ES2330888T3 - Obtencion de materiales de lignocelulosa modificados. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la obtención de materiales de lignocelulosa modificados, que comprende a) la impregnación del material de lignocelulosa con una composición acuosa, que contiene i), al menos, un compuesto nitrogenado reticulable así como ii), al menos, una substancia que catalice la reticulación, b) el tratamiento del material de lignocelulosa, impregnado, a temperatura elevada para la eliminación del agua y para la reticulación del compuesto nitrogenado reticulable, comprendiendo la etapa b) del procedimiento, al menos, un tratamiento del material de lignocelulosa, impregnado, con vapor de agua recalentado, presentando el vapor de agua recalentado una temperatura de 105ºC como mínimo.
Description
Obtención de materiales de lignocelulosa
modificados.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la obtención de materiales de lignocelulosa
modificados, según el cual se impregna el material de lignocelulosa
en primer lugar con una composición acuosa, que contiene, al menos,
un compuesto nitrogenado reticulable y, al menos, una substancia
catalizadora de la reticulación, y el material impregnado de
lignocelulosa se somete a continuación a un tratamiento a una
temperatura más elevada para la eliminación del agua y para la
reticulación del compuesto nitrogenado reticulable.
Los materiales de lignocelulosa, de manera
especial la madera, así como también otros materiales de
lignocelulosa, tales como el bambú, las fibras naturales y
similares, son interesantes para muchas aplicaciones como materiales
estructurales y materiales de construcción. Constituye un
inconveniente el que la capacidad natural de adherencia a largo
plazo de estos materiales queda influenciada negativamente, tanto
bajo la acción de la humedad así como, también, como consecuencia
de las modificaciones del contenido en humedad en la atmósfera
circundante. Esto se debe a la propiedad que tienen los materiales
de lignocelulosa de intercalarse en contacto con el agua o en
atmósfera humedecida con agua y de desprenderse de nuevo en
atmósfera seca. El hinchamiento o bien la contracción producidos
por este motivo y la carencia de estabilidad dimensional de los
materiales, relacionada con lo anterior, no solamente es indeseable
para muchas aplicaciones, sino que, en un caso extremo, puede
conducir a una destrucción del material por medio de la formación de
fisuras. Por otra parte, estos materiales son atacados en estado
húmedo por microorganismos degradadores de la madera o que producen
un color en la madera, lo cual hace necesario en muchos casos el
acabado de estos materiales con fungicidas o con biocidas.
Independientemente del aspecto de costes, un acabado de este tipo
constituye así mismo un inconveniente desde el punto de vista del
medio ambiente.
Para mejorar la conservación y la estabilidad
dimensional se someten frecuentemente a la madera y a los materiales
basados en lignocelulosa comparable, a un hidrofugado, por ejemplo
por medio de un tratamiento con agentes de impregnación que
contienen ceras. De este modo, se dificulta una penetración en los
poros del material, se mejora la estabilidad dimensional de estos
materiales y se reduce el peligro de un ataque por parte de los
hongos o de las bacterias.
Se ha propuesto mejorar la estabilidad
dimensional de la madera y de los materiales de madera, tales como
placas de virutas y las placas de fibra, y su resistencia frente a
los organismos destructores de la madera por medio de la
acetilación de las partículas de madera con ayuda de anhídridos, tal
como el anhídrido del ácido acético (véase la publicación
EP-A 213252 y la literatura allí citada así como la
publicación de los autores Rowell et al., Wood and Fiber
Science, 21 (1), páginas 67-79). Los elevados costes
del tratamiento y el olor característico desagradable del material,
tratado de este modo, constituyen un inconveniente de tal manera,
que estas medidas no se han impuesto en el mercado.
Se conoce por la publicación "Treatment of
timber with water soluble dimethylol resins to improve the
dimensional stability and durability", aparecida en Wood Science
and Technology 1993, páginas 347-355, el tratamiento
de la madera con un agente de impregnación para mejorar las
propiedades de contracción y de hinchamiento de la misma así como
para mejorar la resistencia contra los hongos y contra los insectos,
cuyo agente de impregnación está constituido por una solución
acuosa de dimetiloldihidroxietilenurea (DMDHEU o
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2)
y por un catalizador. A temperatura elevada tiene lugar una
reacción de la DMDHEU consigo misma y con la madera. De este modo,
fueron ensayados cuerpos de madera con unas dimensiones de 20 mm x
20 mm x 10 mm. El procedimiento descrito sólo puede ser aplicado a
cuerpos de madera de pequeñas dimensiones puesto que estos cuerpos
de madera tienen tendencia a la formación de fisuras cuando las
dimensiones son mayores.
La publicación WO 2004/033170 describe un
procedimiento para mejorar la dureza superficial de la madera, según
el cual se impregna un cuerpo de madera no tratado con una solución
acuosa, que contiene un compuesto nitrogenado reticulable elegido
entre el grupo constituido por la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
modificada con un alcohol con 1 hasta 5 átomos de carbono, con un
poliol o con sus mezclas, en caso dado la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2,
la
1,3-dimetil-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2,
la dimetilolurea, la bis(metoximetil)urea, la
tetrametilolacetilendiurea, la
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidinona-2
o la metilolmetilurea a título de otro agente de impregnación y un
catalizador que provoque la reticulación de estos compuestos, y a
continuación se endurece a temperatura elevada el cuerpo de madera
impregnado, con mantenimiento de condiciones húmedas.
Se conoce por la publicación WO 2004/033171 un
procedimiento similar, según el cual la solución de impregnación
contiene una
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinona,
una 1,3-bis(hidroximetil)urea, una
1,3-bis(metoximetil)urea, una
1-hidroximetil-3-metilurea,
una
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona,
una
1,3-dimetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
o una tetra(hidroximetil)acetilendiurea, modificadas
con alcanoles o con polioles.
La publicación PCT/EP 2006/004020 (que
corresponde a la solicitud de patente alemana anterior
102005020387.6) describe el tratamiento superficial de cuerpos
moldeados constituidos por madera modificada o constituidos por
materiales de madera modificados o de otros materiales constituidos
por materiales de lignocelulosa modificados, habiendo sido
impregnados y reticulados previamente con compuestos nitrogenados
reticulables el material de madera modificado o bien el material
modificado constituido por el material de lignocelulosa, de manera
similar a la de las publicaciones WO 2004/033170 y WO
2004/033171.
La publicación PCT/EP 2006/004019 (que
corresponde a la solicitud de patente alemana anterior
102005020386.8) describe materiales de madera modificados, que han
sido impregnados y reticulados con una composición reactiva a base
de compuestos nitrogenados reticulables, que contiene, además de, al
menos, un compuesto nitrogenado reticulable, al menos un material
de efecto en estado disuelto o dispersado.
La publicación PCT/EP 2006/004016 y la
publicación PCT/EP 2006/004014 (que corresponden a las solicitudes
de patente alemanas anteriores 102005020390.6 y 102005020389.2)
describen materiales de madera modificados, que han sido
impregnados y reticulados con una composición reactiva, que
contiene, además de, al menos, un compuesto nitrogenado
reticulable, un componente hidrófobo, dispersado.
La publicación PCT/EP 2006/001979 (que
corresponde a la solicitud de patente alemana anterior
102005010042.2) describe materiales de madera modificados
constituidos por materiales de madera finamente divididos, en los
cuales se impregna el material de madera finamente dividido con una
composición reactiva a base de compuestos nitrogenados reticulables
y se somete a un proceso de moldeo, en el que se lleva a cabo
simultáneamente una reticulación. De igual modo, la reticulación
puede llevarse a cabo como paso previo al proceso de moldeo.
La publicación PCT/EP 2006/001980 (que
corresponde a la solicitud de patente alemana anterior
102005010041.4) describe materiales de madera modificados, que
presentan, al menos, una capa delgada de enchapado pegada
superficialmente con un soporte o con otras láminas de enchapado,
llevándose a cabo la impregnación de la capa de enchapado con una
composición reactiva a base de compuestos nitrogenados reticulables,
efectuándose el encolado y pegándose para dar un enchapado.
La publicación PCT/EP 2006/004015 (que
corresponde a la solicitud de patente alemana anterior
102005020388.4) describe materiales de madera modificados, que son
impregnados y reticulados con una composición reactiva, que
contiene
- a)
- al menos un compuesto V, de bajo peso molecular, que presente, al menos, dos grupos, enlazados con N, de la fórmula CH_{2}OH y/o un grupo 1,2-bishidroxietano-1,2-diilo, que puente dos átomos de nitrógeno, y
- b)
- al menos un oligoalquilenéterpoliol o un polialquilenéterpoliol P con, en promedio, al menos 2 grupos OH, especialmente entre 2 y 6 grupos OH por cada molécula, que presente, al menos, un grupo alifático o cicloalifático divalente o polivalente con, al menos, 3 átomos de carbono, especialmente con 3 hasta 10 átomos de carbono, y/o
- c)
- un producto de la reacción de un compuesto V, de bajo peso molecular, con el polialquilenéterpoliol.
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Los procedimientos de modificación, que han sido
citados precedentemente, no son satisfactorios en parte en lo que
se refiere a la fijación obtenida del agente de modificación en el
material de lignocelulosa, tratado con el mismo, especialmente en
el caso de elevados grados de carga de compuesto nitrogenado. De
este modo, la parte del agente de modificación, no fijada, puede
ser arrastrada por lavado poco a poco cuando se produce un contacto
con el agua, con lo cual se pierden en parte de nuevo las mejoras
ventajosas de las propiedades del material, conseguidas por medio
de la impregnación. El material puede requerir, prematuramente, un
tratamiento ulterior.
Así mismo, es indeseable un arrastre por lavado
del agente de modificación desde el aspecto de la protección del
medio ambiente. Por otra parte tampoco es siempre satisfactoria la
emisión de formaldehído, especialmente con ocasión de elevados
grados de carga de compuesto nitrogenado reticulable.
Por lo tanto, la presente invención tiene como
tarea poner a disposición un procedimiento para la modificación de
materiales de lignocelulosa, en particular de madera y especialmente
de cuerpos de madera de gran formato, que supere los inconvenientes
del estado de la técnica, aquí citados.
De manera sorprendente, se ha encontrado que
esta tarea se resuelve por medio de la impregnación de un material
de lignocelulosa con una solución acuosa de un compuesto nitrogenado
reticulable y, a continuación, por medio del tratamiento con vapor
vivo, presentando el vapor vivo una temperatura de 105ºC como
mínimo. Un primer objeto de la invención consiste, por
consiguiente, en un procedimiento para la obtención de materiales de
lignocelulosa modificados, que comprende
- a)
- la impregnación del material de lignocelulosa con una composición acuosa, que contiene i), al menos, un compuesto nitrogenado reticulable así como ii), al menos, una substancia que catalice la reticulación,
- b)
- el tratamiento del material de lignocelulosa, impregnado, a temperatura elevada para la eliminación del agua y para la reticulación del compuesto nitrogenado reticulable,
comprendiendo la etapa b) del
procedimiento un tratamiento del material de lignocelulosa,
impregnado, con vapor de agua recalentado, presentando el vapor de
agua recalentado una temperatura de 105ºC como
mínimo.
\vskip1.000000\baselineskip
Los materiales de lignocelulosa, impregnados por
medio del procedimiento de conformidad con la invención, se
caracterizan por una fijación muy buena del agente de modificación.
Los materiales de lignocelulosa, que pueden ser obtenidos de
conformidad con la invención, presentan, por regla general, grados
de fijación mayores que un 73%, de manera preferente de, al menos,
un 78%, de manera especial de, al menos, un 80%, de manera
especialmente preferente por encima de un 83% y de una manera muy
especialmente preferente por encima de un 85% y presentan una
elevada capacidad de adhesión biológica a largo plazo en comparación
con los materiales modificados convencionales. Se entenderá por
grado de fijación la parte en porcentaje de compuesto nitrogenado
que se encuentra en el material de lignocelulosa modificado, que ya
no pueda ser extraída con agua. La determinación de la parte
extraíble se lleva a cabo a través del contenido en nitrógeno de un
material de lignocelulosa modificado antes y después de una
extracción con agua caliente. Con esta finalidad, se muele un
material de lignocelulosa modificado para formar un harina, se seca
de forma atro (atro: abreviatura para "secado absoluto",
siendo la base un contenido en agua del 0%) y se determina el
contenido en nitrógeno en el material de lignocelulosa por medio de
un análisis elemental. A continuación, se extrae una muestra del
harina durante 16 horas a 80ºC con agua, se separa por filtración,
se seca nuevo de forma atro y se determina el contenido en nitrógeno
de la muestra obtenida de este modo por medio de un análisis
elemental. Puesto que el material de lignocelulosa modificado,
propiamente dicho, no contiene cantidades detectables de nitrógeno,
a través de la diferencia del contenido en nitrógeno antes y
después de la extracción se obtiene directamente la parte extraíble
en % con relación al valor en nitrógeno de la muestra antes de la
extracción. Así mismo, el grado de fijación puede ser determinado
de conformidad con la norma DIN EN 84 de manera alternativa y con
una exactitud todavía mayor, es decir que puede ser determinado el
contenido en nitrógeno que no puede ser extraído ya con agua. Con
esta finalidad, se evacua la probeta en primer lugar durante 20
minutos en agua desionizada en un recipiente. Al cabo de 2 horas se
recambia por primera vez el agua. Al cabo de otras 24 horas se lleva
a cabo el segundo recambio. En total se recambia el agua
respectivamente 9 veces a intervalos de 24 horas (con excepción del
fin de semana). Tras el arrastre por lavado se seca la muestra, se
muele, se seca de forma atro y se determina el contenido en
nitrógeno de la muestra obtenida de este modo, por medio de un
análisis elemental.
