I.N.P.1. REPUBLICA ARGENTINA
(41) FECHA PUBLICACION SOLICITUD: BOLETIN W:
(61) ADICIONAL A: (62) DIVISIONAL DE:
[gJ (12)
PATENTE DE INVENCION
D MODELO DE UTILIDAD
I
(71)
SOLICITANTE(S): INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGiA INDUSTRIAL· INTI
(72) INVENTOR(ES): FERRE, OMAR. BACIGALUPE, ALEJANDRO.
(74) AGENTE: 2013
(54) TITULO DE LA iNVENCION: UNA FORMULACION DE MATERIAL ADHESIVO ACUOSO A BASE DE CONCENTRADO PROTEICO DE SOJA DE APLICACION EN LA PRODUCCION DE LAMINADOS Y/O AGLOMERADOS DE MADERA, Y PROCEDIMIENTO PARA LLEVAR A CABO DICHO MATERIAL ADHESIVO
(57) RESUMEN:
resultado del procedimiento propuesto es un adhesivo a base de un material renovable, no t6xico y rentable
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para la producci6n de laminados y/o aglomerados de maderas duras y blandas, preferentemente para usa
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en interiores. La formulaci6n del adhesivo comprende una resina epiclarhidrina - bisfenal A; y
MEMORIA DESCRIPTIVA
DE
,
LA PATENTE DE INVENCION
"UNA FORMULACION DE MATERIAL ADHESIVO ACUOSO A BASE DE CONCENTRADO PROTEICO DE SOJA DE APLICACION EN LA
PRODUCCION DE LAMINADOS V/O AGLOMERADOS DE MADERA, Y PROCEDIMIENTO PARA LLEVAR A CABO DICHO MATERIAL ADHESIVO"
INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGiA INDUSTRIAL INTI
FERRE,OMAR BACIGALUPE, 'ALEJANDRO
Par el,plaza de 20 AN OS
2 CAMPO DE APLICACION
La presente invenci6n se refiere a un adhesivo acuoso alcalino, particularmente a una formulaci6n de un material adhesivo y a un procedimiento para preparar dicho adhesivo a partir de concentrado proteico de soja (CPS) modificado con resina epoxi del tipo bisfenol A, 0 diglicidil eter de bisfenol A (DGEBA). La resina epoxi bisfenol A es utilizada como agente de entrecruzado para la protefna de la soja, logrando dicha resina aumentar el poder de adhesi6n. EI resultado del procedimiento propuesto es un adhesivo a base de un material renovable, no t6xico y rentable para la producci6n de laminados y/o aglomerados de maderas duras y blandas, preferentemente para uso en interiores.
ARTE PREVIO DE LA INVENCION Y VENTAJAS SOBRE EL MISMO
Es sabido que grandes cantidades de adhesivos son utilizados anualmente para la producci6n de aglomerados y laminados y en donde los adhesivos derivados del petr61eo y a base de protefna de soja son dos tipos de adhesivos utilizados para estas aplicaciones.
Los adhesivos a base de protefna de soja son conocidos por tener menor poder de adhesi6n en comparaci6n con los derivados del petr6leo, como por ejemplo, las resinas urea-formaldehfdo. Sin embargo, en este ultimo caso, tanto en la fabricaci6n del adhesivo como en las tareas posteriores realizadas sobre aglomerados y laminados (corte, pulido, etc.) se libera formaldehfdo,
. altamente t6xico, en cantidades que pueden superar los valores permitidos por
. 24/06/1997, referida a un recubrimiento, el componente B de la resina es una
poliamida sintetizada a partir de los grupos carboxilo de un acido graso con un "
agente dador de grupos amino. A pesar de existir similitudes entre las reacciones de curado, existen diferencias entre la poliamida del acido graso y las proteinas del CPS, tanto en su estructura quimica, como en el origen de ambas materias primas.
La publicaci6n de patente japonesa JP 5212705(A) (DESOWAG MATERIALSCHUTZ) publicada el 24 de agosto de 1993, si bien menciona e! uso de Bisfenol, divulga un metodo de obtenci6n de un agente preservante para maderas y no utilizado como adhesivo. EI trabajo mencionado utiliza lecitina de soja, el mismo es un fosfolipido. Nuevamente, el CPS utilizado no contiene lipid os de ningun tipo en su composici6n. Por otra parte, la patente alega el uso de fenol y de bisfenol, pero no de DGEBA. Adicionalmente la publicaci6n de patente china CN101302417A (YANLU L1) del 12 de noviembre de 2012, divulga un adhesivo de soja desarrollado sin utilizaci6n del DGEBA.
Finalmente, el documento de patente GB809332A (ELMENDORF ARMIN) del 25 de febrero de 1959, divulga la producci6n de tableros a partir de componentes lignocelul6sicos. Dicha patente aconseja el uso de proteina de soja como adhesivo para la fabricaci6n de los tableros, pero no hace menci6n ni al metodo ni alas materias primas utilizadas para la fabricaci6n del adhesivo.
A fin de demostrar las ventajas del presente adhesivo frente al adhesivo utilizado mayormente en la actualidad, se lIev6 a cabo la preparaci6n de un adhesivo acuoso alcalino a base de CPS sin modificar (al que mencionaremos como CPS-SM), de acuerdo a los tiempos y RPM mostradas en la Tabla 1, siendo la proporci6n de protefna CPS, en forma preferente del 62%. Las concentraciones de las materias primas se mencionan en pphr (Partes por cien de caucho).
