ES2344665T3 - Material lignocelulosico pobre en formaldehido y metodo para su produccion. - Google Patents
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Abstract
Material de lignocelulosa que contiene, distribuido en el material de lignocelulosa, un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, el cual es formalmente un producto de adición de formaldehído en forma entrelazada en una fracción de cantidad (N) de al menos 1% en peso, calculada como nitrógeno y referida al peso total del material de lignocelulosas, donde el cociente (FA/N) de emisión de formaldehído (FA), determinado mediante el método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, y la fracción de cantidad del compuesto de nitrógeno (N) tiene un valor de máximo 3,5 x 10-3 y el cual tiene un grado de fijación del compuesto de nitrógeno, determinado de conformidad con DIN EN 84, de más de 73%.
Description
Material lignocelulósico pobre en formaldehído y
método para su producción.
La presente invención se refiere a materiales
lignocelulósicos pobres o libres de formaldehído que contienen
compuestos de nitrógeno reticulables, en forma reticulada, y un
método para su preparación.
Materiales lignocelulósicos, en particular
madera, aunque también otros materiales lignocelulósicos como bambú,
fibras naturales y similares son de interés para muchas
aplicaciones como materiales de construcción. La desventaja es que
la durabilidad natural de estos materiales tanto por la acción de la
humedad pero también por modificaciones del contenido de humedad en
la atmósfera ambiente se ve afectada de manera desventajosa. La
razón de esto es la propiedad que tienen los materiales
lignocelulósicos al contacto con agua o en atmósfera húmeda de
almacenar agua o de devolverla en atmósfera seca. La hinchazón que
se da con esto y la estabilidad dimensional deficiente de los
materiales, relacionada con esto, es no solo indeseada para muchas
aplicaciones sino que también puede conducir en caso extremo a una
destrucción del material por formación de grietas. Además, los
materiales en estado húmedo se ven infestados por microorganismos
que degradan madera o que decoloran madera, lo cual hace
indispensable en muchos casos el acabado de estos materiales con
fungicidas o biocidas. Aparte del aspecto de costes, un acabado de
este tipo también es desventajoso ambientalmente.
Para mejorar la durabilidad y la estabilidad
dimensional con frecuencia se modifica la madera y los materiales
comparables a base de lignocelulosa, por ejemplo mediante
tratamiento con agentes para impregnar con contenido de cera. De
esta manera se dificulta una penetración de agua en los poros del
material, lo cual mejora la estabilidad dimensional de estos
materiales y disminuye el riesgo de una infestación con hongos o
bacterias.
Se ha propuesto mejorar la estabilidad
dimensional de madera y de materiales de madera como placas hechas
de virutas y de fibras y su resistencia frente a los organismos que
destruyen madera mediante la acetilación de partículas de madera
con ayuda de anhídridos, como el anhídrido de ácido acético (véase
EP-A 213252 y la bibliografía allí citada, así como
Rowell et al., Wood and Fiber Science, 21(1), páginas
67-79). Las desventajas son los altos costos del
tratamiento y el olor inherente desagradable del material tratado de
esta manera, de tal modo que estas medidas no se han impuesto en el
mercado.
De 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, se conoce que para mejorar las
propiedades de encogimiento e hinchamiento de la madera así como la
resistencia frente a hongos e insectos se trata el material con un
agente de impregnación que se compone de una solución acuosa de
dimetiloldihidroxietilenurea (DMDHEU o
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona)
y un catalizador. A temperatura elevada tiene lugar una reacción
del DMDHEU consigo mismo y la madera. De esta manera se han
investigado artículos de madera con dimensiones de 20 mm x 20 mm x
10 mm. El método descrito puede aplicarse solo en pequeñas
dimensiones de los artículos de madera porque éstos tienden a
agrietarse en caso de dimensiones más grandes.
De la WO 2004/033170 se conoce un método para
producir un artículo de madera con alta durabilidad, estabilidad
dimensional y dureza superficial en el que se usa en calidad de
agente de impregnación un compuesto de urea que puede entrelazarse,
tal como
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
una
bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
modificada con alcanoles o polioles,
1,3-dimetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
dimetilolurea,
1,3-bis(metoximetil)urea,
tetra(hidroximetil)acetilendiurea,
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona,1-hidroximetil-3-metilurea
o una mezcla de los mismos y se cura el artículo de madera
impregnado manteniendo condiciones húmedas a temperatura elevada.
La emisión de formaldehido del material de madera obtenido así es
insatisfactoria y la fijación del compuesto de urea en la madera
solo es regular.
La WO 2004/033171 describe un método para el
tratamiento de madera en el que se impregna un artículo de madera
no tratado con una solución acuosa que contiene un compuesto de
nitrógeno, capaz de entrelazarse, del grupo de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(mDMDHEU) modificada con un alcohol de C_{1-5},
un poliol o sus mezclas, opcionalmente
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinon-2,1,3-dimetil-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2,
dimetilolurea, bis(metoximetil)urea,
tetrametilolacetilenediurea,
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidinona-2
o metilolmetilurea como agente de impregnación adicional y un
catalizador que provoca el entrelazamiento de estos compuestos.
Este método también debe, entre otras, conducir a una disminución de
la emisión de formaldehido del artículo de madera acabado. Allí no
se describen materiales de madera pobres en emisión simultáneamente
con una alta carga de compuesto de urea.
La PCT/EP2006/004020 (la solicitud alemana de
patente anterior DE 102005020387.6) describe el tratamiento de
superficie de objetos moldeados a partir de madera modificada o
materiales de madera modificados u otros materiales modificados de
lignocelulosa en el que el material de madera de lignocelulosa o el
material modificado del material de lignocelulosa se ha impregnado
previamente, tal como en WO 2004/033170 y WO 2004/033171, con
compuestos de nitrógeno que pueden entrelazarse y se entrelazan.
La PCT/EP2006/004019 (la solicitud alemana de
patente anterior DE 102005020386.8) describe materiales de madera
modificados que se impregnan con una composición reactiva a base de
compuestos de nitrógeno, capaces de entrelazarse, y se entrelazan;
la composición contiene, además de al menos un compuesto de
nitrógeno capaz de entrelazarse al menos una sustancia de efecto en
forma disuelta o dispersa.
La PCT/EP2006/004016 y PCT/EP2006/004014 (las
solicitudes alemanas de patente anteriores DE
102005020390.6 y DE 102005020389.2) describen materiales modificados de madera que se impregnan y se entrelazan con una composición reactiva que, además de al menos un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, contiene un componente dispersado, hidrófobo.
102005020390.6 y DE 102005020389.2) describen materiales modificados de madera que se impregnan y se entrelazan con una composición reactiva que, además de al menos un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, contiene un componente dispersado, hidrófobo.
La PCT/EP2006/001979 (la solicitud alemana de
patente anterior DE 102005010042.2) describe materiales de madera
modificados de materiales de madera en partículas finas en los que
el material de madera en partículas finas se impregna con una
composición reactiva a base de compuestos de nitrógeno y se somete a
un proceso de moldeamiento en el que se ha realizado
simultáneamente un entrelazamiento. También puede efectuarse el
entrelazamiento antes del proceso de moldeamiento.
La PCT/EP2006/001980 (la solicitud alemana de
patente anterior DE 102005010041.4) describe materiales de madera
modificados que tienen al menos una hoja de enchape delgada pegada
con un soporte o chapas interiores, donde la hoja de enchape se
impregna con una composición reactiva a base de compuestos de
nitrógeno capaces de entrelazarse, se encola y se pega a una
chapa.
La PCT/EP2006/004015 (la solicitud alemana de
patente anterior DE 102005020388.4) describe materiales de madera
modificados que se impregnan con una composición reactiva y se
entrelazan, la cual
a) contiene al menos un compuesto V de bajo peso
molecular que presenta al menos dos grupos enlazados con N de la
fórmula CH_{2}OH y/o un grupo
1,2-bishidroxietan-1,2-diilo
que puentea dos átomos de nitrógeno, y
b) contiene al menos un oligo- o
polialquileneterpoliol P con al menos 2 grupos OH en promedio por
molécula, en particular 2 a 6 grupos OH, que tiene al menos un
grupo alifático o cicloalifático, bi- o polivalente, con al menos 3
átomos de C, en particular con 3 a 10 átomos de C, y/o
c) un producto de reacción de un compuesto V de
bajo peso molecular con el poliol de éter polialquileno.
Los métodos de modificación nombrados
previamente comprenden el uso de compuestos de nitrógeno capaces de
enlazarse, los cuales contienen grupos capaces de liberar
formaldehido. Una pretensión actual a los productos de
lignocelulosa modificados como madera modificada es evitar lo más
posible las emisiones de formaldehido con una alta carga simultanea
de compuestos de nitrógeno enlazables. Sin embargo, con agentes de
impregnación alternos que debido a su composición química no causan
emisiones de formaldehido, o causan pero muy pocas, no pueden
lograrse las propiedades del material deseadas. Solo es posible una
disminución de la cantidad de aplicación de los compuestos de
nitrógeno enlazables puesto que por debajo de una cantidad mínima de
aplicación ya no se logran las propiedades técnicas de aplicación
deseadas. Además, tampoco son inocuos ambientalmente muchos agentes
de impregnación alternativos, ni los fungicidas y biocidas
opcionalmente requeridos luego.
Se ha encontrado de manera sorprendente que se
obtienen materiales lignocelulósicos con una proporción favorable
entre la emisión de formaldehido y la cantidad del compuesto de
nitrógeno capaz de entrelazarse que se emplea para impregnar
impregnando un material de lignocelulosa con una solución acuosa de
un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse y realizando a
continuación un entrelazamiento a temperatura elevada si se somete
el material de lignocelulosa impregnado primero a un tratamiento
con vapor de agua recalentado y después a un tratamiento a
temperaturas por encima de 110ºC y baja humedad de la espacio de gas
circundante. Este método conduce además a una buena fijación del
compuesto de nitrógeno. Además, no se presente formación de
grietas.
Por lo tanto, un primer objeto de la invención
es un material de lignocelulosa que contiene un compuesto de
nitrógeno capaz de entrelazarse, distribuido en el material de
lignocelulosa, el cual es formalmente un producto de adición de
formaldehído en forma reticulada en una fracción de cantidad (N) de
al menos 1% en peso, calculada como nitrógeno y referida al peso
total del material de lignocelulosa, donde el cociente (FA/N) de
emisión de formaldehído (FA), determinado por medio del método de
botellas de conformidad con EN 717 parte 3, y de la fracción de
cantidad del compuesto de nitrógeno (N) tiene un valor de máximo 3,5
x 10^{-3} y especialmente un valor de máximo 3,0 x 10^{-3} y el
cual tiene un grado de fijación del compuesto de nitrógeno,
determinado de conformidad con DIN EN 84, de más de 73%.