Distribuido en el material de lignocelulosa
significa, que el compuesto nitrogenado reticulado está distribuido
de una manera más o menos homogénea a través de la sección
transversal del material de lignocelulosa y que no solamente se
encuentra en la superficie o en las cavidades del material de
lignocelulosa.
La cantidad del compuesto nitrogenado
reticulable en el material de lignocelulosa supone, por regla
general, al menos un 0,5% en peso, frecuentemente supone, al menos,
un 1% en peso, de manera especial supone, al menos, un 1,5% en
peso, de forma especialmente preferente supone, al menos, un 2,0% en
peso y, de manera especial, supone, al menos, un 2,3% en peso o un
valor mayor, calculado respectivamente como nitrógeno y referido al
peso total del material de lignocelulosa modificado. La cantidad del
compuesto nitrogenado reticulable se encuentra, de manera típica,
en el intervalo comprendido entre un 1 y un 25% en peso,
frecuentemente se encuentra en el intervalo comprendido entre un
1,5 y un 20% en peso, de manera especial se encuentra en el
intervalo comprendido entre un 1,8 y un 18% en peso, de manera
especialmente preferente se encuentra en el intervalo comprendido
entre un 2,0 y un 15% en peso y, de manera especial, se encuentra en
el intervalo comprendido entre un 2,3 y un 12% en peso, calculado
respectivamente como nitrógeno y referido al peso total del material
de lignocelulosa modificado. La proporción en nitrógeno puede ser
determinada por medio de un análisis elemental.
Como consecuencia de que las densidades de las
maderas son diferentes, se alcanzarán en los tipos de madera con
una densidad menor tales como pinos (Pinus spp.), abetos o
álamos, por regla general, mayores contenidos en compuesto
nitrogenado, preferentemente contenidos de, al menos, un 2,5% en
peso, de manera especial de, al menos, un 3% en peso, por ejemplo
en el intervalo comprendido entre un 2,5 y un 20% en peso o entre un
3 y un 15% en peso. En los tipos de madera con una densidad más
elevada, tales como hayas, arces o fresnos, el contenido en
compuesto nitrogenado, calculado como nitrógeno y referido al peso
total de material de lignocelulosa, se encuentra preferentemente
situado en el intervalo comprendido entre un 1,8 y un 15% en peso y,
de manera especial, en el intervalo comprendido entre un 2 y un 12%
en peso.
Con relación al volumen total del material de
lignocelulosa, el contenido en compuesto nitrogenado, calculado
como nitrógeno, corresponde de manera preferente a, al menos, 11
kg/m^{3}, de manera especial a, al menos, 12 kg/m^{3} y, de
manera especial corresponde a, al menos, 13 kg/m^{3}, por ejemplo
está comprendido entre 11 y 120 kg/m^{3}, de manera preferente
está comprendido entre 12 y 100 kg/m^{3} y, de manera especial,
está comprendido entre 13 y 80 kg/m^{3}.
Todas las indicaciones relativas al contenido en
compuesto nitrogenado reticulable se refieren al peso total del
material de lignocelulosa modificado y deben entenderse como valores
medios de, por regla general, al menos, 5 determinaciones
individuales, que han sido llevadas a cabo con materiales de
lignocelulosa de formato grande tales como cuerpos de madera maciza
a través de la sección transversal total del material de
lignocelulosa.
Para el empleo del procedimiento, de conformidad
con la invención, son adecuados, en principio, todos los materiales
de lignocelulosa, independientemente de su composición material o
estructural o independientemente de su formato. A materiales de
lignocelulosa pertenecen, así mismo, los materiales de lignocelulosa
ya tratados previamente, en tanto en cuanto puedan ser impregnados
con una composición acuosa, que contenga, al menos, un compuesto
nitrogenado reticulable y, al menos, una substancia que catalice la
reticulación y que el material de lignocelulosa impregnado pueda
someterse a continuación a una reticulación. Los materiales de
lignocelulosa adecuados son, por ejemplo, la madera, especialmente
la madera maciza, así como también el enchapado y los materiales de
lignocelulosa finamente
divididos tales como virutas, fibras o recortes para la obtención de materiales de madera y de materiales de enchapado.
divididos tales como virutas, fibras o recortes para la obtención de materiales de madera y de materiales de enchapado.
A los materiales de lignocelulosa finamente
divididos pertenecen las fibras, las limaduras, los recortes, las
obleas, las astillas y similares. Se entenderá por enchapados
aquellos materiales de madera, delgados, planos, con espesores
\leq 5 mm, de manera especial \leq 1 mm. De manera especial, en
la etapa a) son impregnadas piezas de gran formato con dimensiones
mínimas por encima de 1 mm, de manera particular > 5 mm, de
manera especial \geq 10 mm y especialmente piezas de gran formato
de madera maciza o bien de madera en bruto.
Básicamente, para la obtención de materiales de
madera modificados son adecuadas todas las variedades de madera,
preferentemente aquellas que puedan absorber agua en una proporción
de, al menos, un 30%, de manera especial de, al menos, un 50% de su
peso seco y, de manera especialmente preferente, aquellas que se
clasifican en las clases 1 y 2 de aptitud a la impregnación de
conformidad con la norma DIN EN 350-2. A estas
variedades de madera pertenecen, por ejemplo, las maderas de
coníferas tales como los pinos (Pinus spp.), los abetos, los
pinos de Oregón, los pinos alerce, los pinos piñoneros, los abetos
rojos, los abetos rojos de California, los cedros y los zembranos
así como la madera de los árboles de hoja caduca, por ejemplo los
arces, los arces duros, las acacias, los ayones, los abedules, los
perales, las hayas, las encinas, los álamos, los fresnos, los
mostajos, los avellanos, los ojaranzos, los guindos, los castaños,
los tilos, los nogales americanos, los álamos, los olivos, las
robinias, los olmos, los nogales, los árboles del caucho, los
zebranos, los sauces, las encinas cabelludas y similares. Puesto
que en el caso de las maderas económicas se consiguen, así mismo,
por medio de la impregnación propiedades como las que presentan, en
otro caso, únicamente las maderas tropicales, por ejemplo un
comportamiento extraordinariamente pequeño de
hinchamiento/contracción, elevadas resistencias y una buena
estabilidad frente a la intemperie, una forma especial de
realización de la invención se refiere al empleo de la madera
modificada o bien del material de madera modificado, cuyo componente
de madera está elegido entre las hayas, los abetos rojos, los pinos,
los abedules, los álamos, los fresnos y los arces.
El procedimiento, de conformidad con la
invención, es adecuado también para la impregnación de otros
materiales de lignocelulosa, diferentes de la madera, por ejemplo
de materiales fibrosos naturales tales como el bambú, el bagasse,
los tallos de algodón, el yute, el sisal, la paja, el lino, las
fibras de coco, las fibras de banana, las cañas, por ejemplo las
cañas de China, el ramio, el cáñamo, el cáñamo de Manila, el esparto
(alfagras), las cáscaras de arroz y el corcho.
Los compuestos nitrogenados reticulables, que
son adecuados para ser empleados en la etapa a) del procedimiento,
de conformidad con la invención, son
- \alpha)
- los compuestos V, de bajo peso molecular, que presenten, al menos, un grupo, de manera especial que presenten, al menos, dos grupos enlazados con N, de la fórmula CH_{2}OR, significando R alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono o, de manera especial, hidrógeno y, en caso dado, un grupo 1,2-bishidroxietano-1,2-diilo que puenteé dos átomos de nitrógeno,
- \beta)
- los precondensados del compuesto V y
- \gamma)
- los productos de la reacción o mezclas del compuesto V con, al menos, un alcohol, que se elige entre los alcanoles con 1 hasta 6 átomos de carbono, los polioles con 2 hasta 6 átomos de carbono y los oligoalquilenglicoles.
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Los compuestos nitrogenados reticulables de los
grupos \alpha), \beta) y \gamma), que son empleados para la
impregnación del material de lignocelulosa en la etapa a), es decir
los compuestos V, sus precondensados y sus productos de reacción,
están constituidos de manera preferente por compuestos de bajo peso
molecular o por oligómeros con bajo peso molecular, que se
presentan por regla general completamente disueltos en la
composición acuosa empleada. El peso molecular del compuesto
reticulable se encuentra usualmente por debajo de 400 Daltons. Se
supone que los materiales nitrogenados reticulables pueden penetrar,
como consecuencia de sus propiedades, en las paredes celulares de
la madera y en el momento del endurecimiento mejoran la estabilidad
mecánica de las paredes celulares y reducen su hinchamiento,
producido por el agua.
Ejemplos de los compuestos nitrogenados
reticulables son, sin carácter limitativo:
\bullet la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU),
\bullet la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
que está modificada con un alcanol con 1 hasta 6 átomos de carbono,
con un poliol con 2 hasta 6 átomos de carbono o con un
oligoalquilenglicol (DMDHEU modificada o bien mDMDHEU),
\bullet la
1,3-bis(hidroximetil)urea,
\bullet la
1,3-bis(metoximetil)urea,
\bullet la
1-hidroximetil-3-metilurea,
\bullet la
1-hidroximetil-3-metil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
\bullet la
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
\bullet la
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona
(dimetiloletilenurea),
\bullet la
1,3-bis(hidroximetil)-1,3-hexahidropirimidin-2-ona
(dimetilolpropilenurea),
\bullet la
1,3-bis(metoximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMeDHEU),
\bullet la
tetra(hidroximetil)acetilendiurea,
\bullet la resina de
melamina-formaldehído de bajo peso molecular (resina
MF) tal como la poli(hidroximetil)melamina con, al
menos, 2, por ejemplo con 2, con 3, con 4, con 5 o con 6 grupos
N-hidroximetilo, tal como la melamina 3 veces
metilolada (=
2,4,6-tris-(N-hidroximetilamino)-1,3,5-triazina)
y
\bullet la resina de
melamina-formaldehído de bajo peso molecular (resina
MF) tal como la poli(hidroximetil)melamina con, al
menos, 2, por ejemplo con 2, con 3, con 4, con 5 o con 6 grupos
N-hidroximetilo, que están modificados con un
alcanol con 1 hasta 6 átomos de carbono, con un poliol con 2 hasta 6
átomos de carbono o con un oligoalquilenglicol (resina MF
modificada) y mezclas de las mismas.
Entre los compuestos nitrogenados reticulables
son preferentes, de manera especial, los compuestos V (grupo
\alpha)
y sus precondensados (grupo \beta). Entre estos compuestos son especialmente preferentes aquellos compuestos del
grupo \alpha) y, de manera especial, aquellos en los que R = H.
y sus precondensados (grupo \beta). Entre estos compuestos son especialmente preferentes aquellos compuestos del
grupo \alpha) y, de manera especial, aquellos en los que R = H.
Entre los compuestos V son especialmente
preferentes los compuestos V^{x} de bajo peso molecular, que
presentan, al menos, dos grupos enlazados con N de la fórmula
CH_{2}OR, en la que R significa alquilo con 1 hasta 4 átomos de
carbono o, de manera especial, significa hidrógeno y, en caso dado,
un grupo
1,2-bishidroxietano-1,2-diilo
que puentea dos átomos de nitrógeno.
Entre los compuestos V son preferentes la urea y
los derivados de la urea, que portan sobre cada átomo de nitrógeno
de la unidad de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR (a
continuación también compuestos V^{x1}), en la que R tiene el
significado precedentemente indicado y, de manera especial,
significa hidrógeno.
Es especialmente preferente la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
la 1,3-bis(hidroximetil)urea, la
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona,
la tetra(hidroximetil)acetilendiurea y, de manera
especial, la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU).
Entre los compuestos nitrogenados reticulables
son preferentes, por otra parte, los compuestos de melamina, que
porten, en promedio, al menos sobre 2 y, de manera preferente, sobre
cada grupo amino de la melamina, al menos un grupo de la fórmula
CH_{2}OR, en la que R tiene el significado precedentemente
indicado y, de manera especial significa hidrógeno o metilo. Son
especialmente preferentes los compuestos de la melamina que
presentan entre 2 y 6 y, de manera especial, entre 3 y 5 grupos de
la fórmula CH_{2}OR, en la que R pueden ser iguales o diferentes
y significan hidrógeno o alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono y,
de manera especial, significa hidrógeno o metilo. Tales compuestos
pueden ser obtenidos por medio de la reacción de la melamina con 2
hasta 6 y, de manera especial, con 3 hasta 5 moles de formaldehído,
por mol de melamina (R = H) y, en caso dado, con 2 hasta 6, de
manera especial con 3 hasta 5 moles de alcanoles con 1 hasta 4
átomos de carbono por mol de melamina (R = alquilo con 1 hasta 4
átomos de carbono), especialmente con alcanoles con 1 a 2 átomos de
carbono, tal como el metanol.
Los compuestos nitrogenados reticulables, que
son adecuados para el empleo en la etapa a) del procedimiento de
conformidad con la invención son, especialmente también
- \alpha)
- los compuestos V^{y}, de bajo peso molecular, que presenten un grupo enlazado con N de la fórmula CH_{2}OR, en la que R significa alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono o, de manera especial, significa hidrógeno y, en caso dado, un grupo 1,2-bishidroxietano-1,2-diilo, que puente dos átomos de nitrógeno, y
- \gamma)
- los productos de la reacción o las mezclas de los compuestos V^{y} con, al menos, un alcohol, que se elige entre los alcanoles con 1 hasta 6 átomos de carbono, los polioles con 2 hasta 6 átomos de carbono y los oligoalquilenglicoles.
