°C durante 10 minutos. La composición final tuvo un pH = 5.7, 49% de sólidos, y viscosidad de 1460 cps. Ejemplo 9 El procedimiento del ejemplo 7 se repitió con la excepción de que UG-3 (ejemplo 4) se uso en vez de UG-2. La composición final tuvo un pH de 5.6, 47% de sólidos y viscosidad de 1150 cps. Ejemplo 10 A 179 gramos de la composición del ejemplo 9, se agregaron 21 gramos de acetato de poli(vinilo). La mezcla se agito a 25°C durante 10 minutos. La composición final tuvo un pH de 5.6, 47% de sólidos y viscosidad de 1160 cps. Ejemplo 11 Preparación y prueba de paneles de 3 capas de pino tipo Douglas-fir de 3/8" (9.52 mm) Las mezclas de adhesivos típicos contrachapados de madera dura contienen un catalizador un agente para el control de la viscosidad . Las composiciones de resina se mezclaron con harina de trigo Duram hasta que la viscosidad alcanzo aproximadamente 400 cps a 22°C . Se agrego 2% en peso de catalizador (n itrato de aluminio o nitrato de amonio) a cada composición . La mezcla resultante se agito bien . En una corrida típica , el tiempo entre el mezclado del adhesivo y su aplicación al sustrato fue de 30 min utos. La mezcla de adhesivo se aplico a un contrachapeado de álamo a una tasa de aplicación de 20 g por pie cuadrado. Esto corresponde a una tasa de 90 libras por cada 1 000 pies cuadrados de línea de ad hesivo doble (M DG L), que es típico en la ind ustria del chapado de madera dura . Las chapas ensambladas se colocaron en una prensa a 1 1 2.78°C y se comprimieron a próximamente 1 50 psi d urante 5 minutos. Observar que los paneles preparados con este tipo de adhesivo mostraron bajos resultados de adhesión inmediatamente después de salir de la prensa debido a la naturaleza termoplástica del ad hesivo. Las mejoras de adhesión se observan a media q ue el panel se enfría y se deja reposar a la temperatura ambiente du rante la noche. Como resina de control se usado una resina de urea-formaldeh ído ( U F) genérica de Dynea . , La resistencia al desga rre en seco y el % de fatiga de la madera se midieron por medio del método ANSI/HPVA HP- 1 -2004. Los resultados se dan en la tabla 1 .

Tabla 1. Propiedades de los paneles de chapado de madera dura de 3 capas Estos resultados muestran que las composiciones de la invención puedan usarse como adhesivos para chapado de madera. Los ejemplos 5 y 6 muestran que la proporción de PVOH:UG pueden variarse en un amplio rango. La comparación de los resultados de los ejemplos 7, 8 y 10 muestran que la adición de acetato de (poli)vinilo da como resultado en un aumento posterior de la fuerza adhesiva. Ejemplo 12 Preparación y pruebas de los compuestos MDF Las fibras de madera (fibras de pino tipo Ponderosa) se mezclaron con la composición aglutinante usando un mezclador de laboratorio de tambor rotatorio. La resina se roció sobre las composiciones de resina usando un atomizador con una carga de 8.0% de resina. Antes del rociado, las composiciones de resina se diluyeron hasta la viscosidad de 250-300 cps. Se uso nitrato de amonio como catalizador. El prensado caliente y el endurecimiento de los tableros de MDF se realizaron de la misma manera que los tableros de partículas. Las fuerzas de adherencia internas para los tableros de MDF se midieron de acuerdo con el método de prueba ASTM D-1037. Como resina de control, se uso un formaldehido de melamina-urea genérico (MUF) de Dynea. Los resultados de las pruebas al tablero de MDF se dan en la tabla 2. Tabla 2. Propiedades de los compuestos de MDF Esos resultados muestra que la composición libre de formaldehído de la invención puede usarse como un adhesivo para la aplicación de MDF, proporcionando una fuerza adhesiva comparable a los adhesivos a base formaldehído estándar. Ejemplo 13 Preparación y prueba para muestras de partículas Para probar las propiedades del adhesivo en el sobre el tablero de madera comprimida, las partículas de madera se mezclan con la composición aglutinante usando un mezclador de laboratorio de tambor rotatorio. La resina se rocía en las partículas de madera usando un atomizador de rocío a una carga de 6.0% de resina. El contenido de humedad se mantiene en 4.2%. Antes de rociar, las composiciones de resina se diluyen a la viscosidad de 250-300 cps. Se usa nitrato de amonio se usa como catalizador. El prensado en caliente se realiza durante 230 minutos a 171.11°C bajo una presión de 500 psi. Los tiempos del ciclo de prensado en caliente generalmente es corto al inicio y se eleva progresivamente hasta que se obtienen las condiciones de "endurecimiento total". El endurecimiento total se define como el punto cuando la fuerza adhesiva (IB) ya no aumenta al aumentar el tiempo de los ciclos de prensado en caliente. En el proceso secuencias de prensado en caliente, este punto puede estimarse por medio de verificación del grosor de los tableros terminados a medida que se remueven de la prensa. Cuando se completa cada ciclo de prensado caliente, los tableros terminados se enfrían a la temperatura y la humedad ambiente del laboratorio. Los tableros se dejan enfriar y equilibrar a esas condiciones durante un mínimo de 12 horas antes de las pruebas. Después del acondicionamiento los tableros se recortan y adaptan para formar ejemplares de prueba IB y los ejemplares se prueban de acuerdo con el método d e prueba ASTM D-1037.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES 1. Una composición acuosa endurecióle para adherir material lingocelulósico que contiene: (a) un polímero que contiene hidroxi; (b) un agente reticulante multi-funcional que es cuando menos seleccionado del grupo consistente de un aldehido multifuncional y un derivado, y opcionalmente (c) un catalizador; en el cual la proporción en peso de (a):(b) es de 95.5 a 10:90; en la cual el glioxal es un glioxal bloqueado con cuando menos uno seleccionado del grupo consistente de un nucleófilo S, nucleófilo O, urea, urea no cíclica substituida, carbamato, amina alifática y amida.