En el marco de la presente solicitud por la
expresión "compuesto de nitrógeno que es formalmente un producto
de adición de formaldehído" se entiende un compuesto que puede
obtenerse formalmente mediante adición de formaldehído al (los)
grupo(s) NH de un compuesto que tiene grupos NH, tal como se
representa en la siguiente ecuación de reacción en bruto:
RR'NH + H_{2}C
= O \rightarrow
RR'N-CH_{2}OH
RR'NH representa aquí el compuesto que tiene un
grupo NH. El "compuesto de nitrógeno que es formalmente un
producto de adición de formaldehído" pueden ser compuestos que se
obtengan efectivamente por reacción de formaldehido con un
compuesto que contiene grupos NH correspondientes y también
compuestos que se obtengan por otras rutas de síntesis como, por
ejemplo, por reacción del compuesto que contiene grupos NH con
equivalentes de síntesis del formaldehido pero así mismo resulta
una fuente potencial de emisión de formaldehido.
La emisión de formaldehído (FA) en mg por 100 g
de material de lignocelulosa se determina por medio del método de
botellas de conformidad con EN 717 parte 3. Regularmente, el valor
para la emisión del material de lignocelulosa según la invención se
encuentra en máximo 15 mg/100 g, preferentemente máximo 12 mg/100 g,
particularmente preferido máximo 10 mg/100 g y en particular en
máximo 8 mg/100 g.
Los materiales de lignocelulosa impregnados
mediante el método de la invención se distinguen por una fijación
muy buena del agente de modificación y en comparación con los
materiales modificados convencionalmente muestran una durabilidad
biológica elevada. Según la invención, los materiales de
lignocelulosa tienen grados de fijación de más de 73%, con
frecuencia más de 78%, en particular más de 80% y particularmente
preferible más de 85%. Por grado de fijación se entiende la
fracción porcentual de compuesto que contiene nitrógeno que se
encuentra en el material de lignocelulosa modificado y la cual ya
no es extraíble con agua. La determinación de la fracción extraíble
se efectúa por el contenido de nitrógeno de un material de
lignocelulosa modificado antes y después de una extracción con agua
caliente. Para esto se muele un material de lignocelulosa
modificado, se seca asec (asec: abreviatura de "absolutamente
seco", base es un contenido de agua de 0%) y el contenido de
nitrógeno en el material de lignocelulosa se determina mediante
análisis de elementos. A continuación se extrae con agua una
muestra de la harina 16 h a 80ºC, se filtra, se seca de nuevo asec y
por medio de análisis elemental se determina el contenido de
nitrógeno de la muestra obtenida así. Puesto que el material de
lignocelulosa no modificado no contiene por sí mismo cantidades
detectables de nitrógeno, la fracción extraíble en%, respecto del
valor de nitrógeno de la muestra antes de la extracción, resulta
directamente de la diferencia del contenido de nitrógeno antes y
después de la extracción (método A). De manera alterna y con aún
mayor exactitud, según la norma DIN EN 84 también puede
determinarse el grado de fijación del contenido de nitrógeno que ya
no puede extraerse más con agua. Para este propósito se somete a
vacío el cuerpo de la muestra en un recipiente primero 20 minutos
en agua desionizada. Después de dos horas se cambia el agua por
primera vez. Después de 24 h adicionales se efectúa el segundo
cambio. En total, el agua se cambia 9 veces en la fase de 24 horas
(con excepción del fin de semana). Después del lavado se seca la
muestra, se muele, se seca asec y se determina el contenido de
nitrógeno de la muestra obtenida de esta manera por medio de
análisis elemental. Los límites inferiores indicados arriba para
los grados de fijación también son válidos para los valores
establecidos según DIN EN 84.
Distribuido en el material de lignocelulosa
significa que el compuesto entrelazado de nitrógeno se distribuye
más o menos uniformemente por el corte transversal del material de
lignocelulosa y no se encuentra solo en la superficie o en las
cavidades del material de lignocelulosa.
La cantidad de compuesto entrelazable de
nitrógeno en el material de lignocelulosa según la invención es de
al menos 1% en peso, con frecuencia de al menos 1,5% en peso, en
particular de al menos 1,8% en peso, particularmente preferible de
al menos 2,0% en peso y especialmente de al menos 2,3% en peso o
más, calculado respectivamente como nitrógeno y referido al peso
total del material de lignocelulosa. La cantidad del compuesto de
nitrógeno entrelazable se encuentra de manera típica en el rango de
1 a 25% en peso, con frecuencia en el rango de 1,5 a 20% en peso,
en particular en el rango de 1,8 a 18% en peso, particularmente
preferible en el rango de 2,0 a 15% en peso y especialmente en el
rango de 2,3 a 12% en peso, calculada respectivamente como nitrógeno
y referida al peso total del material de lignocelulosas. La
fracción de nitrógeno puede determinarse mediante análisis de
elementos.
Debido a la densidad diferente de las maderas se
logran regularmente contenidos más altos de compuesto de nitrógeno
con densidad más baja, como pino (pinus spp.), abeto o álamo;
preferentemente contenidos de al menos 2,5% en peso, en particular
de al menos 3% en peso, por ejemplo en el rango de 2,5 a 20% en peso
o 3 a 15% en peso. En especies de madera con densidad más alta como
haya, arce o fresno el contenido de compuesto de nitrógeno,
calculado como nitrógeno y referido al peso total del material de
lignocelulosa se encuentra preferentemente en el rango de 1,8 a 15%
en peso y en particular en el rango de 2 a 12% en peso.
Respecto del volumen total del material de
lignocelulosa el contenido de compuesto de nitrógeno, calculado
como nitrógeno, es preferentemente de al menos 11 kg/m^{3}, en
particular de al menos 12 kg/m^{3} y especialmente de al menos 13
kg/m^{3}, por ejemplo 11 a 120 kg/m^{3}, preferentemente 12 a
100 kg/m^{3}, en particular 13 a 80 kg/m^{3}.
Todos los datos sobre el contenido de compuesto
de nitrógeno entrelazable se refieren al peso total del material
modificado de lignocelulosas y deben entenderse como valores
promedio de al menos, regularmente, 5 determinaciones individuales
que se determinan en materiales de lignocelulosa de gran tamaño como
artículos de madera entera, por el corte transversal del material
de lignocelulosa.
En una forma preferida de realización el
contenido de cloruro del material de lignocelulosa según la
invención, referido al peso total del material de lignocelulosa, se
encuentra en máximo 0,1% en peso, en particular en máximo 0,05% en
peso y particularmente preferible en máximo 0,01% en peso. Para
preparar un material de lignocelulosa así se prescinde
preferentemente del uso de cloruros de metal como catalizador para
curación/entrelazamiento, como cloruro de magnesio, cloruro de
cinc, cloruro de litio y cloruro de aluminio.
Los materiales de lignocelulosa según la
invención tienen una proporción favorable entre la emisión de
formaldehido y la cantidad del compuesto de nitrógeno empleado para
impregnar, así mismo cuando en calidad de compuesto de nitrógeno no
se usan para impregnación compuestos de nitrógeno modificados con
alcoholes, tales como mDMDHEU. Por lo tanto, una realización
especial es un material de lignocelulosa que no contiene un
compuesto de nitrógeno en forma entrelazada que se derive de
productos de adición de formaldehido, tales como
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-onas,
que se modifiquen con un alcanol de
C_{1}-C_{6}, un poliol de
C_{2}-C_{6} o un oligoalquilenglicol (= DMDHEU
modificado o mDMDHEU).
Se prefieren materiales de lignocelulosa que
contengan como compuesto de nitrógeno exclusivamente
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU) en forma reticulada o entrelazada.
Otra forma así mismo preferida de realización se
refiere a su vez a un material de lignocelulosa que contiene un
compuesto de nitrógeno en forma reticulada que se deriva de
productos de adición de formaldehido, que se modifican con un
alcanol de C_{1}-C_{6} o un oligoalquilenglicol.
Como compuestos que pueden reticularse (entrelazarse) deben
mencionarse aquí, además de la
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
modificada (=DMDHEU modificado o mDMDHEU), también en particular
productos modificados de adición de
melamina-formaldehído que pueden obtenerse mediante
reacción de melamina con 2 a 6 y en particular 3 a 5 mol de
formaldehído, por mol de melamina, y 2 a 6, en particular 3 a 5 mol
de alcanoles de C_{1}-C_{6} y/o polioles de
C_{2}-C_{6}, por mol de melamina, en particular
con alcanoles de C_{1}-C_{2} como metanol. Aquí
la proporción molar entre formaldehído y alcohol se encuentra
preferentemente en el rango de 0,5:1 a 1:2.
Materiales de lignocelulosa con las
características descritas previamente pueden obtenerse impregnando
un material de lignocelulosa con una solución acuosa de un
compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse y después sometiéndolo
a un tratamiento tanto con vapor sobrecalentado como también a
humedad baja del espacio de gas circundante. Otro objeto de la
invención es, por lo tanto, un método para la preparación de
materiales de lignocelulosa, tal como se ha descrito previamente,
los cuales comprenden
a) impregnar el material de lignocelulosa con
una composición acuosa que contiene i) al menos un compuesto de
nitrógeno capaz de reticularse y ii) al menos una sustancia que
cataliza la reticulación,
b) tratar el material de lignocelulosa
impregnado a temperatura elevada para retirar el agua y reticular el
compuesto de nitrógeno que es capaz de reticularse, y el paso de
proceso b) comprende al menos un tratamiento del material de
lignocelulosa impregnado con vapor de agua recalentado y al menos un
tratamiento a continuación a una temperatura por encima de 110ºC y
una humedad relativa del medio gaseoso que rodea el material de
lignocelulosa de máximo 20%.
Para el uso en el método de la invención son
adecuados por principio todos los materiales de lignocelulosas,
independientemente de su composición sustancial o estructural o de
su formato. Esto incluye también materiales de lignocelulosa ya
pretratados, siempre que puedan impregnarse con una composición
acuosa que comprende al menos un compuesto de nitrógeno que puede
entrelazarse y al menos una sustancia que cataliza el
entrelazamiento y a continuación el material de lignocelulosa
impregnado pueda someterse a entrelazamiento. Materiales de
lignocelulosa adecuados son, por ejemplo, madera, en particular
madera entera pero también chapas y material en forma de partículas
finas de lignocelulosas tales como virutas, fibras o cordones para
la preparación de materiales de madera y materiales de chapas.
Los materiales de lignocelulosa en forma de
partículas finas incluyen fibras, virutas, cuerdas, chips, recortes
y similares. Por chapas se entienden materiales de madera delgados
superficiales con grosores de \leq 5 mm, en particular \leq 1
mm. En particular, en el paso a) se impregnan partes de gran tamaño
con dimensiones mínimas por encima de 1 mm, en particular > 5
mm, especialmente \geq 10 mm y especialmente partes de gran
tamaño de madera entera o madera maciza.