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Los compuestos V^{y} preferentes son la urea y
los derivados de la urea, que portan sobre un átomo de nitrógeno de
la unidad de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR (a continuación
también compuestos V^{y1}), en la que R tiene el significado
precedentemente indicado y, de manera especial, significa hidrógeno.
Ejemplos de compuestos V^{y} preferentes son, de manera especial,
la
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
la 1-hidroximetilurea, la
1-hidroxi-metilimidazolidin-2-ona
y la
1-hidroximetil-3-metil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
y, de manera especial, la
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona.
Los compuestos V^{y} pueden ser empleados también en forma de
mezcla con los compuestos V^{x}, con sus precondensados \beta y
con sus productos de reacción \gamma.
Así mismo son adecuadas mezclas entre sí de los
compuestos de los grupos \alpha), \beta) y/o \gamma) como
compuestos nitrogenados reticulables. A estas mezclas pertenecen, de
manera especial, las mezclas de los derivados de la urea V^{x1}
y/o V^{y1} tales como los que han sido citados precedentemente,
que porten sobre uno o sobre ambos átomos de nitrógeno de la unidad
de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR, con compuestos de
melamina, que porten, en promedio, al menos sobre 2 y, de manera
preferente, sobre cada grupo amino de la melamina, al menos un
grupo de la fórmula CH_{2}OR.
A estas mezclas pertenecen, especialmente
también, las mezclas de los derivados de urea V^{x1}, con
compuestos V^{y}, de manera especial con derivados de la urea
V^{y1}, que porten sobre uno de los dos átomos de nitrógeno de la
unidad de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR. En estas mezclas,
la relación cuantitativa entre el compuesto V^{x1}, o bien el
precondensado de V^{x1} o el producto de reacción de V^{x1}, y
el compuesto V^{y} se elige, por regla general, de tal manera,
que la relación en peso se encuentre en el intervalo comprendido
entre 9:1 y 1:9, de manera especial en el intervalo comprendido
entre 4:1 y 1:4 y, de manera especial, en el intervalo comprendido
entre 1:2 y 2:1.
Como compuestos nitrogenados reticulables son
adecuadas, de igual modo, las mezclas de, al menos, un compuesto,
que se elige entre los grupos \alpha), \beta) y/o \gamma) y,
de manera especial, que se elige entre el grupo V y, de manera
especial, que se elige entre los grupos V^{x} y V^{y}, con, al
menos, un compuesto nitrogenado no reticulables de por sí. A estos
compuestos pertenecen aquellos compuestos V', que presenten al
menos un grupo NH libre, así como los compuestos V'', que presenten,
al menos, un grupo OH, que no esté presente en forma de un grupo
CH_{2}OH. En estas mezclas es válido lo que ha sido dicho
precedentemente para las preferencias en los grupos \alpha),
\beta) y \gamma).
En los compuestos V', el grupo NH constituye
parte integrante de un grupo amida y, de manera especial, de un
grupo urea. Por consiguiente, los compuestos V' preferentes son
amidas y, de manera especial, los derivados de urea, que pueden
portar en caso dado sobre uno de los dos átomos de nitrógeno un
grupo de la fórmula CH_{2}OR o un resto alquilo con 1 hasta 4
átomos de carbono, presentando R los significados que han sido
citados precedentemente.
Ejemplos de los compuestos V' preferentes son
los compuestos de la urea tales como la urea, la
N-metilurea, la etilenurea (la
imidazolin-2-ona), la propilenurea,
la
4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona,
la
N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona
o la
N-metilimidazolin-2-ona,
así como las amidas tales como la acetamida, la propionamida, la
butiramida, la pirrolidona, la
piperidin-2-ona, la caprolactama y
similares.
Ejemplos de las mezclas preferentes de este tipo
son las mezclas de
- a)
- al menos un compuesto nitrogenado reticulable, que se elige entre a1) compuestos de melamina, que porten en promedio, al menos, sobre 2 y, de manera preferente, sobre cada grupo amino de la melamina al menos un grupo de la fórmula CH_{2}OR,
- teniendo R el significado que ha sido citado precedentemente y, de manera especial, significa hidrógeno o metilo, a2) derivados de la urea V^{x1} y a3) derivados de la urea V^{y1}; con
- b)
- al menos un compuesto V' elegido entre la urea, la N-metilurea, la etilenurea (la imidazolin-2-ona), la propilenurea, la 4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona y la N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona.
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El empleo de tales mezclas conduce a una
disminución de la emisión de formaldehído del material de
lignocelulosa tratado. Sin embargo, con objeto de garantizar una
elevada fijación, se ha acreditado el empleo de cantidades
únicamente subordinadas de este compuesto V'. Por lo tanto, se elige
la relación cuantitativa en estas mezclas de, al menos, un
compuesto nitrogenado reticulable (de manera especial de un
compuesto V) con, al menos, un compuesto V', entre el compuesto V,
o bien el precondensado de V o el producto de la reacción de V, y el
compuesto V' preferentemente de tal manera que la relación en moles
entre los grupos CH_{2}OR y los grupos NH libres sea, al menos,
de 2:1, de manera especial de, al menos, 3:1 y, de manera
especialmente preferente, de, al menos, 5:1 o incluso de 10:1, es
decir que los grupos CH_{2}OR se encuentren en exceso. De manera
preferente, la relación en moles se encuentra en el intervalo
comprendido entre 1.000:1 y 2:1, de manera especial se encuentra en
el intervalo comprendido entre 500:1 y 3:1, de manera especialmente
preferente se encuentra en el intervalo comprendido entre 300:1 y
5:1 y, de manera especial, se encuentra en el intervalo comprendido
entre 200:1 y 10:1.
En los compuestos V'', el grupo OH es
preferentemente parte integrante de un grupo semiaminal, siendo el
átomo de nitrógeno por su parte, de manera especial, parte
integrante de un grupo amida o de un grupo urea. Por consiguiente
son preferentes como compuestos V'' las amidas y, de manera
especial, los derivados de la urea, que porten sobre al menos uno
de los átomos de nitrógeno del grupo amida o bien el grupo urea un
átomo de carbono secundario o terciario, que porte por su parte al
menos un grupo OH.
Ejemplos de los compuestos V'' preferentes son
la
4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona,
la
N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona,
la
1,3-dimetil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona
y similares.
Ejemplos de las mezclas preferentes de este tipo
son las mezclas de
- a)
- al menos un compuesto nitrogenado reticulable, que se elige entre a1) compuestos de melamina, que porten al menos sobre 2 y, de manera preferente, sobre cada grupo amino de la melamina al menos un grupo de la fórmula CH_{2}OR, teniendo R el significado que ha sido citado precedentemente y, de manera especial, significa hidrógeno o metilo, a2) derivados de urea V^{x1} y a3) derivados de urea V^{y1}; con
- b)
- al menos un compuesto V'' elegido entre la 4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona, la N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona y la 1,3-dimetil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona.
\vskip1.000000\baselineskip
En las mezclas de, al menos, un compuesto
nitrogenado reticulable (especialmente de un compuesto V) con, al
menos, un compuesto V'', la relación cuantitativa del compuesto V, o
bien del precondensado de V o del producto de la reacción de V, y
el compuesto V'' se elige por regla general de tal manera, que la
relación en peso se encuentra en el intervalo comprendido entre 9:1
y 1:9, de manera especial en el intervalo comprendido entre 4:1 y
1:4 y, de manera especial, en el intervalo comprendido entre 1:2 y
2:1. Con ayuda del empleo de las mezclas, que contengan al menos un
compuesto V'', se consigue otra disminución del valor de la emisión
de formaldehído con una fijación sólo ligeramente peor o en
ausencia de empeoramiento de la fijación del compuesto nitrogenado
en el material de lignocelulosa. De manera especial, no se influye
negativamente sobre el comportamiento de
hinchamiento-contracción.
Por otra parte, son ventajosas las mezclas que
contengan, además del compuesto nitrogenado reticulable, tanto, al
menos, un compuesto V' así como, también, un compuesto V''. En este
caso es válido de manera análoga lo que se ha dicho precedentemente
con relación a las preferencias de los compuestos nitrogenados
reticulables V así como con relación a los compuestos V' y V''. En
estas mezclas, la relación cuantitativa entre el compuesto V, o
bien el precondensado de V o el producto de la reacción de V, y la
cantidad total de compuesto V' y V'' se elige por regla general de
tal manera, que la relación en peso se encuentra en el intervalo
comprendido entre 9:1 y 1:9, de manera especial en el intervalo
comprendido entre 4:1 y 1:4 y, de manera especial, en el intervalo
comprendido entre
1:2 y 2:1.
1:2 y 2:1.
Las composiciones acuosas de los compuestos V,
sus precondensados y sus productos de reacción son en sí conocidos,
por ejemplo por las publicaciones WO 2004/033171, WO 2004/033170, K.
Fisher et al. "Textile Auxiliaries - Finishing Agents"
Cap. 7.2.2 en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th
Ed. on CD-ROM, Wiley-VCH, Weinheim
1997 y la literatura allí citada, US 2,731,364, US 2,930,715, H.
Diem et al. "Amino-Resins" Cap. 7.2.1
y 7.2.2 en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed.
on CD-ROM, Wiley-VCH, Weinheim 1997
y la literatura allí citada, Houben-Weyl E20/3,
páginas 1811-1890, y de manera usual son empleados
como reticulantes para el acabado de los artículos textiles. Los
productos de la reacción de los compuestos de urea V
N-metilolados con alcoholes, por ejemplo la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2
modificada (mDMDHEU), son conocidos, por ejemplo, por la
publicación US 4,396,391 y por la publicación WO 98/29393. Por lo
demás, los compuestos V así como sus productos de reacción y sus
precondensados pueden ser adquiridos en el comercio, por ejemplo
con las denominaciones comerciales Fixapret® CP y Fixapret® ECO de
la firma BASF Aktiengesellschaft y las marcas Kauramin® (por
ejemplo Kauramin 650 Pulver) y las marcas Luwipal® de la firma BASF.
Las mezclas de, al menos, un compuesto elegido entre los compuestos
V, sus precondensados o sus productos de reacción con, al menos, un
compuesto V' y/o V'' pueden prepararse, por ejemplo, por medio de la
incorporación de un compuesto V' o bien V'' en una composición
acuosa usual en el comercio del compuesto V, de un precondensado de
V o de un producto de reacción de V.
En una forma de realización de la invención el
compuesto nitrogenado reticulable se elige entre una
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
modificada con un alcanol con 1 hasta 6 átomos de carbono, con un
poliol con 2 hasta 6 átomos de carbono y/o con un
polialquilenglicol (mDMDHEU). Ejemplos de polialquilenglicoles son,
de manera especial, los oligo-alquilenglicoles y
los poli-alquilenglicoles con 2 hasta 4 átomos de
carbono citados más adelante. La mDMDHEU está constituida por un
producto de reacción de la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2
con un alcanol con 1 hasta 6 átomos de carbono, con un poliol con 2
hasta 6 átomos de carbono, con un oligoetilenglicol o con mezclas
de estos alcoholes. Los alcanoles con 1 hasta 6 átomos de carbono
adecuados son, por ejemplo, el metanol, el etanol, el
n-propanol, el iso-propanol, el
n-butanol y el n-pentanol, siendo
preferente el metanol. Los polioles adecuados son el etilenglicol,
el dietilenglicol, el 1,2-propilenglicol y el
1,3-propilenglicol, el
1,2-butilenglicol, el
1,3-butilenglicol y el
1,4-butilenglicol y la glicerina. Ejemplos de
polialquilenglicoles adecuados son, de manera especial, los
oligo-alquilenglicoles y los
poli-alquilenglicoles con 2 hasta 4 átomos de
carbono citados a continuación. Para la obtención de las mDMDHEU se
mezclas las DMDHEU con el alcanol, con el poliol o con el
polialquilenglicol. En este caso son empleados los alcoholes
monovalentes, el poliol o el oligoalquilenglicol o bien el
polialquilenglicol usualmente en una relación respectivamente de 0,1
hasta 2,0, de manera especial de 0,2 hasta 2 equivalentes molares,
con relación a la DMDHEU. La mezcla formada por la DMDHEU, por el
poliol o por el polialquilenglicol se hace reaccionar de manera
usual en agua a temperaturas comprendidas, de manera preferente,
entre 20 y 70ºC y a un valor del pH comprendido, de manera
preferente, entre 1 y 2,5, regulándose, por regla general, el valor
del pH a un intervalo comprendido entre 4 y 8 después de la
reacción.