2. 2. La composición acuosa endurecible de la reivindicación 1, en la cual el polímero que contiene hidroxi es alcohol polivinílico.
3. 3. La composición acuosa endurecible de la reivindicación 2, en la cual el alcohol polivinílico está hidrolizado en una proporción de 70 a 98 % molar y se encuentra en una concentración de 35% en peso a 65% en peso, en donde el % en peso se basa en el peso del contenido de sólidos en la composición acuosa endurecible.
4. 4. La composición acuosa endurecible de la reivindicación 3, en la cual el alcohol polivinílico tiene una viscosidad de hasta 10 centipoise cuando se encuentra en una solución acuosa al 4% usando un viscosímetro Brookfield a 20°C.
5. 5. La composición acuosa endurecible de la reivindicación 3, en la cual el alcohol polivinílico tiene un peso molecular promedio numérico en el rango de 7000 a 85000.
6. 6. La composición acuosa endurecible de la reivindicación 1, en la cual el agente reticulante multifuncional se encuentra en una concentración de 15% a 75% en base al peso del contenido de sólidos de la composición acuosa endurecible.
7. 7. La composición acuosa endurecible de la reivindicación 6, en la cual el agente reticulante multifuncional es el glioxal es un glioxal bloqueado con cuando menos uno seleccionado del grupo consistente de urea, sorbitol y etilenglicol.
8. 8. La composición acuosa endurecible de la reivindicación 6, en la cual el pH se encuentra en el rango de aproximadamente 2.5 a 6.0.
9. 9. La composición acuosa endurecible de la reivindicación 2, en la cual el catalizador se selecciona del grupo consistente de cloruro de amonio, sulfato de amonio, ácido fosfórico, ácido p-toluensulfónico y sus mezclas.
10. 10. Un producto compuesto que comprende un material lignocelulósico y un adhesivo endurecido en el cual el adhesivo endurecido se prepara al endurecer una composición acuosa, que comprende: (a) un polímero que contiene hidroxi; (b) un agente reticulante multi-funcional que es cuando menos seleccionado del grupo consistente de un aldehido multifuncional y un derivado, y opcionalmente (c) un catalizador; en el cual la proporción en peso de (a):(b) es de 95:5 a 10:90; en el cual el material lignocelulósico es tablero de madera comprimida, contrachapado de madera, tablero de fibras de densidad media o tablero de fibras orientadas.
11. 11. El producto compuesto de la reivindicación 10, en el cual el polímero que contiene hidroxi es alcohol polivinílico.
12. 12. El producto compuesto de la reivindicación 11, en el cual el material lignocelulósico es contrachapeado de madera.
13. 13. El producto compuesto de la reivindicación 11, en el cual el material lignocelulósico es tablero de madera comprimida, tablero de fibras de densidad media o tablero de fibras orientadas.
14. 14. Un método para formar un producto compuesto que consiste en aplicar una composición acuosa endurecible a un material lignocelulósico y endurecerlo para formar el producto compuesto, en el cual la composición acuosa endurecible consiste de: (a) un polímero que contiene hidroxi; (b) un agente reticulante multi-funcional que es cuando menos seleccionado del grupo consistente de un aldehido multifuncional y un derivado, y opcionalmente (c) un catalizador; en el cual la proporción en peso de (a):(b) es de 95:5 a 10:90; en el cual el material lignocelulósico es tablero de madera comprimida, contrachapado de madera, tablero de fibras de densidad media o tablero de fibras orientadas.
15. 15. El método de la reivindicación 14, en el cual el polímero que contiene hidroxi es alcohol polivinílico.
16. 16. El método de la reivindicación 15, en el cual el material lignocelulosico es contrachapeado de madera.
17. 17. El método de la reivindicación 15, en el cual el material lignocelulosico es tablero de madera comprimida, tablero de fibras de densidad media o tablero de fibras orientadas.