BR112020012489A2

BR112020012489A2 - produto de madeira modificado e um processo para produção de referido produto

Info

Publication number: BR112020012489A2
Application number: BR112020012489-3A
Authority: BR
Inventors: Marco Fleckenstein; Vladimirs Biziks; Holger Militz; Carsten Mai; Duncan Mayes; Janne Pynnönen
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-11-24
Also published as: EP3727772A1; ZA202003715B; SE1751636A1; CL2020001544A1; JP2021506631A; EP3727772A4; SE541967C2; AU2018392896B2; AU2018392896A1; WO2019123230A1; JP7339256B2; RU2765891C2; CN111491768A; CA3082526A1; US20210016466A1; RU2020121393A; BR112020012489B1; RU2020121393A3; US11504877B2

Abstract

A presente invenção se refere a um processo para preparação de um produto de madeira modificado, em que a madeira é tratada com resina de baixo peso molecular com base sobre produtos de degradação de lignina. A presente invenção também se refere a um produto de madeira modificado produzido utilizando referido processo.

Description

”PRODUTO DE MADEIRA MODIFICADO E UM PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE REFERIDO PRODUTO“ Campo técnico da invenção

[0001] A presente invenção se refere a um processo para preparação de um produto de madeira modificado em que a madeira é tratada com resina de baixo peso molecular com base sobre produtos de degradação de lignina. A presente invenção também se refere a um produto de madeira modificado produzido utilizando referido processo. Antecedentes

[0002] Muitas espécies de madeira que não são tratadas são muito susceptíveis para influências provocadas pelo ambiente externo. Madeira não tratada que é exposta para umidade e/ou solo por períodos de tempos sustentáveis irá se tornar enfraquecida por ataques por vários tipos de microorganismos ou insetos. É, conseqüentemente, de importância tratar a madeira menos durável de maneira tal a aumentar sua resistência contra umidade e ataque fúngico. Em adição, madeira que é exposta para radiação Ultra Violeta é susceptível para a descoloração e deterioração.

[0003] Existe um número de diferentes métodos de tratamento que irão aumentar a resistência de madeira. Tratamentos químicos de madeira de maneira tal a aumentar a durabilidade e resistência biológica foram utilizados por um longo tempo. Muitos diferentes produtos químicos podem ser adicionados. Estes produtos químicos são normalmente chamados de fungicidas e eles irão proporcionar resistência de longo prazo para organismos que provocam deterioração da madeira. Se forem aplicados corretamente, eles podem estender a vida útil produtiva de madeiramento por cinco até dez vezes.

[0004] Um outro método conhecido para aperfeiçoar a resistência de madeira é o de tratar a madeira em altas temperaturas para termicamente modificar a madeira. Durante modificação por calor, determinados compostos orgânicos encontrados na madeira irão ser removidos e por intermédio disso diminui a possibilidade para fungos e podridão virem a prosperar sobre a madeira. Por conseqüência, por aquecimento de madeira para uma determinada temperatura, pode ser possível fazer as fibras ligno celulósicas menos apetitosas para fungos e insetos. Modificação por calor pode também aperfeiçoar as propriedades da madeira com respeito para umidade tanto líquida e quanto molhada, isto é, mais baixo conteúdo de umidade de equilíbrio, menos deformação de umidade, e resistência ao clima aperfeiçoada. Um potencial desvantajoso (negativo) de madeira termicamente modificada é o da redução em robustez (força) tanto em resistência ao encurvamento e quanto dureza de superfície como um resultado do processo de modificação que poderia limitar as áreas de aplicação e conduzir para mais rápida degradação de aparência.

[0005] Por décadas, resinas de fenol formaldeído de baixo peso molecular [phenol formaldehyde (PF)] com diferentes pesos moleculares médios foram aplicadas em modificação química de madeira. Espécimes de madeira são tratados com resinas de PF por intermédio de processos a vácuo ou de pressão a vácuo para se ter capacidade para incorporar as resinas para a estrutura de madeira. Os espécimes impregnados são então lentamente secos, de maneira tal que a resina é curada. Este processo de modificação aperfeiçoa a estabilidade dimensional e durabilidade da madeira impregnada, tornando a mesma adequada para ser utilizada para aplicações externas.