Para producir materiales de madera modificados
básicamente todas las especies de madera son adecuadas,
preferentemente aquellas que pueden absorber agua en al menos 30%,
en particular al menos 50% de su peso seco, y particularmente se
prefieren aquellos que se categorizan en las clases de
impregnabilidad 1 y 2 de conformidad con DIN EN
350-2. Estos incluyen, por ejemplo, maderas de
coníferas como pino (pinus spp.), abeto, abeto de Douglas, alerce,
pino piñonero (manso, albar, doncel), abeto de la costa, cedro y
pino suizo, así como maderas de angiospermas o especies frondosas,
por ejemplo arce, arce duro, acacia, ayous, abedul, peral, haya,
roble, aliso, álamo temblón, fresno, mostellar, avellano, carpe,
cerezo, castaño, tilo, nogal americano, álamo, olivo, robinia,
olmo, nogal, árbol del caucho, zebrano, sauce, roble cerris y
similares. Puesto que mediante impregnación en maderas económicas
también pueden lograrse propiedades como de otra manera solo tienen
las maderas tropicales, por ejemplo una conducta extremadamente
baja de hinchamiento/encogimiento, altas resistencias y buena
resistencia a las inclemencias del tiempo, una forma particular de
realización de la invención se refiere al uso de madera modificada
o de material de madera modificado cuyo componente se selecciona
entre haya, abeto rojo, pino, abedul, álamo, fresno y
arce.
arce.
El método según la invención también es adecuado
para impregnar otros materiales de lignocelulosa distintos de
madera, como por ejemplo materiales de fibras naturales, como bambú,
bagazo, tallos de algodón, yute, sisal, paja, lino, fibras de coco,
fibras de banano, caña, caña de China, ramio, cáñamo, cáñamo de
Manila, esparto, (atocha), cascarilla de arroz y corcho.
Compuestos de nitrógeno adecuados para la
aplicación en en el paso a) del método de la invención son
\alpha) compuestos de bajo peso molecular V
que tienen al menos uno, en particular al menos dos, grupos
enlazados de N de la fórmula CH_{2}OR, donde R representa alquilo
de C_{1}-C_{4} o en particular representa
hidrógeno y opcionalmente un grupo
1,2-bishidroxietan-1,2-diilo,
que puentea dos átomos de nitrógeno,
\beta) Precondensados del compuesto V y
\gamma) productos de reacción o mezclas del
compuesto V con al menos un alcohol que se selecciona entre
alcanoles de C_{1}-C_{6}, polioles de
C_{2}-C_{6} y oligoalquilenglicoles.
Los compuestos de nitrógeno de los grupos
\alpha), \beta) y \gamma), capaces de entrelazarse, empleados
en el paso a) para impregnar el material de lignocelulosa, es decir
los compuestos V, sus precondensados y productos de reacción son
preferentemente compuestos de bajo peso molecular u oligómeros con
peso molecular bajo que regularmente se encuentran presentes
totalmente disueltos en la composición acuosa empleada. El peso
molecular del compuesto capaz de entrelazarse se encuentra
usualmente por debajo de los 400 Dalton. Se presume que los
compuestos de nitrógeno capacesde reticularse pueden penetrar a las
paredes celulares de esta madera debido a estas propiedades y
durante el endurecimiento o curado mejoran la estabilidad mecánica
de las paredes celulares y reducen el hinchamiento provocado por
agua.
Ejemplos de compuestos de nitrógeno capaces de
entrelazarse son, sin limitarse a los mismos:
-
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU),
-
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
que se modifica con un alcanol de C_{1}-C_{6},
un poliol de C_{2}-C_{6} o un
oligoalquilenglicol (DMDHEU modificado o mDMDHEU).
-
1,3-bis(hidroximetil)urea,
-
1,3-bis(metoximetil)urea,
-
1-hidroximetil-3-metilurea,
-
1-hidroximetil-3-metil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
-
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
-
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona
(dimetiloletilenurea),
-
1,3-bis(hidroximetil)-1,3-hexahidropirimidin-2-ona
(dimetilolpropilenurea),
-
1,3-bis(metoximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMeDHEU),
-
tetra(hidroximetil)acetilendiurea,
- resinas de bajo peso molecular de
melamina-formaldehído (resinas MF) como
poli(hidroximetil)melamina con al menos 2, por
ejemplo 2, 3, 4, 5 o 6 grupos N-hidroximetilo, como
melamina metilolada tres veces (=
2,4,6-tris-(N-hidroximetilamino)-1,3,5-triazina)
y
- resinas de
melamina-formaldehído con bajo peso molecular
(resinas MF) como poli(hidroximetil)melamina con al
menos 2, por ejemplo 2, 3, 4, 5 ó 6 grupos de
N-hidroximetilo, los cuales se modifican con un
alcanol de C_{1}-C_{6}, un poliol de
C_{2}-C_{6} o un oligoalquilenglicol (resinas MF
modificadas) y mezclas de los mismos.
Entre los compuestos de nitrógeno capaces de
entrelazarse se prefieren en particular los compuestos V (grupo
\alpha) y sus precondensados (grupo \beta). Entre éstos se
prefieren en particular los compuestos del grupo \alpha) y
especialmente aquellos donde R = H.
Entre los compuestos V se prefieren en
particular compuestos V^{x} de bajo peso molecular que tienen al
menos dos grupos N-enlazados de la fórmula
CH_{2}OR, donde R representa alquilo de
C_{1}-C_{4} o en particular representa
hidrógeno y opcionalmente un grupo
1,2-bishidroxietan-1,2-diilo
que puentea dos átomos de nitrógeno.
Entre los compuestos V se prefieren urea y
derivados de urea que tienen en cada átomo de nitrógeno de la unidad
de urea un grupo de la fórmula C_{2}OR (en lo sucesivo, también
compuestos V^{x1}), donde R tiene el significado previamente
mencionado y en particular representa hidrógeno.
Particularmente se prefiere
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
1,3-bis(hidroximetil)urea,
1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona,
tetra(hidroximetil)acetilendiurea y especialmente
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxi-imidazolidin-2-ona
(DMDHEU).
Entre los compuestos de nitrógeno capaces de
entrelazarse se prefieren adicionalmente compuestos de melamina que
tienen en promedio, en al menos 2 y preferentemente en cada grupo
amino de la melamina, al menos un grupo de la fórmula CH_{2}OR,
donde R tiene el significado previamente mencionado y representa en
particular hidrógeno o metilo. En particular se prefieren
compuestos de melamina que tienen 2 a 6 y en particular 3 a 5 grupos
de la fórmula CH_{2}OR, donde R puede ser igual o diferente y
representa hidrógeno o alquilo de C_{1}-C_{4} y
especialmente representa hidrógeno o metilo. Tales compuestos pueden
obtenerse mediante reacción de melamina con 2 a 6 y en particular 3
a 5 mol de formaldehído, por mol de melamina (R = H), y
opcionalmente con 2 a 6, en particular 3 a 5 mol de alcanoles de
C_{1}-C_{4}, por mol de melamina (R = alquilo de
C_{1}-C_{4}), en particular con alcanoles de
C_{1}-C_{2} como metanol.
Compuestos de nitrógeno capaces de entrecruzarse
adecuados para el uso en el paso a) del método de acuerdo con la
invención también son en particular
\alpha) Compuestos V^{y} de bajo peso
molecular que tienen un grupo N-enlazado de la
fórmula CH_{2}OR, donde R representa alquilo de
C_{1}-C_{4} o en particular representa hidrógeno
y opcionalmente un grupo
1,2-bishidroxietan-1,2-diilo
que puentea dos átomos de nitrógeno,
y
\gamma) productos de reacción o mezclas del
compuesto V^{y} con al menos un alcohol que se selecciona entre
alcanoles de C_{1}-C_{6}, polioles de
C_{2}-C_{6} y oligoalquilenglicoles.
Compuestos V^{y} preferidos son urea y
derivados de urea que tienen en el átomo de nitrógeno de la unidad
de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR (en lo sucesivo también
compuestos V^{y1}), donde R tiene el significado antes mencionado
y en particular representa hidrógeno. Ejemplos de compuestos V^{y}
preferidos son en particular
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
1-hidroximetilurea,
1-hidroxi-metilimidazolidin-2-ona
y
1-hidroximetil-3-metil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona,
y especialmente
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona.
Los compuestos V^{y} también pueden emplearse como mezcla con los
compuestos V^{x}, sus precondensados \beta y sus productos de
reacción \gamma.
Como compuestos de nitrógeno capaces de
entrelazarse también son adecuadas las mezclas, unos con otros, de
los compuestos de los grupos \alpha), \beta) y/o \gamma).
Estas incluyen en particular mezclas de derivados de urea V^{x1}
y/o V^{y1} tal como se mencionó previamente, los cuales tienen en
uno o en ambos átomos de nitrógeno de la unidad de urea un grupo de
la fórmula CH_{2}OR, con compuestos de melamina que en promedio
tienen, en al menos 2 y preferentemente en cada grupo amino de la
melamina, al menos un grupo de la fórmula CH_{2}OR. Estos también
incluyen en particular mezclas de derivados de urea V^{x1}, con
compuestos V^{y}, en particular con derivados de urea V^{y1},
que tienen en uno de ambos átomos de nitrógeno de la unidad de urea
un grupo de la fórmula CH_{2}OR. En estas mezclas la proporción
entre las cantidades del compuesto V^{x1}, o el precondensado de
V^{x1} o el producto de reacción de V^{x1}, y del compuesto
V^{y} regularmente se selecciona de tal manera que la proporción
de peso se encuentre en el rango de 9:1 a 1:9, en particular en el
rango de 4:1 a 1:4 y especialmente en el rango de 1: 2 a 2:1.
Como compuestos de nitrógeno capaces de
entrelazarse también son adecuadas mezclas de al menos un compuesto
que se selecciona de los grupos \alpha), \beta) y/o \gamma) y
en particular del grupo V y especialmente de los grupos V^{x} y
V^{y}, con al menos un compuesto de nitrógeno que no es capaz de
entrelazarse. Estos incluyen compuestos V', que tienen al menos un
grupo NH libre, así como compuestos V'' que tienen al menos un
grupo OH que no está presente en forma de un grupo CH_{2}OH. En
estas mezclas se aplica lo dicho previamente para las preferencias
en los grupos \alpha), \beta) y \gamma).
En los compuestos V' el grupo NH es un
componente de un grupo amida y en particular de un grupo urea. De
manera correspondiente como compuestos V' se prefieren amidas y en
particular derivados de urea que pueden tener opcionalmente en uno
de los dos átomos de nitrógeno un grupo de la fórmula CH_{2}OR o
un residuo de alquilo de C_{1}-C_{4}, donde R
tiene los significados previamente nombrados.