En otra forma de realización de la invención, el
compuesto nitrogenado reticulable, que es empleado en la etapa a),
se elige entre la melamina
(poli(hidroximetil)melamina) metilolada al menos 2
veces, por ejemplo metilolada 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces o
6 veces, de manera especial metilolada 3 veces y una
poli(hidroximetil)melamina modificada con un alcanol
con 1 hasta 6 átomos de carbono, con un poliol con 2 hasta 6 átomos
de carbono y/o con un polialquilenglicol. Ejemplos de
polialquilenglicoles son, de manera especial, los
oligoalquilenglicoles y los polialquilenglicoles con 2 hasta 4
átomos de carbono citados a continuación. Las composiciones acuosas,
que son empleadas de manera usual para la modificación, pueden
contener así mismo uno o varios de los alcoholes, de los alcanoles
con 1 hasta 6 átomos de carbono, de los polioles con 2 hasta 6
átomos de carbono, de los oligoalquilenglicoles y de los
polialquilenglicoles que han sido citados precedentemente o pueden
contener mezclas de estos alcoholes. Los alcanoles con 1 hasta 6
átomos de carbono adecuados son, por ejemplo, el metanol, el
etanol, el n-propanol, el
iso-propanol, el n-butanol y el
n-pentanol, siendo preferente el metanol. Los
polioles adecuados son el etilenglicol, el dietilenglicol, el
1,2-propilenglicol y el
1,3-propilenglicol, el
1,2-butilenglicol, el
1,3-butilenglicol y el
1,4-butilenglicol y la glicerina. Los
oligoalquilenglicoles y los polialquilenglicoles adecuados son, de
manera especial, los oligoalquilenglicoles y los
polialquilenglicoles con 2 hasta 4 átomos de carbono, de manera
especial los homopolímeros y los copolímeros del óxido de etileno
y/o del óxido de propileno, que pueden ser obtenidos, en caso dado,
en presencia de iniciadores de bajo peso molecular, por ejemplo de
polioles alifáticos o cicloalifáticos con, al menos, 2 grupos OH
tales como el 1,3-propanodiol, el
1,3-butanodiol y el 1,4-butanodiol,
el 1,5-pentanodiol, el
1,6-hexanodiol, la glicerina, el trimetiloletano,
el trimetilolpropano, la eritrita y la pentaeritrita, así como las
pentitas y las hexitas tales como la ribita, la arabita, la xilita,
la dulcita, la manita y la sorbita así como la inosita o poliaminas
alifáticas o cicloalifáticas con, al menos, 2 grupos NH_{2} tales
como la dietilentriamina, la trietilentetraamina, la
tetraetilenpentaamina, la propilendiamina-1,3, la
dipropilentriamina, el 1,4,8-triazaoctano, el
1,5,8,12-tetraazadodecano, la hexametilendiamina,
la dihexametilentriamina, el
1,6-bis-(3-aminopropilamino)hexano,
la N-metildipropilentriamina o la polietilenimina,
entre los cuales son preferentes el dietilenglicol, el
trietilenglicol, el dipropilenglicol, el tripropilenglicol y el
tetrapropilenglicol, así como las marcas de bajo peso molecular
Pluronic® de la firma BASF (por ejemplo Pluronic® PE 3100, PE 4300,
PE 4400, RPE 1720, RPE 1740).
La concentración de los compuestos nitrogenados
reticulables en la composición acuosa se encuentra situado,
usualmente, en el intervalo comprendido entre un 1 y un 60% en peso,
frecuentemente se encuentra situado en el intervalo comprendido
entre un 10 y un 60% en peso y, de manera especial, se encuentra
situado en el intervalo comprendido entre un 15 y un 55% en peso,
referido al peso total de la composición. En tanto en cuanto la
composición acuosa contenga uno de los alcoholes que han sido
citados precedentemente, su concentración se encontrará situada de
manera preferente en el intervalo comprendido entre un 1 y un 50% en
peso, de manera especial en el intervalo comprendido entre un 5 y
un 40% en peso. La cantidad total del compuesto reticulable y del
alcohol supone, de manera usual, desde un 10 hasta un 60% en peso y,
de manera especial, desde un 20 hasta un 50% en peso del peso total
de la composición acuosa.
Por regla general, la composición acuosa,
empleada en la etapa a) para la modificación, contiene, al menos,
un catalizador K, que provoca la reticulación del compuesto
nitrogenado. Por regla general son adecuadas como catalizadores K
las sales metálicas del grupo constituido por los halogenuros
metálicos, los sulfatos metálicos, los nitratos metálicos, los
fosfatos metálicos, los tetraflúorboratos metálicos; el trifluoruro
de boro; las sales de amonio del grupo de los halogenuros de
amonio, del sulfato de amonio, del oxalato de amonio y del fosfato
de diamonio; los ácidos carboxílicos orgánicos, los ácidos
sulfónicos orgánicos, los ácidos de Brönsted inorgánicos tal como
el ácido bórico, el ácido fosfórico, el ácido sulfúrico y el ácido
clorhídrico.
Ejemplos de las sales metálicas, que son
adecuadas a título de catalizadores K, son, de manera especial, el
cloruro de magnesio, el sulfato de magnesio, el cloruro de cinc, el
cloruro de litio, el bromuro de litio, el cloruro de aluminio, el
sulfato de aluminio, el nitrato de cinc y el tetraflúorborato de
sodio.
Ejemplos de las sales de amonio, que son
adecuadas a título de catalizadores K, son, de manera especial, el
cloruro de amonio, el sulfato de amonio, el oxalato de amonio y el
fosfato de diamonio.
Así mismo, a título de catalizadores K son
especialmente adecuados también los ácidos carboxílicos orgánicos
solubles en agua tales como el ácido maleico, el ácido fórmico, el
ácido cítrico, el ácido tartárico y el ácido oxálico, así mismo los
ácidos bencenosulfónicos, tal como el ácido
p-toluenosulfónico, así como también los ácidos
inorgánicos tales como el ácido clorhídrico, el ácido fosfórico, el
ácido sulfúrico, el ácido bórico o sus mezclas.
De manera preferente, el catalizador K se elige
entre el cloruro de magnesio, el cloruro de cinc, el sulfato de
magnesio, el sulfato de aluminio o sus mezclas, siendo especialmente
preferente el cloruro de magnesio.
El catalizador K se aporta de manera usual a la
composición acuosa sólo poco antes del procedimiento de
modificación. De manera usual, el catalizador es empleado en una
cantidad comprendida entre un 1 y un 20% en peso, de manera
especial entre un 2 y un 10% en peso, referido al peso total de los
componentes endurecibles, contenidos en la composición acuosa. La
concentración del catalizador, referido al peso total de la
dispersión acuosa, se encuentra situada de manera usual en el
intervalo comprendido entre un 0,1 y un 10% en peso y, de manera
especial, en el intervalo comprendido entre un 0,5 y un 5% en
peso.
Por otra parte, la composición, que es empleada
para la modificación de la madera, puede contener uno o varios
materiales de efecto, por ejemplo un agente colorante, por ejemplo
un colorante o un pigmento, un estabilizante frente a los UV, un
agente antioxidación, un fungicida y/o un insecticida y similares,
tal como se describe en la publicación PCT/EP2006/004019 (que
corresponde a la solicitud de patente alemana anterior
102005020386.8), a cuyo contenido se hace referencia por la
presente. La concentración en material de efecto se encuentra
comprendida, según el material de efecto, en el intervalo
comprendido entre un 0,01 y un 60% en peso y, de manera especial,
en el intervalo comprendido entre un 0,1 y un 25% en peso, referido
al peso de la composición.
Así mismo, la composición, que es empleada para
la impregnación del material de lignocelulosa en la etapa a), puede
contener uno o varios componentes hidrófugos, por ejemplo al menos
una cera o un aceite en estado emulsionado o bien en estado
suspendido, como los que han sido descritos en las publicaciones
PCT/EP2006/004014 y PCT/EP2006/004016 (que corresponden a las
solicitudes de patente alemanas anteriores DE 102005020389.2 y DE
102005020390.6), a cuyo contenido se hace referencia por la
presente. La concentración en componente hidrófugo se encuentra
situada, de manera típica, en el intervalo comprendido entre un 0,01
y un 60% en peso y, de manera especial, en el intervalo comprendido
entre un 0,1 y un 25% en peso, referido al peso de la
composición.
La impregnación puede llevarse a cabo de una
manera en sí misma usual, por ejemplo por medio de una inmersión,
por medio de la aplicación de un vacío en caso dado en combinación
con una presión elevada y por medio de los procedimientos
convencionales de aplicación tales como la aplicación a brocha, la
pulverización y similares. El procedimiento de impregnación,
empleado en cada caso, depende naturalmente de las dimensiones del
material que debe ser impregnado. Los materiales de lignocelulosa
con pequeñas dimensiones tales como limaduras o recortes así como
enchapados delgados, es decir materiales con una gran relación entre
la superficie y el volumen, pueden ser impregnados con un bajo
coste, por ejemplo por medio de una inmersión o por medio de una
pulverización, mientras que, por el contrario, los materiales de
lignocelulosa con mayores dimensiones, especialmente los materiales
cuya dimensión mínima sea mayor que 5 mm, por ejemplo madera maciza,
piezas moldeadas de madera maciza o materiales de madera, son
impregnados con aplicación de presión o de vacío, especialmente por
medio de la aplicación combinada de presión y de vacío. De manera
ventajosa, la impregnación se lleva a cabo a una temperatura por
debajo de 50ºC, por ejemplo situada en el intervalo comprendido
entre 15 y 50ºC.
Las condiciones de la impregnación se eligen,
por regla general, de tal manera, que la cantidad absorbida de
componentes endurecibles a partir de la composición acuosa
corresponda a la carga deseada en compuesto nitrogenado, de
conformidad con un determinado contenido en nitrógeno. Por regla
general, la cantidad absorbida de componentes endurecibles supone,
al menos, un 5% en peso, referido a la masa seca del material no
tratado. La cantidad absorbida de componentes endurecibles puede
suponer hasta el 100% en peso inclusive, referido a la masa seca de
los materiales no tratados y con frecuencia se encuentra situada en
el intervalo comprendido entre un 5 y un 60% en peso, de manera
preferente en el intervalo comprendido entre un 10 y un 50% en peso,
referido a la masa seca del material empleado, no tratado. La
humedad de los materiales no tratados, empleados para la
impregnación, depende de la dimensión del material de lignocelulosa
y puede suponer, por ejemplo, hasta un 100% en el caso de los
materiales con pequeñas dimensiones tales como los enchapados y los
materiales finamente divididos. De manera preferente, la humedad se
encuentra por debajo de la saturación de las fibras del material de
lignocelulosa. Con frecuencia (especialmente en el caso de
materiales de gran formato tal como la madera maciza) la humedad se
encuentra situada en el intervalo comprendido entre un 1 y un 50% y,
de manera especial, entre un 5 y un 30%. En este caso y en lo que
sigue, el concepto de "humedad" es sinónimo del concepto
contenido en humedad residual de conformidad con la norma
DIN 52183.
DIN 52183.
Para llevar a cabo la impregnación se sumerge el
material de lignocelulosa, en caso dado después de un secado
previo, en un recipiente, que contiene la composición acuosa. La
inmersión se lleva a cabo, de manera preferente, durante un período
de tiempo que está comprendido entre algunos segundos y 24 horas, de
manera especial está comprendido entre 1 minuto y 6 horas. Las
temperaturas se encuentran situadas, por regla general, en el
intervalo comprendido entre 15ºC y 50ºC. En este caso, el material
de lignocelulosa absorbe la composición acuosa, pudiéndose
controlar la cantidad de estos componentes absorbida por el material
de madera a través de la concentración de los componentes no
acuosos (es decir de los componentes endurecibles) en la composición
acuosa, a través de la temperatura y de la duración del
tratamiento. La cantidad realmente absorbida de componentes puede
ser determinada y controlada por el técnico en la materia de una
manera sencilla a través del aumento de peso del material
impregnado y a través de la concentración de los componentes en la
composición acuosa. Los enchapados pueden ser sometidos a un
prensado previo por ejemplo por medio de rodillos prensadores, que
se denominan calandras, que se encuentran en la composición acuosa
de impregnación. El vacío, que se genera en el momento de la
descompresión de la madera, conduce entonces a una absorción
acelerada de la composición acuosa de impregnación.
La impregnación se lleva a cabo, de manera
ventajosa, por medio de una aplicación combinada de una disminución
y de un aumento de la presión. Con esta finalidad se pone en
contacto con la composición acuosa el material de lignocelulosa,
que presenta, por regla general, una humedad situada en el intervalo
comprendido entre un 1% y un 100%, en primer lugar bajo presión
reducida, que se encuentra, con frecuencia, en el intervalo
comprendido entre 10 y 500 mbares y, de manera especial, en el
intervalo comprendido entre 40 y 100 mbares, por ejemplo por medio
de una inmersión en la composición acuosa. La duración en el tiempo
se encuentra comprendida usualmente en el intervalo comprendido
entre 1 minuto y 5 horas. A continuación se encuentra una fase a
presión elevada, por ejemplo situada en el intervalo comprendido
entre 2 y 20 bares, de manera especial en el intervalo comprendido
entre 4 y 15 bares y, de manera particular, en el intervalo
comprendido entre 5 y 12 bares. La duración de esta fase se
encuentra situada, de manera usual, en el intervalo comprendido
entre 1 minuto y 12 horas. Las temperaturas se encuentran situadas,
usualmente, en el intervalo comprendido entre 15 y 50ºC. En este
caso, el material de lignocelulosa absorbe la composición acuosa,
pudiéndose controlar, por medio de la concentración de los
componentes no acuosos (es decir los componentes endurecibles) en la
composición acuosa, por medio de la presión, por medio de la
temperatura y por medio de la duración del tratamiento, la cantidad
de estos componentes absorbida por el material de madera. La
cantidad realmente absorbida puede ser calculada en este caso por
medio del aumento de peso del material de lignocelulosa.
Por otra parte, la impregnación puede llevarse a
cabo por medio de procedimientos convencionales para la aplicación
de líquidos sobre superficies, por ejemplo por medio de una
pulverización o por medio de una aplicación por medio de rodillos o
bien a brocha. Con esta finalidad se emplea de manera ventajosa un
material con una humedad no mayor que el 50%, de manera especial no
mayor que el 30%, por ejemplo situada en el intervalo comprendido
entre un 12% y un 30%. La aplicación se lleva a cabo de manera usual
a temperaturas situadas en el intervalo comprendido entre 15 y
50ºC. La aplicación por pulverización puede llevarse a cabo de
manera usual en todas las instalaciones adecuadas para la
pulverización de cuerpos planos o finamente divididos, por ejemplo
por medio de grupos de toberas y similares. En el caso de la
aplicación a brocha o bien por medio de rodillos se aplica
superficialmente la cantidad deseada de la composición acuosa con
rodillos o con pinceles sobre el material plano.