[0006] Houve significativo desenvolvimento relacionado para substituição parcial de fenol em resinas de PF e partes de resinas de PF com a utilização de lignina. A utilização primária das formulações tem sido como adesivos na fabricação de painel com base em madeira (por exemplo, madeira compensada, painéis de partículas e MDF). É comumente conhecido que lignina em sua forma básica não pode penetrar para a parede de célula de madeira, devido para o fato de seu peso molecular alto e os efeitos estéricos negativos da molécula de lignina. Até agora o estado da técnica, portanto, não visou em penetração de parede de célula e se concentrou sobre enchimento de lúmen, no melhor, para satisfazer os requerimentos de adesivos de madeira.

[0007] Lignina, um polímero aromático, é um maior (principal) constituinte, por exemplo, em madeira, sendo a fonte de carbono a mais abundante sobre a Terra perdendo unicamente para celulose. Em anos recentes, com desenvolvimento e comercialização de tecnologias para extrair lignina em uma forma altamente purificada, sólida e particularizada, a partir do processo de fabricação de polpa, atraiu significativa atenção como um possível substituto renovável para precursores químicos primariamente aromáticos no momento presente de fontes a partir da indústria petroquímica.

[0008] Lignina, sendo uma rede poliaromática, foi extensivamente investigada como um substituto adequado para fenol durante produção de resinas de fenol-formaldeído. Durante síntese de tais resinas, fenol, parcialmente substituído por lignina, é reagido com formaldeído na presença de catalisador tano básico ou quanto ácido para formar umas resinas aromáticas altamente de ligação cruzada denominadas novolacs (quando utilizando catalisadores ácidos) ou resoles (quando utilizando catalisadores básicos).

[0009] Existe, por conseqüência, uma necessidade para um produto de madeira modificado aperfeiçoado. Existe também uma necessidade para processos aperfeiçoados para preparação de produtos de madeira modificados. Sumário da invenção

[0010] A presente invenção apresenta um novo método de tratamento de produtos de madeira sólida com uma única resina de lignina de peso molecular baixo sintetizada para utilização em modificação de madeira e que foi descoberto aperfeiçoar a estabilidade de umidade, resistência ao clima e durabilidade biológica da madeira para um nível comparável para ou do que as resinas com base em fenol totalmente conhecidas.

[0012] Um outro objetivo da presente invenção é o de um produto de madeira modificado preparado em concordância com o método da presente invenção.

[0013] Estes objetivos e outras vantagens são conseguido/as pelo processo e pelo produto em concordância com as reivindicações de patente independentes.

[0014] A presente invenção se refere a um processo para preparação de um produto de madeira modificado, compreendendo as etapas de: a) provisão de lignina; b) degradação da lignina para produtos de clivagem de lignina; c) fracionamento dos produtos de clivagem de lignina; d) seleção de uma ou mais fração de produtos de clivagem de lignina; e) opcionalmente modificação quimicamente dos produtos de clivagem de lignina selecionados; f) preparação de uma resina de fenol- formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente; g) tratamento de madeira com a resina de fenol- formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente para obter um produto de madeira modificado.

[0015] O conteúdo de umidade da madeira a ser tratada no processo em concordância com a presente invenção é tipicamente de 0% até 15%, tal como de 8% – 12%.

[0016] A madeira a ser tratada no processo em concordância com o presente processo é madeira sólida e pode tanto ser madeira macia ou quanto madeira dura. Exemplos de madeira dura que pode ser modificada em concordância com a presente invenção incluem faia e bétula. A madeira a ser modificada em concordância com a presente invenção pode ser uma folheada, tal como uma folheada para utilização ou sendo utilizada em LVL (laminated veneer lumber) (madeira em lâmina folheada) ou madeira compensada.