Ejemplos de compuestos V' preferidos son
compuestos de urea como urea, N-metilurea,
etilenurea (imidazolin-2-ona),
propilenurea,
4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona,
N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona
o
N-metilimidazolin-2-ona,
así como amidas como acetamida, propionamida, butiramida,
pirrolidona, piperidin-2-ona,
caprolactama y similares.
Ejemplos de mezclas preferidas de este tipo son
mezclas de
a) al menos un compuesto de nitrógeno capaz de
entrelazarse que se selecciona entre
- a1)
- compuestos de melamina, los cuales tienen en promedio, en al menos 2 y preferentemente en cada grupo amino de la melamina, al menos un grupo de la fórmula CH_{2}OR, donde R tiene el significado previamente nombrado y en particular representa hidrógeno o metilo,
- a2)
- derivados de urea V^{x1} y a3) derivados de urea V^{y1}; con
b) al menos un compuesto V' seleccionado entre
urea, N-metilurea, etilenurea
(imidazolin-2-ona), propilenurea,
4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona
y
N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona.
\vskip1.000000\baselineskip
En las mezclas de al menos un compuesto de
nitrógeno capaz de entrelazarse (en particular un compuesto V) con
al menos un compuesto V' la proporción de cantidades entre el
compuesto V, o el precondensado de V o el producto de reacción de
V, y el compuesto V' regularmente se selecciona de tal manera que la
proporción molar entre los grupos CH_{2}OR y los grupos libres NH
es de al menos 1,1:1 y en particular de al menos 2:1, lo que
significa que los grupos CH_{2}OR se encuentran en exceso. La
proporción molar se encuentra preferentemente en el rango de 1000:1
a 2:1, en particular en el rango de 500:1 a 3:1, particularmente
preferible en el rango de 300:1 a 5:1 y especialmente en el rango
de 200:1 a 10:1. Usando mezclas que contienen al menos un compuesto
V'' se logra una reducción adicional del valor de emisión de
formaldehído con una fijación del compuesto de nitrógeno en el
material de lignocelulosa que es solo insignificantemente peor o
nada peor.
En los compuestos V'' el grupo OH es
preferentemente componente de un grupo semiaminal donde el átomo
nitrógeno es por su parte, en particular, componente de un grupo
amida o de un grupo urea. De manera correspondiente compuestos V''
preferidos son amidas y en particular derivados de urea que tienen
en al menos uno de los átomos de nitrógeno del grupo amida o del
grupo urea un átomo de carbono secundario o terciario que tiene por
su parte un grupo OH.
Ejemplos de compuestos V'' preferidos son
4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona,
N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona,
1,3-dimetil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona
y similares.
Ejemplos de mezclas preferidas de este tipo son
mezclas de
a) al menos un compuesto de nitrógeno capaz de
entrelazarse que se selecciona de entre a1) compuestos de melamina
que tienen en promedio, en al menos 2 y preferentemente en cada
grupo amino de la melamina, al menos un grupo de la fórmula
CH_{2}OR donde R tiene el significado previamente nombrado y en
particular representa hidrógeno o metilo,
- a2)
- Derivados de urea V^{x1} y a3) derivados de urea V^{y1}; con
b) al menos un compuesto V'' seleccionado entre
4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona,
N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona
y
1,3-dimetil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona.
\vskip1.000000\baselineskip
En las mezclas del compuesto de nitrógeno
entrelazable, al menos uno (en particular un compuesto V) con el,
al menos uno, compuesto V'' la proporción entre las cantidades de
compuesto V, o del precondensado de V o del producto de reacción de
V, y el compuesto V'' regularmente se selecciona de tal manera que
la proporción de peso se encuentra en el rango de 9:1 a 1:9, en
particular en el rango de 4:1 a 1:4, y especialmente en el rango de
1:2 a 2:1. Usando mezclas que contienen al menos un compuesto V'' se
logra una reducción adicional del valor para la emisión de
formaldehído con una fijación solo ligeramente peor o nada peor del
compuesto de nitrógeno en el material de lignocelulosa. En
particular no se ve afectada desventajosamente la conducta de
hinchamiento-encogimiento.
Adicionalmente son ventajosas las mezclas que
contienen, además del compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse,
tanto al menos un compuesto V' como también un compuesto V''.
Respecto de las preferencias de los compuestos de nitrógeno V
capaces de entrelazarse así como de los compuestos V' y V'' se
aplica lo dicho previamente de manera análoga. En estas mezclas la
proporción entre las cantidades del compuesto V, o del precondensado
de V o del producto de reacción de V, y la cantidad total de
compuesto V' y V'' regularmente se seleccionan de tal manera que la
proporción de peso se encuentra en el rango de 9:1 a 1:9, en
particular en el rango de 4:1 a 1:4, y especialmente en el rango de
1:2 a 2:1.
Composiciones acuosas de compuestos V, sus
precondensados y sus productos de reacción son conocidos de por sí,
por ejemplo de 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 bibliografía que allí se se cita, 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 bibliografía que allí
se cita, Houben-Weil E20/3, páginas
1811-1890, y se emplean usualmente como agentes
para entrelazamiento o reticulación para el acabado de textiles. Los
productos de reacción de compuestos de urea V
N-metilolados con alcoholes, por ejemplo
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2
modificada (mDMDHEU) son conocidos, por ejemplo, de la US 4,396,391
y de la WO 98/29393. Por lo demás, los compuestos V, así como sus
productos de reacción y precondensados, se encuentran disponibles
comercialmente, por ejemplo bajo las denominación comerciales
Fixapret® CP y Fixapret® ECO de la BASF Aktiengesellschaft y las
marcas Kauramin® (por ejemplo Kauramin 650 polvo) y las marcas
Luwipal® de la BASF. Mezclas de al menos un compuesto seleccionado
entre compuestos V, sus precondensados o sus productos de reacción,
con al menos un compuesto V' y/o V'' pueden prepararse, por
ejemplo, mediante incorporación de un compuesto V' o V'' a una
composición acuosa del compuesto V, de un precondensado de V o de
un producto de reacción de V.
En una forma de realización de la invención se
selecciona el compuesto de nitrógeno, capaz de entrelazarse, de
entre un
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(mDMDHEU) modificada con un alcanol de
C_{1}-C_{6}, un poliol de
C_{2}-C_{6}, y/o un polialquilenglicol. Ejemplos
de polialquilenglicoles son en particular los oligo- y
poli-alquilenglicoles de
C_{2}-C_{4} abajo mencionados. mDMDHEU son
productos de reacción de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2
con un alcanol de C_{1}-C_{6}, un poliol de
C_{2}-C_{6}, un oligoetilenglicol o mezclas de
estos alcoholes. Alcanoles de C_{1}-C_{6}
adecuados son, por ejemplo, metanol, etanol,
n-propanol, iso-propanol,
n-butanol y n-pentanol; se prefiere
metanol. Polioles adecuados son etilenglicol, dietilenglicol, 1,2-
y 1,3-propilenglicol, 1,2-, 1,3-, y
1,4-butilenglicol y glicerina. Ejemplos de
polialquilenglicoles adecuados son en particular los oligo- y
poli-alquilenglicoles de
C_{2}-C_{4} nombrados a continuación. Para la
preparación de mDMDHEU se mezcla DMDHEU con el alcanol, el poliol o
el polialquilenglicol. De esta manera, el alcohol monohídrico, el
poliol o el oligo- o polialquilenglicol se emplean usualmente en
una proporción de 0,1 a 2,0, en particular 0,2 a 2 equivalente
molares, respectivamente, referidos a DMDHEU. La mezcla de DMDHEU,
del poliol o del polialquilenglicol se hace reaccionar usualmente en
agua a temperaturas de preferentemente 20 a 70ºC y a un valor de pH
de preferentemente 1 a 2,5; el valor de pH después de la reacción
regularmente se ajusta a un rango de 4 a 8.
En otra forma de realización de la invención el
compuesto de nitrógeno, capaz de entrelazarse, empleado en el paso
a) se selecciona entre una melamina metilolada al menos 2 veces, por
ejemplo 2, 3, 4, 5 o 6 veces, especialmente una melamina metilolada
3 veces (poli(hidroximetil)melamina) y una
poli(hidroximetil)melamina modificada con un alcanol
de C_{1}-C_{6}, un poliol de
C_{2}-C_{6}, y/o un polialquilenglicol. Ejemplos
de polialquilenglicoles son en particular los oligo- y
poli-alquilenglicoles de
C_{2}-C_{4} nombrados a continuación. Las
composiciones acuosas empleadas usualmente para la modificación
también pueden contener uno o varios de los alcoholes previamente
nombrados, por ejemplo alcanoles de C_{1}-C_{6},
polioles de C_{2}-C_{6}, oligo- y
polialquilenglicoles o mezclas de estos alcoholes. Alcanoles de
C_{1}-C_{6} adecuados son, por ejemplo,
metanol, etanol, n-propanol,
iso-propanol, n-butanol y
n-pentanol; se prefiere metanol. Polioles adecuados
son etilenglicol, dietilenglicol, 1,2- y
1,3-propilenglicol, 1,2-, 1,3-, y
1,4-butilenglicol y glicerina. Oligo- y
polialquilenglicoles adecuados son, en particular, oligo- y
poli-alquilenglicoles de
C_{2}-C_{4}, especialmente homo- y cooligómeros
del óxido de etileno y/o del óxido de propileno que pueden
obtenerse opcionalmente en presencia de iniciadores de bajo peso
molecular, por ejemplo polioles alifáticos o cicloalifáticos con al
menos 2 grupos OH como 1,3-propandiol, 1,3- y
1,4-butandiol, 1,5-pentandiol,
1,6-hexandiol, glicerina, trimetiloletano,
trimetilolpropano, eritritol y pentaeritritol, así como pentitoles y
hexitoles tales como ribitol, arabitol, xilitol, dulcitol, manitol
y sorbitol, así como inositol o poliaminas alifáticas o
cicloalifáticas con al menos 2 grupos NH_{2} como
dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina,
propileridiamin-1,3, dipropilentriamina,
1,4,8-triazaoctano,
1,5,8,12-tetraazadodecano, hexametilendiamina,
dihexametilentriamina,
1,6-bis-(3-aminopropilamino)hexano,
N-metildipropilentriamina o polietilenimina, entre
los cuales se prefieren dietilenglicol, trietilenglicol, di-, tri- y
tetrapropilenglicol así como marcas de bajo pe-
so molecular Pluronic® de la BASF (por ejemplo Pluronic® PE 3100, PE 4300, PE 4400, RPE 1720, RPE 1740).
so molecular Pluronic® de la BASF (por ejemplo Pluronic® PE 3100, PE 4300, PE 4400, RPE 1720, RPE 1740).
