ES2342712T3 - Composicion adhesiva con velocidad de curado incrementada. - Google Patents
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Abstract
Método para la preparación de material de tablero que comprende los pasos de (I) preponer una composición adhesiva de aminoplástico sobre la base de una resina de aminoplástico que contiene formaldehído utilizando los pasos de (Ia) hacer reaccionar un compuesto amínico con una cantidad de formaldehído o paraformaldehído para dar una resina aminoplástica; y (Ib) convertir esta resina en una composición adhesiva de aminoplástico por adición de un catalizador y de formaldehído o paraformaldehído hasta que se alcanza una relación F/(NH2)2 de 0,8-1,6 y la cantidad de formaldehído libre presente está comprendida entre 1 y 50% en peso con relación a la cantidad total de formaldehído añadida durante la preparación del adhesivo; y (II) dentro de 10 segundos a 1 hora después del paso (Ib) combinar la composición adhesiva obtenida en el paso (I) con materiales que contienen celulosa en una prensa; y (III) prensar los materiales que contienen celulosa combinados y el adhesivo para dar un material de tablero a una temperatura de 180-230ºC y una presión de 2-7 MPa.
Description
Composición adhesiva con velocidad de curado
incrementada.
La invención se refiere a un método para la
preparación de material de tablero con aplicación de una composición
adhesiva basada en una resina aminoplástica que contiene
formaldehído con una velocidad de curado incrementada y un método
para la preparación de la misma. Adicionalmente, la invención se
refiere a un método para la preparación de material de tablero con
aplicación de la composición adhesiva obtenida.
Una composición adhesiva basada en una resina
aminoplástica que contiene formaldehído con una velocidad de curado
incrementada y un método para la preparación de la misma se conoce
por EP-A-436485. En esta
publicación de patente, se describe un método para curado acelerado
de adhesivos aminoplásticos y materiales basados en madera
fabricados con aplicación de los mismos. Para el curado acelerado de
los adhesivos aminoplásticos se utiliza un sistema
acelerador-receptor, en el cual una mezcla
urea-formaldehído como acelerador y un agente de
barrido de formaldehído se añaden al adhesivo. La adición de un
agente de barrido de formaldehído evita el aumento de la emisión de
formaldehído. Como agente de barrido de formaldehído se utiliza urea
en EP-A-436485. En el acelerador
urea-formaldehído, la relación molar
urea:formaldehído está comprendida entre 1:3 y 1:6. La cantidad de
acelerador utilizada es 0,1-5% en peso con relación
a la cantidad de adhesivo. La cantidad de agente de barrido de
formaldehído puede ser hasta 10% en peso con relación a la cantidad
de adhesivo.
En la práctica, es una desventaja de la adición
subsiguiente de urea para fijar el formaldehído, el hecho de que el
método es innecesariamente complicado. Otra desventaja de la adición
subsiguiente de urea es que la resina tiene que curarse a una
temperatura inferior para contrarrestar la descomposición de la urea
y el desarrollo asociado de humos durante el curado. La adición
subsiguiente de urea tiene también un efecto adverso sobre la
estabilidad de la resina.
Se encontró que la velocidad de curado de un
adhesivo aminoplástico puede incrementarse
considerable-mente con una composición adhesiva
preparada a partir de una resina aminoplástica, con un compuesto
libre semejante a formaldehído, tal como formaldehído o
paraformaldehído, que está también presente y estando comprendida
la cantidad del compuesto libre semejante a formaldehído entre 1 y
50% en peso con relación a la cantidad total de formaldehído
añadida durante la preparación del adhesivo. Por "compuestos
semejantes a formaldehído" se entienden compuestos que pueden
reaccionar como formaldehído. Si se utiliza formaldehído como
compuesto libre semejante a formaldehído, el mismo se utiliza
preferiblemente en una cantidad comprendida entre 2 y 15% en peso
con relación a la cantidad total de formaldehído añadida durante la
preparación del adhesivo.
Se encontró en particular que la velocidad de
curado de un adhesivo puede incrementarse considerablemente con una
composición adhesiva constituida por una resina aminoplástica,
estando también presente un compuesto libre semejante a
formaldehído y estando comprendida la relación
F/(NH_{2})_{2} de la composición adhesiva total entre
0,8 y 1,6. La relación F/(NH_{2})_{2} es la relación
molar de los equivalentes de formaldehído y los grupos NH_{2}
presentes.
La relación F/(NH_{2})_{2} de la
composición adhesiva total es preferiblemente
0,9-1,5.
Como resina aminoplástica se utilizan en la
presente invención productos de condensación de un compuesto amínico
con un compuesto libre semejante a formaldehído.
Como compuesto amínico pueden utilizarse urea,
melamina, melam, melem, ureidomelamina y mezclas de estos
compuestos. Preferentemente se utilizan urea y/o melamina, de modo
más particular una mezcla de urea y melamina con una relación molar
melamina/urea que varía entre 0,01 y 2, en particular entre 0,02 y
1.