[0017] A madeira a ser modificada em concordância com o presente processo pode ser não modificada precedentemente para o tratamento com a resina de fenol- formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente. Alternativamente, a madeira a ser modificada em concordância com a presente invenção pode ter sido modificada por outros meios precedentemente para o tratamento com a resina de fenol-formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente. Por exemplo, a madeira pode ter sido submetida para modificação térmica por aquecimento da 0 0 madeira em uma temperatura a partir de 160 C até 230 C em pressão atmosférica ou em uma temperatura a partir de 120 0 0 C até 230 C em uma pressão mais alta do que pressão atmosférica.

[0018] A etapa de degradação da lignina pode ser realizada utilizando métodos conhecidos no estado da técnica. Exemplos de tais métodos para degradação de lignina são degradação com catalisador (tais como bases ou ácidos), degradação com líquidos iônicos, pirólise [ver, por exemplo, Vasile et al. Cellulose Chem Technol 44 (2010), 353 – 363) e degradação por microondas.

[0019] A etapa de fracionamento dos produtos de clivagem de lignina pode ser realizada em concordância com métodos conhecidos no estado da técnica. Por exemplo, fracionamento por destilação a vácuo pode ser utilizada. Um outro exemplo de fracionamento é o de por extração líquido/líquido, em concordância com métodos conhecidos no estado da técnica.

[0020] Pelo menos 50% em peso da lignina utilizada em preparação de resina em concordância com a presente invenção foi degradada para produtos de clivagem de lignina. Preferivelmente, pelo menos 60% em peso, tal como pelo menos 70% em peso, pelo menos 80% em peso, pelo menos 90% em peso, pelo menos 90% em peso, pelo menos 95% em peso, pelo menos 98% em peso ou pelo menos 99% em peso da lignina utilizada em preparação de resina em concordância com a presente invenção foi degradada para produtos de clivagem de lignina. Preferivelmente, os produtos de clivagem de lignina possuem um peso molecular de menos do que 450 g/mol, tal como de menos do que 300 g/mol ou de menos do que 135 g/mol, tal como de menos do que 125 g/mol. Em uma concretização, a lignina é degradada para bio-óleos utilizando métodos conhecidos no estado da técnica.

[0021] A presente invenção também se refere para madeira tratada em concordância com o processo descrito aqui. Em uma concretização da presente invenção, a madeira tratada é madeira macia. Em uma concretização da presente invenção, a madeira tratada é madeira dura. Breve descrição dos desenhos

[0022] Figura 1: WPG depois de modificação química de madeira.

[0023] Figura 2: Volume de seção transversal dos espécimes devido para o fato de modificação química de madeira.

[0024] Figura 3: Estabilidade dimensional de espécimes modificados.

[0025] Figura 4: Absorção de água dos espécimes modificados comparada com espécimes não tratados

(Referência).

[0026] Figura 5: WPG dos espécimes de teste quimicamente modificados.

[0027] Figura 6: Volume de seção transversal dos espécimes depois de modificação química de madeira.

[0028] Figura 7: Estabilidade dimensional dos espécimes modificados.

[0029] Figura 8: Absorção de água dos espécimes modificados comparada com espécimes não tratados (Referência).

[0030] Figura 9: WPG de espécimes modificados com constituintes de bio-óleo.

[0031] Figura 10: Volume de seção transversal de espécimes modificados com constituintes de bio-óleo.

[0032] Figura 11: Estabilidade dimensional de espécimes de madeira modificados com constituintes de bio- óleo. Descrição detalhada

[0033] A lignina utilizada em concordância com a presente invenção é qualquer tipo de lignina, tal como lignina originada a partir de madeira dura, madeira macia ou plantas anulares. A lignina pode, por exemplo, se originar a partir do processo de Kraft ou do processo Organosolv. Preferivelmente, a lignina é uma lignina alcalina gerada, por exemplo, no processo de Kraft. A lignina pode então ser separada a partir do liquor negro por utilização do processo divulgado no pedido de patente internacional número WO 2006/031175.