La concentración de los compuestos de nitrógeno,
capaces de entrelazarse, en la composición acuosa usualmente se
encuentra en el rango 10 a 60% en peso, con frecuencia en el rango
de 15 a 60% en peso y en particular en el rango de 20 a 50% en
peso, respecto del peso total de la composición. Si la composición
acuosa contiene uno de los alcoholes mencionados previamente, su
concentración se encuentra preferentemente en el rango de 1 a 50%
en peso, en particular en el rango de 5 a 40% en peso. La cantidad
total de compuesto capaz de entrelazarse y del alcohol constituyen
usualmente 15 a 60% en peso y en particular 20 a 50% en peso del
peso total de la composición acuosa.
La composición acuosa empleada para la
modificación en el paso a) contiene al menos un catalizador K que
provoca el entrelazamiento (reticulación) del compuesto de
nitrógeno. Regularmente, como catalizadores K son adecuadas las
sales de metal del grupo de los haluros de metal, los sulfatos de
metal, nitratos de metal, fosfatos de metal, tetrafluoroboratos de
metal; trifluoruro de boro; sales de amonio del grupo de los haluros
de amonio, sulfato de amonio, oxalato de amonio y fosfato de
diamonio; ácidos carboxílicos orgánicos, ácidos sulfónicos
orgánicos; ácidos de Brönsted inorgánicos, tales como ácido bórico,
ácido fosfórico, ácido sulfúrico y ácido clorhídrico.
Ejemplos de sales de metal adecuadas como
catalizadores K son, en particular, cloruro de magnesio, sulfato de
magnesio, cloruro de cinc, cloruro de litio, bromuro de litio,
cloruro de alumino, sulfato de aluminio, nitrato de cinc
tetrafluoroborato de sodio.
Ejemplos de sales de amonio adecuadas como
catalizadores K son en particular cloruro de amonio, sulfato de
amonio, oxalato de amonio y fosfato de diamonio.
Como catalizadores K también son adecuados en
particular ácidos carboxílicos orgánicos solubles en agua como
ácido maléico, ácido fórmico, ácido cítrico, ácido tartárico y ácido
oxálico, también ácidos bencenosulfónicos como ácido
p-toluenosulfónicos pero también ácidos inorgánicos
como ácido clorhídrico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido
bórico o sus mezclas.
Preferentemente, el catalizador K se selecciona
entre cloruro de magnesio, cloruro de cinc, sulfato de magnesio,
aulfato de aluminio, o sus mezclas; particularmente se prefiere
cloruro de magnesio.
En una realización especial para la preparación
de materiales lignocelulósicos pobres en cloruro se aplica un
catalizador que no comprende cloruros.
El catalizador K usualmente se adiciona a la
composición acuosa solo brevemente antes del proceso de
modificación. Generalmente se usa en una cantidad de 1 a 20% en
peso, en particular 2 a 10% en peso, referida al peso total de los
componentes curables contenidos en la composición acuosa. La
concentración del catalizador, referida al peso total de la
dispersión acuosa se encuentra usualmente en el rango de 0,1 a 10%
en peso y en particular en el rango de 0,5 a 5% en peso.
Adicionalmente, la composición usada para
modificar la madera puede contener una o más sustancias de efecto,
por ejemplo un colorante, por ejemplo un tinte o un pigmento, un
estabilizador UV, un agente antioxidante, un fungicida y/o un
insecticida y similares, como se describe en PCT/EP2006/004019
(solicitud alemana de patente 102005020386.8) a cuyo contenido se
hace referencia por medio de la presente. La concentración de la
sustancia de efecto se encuentra, según la sustancia de efecto, en
el rango de 0,01 a 60% en peso y en particular 0,1 a 25% en peso,
referida al peso de la composición.
Adicionalmente, la composición empleada para
impregnar el material de lignocelulosa en el paso a) puede contener
uno o más componentes hidrofóbicos, por ejemplo al menos una cera o
un aceite en forma emulsionada o suspendida, tal como se describe
en las PCT/EP2006/004014 y PCT/EP2006/004016 (solicitudes alemanas
de patente anteriores DE 102005020389.2 y DE 102005020390.6), a
cuyo contenido se hace referencia por medio de la presente. La
concentración de componente hidrófobo se encuentra de manera típica
en el rango de 0,01 a 60% en peso y en particular 0,1 a 25% en
peso, referida al peso de la composición.
La impregnación puede efectuarse de la manera
usual, por ejemplo mediante inmersión, aplicando vacío,
opcionalmente en combinación con presión elevada o mediante métodos
convencionales de aplicación como untado, aspersión y similares. El
método de impregnación aplicado respectivamente depende naturalmente
de las dimensiones del material a impregnarse. Los materiales
lignocelulósicas que tienen dimensiones pequeñas tales como
astillas o virutas y también placas delgadas, es decir materiales
con una alta proporción entre el área superficial y el volumen,
pueden impregnarse con poco esfuerzo, por ejemplo, mediante
inmersión o aspersión, mientras que los materiales de lignocelulosa
con dimensiones mayores, en particular materiales cuya dilatación
más baja es de más de 5 mm, por ejemplo madera maciza o partes
moldeadas de madera maciza, se impregnan usando presión o vacío, en
particular mediante aplicación combinada de presión elevada y vacío.
De manera ventajosa la impregnación se realiza a una temperatura
por debajo de 50ºC, por ejemplo en el rango de 15 a 50ºC.
Las condiciones de la impregnación se
seleccionan regularmente de tal modo que la cantidad absorbida de
componentes curables desde la composición acuosa corresponde al
contenido deseado de nitrógeno. Regularmente, la cantidad absorbida
de componentes curables es de al menos 5% en peso, referida a la
masa seca del materia no tratado. La cantidad absorbida de
componentes curables puede alcanzar hasta 100% en peso, referida a
la masa seca de los materiales no tratados y con frecuencia se
encuentra en el rango de 5 a 60% en peso, preferentemente en el
rango de 10 a 50% en peso, referida a la masa seca del material
empleado no tratado. La humedad del material no tratado, empleado
para la impregnación depende de las dimensiones del material de
lignocelulosa y puede ser de hasta 100%, por ejemplo, en el caso de
materiales con pequeñas dimensiones como chapas y materiales en
forma de partículas finas. Preferentemente, la humedad se encuentra
por debajo de la saturación de las fibras del material de
lignocelulosa. Con frecuencia (en particular en materiales de gran
tamaño como la madera maciza) se encuentra en el rango de 1 a 50% y
en particular 5 a 30%. Aquí y en lo sucesivo, el término
"humedad" es sinónimo con el término "contenido de humedad
residual" según DIN 52183.
Para la inmersión, el material de lignocelulosa,
opcionalmente después de un pre-secamiento, se
sumerge en un recipiente que contiene la composición acuosa. La
inmersión se efectúa preferentemente durante un lapso de tiempo de
algunos segundos hasta 24 h, en particular 1 min a 6 h. Las
temperaturas se encuentran usualmente en el rango de 15ºC a 50ºC.
De esta manera el material de lignocelulosa absorbe la composición
acuosa; por medio de la concentración de los componentes no acuosos
(es decir, componentes curables) en la composición acuosa,
mediante la temperatura y la duración del tratamiento, puede
controlarse la cantidad de estos componentes absorbida por el
material de madera. La cantidad de componentes, absorbida
efectivamente, puede determinarse y controlarse por parte del
experto en la materia de una manera sencilla mediante el aumento del
peso del material impregnado y la concentración de los componentes
en la composición acuosa. Las chapas pueden
pre-prensarse, por ejemplo, mediante rodillos de
prensa, los llamados cilindros de calandra, que se encuentran en la
composición acuoso de impregnación. El vacío que aparece en la
madera durante la distensión conduce entonces a una absorción
acelerada de composición acuosa de impregnación.
La impregnación se efectúa de manera ventajosa
mediante aplicación combinada de presión reducida y elevada. Esto
incluye que el material de lignocelulosa que tiene regularmente una
humedad en el rango de 1% a 100%, primero a presión reducida que con
frecuencia se encuentra en el rango de 10 a 500 mbar y en particular
en el rango de 40 a 100 mbar, se pone en contacto con la
composición acuosa, por ejemplo mediante inmersión en la
composición acuosa. El tiempo de duración se encuentra usualmente en
el rango de 1 min a 5 h. A esto le sigue una fase a presión
elevada, por ejemplo en el rango de 2 a 20 bar, en particular en el
de 4 a 15 bar y especialmente 5 a 12 bar. La duración de esta fase
se encuentra usualmente en el rango de 1 min a 12 h. Las
temperaturas se encuentran usualmente en el rango de 15 a 50ºC. De
esta manera el material de lignocelulosa absorbe la composición
acuosa y mediante la concentración de los componentes no acuosos (es
decir, componentes curables) en la composición acuosa, mediante la
presión, mediante la temperatura y la duración del tratamiento,
puede controlarse la cantidad absorbida por el material de madera de
estos componentes. La cantidad absorbida efectivamente también
puede calcularse por el aumento de peso del material de
lignocelulosa.
Adicionalmente, la impregnación puede efectuarse
por métodos convencionales para aplicar líquidos sobre superficies,
tales como, por ejemplo, mediante aspersión o enrollamiento o bien
untamiento. Para esto se emplea de manera ventajosa un material
con una humedad de no más de 50%, en particular no más de 30%, por
ejemplo en el rango de 12% a 30%. La aplicación se efectúa
usualmente a temperaturas en el rango de 15 a 50ºC. La aspersión
puede llevarse a cabo de la manera usual en todos los dispositivos
adecuados para aspersión de cuerpos planos o finamente divididos,
por ejemplo usando disposiciones de boquillas y similares. Al untar
o emplear rodillos se aplica la cantidad deseada de composición
acuosa con rodillos o brochas sobre el material plano.
Antes del tratamiento del material de
lignocelulosa en el paso b) el material de lignocelulosa impregnado
obtenido en el paso a) puede liberarse mecánicamente de líquido
adherido.
El tratamiento del material de lignocelulosa
impregnado obtenido en el paso a) del proceso comprende en el paso
b) del proceso según la invención un tratamiento con vapor de agua
sobrecalentado, en lo sucesivo también denominado vapor caliente o
vapor seco. Por esto se entiende un vapor de agua cuya temperatura
se encuentra preferentemente por encima de al menos 5 K y en
particular de al menos 10 K por encima de la temperatura de
saturación del vapor de agua a la respectiva presión existente.
El líquido acuoso empleado para la generación
del vapor de agua sobrecalentado también puede comprender líquidos
orgánicos miscibles con agua, además de agua. La fracción de
líquidos orgánicos regularmente no constituirá más de 10% en
volumen. Líquidos miscibles en agua adecuados son alcoholes como
alcanoles de C_{1}-C_{8}, por ejemplo etanol,
n-propanol, isopropanol, n-butanol,
etc. Se prefiere usar agua para la generación de vapor
caliente.