El material de lignocelulosa impregnado,
obtenido en la etapa a), puede ser liberado mecánicamente del
líquido adherido como paso previo al tratamiento con el vapor de
agua recalentado.
El tratamiento, en la etapa b) del
procedimiento, del material de lignocelulosa impregnado, que ha sido
obtenido en la etapa a) del procedimiento, abarca, de conformidad
con la invención, un tratamiento con vapor de agua recalentado,
denominado a continuación también como vapor vivo o vapor seco. Se
entiende bajo esta denominación un vapor de agua, cuya temperatura
se encuentra por encima, preferentemente al menos 5 K y, de manera
especial, al menos 10 K por encima de la temperatura de saturación
del vapor de agua a la presión presente en cada caso.
El líquido acuoso, empleado para la generación
del vapor de agua recalentado, puede comprender, además de agua,
también líquidos orgánicos miscibles con el agua. La proporción de
los líquidos orgánicos no constituye, por regla general, más de un
10% en volumen. Los líquidos miscibles con el agua adecuados son los
alcoholes, tales como los alcanoles con 1 hasta 8 átomos de
carbono, por ejemplo el etanol, el n-propanol, el
isopropanol, el n-butanol, etc. De manera
preferente se utiliza agua para la generación del vapor vivo.
Para el tratamiento con vapor vivo se emplea,
por regla general, una instalación que comprende las unidades
siguientes:
- \bullet
- generador de vapor,
- \bullet
- intercambiador de calor,
- \bullet
- cámara de tratamiento,
- \bullet
- en caso dado unidad para el tratamiento final del vapor saliente de la cámara de tratamiento para disminuir una carga con productos orgánicos.
\vskip1.000000\baselineskip
La generación de vapor vivo puede llevarse a
cabo en generadores de vapor con intercambiadores de calor,
conocidos para esta finalidad. De igual modo, puede hacerse pasar
vapor húmedo a través de la cámara de tratamiento, es decir vapor
saturado y puede recalentarse el vapor húmedo por medio de
intercambiadores de calor, que están dispuestos en la cámara de
tratamiento, es decir que puede transformarse en vapor vivo. En los
complejos químicos, con mejora de la calidad del petróleo, se
dispone de vapor de agua recalentado procedente de otros procesos,
tales como el proceso FCC, de vapor de agua recalentado procedente
de la obtención de metanol, etc.
Las cámaras de tratamiento adecuadas son, en
principio, todos los recipientes que posibiliten una puesta en
contacto efectiva del material de lignocelulosa con el vapor vivo y
que impidan una salida incontrolada de vapor y que permitan una
derivación controlada del vapor. Por regla general, se trata en este
caso de recipientes cerrados, que presentan un conducto de
alimentación para el vapor y un dispositivo para la compensación
controlada de la presión. A estos recipientes pertenecen todos los
recipientes conocidos por el técnico en la materia de madera para
el secado del vapor vivo. Para el tratamiento de los materiales de
lignocelulosa finamente divididos, tales como fibras, limaduras,
recortes, obleas, astillas y similares, las cámaras de tratamiento
pueden presentar instalaciones que posibiliten un mezclado mecánico
del material de lignocelulosa. A estos dispositivos pertenecen, por
ejemplo, las cámaras en forma tubular, que pueden ser puestas en
rotación. Las cámaras de tratamiento para los materiales de
lignocelulosa planos y de gran formato, tales como enchapados o
piezas de madera maciza y de madera en bruto, pueden estar previstas
con apliques, que posibiliten una disposición de los materiales en
la cámara con un bajo contacto físico o en ausencia de contacto
físico. Las cámaras pueden presentar también dispositivos que
posibiliten una fijación de los cuerpos de lignocelulosa de gran
formato en ausencia de deformación. Al mismo tiempo la cámara puede
presentar también dispositivos para la regulación de la presión, de
la temperatura y dispositivos para el control de la presión, de la
temperatura en la cámara, de la temperatura húmeda del vapor y/o de
la humedad del material de lignocelulosa.
El vapor vivo, empleado para el tratamiento,
presenta una temperatura de, al menos, 105ºC y, de manera especial,
de, al menos, 110ºC. La temperatura no sobrepasa por regla general
los 200ºC, de manera especial no sobrepasa los 180ºC y, de manera
especialmente preferente, no sobrepasa los 150ºC.
Por regla general, la temperatura durante el
tratamiento con vapor vivo en la cámara se encuentra en el intervalo
indicado para la temperatura del vapor vivo. De manera preferente,
se mantendrá durante el tratamiento una temperatura húmeda, que
corresponda al punto de ebullición del líquido a la presión
atmosférica, es decir de 100ºC aproximadamente.
En una forma preferente se lleva a cabo la
generación del vapor vivo in situ en el interior de la cámara
de tratamiento. Con esta finalidad, la cámara se es cargada, en
primer lugar, con el material de lignocelulosa y a continuación se
llena la cámara con vapor de agua no recalentado (vapor húmedo)
durante una fase de calentamiento. Con esta finalidad, se mantiene
constante durante el calentamiento de la cámara una humedad relativa
del aire del 100% aproximadamente. Una vez que se ha alcanzado una
temperatura de 100ºC aproximadamente se continúa calentando el
vapor por medio de un aporte adicional de energía térmica de tal
manera que se forme vapor vivo. Bajo estas condiciones pasa al
estado gaseoso el agua que se encuentra todavía en el material de
lignocelulosa y se lleva a cabo, por medio de la diferencia de
presión con respecto a la cámara, además del
endurecimiento/reticulación, al mismo tiempo, el transporte de la
humedad desde el interior de la madera hacia la superficie de la
madera. Por regla general puede acortarse también de este modo el
proceso de secado frente a un secado tradicional.
La velocidad de endurecimiento/reticulación y la
velocidad de secado están determinadas por la energía aportada al
material de lignocelulosa. Este aporte de energía está determinado,
entre otras cosas, por la diferencia entre la temperatura del
material de lignocelulosa, que debe ser tratado, y la temperatura
del vapor vivo. Una diferencia de temperatura de este tipo se
establece siempre que el material de lignocelulosa contenga todavía
agua no evaporada. Por consiguiente, durante la fase de secado puede
regularse la velocidad óptima de secado por medio de la temperatura
del vapor vivo.
El vapor vivo, que es empleado para el
tratamiento, presenta, de manera preferente, una presión situada en
el intervalo comprendido entre 0,9 y 5 bares y de manera especial no
se sobrepasa una presión de 3 bares y, de manera especialmente
preferente, no se sobrepasa una presión de 2 bares.
La duración del tratamiento con vapor vivo en la
etapa b) (en el caso de un tratamiento repetido con vapor de agua,
la duración total) se encuentra situada, de manera preferente, en el
intervalo comprendido entre un 1 minuto y 200 horas, de manera
especialmente preferente entre 5 minutos y 48 horas. En el caso de
enchapados y de materiales de lignocelulosa finamente divididos
pueden ser empleadas temperaturas más elevadas y tiempos más
cortos.
De manera preferente, el tratamiento se llevará
a cabo con vapor vivo, hasta que la humedad residual en el material
de lignocelulosa no sea mayor que un 10%, de manera especial no
mayor que un 8% y, de manera particular, no mayor que un 7%, por
ejemplo comprendida entre un 2 y un 10%, de manera preferente entre
un 3 y un 8% y, de manera especial, entre aproximadamente un 4 y un
7%. La humedad residual puede ser determinada de manera usual con
ayuda de mediciones de la conductibilidad.
El empleo del vapor vivo presenta las ventajas
siguientes frente a lo procedimientos tradicionales:
- \bullet
- los materiales de lignocelulosa obtenidos se caracterizan por un elevado grado de fijación,
- \bullet
- el vapor vivo posibilita elevados rendimientos energéticos durante la reticulación/secado del material de lignocelulosa, que pueden aumentarse todavía más por medio del empleo de un complejo energético con otras etapas consumidora de energía del procedimiento de conformidad con la invención (por ejemplo calentamiento del agua fresca en un intercambiador de calor antes de la generación propiamente dicha del vapor vivo o de otro secado) o de otros procedimientos,
- \bullet
- los circuitos cerrados para el secado posibilitan un tratamiento efectivo de los gases residuales y una disminución de la carga para el medio ambiente.
\vskip1.000000\baselineskip
En una forma preferente de realización, la etapa
b) del procedimiento abarca, además, por otra parte al menos un
tratamiento del material de lignocelulosa a una humedad menor del
recinto gaseoso circundante (= tratamiento de secado), que se lleva
a cabo después del tratamiento con vapor vivo.
Con frecuencia, la temperatura durante el
tratamiento de secado se encuentra por encima de 120ºC, de manera
preferente por encima de 130ºC, por ejemplo se encuentra situada en
el intervalo comprendido entre > 120ºC hasta 200ºC y, de manera
especial, se encuentra situada en el intervalo comprendido entre
130ºC y 160ºC. Así mismo es adecuado el empleo de un gradiente de
temperatura, por ejemplo por medio de la aplicación de un perfil de
temperatura, que puede abarcar desde 120ºC hasta 200ºC, de manera
especial desde 130ºC hasta 160ºC. Este tratamiento de secado sirve
para favorecer el secado y/o el endurecimiento. De manera
sorprendente se han encontrado que, por medio de la combinación, de
conformidad con la invención, del tratamiento con vapor vivo y del
tratamiento de secado se reduce la emisión de formaldehído de los
materiales de lignocelulosa, especialmente incluso con elevados
grados de carga con nitrógeno.
De manera preferente, el tratamiento de secado
se lleva a cabo por medio de una puesta en contacto del material de
lignocelulosa con un medio gaseoso, que presente una humedad
relativa del 15% como máximo, de manera especialmente preferente
del 5% como máximo. De manera preferente, el material de
lignocelulosa se pone en contacto con un medio en estado gaseoso,
que se elige entre el aire, los gases inertes, tales como el
nitrógeno, el helio, el neón, el argón, etc. y mezclas de los
mismos. De manera especialmente preferente se emplea el aire.
La duración del tiempo para el tratamiento de
secado se elige por regla general de tal manera, que la humedad
residual en el material de lignocelulosa, una vez concluido el
tratamiento de secado, sea menor que un 8%, por ejemplo que esté
comprendida entre un 1 y un 8%, de manera especial que no sea mayor
que un 6%, por ejemplo que esté comprendida entre un 1 y un 6% y,
de manera especial, que no sea mayor que un 5%, por ejemplo entre
un 1 y un 5%. Este tiempo de tratamiento se encuentra, de manera
típica, situado en el intervalo comprendido entre 1 minuto y 24
horas, de manera especialmente preferente está comprendido entre 5
minutos y 12 horas.
Por regla general, el tratamiento de secado se
lleva a cabo después del tratamiento con vapor vivo. De conformidad
con una primera forma de realización, se lleva a cabo con esta
finalidad, en primer lugar, un tratamiento con vapor vivo en la
forma que ha sido descrita precedentemente, hasta que se alcance el
contenido deseado en humedad residual y, a continuación, se lleva a
cabo un tratamiento de secado tal como se ha descrito
precedentemente. En otra forma de realización se lleva a cabo el
tratamiento de secado de manera intermitente con tratamiento de
vapor vivo. Con esta finalidad, el material de lignocelulosa puede
ser sometido, de manera alternativa, (de manera pulsada) a un
tratamiento con vapor vivo y con un medio gaseoso con una menor
humedad relativa, tal como se ha descrito precedentemente. Este
cambio entre el vapor vivo y el medio gaseoso, diferente del mismo,
puede llevarse a cabo por ejemplo por medio del empleo de un sistema
convencional de aire fresco-aire de escape.
Por medio del tratamiento de secado se consigue
una disminución adicional de la emisión de formaldehído incluso con
una carga elevada con compuestos nitrogenados reticulables. El
cociente (FA/N) entre la emisión del formaldehído (FA), determinado
por medio del método de la botella de conformidad con la publicación
EN 717 parte 3, y la proporción cuantitativa del compuesto
nitrogenado (N), calculado como nitrógeno y referido al peso total
del material de lignocelulosa, presenta, por lo tanto, en los
materiales que pueden ser obtenidos de este modo, por regla
general, un valor de 5,0 x 10^{-3} como máximo, de manera especial
un valor de 3,5 x 10^{-3} como máximo y, de manera especial, un
valor de 3,0 x 10^{-3} como máximo. La emisión de formaldehído
(FA) en mg por cada 100 g de material de lignocelulosa se determina
por medio del método de la botella de conformidad con la norma EN
717, parte 3. Por regla general, el valor para la emisión de
formaldehído del material de lignocelulosa, de conformidad con la
invención, es como máximo de 15 mg/100 g, de manera preferente es
como máximo de 12 mg/100 g, de manera especialmente preferente es
como máximo de 10 mg/100 g y, de manera especial, es como máximo de
8 mg/100 g.