Componente
CPS H2O NaOH 50% H2O NaOH 50% TOTAL
Masa (pphr)
100 500 15 20 15 650
Tiempo (min)
Agitaci6n (RPM)
5
300
5
350
10
350
20
En el primer paso, se mezcl6 a 300 RPM el CPS s6lido con 500 pphr de agua, a temperatura ambiente, durante 5 minutos; luego, se agreg6 la primera porci6n de la soluci6n de Hidr6xido de Sodio, NaOH, junto con el resto del agua H20, y se dej6 mezclar durante 5 minutos a 350 RPM. Por ultimo, se agreg6 la segunda parte de la soluci6n al 50% de NaOH, mezclando durante 10 minutos, y manteniendo las 350 RPM del paso anterior.
EI pH del adhesivo obtenido fue de 13 y la viscosidad de 18.000 cp,
medido con un viscosfmetro Brookfield modelo RVT con la geometrfa #6 a 25°C.
Seguidamente se lIev6 a cabo la preparaci6n del adhesivo acuoso alcalino a base de CPS, modificado con epoxi del tipo bisfenol A (al que
lIamaremos CPS-EA) tal como el I9ropuesto en la presente invenci6n, y en
Componente
CPS H2O NaOH 50% H2O NaOH 50% Epoxi T ensioactivo cati6nico TOTAL
Masa Tiempo
(pphr) (min.)
100 5
500
15 5
20
15
10
20
10 0,5
Agitaci6n (RPM) 300
350 350
350
670
30
Si bien en los ejemplos de realizaci6n se utilizaron revoluciones de 350
EI pH del adhesivo obtenido es de 13 y la viscosidad es de 20.000 cp, medido con un viscosfmetro Brookfield modelo RVT con la geometrfa #6 a 25°C.
Seguidamente, y a fin de comparar los resultados de ambos adhesivos,
con y sin incorporaci6n de resina epiclorhidrina bisfenol A, se procedi6 a preparar probetas de pine de acuerdo a la Norma IRAM 45054, "Adhesivos para estructuras de madera bajo carga", aplicadas en prensa hidraulica a 25 Kg/cm2 de presi6n, a 70° C y durante 70 minutos.
Luego de retirar las probetas de la correspondiente prensa, se dejaron
estabilizar durante 7 dfas a 23°C ± 2°C de temperatura y 50% ± 5% de
humedad. Finalmente se traccionaron las probetas de ambas muestras en un
dinam6metro a fin de registrar el valor de adhesi6n en MPa, obteniemdose los resultados de la siguiente Tabla 3.
Tipo de adhesivo
Adhesion (MPa)
Desvio Estandar
(MPa)
CPS-SM
1,3
0,4
CPS-EA
2,5
0,2
.
Tipo de Ruptura
Cohesiva del adhesivo
Cohesiva del sustrato
Proporcion Epoxi (PPHR)
Adhesion (MPa)
0
1,3
5
1,8
10
2,1
15
2,4
20
2,5
25
2,2
30
2,3
,
que el excesivo entrecruzamiento disminuye la adhesion.
Se observa asimismo que alas 20 pphr de resina epoxi se obtienen los valores maximos de adhesion, por 10 que se tomara esa proporcion como optima para la formulacion del adhesivo.
EI adhesivo CPS-EA puede ser modificado a futuro mediante la adicion de diferentes agentes, por ejemplo, cargas inertes 0 reforzantes, agentes de curado, poliamidas, antiespumantes, soluciones buffer, inhibidores, biocidas y/o colorantes dependiendo de las propiedades que se quieran obtener. Estos son aditivos conocidos y ampliamente utilizados en el rubro.
Habiendose descrito y determinado la naturaleza y alcance de la presente invenci6n y la manera que la misma ha de ser lIevada a la practica, se declara en 10 que se reivindica como invenci6n y de propiedad exclusiva:
1. UNA FORMULACION DE MATERIAL ADHESIVO ACUOSO A BASE DE CONTENTRADO PROTEICO DE SOJA DE APLlCACION EN LA PRODUCCION DE LAMINADOS Y/O AGLOMERADOS DE MADERA caracterizada por comprender una resina epiclorhidrina - bisfenol A; y concentrado de protefna de soja; siendo la proporci6n de resina epiclorhidrina - bisfenol A es de 0 a 30 pphr.
2. UNA FORMULACION DE MATERIAL ADHESIVO ACUOSO A BASE DE CONTENTRADO PROTEICO DE SOJA de acuerdo a la reivindicaci6n 1, caracterizada porgue la proporci6n de resina epiclorhidrina - bisfenol A es de 20 pphr.
3. PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACION DEL MATERIAL ADHESIVO A BASE DE CONTENTRADO PROTEICO DE SOJA de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porgue comprende lIevar cabo las etapas de : a. mezclar en un rango de 100-500 RPM el concentrado de protefna de soja con 500 pphr de agua, a un rango de temperatura de 0° a 50°C, durante 10 minutos; b. agregar una primera porci6n de soluci6n de 50% de NaOH, junto con agua H20; c. mezclar durante 5 minutoSv8 350 RPM;
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e la Propledad Industrial
atricula N° 2013
Of propiedad lntelectual
Disposlcl6n 367/2009
INTI-Gerencla General operatlva
Adhesivo acuoso a partir de concentrado proteico de soja (CPS) modificado con resina epoxi del tipo bisfenol A, utilizado como agente de entrecruzado para la protefna de la soja; logrando dicha resina aumentar su poder de adhesi6n al utilizarse en la producci6n de laminados y/o aglomerados de madera. EI resultado del procedimiento propuesto es un adhesivo a base de un material renovable, no t6xico y rentable para la producci6n de laminados y/o aglomerados de maderas duras y bland as, preferentemente para uso en interiores. La formulaci6n del adhesivo comprende una resina epiclorhidrina bisfenol A; y concentrado de protefna de soja; siendo la proporci6n de resina epiclorhidrina - bisfenol A es de 0 a 30 pphr.
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