Para el tratamiento con vapor caliente
regularmente se usa un dispositivo que comprende las siguientes
unidades:
- Generador de vapor,
- Intercambiador de calor,
- Cámara de tratamiento,
- opcionalmente una unidad para el
post-tratamiento del vapor saliente de la cámara de
tratamiento para disminuir una carga con sustancias orgánicas.
La generación de vapor caliente puede efectuarse
en generadores de vapor conocidos para estos propósitos con
intercambiadores de calor. También es posible introducir vapor
mojado, es decir vapor saturado, a la cámara de tratamiento y
recalentar el vapor húmedo por medio de intercambiadores de calor
instalados en la cámara de tratamiento, es decir transferirlo a
vapor caliente. En instalaciones químicas integradas con
refinamiento de petróleo se encuentra disponible vapor recalentado
de otros procesos, tal como el proceso FCC, producción de metanol,
etc.
Cámaras de tratamiento adecuadas son en
principio todos los contenedores que hacen posible una puesta en
contacto efectiva del material de lignocelulosa con el vapor
caliente e impiden una salida incontrolada del vapor y permiten una
derivación controlada del vapor. En este caso se trata regularmente
de recipientes cerrados que tienen una entrada para el vapor y un
dispositivo para la compensación controlada de presión. Esto incluye
todos los contenedores conocidos por el experto en la materia para
el secado de madera por vapor seco. Para el tratamiento de
materiales de lignocelulosa finamente divididos como fibras,
virutas, hebras, chips, trozos y similares las cámaras de
tratamiento pueden tener dispositivos que hacen posible una mezcla
mecánica completa del material de lignocelulosa. Estos incluyen,
por ejemplo, cámaras en forma de tubos que pueden ponerse a rotar.
Las cámaras de tratamiento para materiales de lignocelulosa planos y
de gran tamaño, tales como chapas o partes hechas de madera maciza
pueden proveerse con accesorios internos que hacen posible una
disposición de poco o cero contacto de los materiales en la cámara.
Las cámaras también pueden tener dispositivos que hacen posible la
fijación de artículos de lignocelulosa de gran tamaño sin
distorsión. Además, la cámara también puede presentar dispositivos
para regular la presión o la temperatura y dispositivos para
monitorear la presión o la temperatura en la cámara y/o la
temperatura de bulbo húmedo del vapor o el contenido de humedad del
material de lignocelulosa.
El vapor caliente empleado para el tratamiento
regularmente tiene una temperatura por encima de 100ºC, con
frecuencia al menos 105ºC y en particular al menos 110ºC. La
temperatura regularmente no superará 200ºC, en particular 180ºC y
particularmente preferible 150ºC.
Regularmente, durante el tratamiento con vapor
recalentado, la temperatura en la cámara se encontrará en los
rangos indicados para la temperatura de vapor caliente.
Preferentemente, durante el tratamiento se mantendrá una
temperatura de bulbo húmedo que corresponda al punto de ebullición
del líquido a presión ambiente, es decir aproximadamente 100ºC.
En una modalidad preferida la generación de
vapor caliente se efectúa in situ en el interior de la cámara
de tratamiento. Para esto, primero se carga el material de
lignocelulosa a la cámara y a continuación durante una fase de
calentamiento se llena la cámara con un vapor no sobrecalentado
(vapor mojado). Para esto, a medida que la cámara se va calentando,
se mantiene la humedad relativa del aire en aproximadamente 100%.
Después de alcanzar una temperatura de aproximadamente 100ºC se
sigue calentando el vapor suministrando energía calorífica
adicional, generando así vapor caliente. En estas condiciones el
agua aún presente en el material de lignocelulosa se convierte al
estado gaseoso y, en adición al curado/entrelazamiento, la humedad
se transporta simultáneamente desde adentro de la madera a la
superficie de la madera como resultado de la diferencia de presión
de la cámara. De esta manera, el proceso de secamiento regularmente
también puede acortarse frente a un secamiento convencional.
La velocidad del curado/entrelazamiento y la
velocidad de secamiento se determinan por la energía suministrada
al material de lignocelulosa. Este suministro de energía se
determina, entre otros, por la diferencia entre la temperatura del
material de lignocelulosa a tratar y la temperatura del vapor
caliente. Una diferencia de temperaturas así se pone siempre hasta
tanto el material de lignocelulosa contiene agua aún no evaporada.
Durante la fase de secamiento, la velocidad de secamiento puede
regularse de esta manera por la temperatura del vapor caliente.
El vapor caliente empleado para el tratamiento
tiene preferentemente una presión en el rango de 0,9 a 5 bar y en
particular no excederá una presión de 3 bar y particularmente
preferible 2 bar.
La duración del tratamiento con vapor caliente
en el paso b) (con tratamiento repetido con vapor supercalentado,
la duración total) se encuentra preferentemente en el rango de 1 min
a 200 horas, particularmente preferible de 5 min a 48 horas. En
enchapes y en material finamente dividido de lignocelulosa pueden
aplicarse temperaturas más bien superiores y tiempos más
cortos.
Preferentemente, el tratamiento con vapor
caliente se realiza hasta tanto la humedad residual en el material
de lignocelulosa sea no más de 10%, en particular no más de 8% y
especialmente no más de 7%, por ejemplo 2 a 10%, en particular 3 a
8% y especialmente aproximadamente 4 a 7%. La humedad residual puede
determinarse de manera usual mediante mediciones de
conductividad.
El uso de vapor caliente presenta las siguientes
ventajas en comparación con procesos convencionales:
- Los materiales de lignocelulosa obtenidos se
caracterizan por altos grados de fijación,
- El vapor caliente hace posible altos
rendimientos de energía en el entrelazamiento/secamiento del
material de lignocelulosa, que pueden incrementarse aún más por
medio del uso de un sistema de energía integrado con etapas
adicionales de consumo de energía del proceso según la invención
(por ejemplo, calentando agua fresca en un intercambiador de calor
antes de la propia generación del vapor caliente o de un secamiento
adicional) u otros procesos,
- Circuitos de secamiento cerrados hacen posible
un tratamiento efectivo de gas de escape y una reducción en la
carga ambiental.
El tratamiento del material de lignocelulosa
impregnado obtenido en el paso de proceso a) comprende en el paso
b) adicionalmente al menos un tratamiento a una humedad baja del
volumen de gas circundante (= tratamiento de secamiento) que sigue
al tratamiento con vapor caliente.
La temperatura en el tratamiento de secamiento
se encuentra por encima de 120ºC, preferentemente por encima de
130ºC, por ejemplo en el rango de > 120ºC a 200ºC y en particular
en el rango de 130ºC a 160ºC. También es adecuado el uso de un
gradiente de temperatura, por ejemplo mediante aplicación de un
perfil de temperatura que puede extenderse desde 120ºC a 200ºC, en
particular desde 130 a 160ºC. Este tratamiento de secamiento sirve
para apoyar el secamiento y/o el curado. De manera sorprendente se
ha encontrado que mediante la combinación según la invención de
tratamiento de vapor caliente y tratamiento de secamiento se
obtienen materiales de lignocelulosa con emisiones de formaldehído
bajas según la invención, incluso con altos niveles de carga de
nitrógeno.
El tratamiento de secamiento se realiza
preferiblemente poniendo en contacto el material de lignocelulosa
con un medio gaseoso que tienen una humedad relativa de a lo sumo
15%, particularmente preferible de a lo sumo 5%. El material de
lignocelulosa se pone en contacto preferentemente con un medio
gaseoso que se selecciona de aire, gases inertes tales como
nitrógeno, helio, neón, argón y similares y mezclas de los mismos.
De manera particularmente preferible se usa aire.
La duración del tratamiento de secamiento se
selecciona regularmente de tal modo que la humedad residual en el
material de lignocelulosa después del final del tratamiento de
secamiento sea menos de 8%, por ejemplo 1 a 8%, en particular no
más de 6%, por ejemplo 1 a 6% y especialmente no más de 5%, por
ejemplo 1 a 5%. De manera típica se encuentra en el rango de 1 min a
24 horas, particularmente preferible 5 min a 12 horas.
De acuerdo con la invención, el tratamiento de
secamiento se realiza a continuación del tratamiento con vapor
caliente. Según una primera forma de realización, para esto primero
se lleva a cabo un tratamiento con vapor caliente de la manera
descrita arriba hasta que se alcance el contenido deseado de humedad
residual y a continuación se realiza un tratamiento de secamiento
tal como se describió previamente. En una segunda forma de
realización se efectúa el tratamiento de manera intermitente con el
tratamiento con vapor caliente. Para esto el material de
lignocelulosa puede someterse de manera alternante (por pulsos) a un
tratamiento con vapor caliente y con un medio gaseoso con humedad
relativa baja, tal como se ha descrito previamente. Esta alternación
entre vapor caliente y el medio gaseoso que difiere del mismo puede
efectuarse, por ejemplo, usando un sistema convencional de aire
fresco-aire de escape.
Además, puede realizarse un
pre-secamiento en el paso b) antes del tratamiento
con vapor caliente. Presecamiento significa que el material de
lignocelulosa se seca por debajo del punto de saturación de fibras,
el cual puede variar de alguna manera según el tipo del material y
se encuentra de manera típica en alrededor de 30%. En este caso,
los materiales de lignocelulosa impregnados se liberan, al menos
parcialmente, de componentes volátiles de la composición acuosa
usada en el paso a), en particular de agua y/o solventes orgánicos
excesivos que no reaccionan en el curado/entrelazamiento. Además,
el presecado contrarresta el riesgo de formación de grietas. En
particular, en el caso de materiales y artículos de tamaño pequeño,
por ejemplo enchapes, el presecamiento puede omitirse. Aunque en
artículos de lignocelulosa con dimensiones mayores puede ser de
ventaja un presecamiento. Si se realiza un presecamiento por
separado, éste se efectúa ventajosamente a temperaturas en el rango
de 20 a 80ºC. Dependiendo de la temperatura seleccionada durante el
tratamiento antes del tratamiento con vapor caliente ya puede
efectuarse un curado/entrelazamiento parcial o completo de los
componentes contenidos en la composición. Se prefiere que no se
efectúa curado/entrelazamiento, o solo uno parcial, antes del
tratamiento con vapor caliente. El pre-tratamiento
se efectúa preferentemente de una manera que el contenido de humedad
de los materiales de lignocelulosa alcance después del
pre-tratamiento no más de 30%, en particular no más
de 20%, referida a la masa seca. El contenido de humedad puede
controlarse de una manera sencilla mediante la temperatura, la
duración y la presión seleccionada durante el
pre-secamiento y puede determinarse mediante
mediciones de conductividad.
El pre-secamiento del material
de lignocelulosa puede realizarse en un sistema convencional de aire
fresco-aire de escape, por ejemplo en un secador de
tambor.