Por otra parte, en la etapa b) puede llevarse a
cabo un secado previo antes del tratamiento con el vapor vivo. El
secado previo significa, que el material de lignocelulosa es secado
por debajo del punto de saturación de las fibras, que puede variar
algo según el tipo del material y que de manera típica se encuentra
en el 30% en peso aproximadamente. En este caso, son liberados los
materiales de lignocelulosa impregnados, al menos en parte, de los
componentes volátiles de la composición acuosa, empleada en la etapa
a), de manera especial son liberados del agua y/o de los
disolventes orgánicos en exceso, que no reaccionan durante el
endurecimiento/reticulación. El secado previo contrarresta además
el peligro de una formación de fisuras. Especialmente en el caso de
materiales y de cuerpos de formato pequeño, por ejemplo en el caso
de enchapados, puede eliminarse el secado previo. Sin embargo,
puede ser ventajoso un secado previo en el caso de los cuerpos de
lignocelulosa con mayores dimensiones. En tanto en cuanto se lleve
a cabo un secado previo independiente, este secado será llevado a
cabo, de manera ventajosa, a temperaturas situadas en el intervalo
comprendido entre 20 y 80ºC. En función de la temperatura elegida
puede verificarse durante el tratamiento previo al tratamiento con
vapor vivo, ya un endurecimiento/reticulación parcial o completo de
los componentes endurecibles, que están contenidos en la
composición. Es preferente que no se verifique ningún tipo de
endurecimiento/reticulación como paso previo al tratamiento con
vapor vivo o que únicamente se verifique de manera parcial este
endurecimiento/reticulación. De manera preferente, el tratamiento
previo se lleva a cabo de tal manera, que el contenido en humedad de
los materiales de lignocelulosa, después del tratamiento previo, no
suponga más de un 30%, de manera especial no suponga más de un 20%,
referido a la masa seca. El contenido en humedad puede controlarse
de manera sencilla por medio de la temperatura, de la duración y de
la presión elegida durante el secado previo y pueden determinarse
las mediciones de la conductibilidad de manera usual.
El secado previo del material de lignocelulosa
puede llevarse a cabo en un sistema convencional de aire
fresco-aire de escape, por ejemplo puede llevarse a
cabo en un secadero de tambor.
El secado previo y/o el tratamiento de secado
del material de lignocelulosa se llevan a cabo de manera preferente
en la misma instalación que para el tratamiento con vapor vivo.
Los materiales de lignocelulosa pueden ser
sometidos, después de la impregnación en la etapa a), durante o
después de la etapa b) a una elaboración adicional. En el caso de
los materiales finamente divididos puede llevarse a cabo, por
ejemplo, una elaboración adicional para dar cuerpos moldeados tales
como las placas OSB (oriented structural board), las placas de
madera aglomerada, las placas de galleta, las placas OSL o las
piezas moldeadas OSL
(Oriented-Strand-Lumber), las placas
PSL o las piezas moldeadas PSL
(Parallel-Strand-Lumber), las
placas o las piezas moldeadas constituidas por Constructed Strand
Lumber, las piezas moldeadas o las placas SCL (Structural Composite
Lumber), las piezas moldeadas o las placas LSL (Laminated Strand
Lumber), las placas de aislamiento y las placas de fibra de espesor
medio (MDF) y de gran espesor (HDF) y similares, en el caso de los
enchapados para materiales de enchapado tales como placas de fibras
enchapadas, placas de carpintería enchapadas, placas de madera
aglomerada enchapadas con inclusión de las placas OSB, SCL, OSL y
PSL enchapadas, la madera terciada, la madera encolada, la madera
estratificada, la madera en capas enchapada (por ejemplo madera en
capas Kerto), las placas multiplex, los materiales para enchapado
laminados (Laminated Veneer Lumber LVL), así como también elementos
de construcción configurados de manera tridimensional no
superficiales tales como las piezas moldeadas de madera
estratificada, las piezas moldeadas de madera terciada y otras
piezas moldeadas de cualquier tipo, recubiertas con al menos una
capa de enchapado. La elaboración ulterior puede llevarse a cabo
inmediatamente después de la impregnación en la etapa a), durante o
después de la etapa b). En el caso de enchapados y de materiales de
madera, la elaboración ulterior abarca, además del endurecimiento y
del pegado, o bien del moldeo, así mismo una etapa de encolado. Con
relación a los detalles relativos a este aspecto se hará referencia
al contenido de la publicación PCT/EP 2006/001980 (DE
102005010041.4, materiales para enchapado) y al contenido de la
publicación PCT/EP 2006/001979 (DE 102005010042.2, materiales de
madera). En el caso de enchapados impregnados se llevará a cabo de
manera ventajosa la elaboración ulterior como paso previo a la
etapa de endurecimiento o junto con la etapa de endurecimiento. En
el caso de los materiales de madera constituidos por materiales
finamente divididos se llevan a cabo simultáneamente, con
frecuencia, la etapa de moldeo y la etapa de endurecimiento.
El empleo de los materiales de lignocelulosa
modificados, obtenidos de conformidad con el procedimiento según la
invención, de manera especial el empleo de los materiales de madera,
modificados de este modo, permite la obtención de objetos con una
resistencia mecánica mejorada y con una estabilidad mejorada a la
intemperie, especialmente con una menor formación de fisuras en
aquellas zona que están fabricadas a partir de material de madera y
una menor susceptibilidad de estas zonas al ataque por parte de los
organismos que deterioran la madera tales como los hongos
destructores de la madera.
Los materiales de lignocelulosa, de conformidad
con la invención, y que pueden ser obtenidos de conformidad con el
procedimiento según la invención, así como los objetos fabricados a
partir de los mismos, pueden presentar un recubrimiento usual, por
ejemplo un barniz, una veladura o un decapado, como se ha descrito
en la publicación PCT/EP 2006/004020 (que corresponde a la
solicitud de patente alemana anterior 102005020387.6), a cuyo
contenido se hace referencia por la presente.
De manera especial, los materiales de madera
modificados son adecuados para la fabricación de objetos que estén
acabados a partir de varias piezas, unidas entre sí, estando
fabricada al menos una de las piezas con un material de madera
modificado, puesto que las uniones entre las diversas piezas son más
estables como consecuencia del menor comportamiento al
hinchamiento/contracción de la madera modificada y están sometidas a
menores solicitaciones mecánicas bajo los influjos de la intemperie
y pueden mantener mejor su función. Esto es válido, de manera
especial, cuando las piezas fabricadas a partir del material de
madera modificado estén unidas entre sí, al menos en parte, por
medio de unión por fricción entre sí o con piezas constituidas por
otros materiales. Como consecuencia de la menor tendencia al
hinchamiento-contracción de los materiales de madera
de conformidad con la invención pueden ser fabricados además por
primera vez objetos de madera resistentes a la intemperie, en los
cuales están unidos entre sí varios tipos de madera con diferente
comportamiento de hinchamiento-contracción por
medio de una unión material, por ejemplo con una cola o por medio de
una unión por fricción, con inclusión de una unión positiva con
parte de unión por fricción, por ejemplo están unidos entre sí por
medio de una unión realizada con clavos o con tornillos, por medio
de tacos, por medio de uniones espigadas, con inclusión de las
uniones en forma de cola de Milano, por medio de uniones con
gorrones, por medio de uniones de
mortaja-en-resorte o por medio de
uniones mecánicas de otro tipo puesto que con ayuda del tratamiento
de conformidad con la invención se alcanza un igualado del
comportamiento al hinchamiento-contracción.
El material de madera modificado está
constituido, de manera especial, por madera maciza, es decir por
materiales de gran formato con dimensiones a escala de centímetros
o a escala de metros, por ejemplo tablas, madera en palo, madera en
rollo, vigas o similares.
Tal como ya se ha indicado precedentemente, los
materiales de madera modificados, de conformidad con la invención,
son especialmente adecuados para la fabricación de objetos que
comprendan varias piezas unidas entre sí, estando fabricada al
menos una de las piezas con un material de madera modificado. Estos
materiales son adecuados, de manera especial, para la fabricación
de objetos, estando unidas entre sí al menos dos piezas del objeto
en unión por fricción, estando fabricada a partir de un material de
madera modificado al menos una de las piezas, que están unidas
entre sí por fricción.
Como consecuencia de su insensibilidad frente a
la acción, la invención se refiere de manera especial también al
empleo de los materiales de madera modificados para la fabricación
de objetos, que estén sometidos a la humedad o a las condiciones
climatológicas. La acción de la humedad puede ser un contacto con
una elevada humedad del aire, por ejemplo cuando los objetos se
encuentren en recintos húmedos tales como cuartos de baño, piscinas
cubiertas, saunas, lavanderías, en el interior de buques y similares
o así mismo cuando estén sometidos en el exterior a una elevada
humedad del aire. De igual modo, el contacto con la humedad puede
ser un contacto con agua líquida o con la humedad que se forma por
ejemplo bajo la acción de la lluvia, por contacto con agua de
lluvia o con agua de mar, en talleres para la construcción
hidráulica o en buques.
La fabricación de los objetos puede llevarse a
cabo en forma en sí conocida en analogía con la fabricación de los
objetos constituidos por materiales de madera. Esta fabricación
abarca medidas típicas de la elaboración de la madera tales como el
serrado, el corte, el cepillado, el fresado, el pulido, el
taladrado, el atornillado, el enclavado, el pegado, la laminación y
similares. Por regla general, a la hora de la fabricación de los
objetos se parte ya del material de madera modificado. Sin embargo
también puede ser fabricado el objeto en primer lugar a partir de
un material de madera no modificado y someterse a continuación a los
componentes de madera a una modificación, como se ha descrito
precedentemente.
En una primera forma de realización de la
invención, el material de madera modificado es empleado para la
fabricación de recubrimientos para suelos. Con frecuencia se
emplean, con esta finalidad, materiales para enchapado, en los
cuales la superficie decorativa, sometida a la intemperie, está
constituida por una capa de enchapado modificada de conformidad con
la invención. Un ejemplo a este respecto es el parquet, con
inclusión del parquet a la inglesa, del parquet macizo, del parquet
en forma de mosaico, del parquet en láminas puestas de canto, de
parquet acabado, por ejemplo de parquet acabado con 2 capas o de
parquet acabado con 3 capas, de suelos de enchapado y de suelos
deportivos, por ejemplo suelos deportivos elásticos en superficie y
suelos deportivos elásticos de manera puntual, así como suelos
vibratorios de parquet. Los materiales de madera modificados de
conformidad con la invención son adecuados así mismo para la
fabricación de parquet laminado, de recubrimientos para terrazas y
similares. Los materiales de madera de conformidad con la invención
son adecuados así mismo para la fabricación de laminados,
constituyendo en este caso por regla general el material de madera
modificado, de conformidad con la invención, la capa de madera
prensada del laminado.
Otra forma preferente de realización de la
invención se refiere a un objeto de madera, especialmente a un
material para el recubrimiento de suelos, que está constituido por
al menos dos maderas unidas entre sí, especialmente encoladas o
pegadas, pudiendo ser las maderas iguales o diferentes. Una forma de
realización especial de la invención se refiere a un material para
el recubrimiento de suelos para el exterior y para zonas húmedas.
Los materiales para el recubrimiento de suelos convencionales para
las zonas externas y para las zonas húmedas son planchas, tablones
o tablas fabricados de manera típica a partir de madera dura, que,
con frecuencia, están dotados además con una estructuración
superficial. Por regla general, estos recubrimientos para suelos
son muy caros debido al elevado precio de las maderas dura. La
estabilidad frente a la intemperie o bien frente a la humedad no es
siempre satisfactoria. Los materiales de madera, de conformidad con
la invención, permiten ahora la fabricación de recubrimientos para
suelos con elevada resistencia a la fatiga incluso a partir de
maderas económicas tales como el pino, el abeto, el haya, el álamo y
similares. De manera especial, los materiales de madera, de
conformidad con la invención, permiten la fabricación de materiales
para el recubrimiento de suelos que presentan una capa de soporte
constituida por un primer material de madera de conformidad con la
invención y una capa de cobertura o bien una capa de uso,
constituida por un segundo material de madera, unida con el
material de soporte, especialmente por encolado por pegado. El
material de la capa de soporte está constituido, de manera
preferente, por un material de madera de conformidad con la
invención constituido por una variedad de madera económica,
especialmente se trata de una madera en bruto económica, por ejemplo
se trata de una madera de pino tratada de conformidad con la
invención. De manera preferente, el material de madera de la capa
de uso está constituido también por un material de madera de
conformidad con la invención, de manera preferente está constituido
por un material de madera de conformidad con la invención con un
aspecto decorativo, por ejemplo se trata de haya tratada de
conformidad con la invención. Sin embargo, la capa de uso puede
estar constituida también por una madera dura no tratada o por una
madera dura tratada de conformidad con la invención, por ejemplo
puede estar constituida por madera dura de las clases 1 o 1
resistentes a la fatiga tales como angelim, bangkirai, azobe,
bilinga, cumaru, pino de Oregón, eucalipto, fava, garapa, ipe,
iroko, itauba, curbaril, karri, limbali, ausubo, mukulungu, okan,
piquia, robinie, tali, tatajuba, torrado o teak. La capa de uso
presenta, de manera típica, un grosor (espesor) de 1 mm como mínimo,
por ejemplo comprendido entre 1 y 10 mm, de manera especial
comprendido entre 2 y 8 mm. La capa de uso puede presentar un
perfilado, por ejemplo un perfil de gola. El grosor de la capa de
soporte depende, de manera natural, de la aplicación deseada y del
grosor necesario para esta finalidad. De manera típica, el grosor se
encuentra en el intervalo comprendido entre 5 y 100 mm, de manera
especial en el intervalo comprendido entre 10 y 50 mm. Los
recubrimientos para suelos pueden presentar las formas de placas,
de tablas, de planchas, de tablones o de emparrillado. Los
recubrimientos para suelos pueden presentar medios para la unión de
los elementos individuales del recubrimiento para suelos, por
ejemplo uniones por lengüeta y ranura, uniones por engatillado y
similares. La fabricación de tales recubrimientos para suelos se
lleva a cabo, de manera típica, por medio del encolado o bien por
medio del pegado de la capa de soporte con la capa de uso de manera
análoga a la de los procedimientos conocidos destinados al encolado
de capas de madera, por ejemplo de manera análoga a la de los
procedimientos destinados a la fabricación de maderas
estratificadas o para la fabricación de recubrimientos para suelos
para interiores, que presentan una capa de soporte y una capa de
uso situada por encima de la anterior. De manera especial, la
fabricación puede llevarse a cabo de manera análoga a la del
procedimiento que ha sido descrito en la publicación
PCT/EP2006/001980, siendo pegados o bien siendo encolados entre sí
los materiales de madera tratados de conformidad con la invención a
diferencia de lo que ocurre en el procedimiento allí descrito.