[0034] Os produtos de clivagem de lignina utilizados em concordância com a presente invenção tipicamente possuem uma massa molar de menos do que 450 g/mol, tal como de menos do que 300 g/mol ou de menos do que 135 g/mol, tal como de menos do que 125 g/mol. Preferivelmente, os produtos de clivagem de lignina são polares, para facilitar penetração para a parede de célula de madeira. Preferivelmente, os produtos de clivagem de lignina utilizados em concordância com a presente invenção possuem suficiente funcionalidade, definida como a quantidade de posições livres sobre o anel aromático. Preferivelmente, os produtos de clivagem de lignina possuem pelo menos duas posições livres sobre o anel aromático, isto é, são bifuncionais. Os produtos de clivagem de lignina podem também ser trifuncionais, isto é, possuem três posições disponíveis para reação sobre o anel aromático.

[0035] O conteúdo de umidade da madeira a ser tratada no processo em concordância com a presente invenção é tipicamente de 0% até 15%. Preferivelmente, o conteúdo de umidade é a partir de 8% até 15%, tal como a partir de 8% até 12%. O conteúdo de umidade pode ser próximo para o ponto de saturação de fibra. O conteúdo de umidade e bem como o ponto de saturação de fibra de madeira podem ser determinados utilizando métodos conhecidos no estado da técnica.

[0036] Em uma concretização da presente invenção, o tratamento de resina é feito em pressão elevada, isto é, acima de 1 bar, durante temperatura normal ou temperatura 0 0 ambiente, tal como a partir de 20 C até 50 C ou a partir 0 0 de 20 C até 40 C. Em uma concretização, a pressão de tratamento de resina é desempenhada em vácuo ou em uma pressão mais baixa (menor) do que pressão atmosférica.

[0037] Os produtos de clivagem de lignina podem ser quimicamente modificados antes da síntese de resina. Exemplos de tal modificação química incluem hidroximetilação e hidroxietilação e podem ser realizadas utilizando métodos conhecidos no estado da técnica. Por exemplo, hidroximetilação de produtos de clivagem de lignina pode ser realizada sob condições de reação básicas. Adicionais exemplos de modificações químicas incluem desmetilação e fenolação, em concordância com os métodos conhecidos no estado da técnica.

[0038] Existem diversos métodos para preparação das resinas. Por exemplo, misturas de produtos de clivagem de lignina com resinas de baixo peso molecular de PF podem ser preparadas e utilizadas como resinas. Alternativamente, misturas de produtos de clivagem de lignina com fenol e subseqüente hidroximetilação. Alternativamente, hidroximetilação de produtos de clivagem de lignina (sem fenol) pode ser realizada. Alternativamente, a lignina degradada é utilizada na forma de bio-óleos com fenóis característicos e subseqüente hidroximetilação.

[0039] A resina utilizada no processo em concordância com a presente invenção pode ser preparada por adição de fenol e formaldeído para uma mistura compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente. Tipicamente, a quantidade de fenol adicionado é aproximadamente a mesma como a quantidade de produtos de clivagem de lignina, mas é apreciado que mais ou menos fenol pode ser adicionado dependendo de que tipo de composição de resina é desejado.

O aquecimento é tipicamente realizado em uma temperatura de 0 0 60 C – 95 C, tal como 700C – 850C por 2 horas – 8 horas, tal como 4 horas – 8 horas. A solubilidade em água da resina pode ser mensurada para determinar se a síntese de resina foi completada ou não.