Compuestos semejantes a formaldehído de acuerdo
con la invención son formaldehído y paraformaldehído. El
paraformaldehído es la forma de polímero u oligómero de
formaldehído que desprende formaldehído en la despolimerización. El
paraformaldehído con un grado de polimerización de n puede generar n
moléculas de formaldehído y por tanto n equivalentes de
formaldehído.
Sorprendentemente, se encontró que a pesar de la
adición de un compuesto semejante a formaldehído durante la
preparación del adhesivo, la emisión de formaldehído del material de
tablero fabricado finalmente se mantiene dentro de los estándares
aplicables internacionalmente.
El método para la preparación de un adhesivo
aminoplástico con una velocidad de curado incrementada incluye:
- -
- hacer reaccionar un compuesto amínico con un compuesto semejante a formaldehído para formar una resina, resina que se convierte en un adhesivo aminoplástico por adición de un compuesto semejante a formaldehído y un catalizador hasta que se obtiene una relación F/(NH_{2})_{2} de 0,8-1,6.
Catalizadores que junto con la resina forman el
adhesivo son sales metálicas, preferiblemente sales de sodio,
potasio, amonio, aluminio, magnesio y cinc. Ejemplos de sales
adecuadas son nitrato de sodio, sulfato de aluminio,
hidrogenofosfato de amonio, persulfato de amonio, cloruro de amonio,
sulfato de amonio y nitrato de amonio. Preferiblemente se utilizan
las sales de amonio y en particular cloruro de amonio o sulfato de
amonio.
La invención se refiere a la fabricación de
material de tablero por combinación de materiales que contienen
celulosa con un adhesivo en una prensa y al procesamiento de dichos
materiales en esta prensa para producir material de tablero a
temperatura y presión elevadas, utilizando como adhesivo una
composición adhesiva constituida por una resina aminoplástica,
estando presente también un compuesto libre semejante a
formaldehído que de tal manera que la relación
F/(NH_{2})_{2} de la composición adhesiva total es igual
a 0,8-1,6 como se define en las presentes
reivindicaciones.
Preferiblemente, el método se utiliza en la
producción de tablero de partículas, tablero MDF (tablero de fibras
de densidad media), tablero HDF (tablero de fibras de densidad alta)
o tablero OSB (tablero de cordones orientados).
La preparación del adhesivo de acuerdo con la
invención por adición a la resina de un compuesto semejante a
formaldehído y un catalizador tiene lugar poco tiempo antes de la
producción del tablero. El orden en el que se añaden los dos
componentes a la resina no es crítico. El catalizador y el compuesto
semejante a formaldehído pueden añadirse también al mismo tiempo a
la resina. La resina tiene a la temperatura ambiente estabilidad
suficiente para poder almacenarse durante unos cuantos días. Después
de la adición del compuesto semejante a formaldehído y el
catalizador, el adhesivo se utiliza durante 10 segundos a 1 hora
para la preparación del material de tablero, preferiblemente durante
30 segundos a 30 minutos.
Las condiciones de prensado durante la
preparación del material de tablero dependen de la clase de material
de tablero. Así, para la producción de tablero de partículas se
aplica una presión de 2-5 MPa, preferiblemente
2-4 MPa, y para MDF una presión de
2-7 MPa, preferiblemente 3-6 MPa. La
temperatura a la que se fabrica el material de tablero es
generalmente 180-230ºC para tablero de partículas y
OSB, y 170-230ºC para MDF. Para tablero de
partículas, MDF y OSB se aplica un tiempo de prensado que se expresa
en segundos por mm de espesor de tablero. Para tablero OSB, el
tiempo de prensado es 4-12 s/mm, preferiblemente
6-10 s/mm. Para tablero de partículas se adopta
generalmente un tiempo de prensado de 4-12 s/mm,
preferiblemente 5-10 s/mm. Los tableros MDF se
fabrican con un tiempo de prensado de 5-17 s/mm, en
particular 8-14 s/mm.
Se encontró que se obtenía un aumento en la
velocidad de curado hasta 40%.
Durante la preparación del adhesivo se añaden
generalmente ceras a la composición adhesiva para hacer el material
de tablero más resistente a la absorción de humedad. Las ceras son
generalmente ceras en emulsión, o ceras sólidas y proceden por
ejemplo de la industria del petróleo.
Debe indicarse que EP0001596 describe un proceso
para la producción de productos de condensación acuosos
urea-formaldehído.
Debe indicarse que CH188327 describe un método
para producir Sperrholz (madera contrachapada) y Furnierholz (tipo
de múltiplex conformado).
La invención se ilustrará adicionalmente por
medio de los ejemplos que siguen.