En otra forma de realización de la invención, se
emplea el material de madera modificado para la fabricación de
puertas y de cercos para puertas, por ejemplo en interiores así como
también en exteriores. El material de madera modificado puede ser
empleado tanto para la hoja de la puerta propiamente dicha, para
partes de la hoja de la puerta, por ejemplo en forma de placas de
madera maciza o de placas de material de madera para el montaje
interior de la hoja de la puerta o en forma de un enchapado para la
capa decorativa sobre la hoja de la puerta.
En otra forma de realización de la invención se
emplea el material de madera modificado para la fabricación de
ventanas, por ejemplo para la fabricación de bastidores de ventanas
y/o para la fabricación de hojas de ventanas. Los bastidores para
ventanas y las hojas de las ventanas pueden ser fabricados a partir
de la misma madera así como a partir de tipos de madera diferentes.
De igual modo, es posible que el bastidor sea fabricado a partir de
un material diferente de la madera y que únicamente sean fabricadas
las hojas de la ventana a partir de un material de madera
modificado de conformidad con la invención. Los materiales de madera
modificados, de conformidad con la invención, pueden ser empleados
también para la fabricación de alfeizares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la fabricación de
muebles, de manera especial es empleado para la fabricación de
aquellos muebles o de aquellas partes de los muebles que se
fabrican de manera típica a partir de madera o a partir de
materiales de madera. A estos muebles y partes de muebles
pertenecen los armarios o las piezas para armarios tales como el
cuerpo, las puertas o el suelo, las estanterías, las armaduras para
camas, los somieres de tablillas, las armaduras para sofás, las
sillas, las mesas o las piezas de estos muebles tales como
bastidores para mesas, tablas para mesas, tablas de trabajo,
especialmente tablas para trabajar en la cocina, muebles para el
cuarto de baño y similares. Los materiales de madera modificados,
de conformidad con la invención, son especialmente adecuados para
aquellos muebles que estén sometidos a la humedad o a la intemperie
en gran medida, por ejemplo para la fabricación de muebles para la
cocina, de muebles para cuarto de baño o para la fabricación de
muebles de jardín, de bancos para parques, de asientos para campos
de deportes y similares.
En otra forma de realización de la invención se
emplea el material de madera modificado para la fabricación de
objetos para la construcción hidráulica, por ejemplo para el
reforzamiento de riberas, edificios hidráulicos tales como
esclusas, especialmente torres para esclusas, ruedas hidráulicas,
plataformas, pontones, pasarelas y otras construcciones en y sobre
el agua.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la construcción de
edificios o de partes de edificios. De manera especial, a este
empleo pertenece, además de la construcción de ventanas, que ya ha
sido citada, el empleo de los materiales de madera modificados en
forma de maderas para la construcción destinadas a la construcción
de casas de madera, para la construcción de forjados, para la
edificación de construcciones para techos, para la construcción de
edificios según la forma de construcción con bastidor de madera,
para la construcción de puentes o de plataformas panorámicas,
tejados de protección así como partes de edificios tales como
terrazas, balcones, balaustradas para balcones, entretechos y
similares. Para esta finalidad corresponde, así mismo, el empleo de
los materiales de madera modificados para la construcción de
escaleras, con inclusión de los peldaños para escaleras, por ejemplo
en el caso de los escalones de madera en las construcciones de
escaleras metálicas, así como también para las escaleras y los
edificios fabricados completamente a partir de los materiales de
madera.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la edificación de
fachadas. En este caso, el material de madera modificado puede ser
tanto parte integrante de la construcción subyacente de las
fachadas así como, también, puede constituir la parte vista de la
fachada, por ejemplo en forma de placas para fachadas constituidas
por el material de madera modificado, tablas para fachadas
constituidas por madera modificada, ripias constituidas por madera
modificada y similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la fabricación de
paneles prefabricados y de elementos para techos, por ejemplo
entrepaños, tablas de lengüeta y ranura, techos artesonados, así
como también colgaduras de techos, paredes móviles o elementos para
pared en la forma de trabajo de bastidor, revestimientos para
techos y para paredes. Con esta finalidad, entran en consideración,
de manera especial, los materiales de madera a base de materiales
finamente divididos en forma de placas, por ejemplo entran en
consideración las placas OSB, las placas de madera aglomerada, las
placas OSL, las placas PSL, las placas de aislamiento y las placas
de fibras de espesor medio (MDF) y de gran espesor (HDL) y similares
así como los materiales de enchapado tales como las placas de fibra
enchapadas, las placas de madera estratificada enchapados, las
placas de madera aglomerada enchapadas, con inclusión de las placas
OSL y PSL enchapadas, la madera terciada, la madera encolada, la
madera estratificada, la madera en capas enchapada (por ejemplo la
madera en capas Kerto).
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la decoración en
jardinería, por ejemplo para la fabricación de cercas, de
empalizadas, de elementos protectores contra la observación,
casetas para jardinería, pérgolas, casetas para pájaros y
similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la fabricación de
artículos de juguetería para el exterior, por ejemplo para
estructuras trepadoras, para columpios, especialmente para
estructuras de columpios y asientos y tablas para columpios, para
jardines de juegos con dispositivos para trepar, para columpiarse
y/o para deslizarse, para estructuras de funiculares y
similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la fabricación de
artículos para el hogar, por ejemplo para mangos de cuchillos, para
cajas para el pan, para cucharas de madera, para artículos de baño
tales como cubetas para baño, cepillos y similares, así mismo para
tablas de cortar, para cubertería para la cocción tales como
cucharas para la cocción, los torna sartenes, las tablas para
pasta, la cubertería para ensalada, los tenedores para pasta y
similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la construcción de
botes, tanto para la construcción de cascos, por ejemplo para la
tablazón, para cuadernas y quillas, para soportes de motores, para
objetos situados en posición vertical tales como mástiles, perchas,
así como, también, para superestructuras del puente, para la
tablazón del puente y para otros dispositivos situados al exterior
tales como enjaretados, galápagos, timones, tableros de instrumentos
y similares así como para la construcción interna de navíos, por
ejemplo para apliques de armarios, para apliques de literas, para
paredes y de puertas de cabinas, para el revestimiento de motores,
para escaleras de descenso, para literas y similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la edificación de
saunas, por ejemplo para paredes, puertas, bancos, revestimientos
para estufas y similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado en la construcción de
vehículos, por ejemplo para el revestimiento interno de la cabina
del conductor, del portamaletas y para revestimientos del
compartimento del motor, así mismo aislamientos, por ejemplo del
compartimento del motor y del portamaletas, por otra parte para
tableros de instrumentos, decorados de madera y similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la fabricación de
juguetes tales como tacos para arquitectura, pistas para bolas,
casetas de juguete e instalaciones de juguete tales como casitas de
muñecas, cocinitas de muñecas y similares, automóviles, aviones y
barcos de juguete, para la construcción de maquetas tales como la
construcción de maquetas de coches, de aviones y de barcos,
juguetes tales como raquetas, bastidores para raquetas y
similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la fabricación de
instrumentos de música, de manera especial para la construcción de
instrumentos de cuerda tales como guitarras, laúdes, arpas,
violines, violas, violoncelos, contrabajos o piezas de los mismos
tales como almas, cuerpos, volutas, clavijas, así mismo para la
construcción de instrumentos de viento de madera tales como
clarinetes, oboes, fagotes, flautas de pico, etc. o para la
construcción de órganos, especialmente para silbatos de madera así
como para la construcción de pianos y de pianos de cola.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la fabricación de
aparatos para deportes, especialmente de aquellos aparatos para
deportes que son fabricados de manera típica a partir de madera o a
partir de materiales de madera, así como también para aparatos de
deportes en los cuales no haya sido empleada hasta ahora la madera
como consecuencia de su resistencia y de su dureza insuficiente.
Deben citarse, a modo de ejemplo, los bastones, tales como los
bastones para hockey y los bastones para hockey sobre hielo, los
aparatos de lanzamiento tales como las jabalinas y los discos, los
remos y las paletas, para la construcción de botes de remos
deportivos tales como los botes de paletas, las canoas, los botes de
carreras unipersonales, las canoas canadienses, las yolas y
similares.
En otra forma de realización de la invención, el
material de madera modificado es empleado para la fabricación de
carcasas con inclusión de partes de carcasas para máquinas, para
aparatos eléctricos y similares.
Con ayuda del aumento de la resistencia del
material de madera modificado, de conformidad con la invención,
puede alcanzarse en muchos casos un ahorro de peso por medio de un
menor coste de material. Por otra parte, los objetos son mucho
menos sensibles a las acciones de la intemperie y al efecto de la
humedad. Como consecuencia de la mayor estabilidad dimensional,
como consecuencia de un menor hinchamiento y de una menor
contracción y de las tolerancias de fabricación, que pueden ser
obtenidas de este modo, el material de madera modificado puede ser
empleado así mismo para la fabricación de objetos en los cuales no
podía ser empleada hasta ahora la madera.
Los ejemplos siguientes sirven para explicar la
invención
Ejemplo comparativo
1
Se diluyó una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU) con agua hasta una concentración del 30% en peso y se
mezcló con 15 g/kg de MgCl_{2} x 6 H_{2}O. La solución,
obtenida de este modo, se empleó como agente de impregnación en el
ensayo siguiente.
Se introdujeron en una instalación de
impregnación tacos de albura de pino con unas dimensiones de 2,5 cm
x 2,5 cm x 2,5 cm, que habían sido secados de forma atro. La
instalación de impregnación se sometió durante 30 minutos a un
vacío de 40 mbares absolutos. A continuación se cargó la instalación
de impregnación con el agente de impregnación, con mantenimiento de
un vacío de 50 mbares absolutos. Seguidamente se aplicó una presión
de 10 bares durante 2 horas. La fase a presión se concluyó y se
eliminó el líquido residual.
Los tacos de pino se almacenaron, a
continuación, en una cámara para el secado que puede ser controlada
por medio de la temperatura y de la humedad del aire. La cámara se
llevó a 95ºC y a una humedad relativa del aire del 100%
aproximadamente. Estas condiciones húmedas fueron mantenidas durante
48 horas.
A continuación, se secaron los tacos de pino
durante 72 horas a 40ºC. Los tacos de pino, obtenidos de este modo,
presentaron un contenido en nitrógeno N de 4,00 g/100 g de madera de
pino. La emisión de formaldehído FA, determinada por medio del
método de la botella de conformidad con la norma EN 717, parte 3,
era de 62,2 mg/100 g de madera de pino. Por consiguiente, la
relación FA/N fue de 15,5 x 10^{-3}. El grado de fijación era del
24%.
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Ejemplo
1
Se introdujeron en una instalación de
impregnación tablas de pino con unas dimensiones de 250 cm x 10 cm x
3,5 cm, que habían sido secadas hasta una humedad de la madera del
12% aproximadamente. La instalación de impregnación se sometió
durante 30 minutos a un vacío de 40 mbares absolutos. A continuación
se cargó la instalación de impregnación con el agente de
impregnación procedente del ejemplo comparativo 1, manteniéndose un
vacío de 50 mbares absolutos. Seguidamente se aplicó una presión de
12 bares durante 2 horas. La fase a presión se concluyó y se
eliminó el líquido residual.
Las tablas de pino se almacenaron a continuación
en una cámara para el secado, que puede ser controlada por medio de
la temperatura y de la humedad del aire y se fijaron de tal manera,
que era imposible un rechazo.
La cámara se llevó a 100ºC con mantenimiento de
una humedad relativa del aire del 100%. A continuación se cerró la
cámara y se calentó a una temperatura para el secado de 120ºC, con
mantenimiento de una temperatura húmeda de 100ºC. Estas condiciones
se mantuvieron hasta que se alcanzó una humedad homogénea de la
madera de aproximadamente un 8% a través de toda la sección
transversal de la madera. A continuación se eliminó por aspiración
el vapor de agua recalentado y se reemplazó por aire fresco, con lo
cual se redujo la temperatura de la cámara hasta 80ºC. A
continuación se redujo la temperatura de la cámara hasta 50ºC por
medio de una salpicadura con agua y se reguló una humedad relativa
del aire del 50%. Estas condiciones se mantuvieron para la
climatización de la madera entre 6 y 10 horas.
Las tablas de pino, obtenidas de este modo,
presentaban un contenido en nitrógeno N de 3,17 g/100 g de madera
de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada por medio del
método de la botella de conformidad con la norma EN 717, parte 3,
era de 26,4 mg/100 g de madera de pino. Por consiguiente, la
relación FA/N fue de 8,33 x 10^{-3}. El grado de fijación era del
73%.