[0040] A solução de resina utilizada quando de tratamento da madeira é normalmente uma solução aquosa contendo a partir de 1% em peso até 80% em peso de resina. Em uma concretização da presente invenção, a solução de resina contém a partir de 10% em peso até 15% em peso de resina, mas também concentrações mais altas podem ser utilizadas, tal como uma solução aquosa contendo 60% em peso – 80% em peso de resina. Destilação a vácuo suave pode ser utilizada se for desejável conseguir alto conteúdo de sólidos e baixas quantidades de formaldeído livre. O pH da solução de resina é geralmente em acima de pH 7, preferivelmente acima de pH 9, mais preferivelmente na faixa a partir de pH 9 até pH 11. A solução de resina pode opcionalmente conter adicionais componentes, tais como pigmentos, surfactantes, agentes de cura, estabilizadores de pH e retardantes de chama.

[0041] A solução de resina pode ser aplicada sobre a madeira por escovação, injeção, pulverização, por impregnação a vácuo, impregnação por pressão a vácuo, mergulho ou por imersão. A quantidade de resina aplicada sobre a madeira pode ser de 10 g/m2 – 400 g/m2, vantajosamente de 10 g/m2 – 150 g/m2, preferivelmente de 30 g/m2 – 100 g/m2, e o mais vantajosamente de cerca de 50 g/m2, quando calculada como endurecida a partir de matéria seca. A absorção de resina pode ser na faixa de 50 kg/m3 até 400 kg/m3 ou mais. A absorção de resina pode ser determinada por mensuração do peso aumentado da madeira depois de impregnação.

[0042] O tratamento de resina pode ser seguido por uma etapa de secagem e/ou de cura, na qual a madeira tratada com a resina de fenol-formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente é seca e/ou curada utilizando métodos conhecidos no estado da técnica. A secagem e/ou a cura podem ser desempenhadas em temperatura ambiente, tal como em temperatura ambiente, ou em temperatura elevada.

[0043] A madeira a ser tratada em concordância com a presente invenção pode opcionalmente ser densificada durante ou depois da modificação. A densificação pode ser feita por aplicação de pressão para a madeira. A densificação pode ser feita em uma pressão de 1 kg/cm2 – 3 kg/cm2 e a compressão máxima deveria ser de cerca de 10% da espessura da madeira.

[0044] Para a densificação opcional, é preferido aplicar tanto pressão e quanto calor, na medida em que esta combinação irá aperfeiçoar a densificação da madeira. A densificação pode ser feita off-line, on-line ou in-line, isto é, in-line com o processo em concordância com a presente invenção. Se densificação off-line é utilizada, é possível utilizar uma prensa a quente depois da etapa na qual a madeira é tratada com a resina de fenol-formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente. Se densificação in- line é utilizada, é possível utilizar sistemas com base sobre rolete ou placa. A densificação pode ser feita durante a ou separadamente a partir da etapa de modificação.

[0045] Por densificação da madeira, que é opcional no contexto da presente invenção, a superfície da madeira irá se tornar mais definida, isto é, as fibras sobre a superfície possuem menos tendência para reagir com umidade e reter sua forma original. Isto também conduz para tendência reduzida de afrouxamento de fibra sobre a superfície da madeira. A densidade de superfície e, por conseqüência, também a dureza da madeira irá também ser aperfeiçoada.

[0046] Se densificação da madeira é para ser realizada, é preferivelmente feita depois do processo de modificação da madeira, isto é, depois da etapa (g) do processo em concordância com a presente invenção.

[0047] A presente invenção também se refere para madeira tratada pelo processo em concordância com a presente invenção.

[0048] A madeira produzida pode ser utilizada para a produção de muitos diferentes produtos, tais como para a fabricação de revestimento de fachada, decoração, perfis de portas e janelas, postes de luz, pontões, marcenaria, mobiliário, etc.. Em vista de suas propriedades de resistência à umidade, a madeira é particularmente útil para utilização em aplicações nas quais é provável para ser exposta para umidade.