Se introdujeron 269,2 gramos de un precondensado
urea-formaldehído con una relación molar
formaldehído/urea (F/U) de 5,0 y un contenido de sólidos de 80%, en
un reactor a la temperatura ambiente, después de lo cual se
añadieron 99,6 gramos de agua. La temperatura se aumentó a 65ºC,
después de lo cual se neutralizó la solución con NaOH 2N hasta que
se alcanzó un pH de 7,3. Después de ello se añadieron 91,5 gramos de
urea, de tal modo que se obtuvo una reacción molar
formaldehído/urea (F/U) de 2,0. En el curso de 10 minutos, la
temperatura se elevó gradualmente desde 65ºC a 100ºC, después de lo
cual se realizó una metilolación durante 5 minutos. Se añadió luego
ácido acético 2 N hasta que se alcanzó un pH de 5,5. La mezcla
obtenida se condensó a 100ºC hasta que se obtuvo una viscosidad de
450 MPa.s. Se añadieron 2,5 ml de NaOH 2N para obtener un pH de 8.
La temperatura se redujo luego a 90ºC, seguido por la adición de
240 gramos de melamina (m) y se añadieron subsiguientemente 166
gramos de formalina (formaldehído al 50% en agua) hasta una relación
F/(NH_{2})_{2} de 1,452. Después de esto, se llevó a
cabo la reacción de condensación durante 58 minutos, añadiéndose
cada 10 minutos 1 ml de NaOH 2 N. Subsiguientemente, la mezcla de
resina obtenida se enfrió a 25ºC. Cuando se hubo alcanzado una
temperatura de 60ºC, se inició la adición de 120 gramos de urea,
obteniéndose finalmente 1000 gramos de resina
melamina-urea-formaldehído (MUF) con
una relación F/(NH_{2})_{2} de 1,6. Esta resina MUF se
convirtió en adhesivo MUF por adición de 2% molar de solución de
sulfato de amonio (20% en peso en agua) y 18 gramos de formalina
(50% en peso de formaldehído en agua), dando finalmente como
resultado una relación F/(NH_{2})_{2} de 1,10. El
adhesivo obtenido contenía 24% en peso de melamina y 27% en peso de
urea.
Se midió el tiempo de gel del adhesivo MUF
resultante. Este tiempo de gel es una medida de la velocidad de
curado del adhesivo.
El tiempo de gel se mide como sigue. La resina
se diluye con agua hasta un contenido de sólidos de 50%, después de
lo cual se añade el catalizador a la temperatura ambiente. Se ponen
5 gramos de la mezcla de resina y catalizador en un tubo de ensayo,
que se introduce luego en un baño de agua a una temperatura de
100ºC. El tiempo de gel es el tiempo que transcurre entre la
introducción del tubo de ensayo en el baño de agua y la formación de
un gel en el tubo. El punto final de la reacción es inequívoco y
reproducible.
En la Tabla 1 se muestra la cantidad de melamina
aplicada en el adhesivo, la relación F/(NH_{2})_{2} antes
y después de la adición del compuesto semejante a formaldehído
(FH), la cantidad de catalizador y el tiempo de gel.
Ejemplos
II-XVII
Análogamente al Ejemplo I, se prepararon
composiciones adhesivas y se midieron los tiempos de gel, variándose
la cantidad de melamina así como las cantidades de formaldehído
adicional añadidas a la resina y las cantidades de catalizador. En
la Tabla 1 se muestran las composiciones junto con los tiempos de
gel medidos.
Ejemplos Comparativos
IA-XVIIA
Análogamente al Ejemplo I, se preparó una
composición adhesiva por adición a la resina de un catalizador, pero
sin añadir formaldehído adicional a la resina durante la preparación
del adhesivo. Las composiciones y tiempos de gel se muestran también
en la Tabla 1.
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(Tabla pasa página
siguiente)
Claims (6)
1. Método para la preparación de material de
tablero que comprende los pasos de
- (I)
- preponer una composición adhesiva de aminoplástico sobre la base de una resina de aminoplástico que contiene formaldehído utilizando los pasos de
- (Ia)
- hacer reaccionar un compuesto amínico con una cantidad de formaldehído o paraformaldehído para dar una resina aminoplástica; y
- (Ib)
- convertir esta resina en una composición adhesiva de aminoplástico por adición de un catalizador y de formaldehído o paraformaldehído hasta que se alcanza una relación F/(NH_{2})_{2} de 0,8-1,6 y la cantidad de formaldehído libre presente está comprendida entre 1 y 50% en peso con relación a la cantidad total de formaldehído añadida durante la preparación del adhesivo; y
- (II)
- dentro de 10 segundos a 1 hora después del paso (Ib) combinar la composición adhesiva obtenida en el paso (I) con materiales que contienen celulosa en una prensa; y
- (III)
- prensar los materiales que contienen celulosa combinados y el adhesivo para dar un material de tablero a una temperatura de 180-230ºC y una presión de 2-7 MPa.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque está presente formaldehído libre en una
cantidad comprendida entre 2 y 15% en peso con relación a la
cantidad total de formaldehído añadida durante la preparación del
adhesivo en el paso (Ib).
3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque la relación F/(NH_{2})_{2}
de la composición adhesiva es 0,9-1,5.
4. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se utiliza una
mezcla de urea y melamina como compuesto amínico en la resina
aminoplástica.
5. Método de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque la relación molar melamina/urea es
0,01-2.
6. Método de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material de
tablero es tablero de partículas, tablero de cordones orientados,
tablero de fibras de densidad media o tableros de fibras de densidad
alta.
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