Pre-secamiento y/o tratamiento
de secamiento del material de lignocelulosas se efectúan
preferentemente en el mismo dispositivo que el tratamiento con
vapor caliente.
Los materiales de lignocelulosa, después de la
impregnación en el paso a), durante o después del paso b), pueden
seguir procesándose. En el caso de materiales finamente divididos es
posible, por ejemplo, realizar un procesamiento adicional para
hacer moldeados como tableros OSB (oriented structural board),
tableros de partículas, wafer-boards, tableros OSL
o moldeados OSL
(Oriented-Strand-Lumber), tableros
PSL o moldeados PSL
(Parallel-Strand-Lumber), tableros o
moldeados a partir de Constructed Strand Lumber, moldeados o
tableros SCL (Structural Composite Lumber), moldeados o tableros
LSL (Laminated Strand Lumber), tableros aislantes y de densidad
media (MDF) y de densidad alta (HDF) de fibra y similares, y en el
caso de chapas para materiales de chapas como tableros de fibras
enchapados, tableros alistonados enchapados, tableros de partículas
enchapados, inclusive tableros OSB, SCL, OSL y PSL enchapados,
madera contrachapada, madera encolada, madera laminada, madera
laminada (estratificada) enchapada (por ejemplo, madera laminada
Kerto), tableros multiplex, materiales de enchape laminados
(Laminated Veneer Lumber LVL), pero también componentes moldeados no
planos de tres dimensiones como piezas moldeadas de madera
laminada, piezas moldeadas de madera contrachapada, y otras piezas
moldeadas cualesquiera revestidas con al menos una hoja de chapa.
El procesamiento adicional puede realizarse inmediatamente después
de la impregnación en el paso a) o durante o después del paso b).
Para chapas y materiales a base de madera el procedimiento
adicional comprende, además de curado y pegado o moldeamiento,
también un paso de encolado. Para detalles al respecto se hace
referencia al contenido de la PCT/EP2006/001980 (solicitud alemana
de patente anterior 102005010041.4) (materiales de enchape) y el
contenido de la PCT/EP2006/001979 (solicitud alemana de patente
anterior 102005010042.2) (materiales de madera). En el caso de
chapas impregnadas el procesamiento adicional se realizará
ventajosamente antes del paso de curado o junto con el paso de
curado. En los materiales a base de madera hechos de materiales
finamente divididos, el paso de moldeamiento y el paso de curado se
realizan con frecuencia de manera simultánea.
El uso de materiales de lignocelulosa
modificados obtenidos según el proceso de la invención,
especialmente de materiales de madera modificados de esta manera,
hace posible la fabricación de objetos con resistencia mecánica
mejorada y estabilidad mejorada a las condiciones del tiempo, en
particular formación de grietas reducida en aquellas regiones que
se fabrican a partir de material de madera, y susceptibilidad
reducida de estas regiones a infección por organismos que dañan
madera, tales como hongos destructores de madera.
Los materiales de lignocelulosa de acuerdo con
la invención y obtenibles e acuerdo con el proceso de la invención
y los objetos preparados a partir de los mismos pueden presentar un
recubrimiento convencional, por ejemplo un barniz, una cementación
o vidriado o un decapante, tal como se describe en la
PCT/EP2006/004020 (solicitud alemana de patente anterior DE
102005020387.6), a cuyo contenido se hace referencia por medio de la
presente.
En particular los materiales a base de madera
modificados son adecuados para fabricar objetos que se manufacturan
de varias piezas conectadas unas con otras en las que al menos una
pieza se fabrica de un material de madera modificada puesto que
debido a la conducta reducida de hinchamiento/encogimiento de la
madera modificada los compuestos entre las diferentes piezas son
más estables y se exponen a cargas mecánicas menores ante los
efectos del tiempo y pueden mantener mejor su función. Esto aplica
en particular en el caso cuando las piezas hechas de madera
modificada se unen unas con otras o con piezas de otros materiales
al menos parcialmente en forma de cierre por fuerza. Debido a la
baja tendencia de hinchamiento-encogimiento de los
materiales de madera de acuerdo con la invención, pueden producirse
además por primera vez objetos de madera resistentes al tiempo
atmosférico en los que varios tipos de madera, con diferente
comportamiento de hinchamiento-encogimiento, se
unen unos con otros mediante una juntura de cierre con sustancias,
por ejemplo un encolado o una juntura de cierre por fuerza,
inclusive una juntura de cierre por forma con fracción de cierre por
fuerza, por ejemplo mediante una juntura apuntillada o atornillada,
por clavija o tarugo, por junturas dentadas, inclusive junturas de
cola de golondrina, por junturas espigadas, por junturas de ranuras
y lengüetas, o por otras junturas mecánicas, ya que se logra un
equilibrio del comportamiento de
hinchamiento-encogimiento mediante el tratamiento de
acuerdo con la invención.
En particular, el material de madera modificado
es una madera maciza, es decir materiales de gran tamaño con
dimensiones en el rango de los centímetros o de los metros, por
ejemplo tablones, troncos de madera, madera en rollo, vigas o
similares.
Como ya se ha explicado arriba, los materiales
de madera modificados según la invención son adecuados en particular
para la manufactura de objetos que comprenden varias piezas
conectadas unas con otras en las que al menos una parte se fabrica
de un material de madera modificado. Son adecuados en particular
para la fabricación de objetos en los que al menos dos piezas del
objeto están unidas por cierres por fuerza, y al menos una pieza de
las piezas unidas por fuerza se fabrica a partir de un material de
madera modificado.
Debido a su insensibilidad con respecto a los
efectos de la humedad, la invención también se refiere en particular
al uso de materiales de madera modificados para la fabricación de
objetos que se someten a humedad o a las condiciones del tiempo. El
efecto de la humedad puede ser un contacto con una alta humedad del
aire, por ejemplo si los objetos se encuentran en locaciones
sujetas a la humedad, como cuartos de baño, piscinas cubiertas,
saunas, lavanderías, en el interior de barcos, y similares, o aunque
también si se someten a una alta humedad del aire a la intemperie.
El contacto con la humedad también puede ser el contacto con agua
líquida o mojado de manera estancada, por ejemplo por acción de
lluvia, por contacto con agua de río o de mar durante trabajos de
construcción en obras portuarias o en barcos.
La producción de objetos puede efectuarse de una
manera conocida de por sí en analogía a la producción de objetos de
materiales de madera. Comprende medidas típicas del procesamiento de
madera tales como procesos de aserrado, corte, cepillado, fresado,
pulido, perforado, atornillado, puntillado, pegado, laminado y
similares. Regularmente, el material de partida para la fabricación
de los objetos en el material de madera que ya se ha modificado.
Sin embargo, también es posible fabricar primero el objeto a partir
de un material de madera no modificado y a continuación someter los
componentes de madera a una modificación como la descrita
arriba.
En una primera forma de realización de la
invención, el material de madera modificado se usa para la
manufactura de revestimientos para el suelo. Con frecuencia para
esto se usan materiales de enchape en los que la superficie
decorativa expuesta al tiempo se forma de una capa de enchape
modificada de acuerdo con la invención. Un ejemplo de esto es
parquet, incluyendo parquet en franjas, parquet macizo, parquet de
mosaico, parquet de láminas de canto, parquet terminado, por
ejemplo parquet terminado de 2 ó 3 capas, pisos de enchape y pisos
para deporte, por ejemplo pisos para deporte elásticos planos y
pisos para deporte elásticos de punto, así como pisos de parquet
resortado. Materiales de madera modificados de acuerdo con la
invención también son adecuados para la producción de parquet de
entablado o tarimas, recubrimientos para terrazas y similares. Los
materiales de madera de acuerdo con la invención también son
adecuados para la producción de laminados y el material de madera
modificado de acuerdo con la invención forma en este caso la capa de
madera densificada del laminado.
Una modalidad preferida adicional de la
invención se refiere a un objeto de madera, en particular un
material de recubrimiento de pisos que se compone de al menos dos
piezas de madera conectadas una con otra, en particular piezas
pegadas o encoladas y las piezas de madera pueden ser iguales o
diferentes. Una modalidad especial de la invención se refiere a un
material de recubrimiento de pisos para la zona exterior y mojada.
Materiales convencionales para recubrimiento de pisos para las
zonas exteriores y mojadas son típicamente tableros, incluyendo
tableros para el piso, tablas, maderos y tablones de madera dura que
además se proveen con frecuencia con una estructura de superficie.
Estos recubrimientos para pisos son muy costosos por lo regular
debido al alto costo de las maderas duras. La resistencia al tiempo
o a la humedad no siempre es satisfactoria. Los materiales de
madera según la invención permiten ahora la preparación de pisos con
alta durabilidad incluso a partir de maderas económicas como pino,
abeto, haya, álamo y similares. En particular los materiales de
madera de acuerdo con la invención permiten la preparación de
materiales para pisos que presentan una capa soporte hecha de un
primer material de madera según la invención y una capa de
superficie o superficie de uso hecha de un segundo material que
está conectado con el soporte, en particular mediante encolado o
pegado. El material de la capa de soporte es preferiblemente un
material de madera según la invención hecho de un tipo económico de
madera, en particular de madera maciza económica como, por ejemplo
una madera de pino tratada según la invención. Preferiblemente, el
material de madera de la capa de uso también es una material de
madera de acuerdo con la invención con una apariencia decorativa,
por ejemplo haya tratada según la invención. Sin embargo, la capa
de uso también puede componerse de una madera dura no tratada o de
una madera dura tratada de acuerdo con la invención, por ejemplo de
madera dura de las clases de durabilidad 1 ó 1 como angelim,
bangkirai, bongossi, bilinga, cumaru, abeto Douglas, eucalipto,
fava, garapa, ipe, iroko, itauba, jatoba, karri, limbali,
massaranduba, mukulungu, okan, piquia, robinia, tali, tatajuba,
torrado o teca. La capa de uso puede presentar de manera típica un
grosor (espesor) de al menos 1 mm, por ejemplo 1 a 10 mm, en
particular 2 a 8 mm. La capa de uso puede presentar un
perfilamiento, por ejemplo un perfil estriado. El grosor de la capa
de soporte depende de manera natural de la aplicación deseada y del
grosor requerido para ésta. Se encuentra de manera típica en el
rango de 5 a 100 mm, en particular en el rango de 10 a 50 mm. El
recubrimiento de pisos puede presentar las formas de tableros,
tablas, maderos o enrejados. Los recubrimientos para pisos pueden
presentar los medios para conectar los elementos individuales del
recubrimiento de pisos, por ejemplo junturas de muescas y lengüetas,
junturas de "click" (chasquido) y similares. La producción de
recubrimientos de pisos de este tipo se efectúa de manera típica
mediante encolado o pegado de la capa de soporte con la capa de uso
en analogía a los métodos conocidos para encolar capas de madera,
por ejemplo en analogía a métodos para la producción de maderas
laminadas o para la producción de recubrimientos de pisos para la
zona interna que tienen una capa de soporte y una capa de uso
dispuesta encima. En particular la producción puede efectuarse de
manera análoga al proceso descrito en PCT/EP2006/001980 y los
materiales de madera de acuerdo con la invención pueden pegarse o
encolarse unos con otros de una manera diferente a la del proceso
allí descrito.