[0049] O termo “madeira” conforme utilizado aqui é definido como um componente de madeira sólida de qualquer tipo de espécies de madeira, incluindo folheados (laminados) de madeira, tais como laminados de madeira de madeira macia e de madeira dura que são fáceis para se impregnar. Exemplos Exemplo 1

[0050] Lignina foi clivada por utilização de hidróxido de sódio como catalisador. Os produtos de clivagem foram purificados por extração líquido-líquido com acetato de etila. O acetato de etila foi removido por utilização de um evaporador rotativo (Schmiedl et al. 2012). Os produtos de clivagem de lignina obtidos (35g) foram misturados com fenol (% em massa): exemplo 80_20 significa: 80% em massa de fenol e 20% em massa de produtos de clivagem lignina. Durante a etapa de resinificação 0,24 mol de formaldeído e 0,06 mol de hidróxido de sódio foram 0 adicionados. Resinificação: 65 C, 4h. O conteúdo de sólidos da resina depois de síntese foi de 35%. Uma resina de PF sintetizada (mesmas condições de reação) serviu como uma resina de referência (100_0). Amostras de alburno de faia (beech sapwood) não tratadas de 25x25x10 mm3 (radial x tangencial x longitudinal) foram impregnadas a vácuo (0,5 h, 100 mbar) e finalmente permaneceram na solução por 2h em pressão atmosférica. Os espécimes impregnados foram 0 lentamente secos em temperaturas crescentes (de 25 C até 0 103 C) por 96h antes que a resina fosse completamente 0 curada a 140 C por 1h. Volume de seção transversal (BC), ganho de percentagem em peso [weight-percent gain (WPG)], eficiência de anti- encolhimento/ intumescimento [anti- shrink/ swell efficiency (ASE)] e absorção de água (water uptake) foram mensurado/as. Para determinar a máxima absorção de água, as amostras foram impregnadas a vácuo por

30 min em 100 mbar em água. Finalmente, os espécimes permaneceram 24 h em água em pressão atmosférica.

[0051] O WPG dos espécimes impregnados com as resinas de PF, 80_20 e 60_40 não foram significativamente diferentes. Uma completa substituição de fenol (0_100) resultou em um WPG diminuído (Figura 1).

[0052] A estabilidade dimensional (Figura 3) dos espécimes modificados aumentou com aumento de conteúdo de fenol. Mas uma substituição de fenol de 40% (60_40) resultou em somente pequena diminuição em estabilidade dimensional comparada com a resina de PF.

[0053] Absorção de água (Figura 4) de espécimes modificados com resinas de PF, 80_20 e 60_40 foi muito similar sem nenhumas diferenças significativa. Uma substituição de 100% de fenol resultou em uma absorção de água aumentada comparada com espécimes modificados com a resina de PF de referência. Mas, a absorção de água foi ainda mais baixa comparada com madeira não modificada (Referência). Exemplo 2

[0054] Lignina de kraft foi liquefeita por utilização de catalisadores (zeólitos) e energia de microondas. Três resinas foram sintetizadas: resina de PF de referência (PF), 40% de fenol substituído (60_40) e 100% de fenol substituído (0_100). Para síntese de resina 0,64 mol de formaldeído e 0,04 mol de hidróxido de sódio foram 0 adicionados. Resinificação: 65 C, 4h. Conteúdo sólido das resinas foi de 30%. Espécimes de alburno de faia não tratados de dimensões de 25x25x10 mm3 (radial, tangencial, longitudinal) foram impregnados a vácuo (0,5h, 100 mbar) e finalmente resina na solução por 2h em pressão atmosférica. Os espécimes impregnados foram lentamente secos com 0 0 temperaturas em elevação (25 C até 103 C) por 96h antes 0 que a resina fosse completamente curada a 140 C por 1h. Volume de seção transversal (BC), ganho de percentagem em peso (WPG), eficiência anti- encolhimento/ intumescimento (ASE) e absorção de água foram mensurado/as. Para determinar a máxima absorção de água, as amostras foram impregnadas a vácuo por 30 min em 100 mbar em água. Finalmente, os espécimes permaneceram 24 h em água em pressão atmosférica.