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Ejemplo
2
Se impregnaron tablas de pino con unas
dimensiones de 250 cm x 10 cm x 3,5 cm, que habían sido secadas
hasta una humedad de la madera del 12% aproximadamente, de manera
análoga a la del ejemplo 1 con el agente de impregnación procedente
del ejemplo comparativo 1.
Las tablas de pino se almacenaron a continuación
en una cámara para el secado que puede ser controlada por medio de
la temperatura y de la humedad del aire, y se fijaron de tal manera
que era imposible un rechazo.
La cámara se llevó a 100ºC con mantenimiento de
una humedad relativa del aire del 100%. A continuación se cerró la
cámara y se calentó hasta una temperatura de secado de 120ºC con
mantenimiento de una temperatura húmeda de 100ºC. Estas condiciones
se mantuvieron hasta que se alcanzó una humedad de la madera
homogénea de aproximadamente un 8% a través de toda la sección
transversal de la madera. A continuación se calentó la cámara con
una velocidad de calentamiento de 5 K/h hasta una temperatura de
130ºC con mantenimiento de una temperatura húmeda del vapor de
100ºC. Estas condiciones se mantuvieron hasta que se alcanzó una
humedad de la madera homogénea de aproximadamente un 6% a través de
toda la sección transversal de la madera. A continuación se separó
por aspiración el vapor de agua recalentado y se reemplazó por aire
fresco con mantenimiento de una temperatura de 130ºC, con lo cual
se redujo la humedad relativa del aire a un valor situado por debajo
del 10%. Estas condiciones se mantuvieron hasta que se alcanzó una
humedad de la madera homogénea de aproximadamente un 4% a través de
toda la sección transversal de la madera. A continuación se redujo
la temperatura de la cámara a 80ºC por medio de una insuflación de
aire fresco. A continuación se redujo la temperatura de la cámara a
50ºC por medio de una salpicadura con agua y se reguló una humedad
relativa del aire del 50%. Estas condiciones se mantuvieron para la
climatización de la madera durante 6 a 10 horas.
Las tablas de pino, obtenidas de este modo,
presentaban un contenido en nitrógeno N de 3,17 g/100 g de madera
de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada por medio del
método de la botella de conformidad con la norma EN 717, parte 3,
era de 12,8 mg/100 g de madera de pino. Por consiguiente la relación
FA/N fue de 4,04 x 10^{-3}. El grado de fijación era del 84%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
Se impregnaron tablas de madera de haya con unas
dimensiones de 50 cm x 10 cm x 3,5 cm, que habían sido secadas
hasta una humedad de la madera del 12% aproximadamente, de manera
análoga a la del ejemplo 1 con el agente de impregnación procedente
del ejemplo comparativo 1 y a continuación se trataron de
conformidad con la rutina del ejemplo 1 sucesivamente con vapor
vivo y se calentaron en seco.
Las tablas de madera de haya, obtenidas de este
modo, presentaban un contenido en nitrógeno N de 2,20 g/100 g de
madera de haya. La emisión de formaldehído FA, determinada por medio
del método de la botella de conformidad con la norma EN 717, parte
3, era de 8,9 mg/100 g de madera de haya. Por consiguiente, la
relación FA/N era de 4,05 x 10^{-3}. El grado de fijación era del
81%.
Se diluyó una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU) con agua hasta una concentración del 50% en peso y se
mezcló con 25 g/kg de MgCl_{2} x 6 H_{2}O. La solución,
obtenida de este modo, se empleó como agente de impregnación en el
ensayo siguiente.
Se impregnaron tablas de madera de haya con unas
dimensiones de 50 cm x 10 cm x 3,5 cm, que habían sido secadas
hasta una humedad de la madera del 12% aproximadamente, de manera
análoga a la del ejemplo 1 con el agente de impregnación y a
continuación se trataron, de conformidad con la rutina del ejemplo
1, sucesivamente con vapor de agua y se calentaron en seco.
Las tablas de madera de haya, obtenidas de este
modo, presentaban un contenido en nitrógeno N de 3,75 g/100 g de
madera de haya. La emisión en formaldehído FA, determinada por medio
del método de la botella de conformidad con la norma EN 717, parte
3, era de 6,1 mg/100 g de madera de haya. Por consiguiente, la
relación FA/N era de 1,63 x 10^{-3}. El grado de fijación era del
86%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
5
Se combinó una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU) con etilenurea y se diluyó con agua de tal manera que la
concentración en DMDHEU fue de un 15% en peso y que la
concentración en etilenurea fue de un 7,5% en peso. La solución se
mezcló con 15 g/kg de MgCl_{2} x 6 H_{2}O. La solución,
obtenida de este modo, se utilizó como agente de impregnación en el
ensayo siguiente.
Se impregnaron tablas de pino con unas
dimensiones de 250 cm x 10 cm x 3,5 cm, que había sido secadas hasta
una humedad de la madera del 12% aproximadamente, de manera análoga
a la del ejemplo 1 con el agente de impregnación y a continuación
se trataron de conformidad con la rutina del ejemplo 1,
sucesivamente con vapor vivo y se calentaron en seco.
Las tablas de pino, obtenidas de este modo,
presentaban un contenido en nitrógeno N de 4,5 g/100 g de madera de
pino. La emisión en formaldehído FA, determinada por medio del
método de la botella de conformidad con la norma EN 717, parte 3,
era de 3,8 mg/100 g de madera de pino. Por consiguiente, la relación
FA/N fue de 0,84 x 10^{-3}. El grado de fijación era del 51%.
De manera análoga pueden ser empleados como
agentes de impregnación las siguientes soluciones. Estas soluciones
pueden ser preparadas de la manera siguiente:
Se mezclaron 4 kg de una preparación acuosa,
usual en el comercio, de
1,3-dimetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(al 40% en peso) con 2 kg de una solución acuosa, al 70% en peso,
usual en el comercio, de un producto de la reacción de melamina con
formaldehído y metanol (relación molar 1:4:4) y con 200 g de
MgCl_{2} x 6H_{2}O y se diluyó con 3,7 kg de agua.
Se mezclaron 3 kg de una preparación acuosa,
usual en el comercio, de
1,3-dimetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(al 40% en peso) con 2,7 kg de una solución acuosa, usual en el
comercio, al 70% en peso, de un producto de la reacción melamina
con formaldehído y metanol (relación molar 1:4:4) y con 200 g de
MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyó con 4 kg de agua.
Se mezclaron 2,5 kg de una preparación acuosa,
usual en el comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(al 75% en peso) con 2 kg de una solución acuosa, usual en el
comercio, al 70% en peso, de un producto de la reacción de melamina
con formaldehído y metanol (relación molar 1:4:4) y con 200 g de
MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyó con 5,2 kg de agua.
Se mezclaron 2,1 kg de una preparación acuosa,
usual en el comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(al 75% en peso) con 0,9 kg de una preparación acuosa usual en el
comercio de
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(al 75% en peso) y con 150 g de MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyó
con 7 kg de agua.
Se mezclaron 0,9 kg de una preparación acuosa,
usual en el comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(al 75% en peso) con 2,1 kg de una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(al 75% en peso) y con 150 g de MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyó
con 7 kg de agua.
Se mezclaron 3,0 kg de una preparación acuosa,
usual en el comercio, de
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(al 75% en peso) con 150 g de MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyó
con 7 kg de agua.
Claims (13)
1. Procedimiento para la obtención de materiales
de lignocelulosa modificados, que comprende
- a)
- la impregnación del material de lignocelulosa con una composición acuosa, que contiene i), al menos, un compuesto nitrogenado reticulable así como ii), al menos, una substancia que catalice la reticulación,
- b)
- el tratamiento del material de lignocelulosa, impregnado, a temperatura elevada para la eliminación del agua y para la reticulación del compuesto nitrogenado reticulable,
comprendiendo la etapa b) del
procedimiento, al menos, un tratamiento del material de
lignocelulosa, impregnado, con vapor de agua recalentado,
presentando el vapor de agua recalentado una temperatura de 105ºC
como
mínimo.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la etapa b) del procedimiento comprende, después del
tratamiento con vapor de agua recalentado, un tratamiento adicional
de secado del material de lignocelulosa impregnado a una
temperatura de 110ºC como mínimo.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que la humedad relativa del medio gaseoso, que rodea al material
de lignocelulosa, durante el tratamiento de secado es del 20% como
máximo.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el compuesto nitrogenado se
elige entre:
- \alpha)
- los compuestos V de bajo peso molecular, que presenten, al menos, un grupo, de manera especial que presenten, al menos, dos grupos enlazados con N, de la fórmula CH_{2}OR, significando R alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono o, de manera especial, hidrógeno y, en caso dado, un grupo 1,2-bishidroxietano-1,2-diilo que puenteé dos átomos de nitrógeno,
- \beta)
- los precondensados del compuesto V y
- \gamma)
- los productos de la reacción o mezclas del compuesto V con, al menos, un alcohol, que se elige entre los alcanoles con 1 hasta 6 átomos de carbono, los polioles con 2 hasta 6 átomos de carbono y los oligoalquilenglicoles; y sus mezclas entre sí, sus mezclas con, al menos, un compuesto V', que presente al menos un grupo NH libre, y sus mezclas con, al menos, un compuesto V'', que presente, al menos, un grupo OH, que no se presente en forma de un grupo CH_{2}OH.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Procedimiento según la reivindicación 4, el
compuesto nitrogenado se elige entre
- la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU),
- la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
que está modificada con un alcanol con 1 hasta 6 átomos de carbono,
con un poliol con 2 hasta 6 átomos de carbono o con un
oligoalquilenglicol,
- la
1,3-bis(hidroximetil)urea,
- la
1,3-bis(metoximetil)urea,
- la
1-hidroximetil-3-metilurea,
- la
1-hidroximetil-3-metil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
- la
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
- la
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona,
- la
1,3-bis(hidroximetil)-1,3-hexahidropirimidin-2-ona,
- la
1,3-bis(metoximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
- la
tetra(hidroximetil)acetilendiurea,
- las resinas de
melamina-formaldehído de bajo peso molecular y
- las resinas de
melamina-formaldehído de bajo peso molecular, que
están modificadas con un alcanol con 1 hasta 6 átomos de carbono,
con un poliol con 2 hasta 6 átomos de carbono o con un
oligoalquilenglicol,
- mezclas de los compuestos entre sí
precedentemente citados,
- mezclas de los compuestos precedentemente
citados con, al menos, un compuesto V', que presente, al menos, un
grupo NH libre, y
- mezclas de los compuestos precedentemente
citados con, al menos, un compuesto V'', que presente, al menos, un
grupo OH, que no se presente en forma de un grupo CH_{2}OH.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que los compuestos nitrogenados
reticulables se eligen entre:
- \alpha)
- los compuestos V de bajo peso molecular, que presenten, al menos, dos grupos enlazados a través de N de la fórmula CH_{2}OR, en la que R significa hidrógeno o alquilo con 1 hasta 4 átomos de carbono, y/o un grupo 1,2-bishidroxietano-1,2-diilo que puentea dos átomos de nitrógeno,
- \beta)
- los precondensados del compuesto V,
- \gamma)
- los productos de la reacción o mezclas del compuesto V con, al menos, un alcohol, que se elige entre los alcanoles con 1 hasta 6 átomos de carbono, los polioles con 2 hasta 6 átomos de carbono y los oligoalquilenglicoles, sus mezclas y las mezclas con, al menos, un compuesto V', que presente, al menos, un grupo NH libre.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en
el que el compuesto nitrogenado reticulable se elige entre
- la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
- la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
que está modificada con un alcanol con 1 hasta 6 átomos de carbono,
con un poliol con 2 hasta 6 átomos de carbono o con un
oligoalquilenglicol,
- la
1,3-bis(hidroximetil)urea,
- la
1,3-bis(metoximetil)urea,
- la
1-hidroximetil-3-metilurea,
- la
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona,
- la
1,3-bis(hidroximetil)-1,3-hexahidropirimidin-2-ona,
- la
1,3-bis(metoximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
- la
tetra(hidroximetil)acetilendiurea,
- las resinas de
melamina-formaldehído de bajo peso molecular y
- las resinas de
melamina-formaldehído de bajo peso molecular, que
están modificadas con un alcanol con 1 hasta 6 átomos de carbono,
con un poliol con 2 hasta 6 átomos de carbono o con un
oligoalquilenglicol,
y las mezclas de las mismas y sus
mezclas con un compuesto V', que presente, al menos, un grupo
NH.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en
el que el compuesto nitrogenado está constituido por la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
o está constituido por una mezcla del mismo con un compuesto
V'.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que la concentración del
compuesto nitrogenado reticulable en la composición acuosa está
situada en el intervalo comprendido entre un 1 y un 60% en peso,
referido al peso total de la composición.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que la cantidad de compuesto
nitrogenado reticulable, que se incorpora en el material de
lignocelulosa, está situada en el intervalo comprendido entre un
0,2 y un 10% en peso, calculado como nitrógeno y referido al peso
del material de lignocelulosa empleado.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el catalizador se elige
entre las sales metálicas del grupo de los halogenuros metálicos,
de los sulfatos metálicos, de los nitratos metálicos, de los
fosfatos metálicos y de los tetraflúorboratos metálicos; el
trifluoruro de boro; las sales de amonio del grupo constituido por
los halogenuros de amonio, el sulfato de amonio, el oxalato de
amonio y el fosfato de diamonio; los ácidos carboxílicos orgánicos,
los ácidos sulfónicos orgánicos, el ácido bórico, el ácido
fosfórico, el ácido sulfúrico y el ácido clorhídrico.
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el material de lignocelulosa
es madera.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que el material de lignocelulosa es
un enchapado de madera o un material finamente dividido.
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