[0055] O WPG dos espécimes modificados com as resinas de PF 60_40 foi similar (Figura 5). Uma substituição de fenol de 100% (0_100) provocou um WPG mais baixo comparado com espécimes modificados com resina de PF de referência.

[0056] A dimensão aumentada de espécimes depois de modificação química de madeira (volume) mostrou nenhumas diferenças significativas de espécimes modificados com resina de PF 60_40. Comparado com espécimes modificados com resina de PF, o volume de espécimes modificados com 100% de produtos de degradação foi mais baixo. Isto pode ser explicado por uma absorção diminuída de produtos de degradação de lignina pela parede de célula de madeira.

[0057] A estabilidade dimensional (Figura 7) de espécimes modificados mostrou que não existiram nenhumas diferenças significativas entre espécimes modificados com refina de PF de referência e 60_40. Os espécimes impregnados com 0_100 exibiram estabilidade dimensional reduzida.

[0058] Modificações com as resinas de PF, 60_40 e 0-100 resultaram em uma absorção de água diminuída comparada com espécimes não tratados. Absorção de água de espécimes modificados com PF e 60_40 foram bastante similares. Exemplo 3

[0059] Lignina é uma fonte potencial para aromáticos se suficientemente despolimerizada. Produtos de degradação de lignina mono-aromáticos detectados foram misturados (% em massa) para obter um bio-óleo biobaseado. A Tabela 1 mostra a composição de bio-óleo (% em massa).

Tabela 1: Composição dos constituintes de bio-óleo Fenóis mono-aromáticos em % em massa Harz Fenol Guaiacol Catecol o-Cresol p-Cresol A 6,0 22,5 66,2 2,0 3,3 B 12,0 48,0 36,0 0,0 4,0 C 18,2 45,5 36,4 0,0 0,0 D 33,5 11,5 35,5 3,0 17,0 E 50,3 12,2 18,8 3,3 15,5 F 54,7 0,0 1,8 4,9 38,6 G 57,8 0,6 0,0 4,2 37,3 H 100,0 0,0 0,0 0,0 0,0

[0060] As resinas foram sintetizadas por adição de formaldeído e hidróxido de sódio durante a resinificação (proporção molecular fenol:formaldeído:hidróxido de sódio = 1:1,5:0,1). o conteúdo de sólidos das resinas foi entre 31% e 38%. Amostras de alburno de pinho não tratadas com dimensões de 25x25x10 mm3 (radial, tangencial, longitudinal) foram impregnadas a vácuo (0.5h, 100 mbar) e finalmente permaneceram na solução por 2h em pressão atmosférica. Os espécimes impregnados foram lentamente 0 secos com temperaturas em elevação (25 C até 1030 C) por 0 96h antes que a resina fosse completamente curada a 140 C por 1h. Volume de seção transversal (BC), ganho de percentagem em peso (WPG), eficiência anti-encolhimento/ intumescimento (ASE) e absorção de água foram mensurado/as. Para determinar a máxima absorção de água, as amostras foram impregnadas a vácuo por 30 min em 100 mbar em água. Finalmente, os espécimes permaneceram 24 h em água em pressão atmosférica.

[0061] O WPG dos espécimes modificados com resinas A-C foi mais alto do que os espécimes modificados com resinas D–H (Figura 9). Isto pode ser explicado por um conteúdo sólido mais alto de resinas A–C de cerca de 20% comparado com resinas D–H.

[0062] Todas as resinas sintetizadas tiveram capacidades para penetrar para a parede de célula, mas em diferentes quantidades. Espécimes modificados com resina de PF de referência, resina G e H resultaram em valores de volume mais altos do que espécimes modificados com resinas A–E.

[0057] Espécimes modificados com as resinas A–E mostraram uma estabilidade dimensional significativamente mais baixa (Figura 11) do que espécimes modificados com resina de PF de referência (H). Isto pode ser explicado com absorção reduzida de resina pela parede de célula. Espécimes modificados com resinas F e G mostraram resultados comparáveis para espécimes modificados com resina de PF de referência. Isto mostra que bio-óleos específicos podem completamente substituir o componente de fenol em resinas de PF.

[0058] Em vista da descrição anteriormente detalhada da presente invenção, outras modificações e variações irão se tornar aparentes para aqueles peritos especializados no estado da técnica. Entretanto, deveria ser aparente que tais outras modificações e variações podem ser efetuadas sem se afastamento a partir do espírito e do escopo da presente invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Um processo para preparação de um produto de madeira modificado, compreendendo as etapas de: a) provisão de lignina; b) degradação da lignina para produtos de clivagem de lignina; c) fracionamento dos produtos de clivagem de lignina; d) seleção de uma ou mais fração de produtos de clivagem de lignina; e) opcionalmente modificação quimicamente dos produtos de clivagem de lignina selecionados; f) preparação de uma resina de fenol- formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente; g) tratamento de madeira com a resina de fenol- formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente para obter um produto de madeira modificado.

2. Um processo de acordo com a reivindicação 1, em que a lignina é degradada por utilização de hidróxido de sódio como catalisador ou por utilização de um catalisador e energia de microondas.

3. Um processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, em que os produtos de clivagem de lignina são quimicamente modificados antes da etapa c) por hidroximetilação.

4. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 3, em que a madeira possui um conteúdo de umidade de cerca de 12%.

5. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 4, em que a lignina é lignina de kraft.

6. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 5, em que a madeira foi termicamente modificada precedente para modificação com a resina de fenol-formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente.

7. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 6, em que a madeira é densificada durante ou depois de tratamento com a resina de fenol- formaldeído compreendendo os produtos de clivagem de lignina opcionalmente modificados quimicamente.

8. Um produto de madeira modificado obtenível pelo processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 – 7.

9. Um produto de madeira modificado acordo com a reivindicação 8, em que a madeira é uma madeira macia ou uma madeira dura.

10. Utilização de um produto de madeira modificado conforme definido nas reivindicações 8 ou 9 para a fabricação de revestimento de fachada, decoração, perfis de portas e janelas, postes de luz, pontões, marcenaria ou mobiliário.

1 / 11

50 Ganho de percentagem

40 em peso [%]

30 20 10 0 PF 80_20 60_40 0_100 Produtos de degradação de fenol_lignina [% em massa]

Figura 1.

2 / 11

25 20 Volume [%]

15 10 5 0 100_0 80_20 60_40 0_100 Produtos de degradação de fenol_lignina [% em massa]

Figura 2.

3 / 11

80 intumescimento [%]

60 Eficiência de anti

40

20

0 PF 80_20 0_100 Produtos de degradação de fenol_lignina [% em massa]

Figura 3.

4 / 11

96 Absorção de água [%]

80 64 48 32 16 0 100_0 80_20 60_40 0_100 Referência Produtos de degradação de Lignina_lignina [% em massa]

Figura 4.

5 / 11

40 Ganho de percentagem

30 em peso [%]

20 10 0 PF 60_40 0_100 Produtos de degradação de fenol_lignina [% em massa]

Figura 5:

6 / 11

25 20 Volume [%]

15 10 5 0 100_0 60_40 0_100 Produtos de degradação de fenol_lignina [% em massa]

Figura 6.

7 / 11

80

60 intumescimento [%] Eficiência de anti

40

20

0 PF 60_40 0_100 Produtos de degradação de fenol_lignina [% em massa]

Figura 7.

8 / 11

Absorção de água [%] 120 100 80 60 40 20 0 PF 60_40 0_100 Referência Produtos de degradação de fenol_lignina [% em massa] Figura 8.

9 / 11 80 70 Ganho de percentagem em 60 50 peso [%] 40 30 20 10 0

A B C D E F G H Figura 9.

10 / 11 20 16 Volume [%] 12 8 4 0

A B C D E F G H Figura 10.

11 / 11 80 70 intumescimento [%] 60 Eficiência de anti 50 40 30 20

A B C D E F G H Figura 11.