En una forma adicional de realización de la
invención, el material de madera modificado se usa para la
manufactura de puertas y marcos de puertas, por ejemplo para
puertas internas pero también para puertas de casas. El material de
madera modificado puede usarse tanto para la hoja misma de la puerta
como para partes de la hoja de la puerta, por ejemplo en forma de
tableros de madera sólida o tableros de material a base de madera
para la construcción interna de la hoja de la puerta o en forma de
un enchape para la capa decorativa sobre la hoja de la puerta.
En una forma adicional de realización de la
invención se usa el material modificado de madera para la
manufactura de ventanas, por ejemplo de marcos de ventanas y/u
hojas de las ventanas. Los marcos de ventanas y hojas de ventanas
pueden manufacturarse a partir de la misma madera pero también de
diferentes tipos de madera. También es posible manufacturar el
marco de un material distinto de la madera y manufacturar solo las
hojas de las ventanas a partir de un material de madera modificado
según la invención. Los materiales de madera modificados según la
invención también pueden usarse para la manufactura de
ventanillas.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
manufactura de muebles, en particular de aquellos muebles o de
aquellas partes de los muebles que se manufacturan de manera típica
a partir de madera o materiales de madera. Estos incluyen armarios o
partes de armarios tales como el cuerpo, las puertas o los pisos,
los estantes, bases de camas, marcos hechos de listones, marcos de
sofás, sillas, mesas o partes de estos artículos muebles, tales
como bases de mesas, tableros de mesas, tableros de trabajo, en
particular mesones para cocina, muebles para el cuarto de baño y
similares. Los materiales de madera modificados según la invención
son adecuados en particular para muebles que se someten en gran
medida a la humedad o al tiempo, por ejemplo para la manufactura de
muebles para cocina o muebles para cuartos de baño o para la
manufactura de muebles de jardín, bancos de parques, asientos en los
estadios y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
fabricación de objetos para la construcción portuaria, por ejemplo
para refuerzos de costas, obras portuarias como esclusas, en
particular puertas de esclusa, ruedas de agua, plataformas,
pontones, pasarelas y otras construcciones en y sobre el agua.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
construcción de edificios o partes de edificios. Esto incluye, en
adición a la construcción de ventanas ya mencionadas, en particular
el uso de materiales de madera modificados en forma de maderos de
construcción para la construcción de casas de madera, para
construcción de entramados, para la construcción de estructuras de
techo, para la construcción de edificios en forma de construcción
de vigas de madera, para la construcción de puentes o plataformas
para miradores o garajes carports, así como partes de edificios como
terrazas, balcones, barandas de balcones, buhardillas y similares.
Aquí se incluye adicionalmente el uso de materiales de madera
modificados para la construcción de escaleras, incluyendo los
peldaños de escalera, por ejemplo en peldaños de madera en
construcciones de escaleras metálicas, pero también para escaleras
y barandas hechas completamente de materiales de madera.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
construcción de fachadas. El material de madera modificada puede
en este caso ser tanto componente de la subconstrucción de fachadas
como también formar la parte visible de la fachada, por ejemplo en
forma de paneles de fachada del material de madera modificado,
tablas de fachada del material de madera modificado tablillas de
fachada hechas de madera modificada, y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la producción
de elementos de pared y componentes de cielos rasos, por ejemplo
paneles, tableros de muescas y lengüetas, techos casetes pero
también suspensiones de techo, paredes móviles o componentes de
pares en construcción de vigas, revestimientos de techos y paredes.
Para esto se consideran adecuados en particular materiales de
madera a base de materiales finamente divididos en forma de
tableros, por ejemplo tableros OSB, tableros de partículas,
tableros OSL, tableros PSL, tableros aislantes y tableros de fibras
de densidad media (MDF) y de densidad alta (HDF) y similares, así
como materiales de enchape como tableros de fibras enchapados,
tableros de carpintería enchapados, tableros de partículas
enchapados incluyendo tableros enchapados OSL y PSL, madera
contrachapada, madera encolada, madera laminada o madera laminada
enchapada (por ejemplo madera laminada Kerto).
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa la construcción
de jardines, por ejemplo para la construcción de cercas, palisadas,
componentes de protección de vista, pabellones, pérgolas, casas
para pájaros y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
fabricación de equipos para jugar en zonas exteriores, por ejemplo
para marcos para trepar, columpios, en particular estructuras de
columpios, sillas de columpios y tablas de columpios, áreas de juego
con aparatos para trepar, columpiarse y/o deslizarse, para marcos
de soporte de teleféricos, y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
fabricación de artículos domésticos, por ejemplo bloques de
cuchillos, cajas para el pan, tazones de madera, equipos para el
cuarto de baño tales como tinas para baño, cepillos y similares,
además para tablas para cortar, utensilios de cocina tales como
cucharas de cocina, invertidores de sartenes, rodillos para pasta,
servidores de ensalada, tenedores para pasta y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
construcción de botes, tanto para la construcción de cascos, por
ejemplo para el revestimiento, para cuadernas y quillas, para
depósito de motores, para objetos parados como mástiles, perchas
pero también para accesorios de techo, revestimiento de techo, y
otros dispositivos que se encuentran en exteriores tales como
rejillas, listones antideslizantes, rueda de timón, tableros de
instrumentos y similares, así como para la construcción interior de
los barcos como, por ejemplo, para accesorios de aparador,
accesorios de camarote, paredes y puertas de cabina, revestimientos
de motores, los descensos, escaleras y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
construcción de saunas, por ejemplo para las paredes, puertas,
bancos, revestimientos de la estufa y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa en la construcción
de vehículos, por ejemplo para revestimientos interiores del
compartimiento de pasajeros, del maletero y revestimientos para el
compartimiento del motor, además aislamientos, por ejemplo del
compartimiento del motor y del maletero, adicionalmente para
paneles de instrumentos, decoración de madera y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
fabricación de juguetes como cubos de construcción, bolos, casas de
juguetes y dispositivos de juguetes como casas de muñecas, cocinas
de muñecas y similares, carros de juguete, aviones y barcos de
juguete, para la construcción de modelos, tales como la
construcción de carros modelos, aviones y barcos de modelo,
artículos de equipos de juego, como bates, marcos de raquetas y
similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
fabricación de instrumentos musicales, en particular para la
construcción de instrumentos de cuerdas, como guitarras, laudes,
arpas, violines, violas, violonchelos, contrabajos o partes de los
mismos, tales como puentes, cajas de resonancia, clavijero,
clavijas, además para la construcción de instrumentos de madera de
viento, tales como clarinetes, oboes, fagotes, flautas, etc. o para
la construcción de órganos, especialmente para pitos de madera, así
como para la construcción de pianos y pianos de cola.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
fabricación de instrumentos deportivos, en particular de aquellos
instrumentos deportivos que se fabrican de madera o materiales de
madera, pero también para aparatos deportivos en los que hasta ahora
no se había usado madera debido a su falta de resistencia y dureza.
Pueden mencionarse, por ejemplo, bates, tales como palos de hockey
y de hockey en hielo, aparatos lanzadores tales como jabalinas y
discos, timón y remos, para la construcción de botes de remo
deportivos, tales como botes skull, kajaks, botes individuales,
canadiense, canoas y similares.
En una forma adicional de realización de la
invención el material de madera modificado se usa para la
fabricación de carcasas incluyendo piezas de carcasas para
máquinas, aparatos eléctricos y similares.
Mediante la resistencia elevada de los
materiales de madera modificados de acuerdo con la invención en
muchos casos es posible lograr un ahorro de peso por el gasto
reducido de material. Además, los objetos son mucho menos
susceptibles frente a las influencias del tiempo y los efectos de la
humedad. Debido a la alta estabilidad dimensional a consecuencia
del bajo hinchamiento y encogimiento y de las tolerancias de
fabricación obtenibles con esto, el material de madera modificado
también puede emplearse para la fabricación de objetos en los que
hasta ahora no ha podido usarse la madera.
Los siguientes ejemplos sirven para la
ilustración de la invención. Los grados de fijación indicados se
determinaron según el método A indicado arriba, mientras no indique
nada diferente.
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Ejemplo comparativo
1
Una composición acuosa comercial de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU) se diluyó con agua a una concentración de 30% en peso y se
mezcló con 15 g/kg de MgCl_{2} x 6 H_{2}O. La solución así
obtenida se empleó en el siguiente experimento como agente de
impregnación.
Cubos de madera albura de pino con las
dimensiones 2,5 cm x 2,5 cm x 2,5 cm, que fueron secados asec, se
introdujeron en un dispositivo de impregnación. El dispositivo de
impregnación se sometió por 30 min a un vacío de 40 mbar absoluto.
A continuación el dispositivo de impregnación fue regado con el
agente de impregnación manteniendo un vacío de 50 mbar absoluto. A
continuación se aplicó una presión de 10 bar por 2 horas. La fase de
presión se finalizó y se retiró el líquido residual.
Los cubos de pino se almacenaron luego en una
cámara de secado controlable por temperatura y humedad de aire. La
cámara se llevó a 95ºC y una humedad relativa de aire de cerca de
100%. Estas condiciones húmedas se mantuvieron por 48 horas.
A continuación se secaron los cubos de pino a
40ºC durante 72 horas. Los cubos de pino obtenidos así presentaron
un contenido de nitrógeno N de 4,00 g/100 g de madera de pino. La
emisión de formaldehído FA, determinada por medio del método de
botellas según la EN 717 parte 3, se encontró en 62,2 mg/100 g de
madera de pino. De manera correspondiente la proporción FA/N
alcanzó 15,5 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de 24%.
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Ejemplo comparativo
2
Tablas de pino con las dimensiones 250 cm x 10
cm x 3,5 cm, que se habían secado a cerca de 12% de humedad de
madera, se introdujeron en el dispositivo de impregnación. El
dispositivo de impregnación se sometió por 30 minutos a un vacío de
40 mbar absoluto. A continuación, el agente de impregnación del
ejemplo comparativo 1 se hizo correr hacia el dispositivo de
impregnación mientras se mantenía un vacío de 50 mbar absoluto. A
continuación se aplicó una presión de 12 bar por 2 horas. La fase de
presión se finalizó y el líquido residual se retiró.
Las tablas de pino se almacenaron luego en una
cámara de secado controlable por temperatura y humedad de aire y se
fijó de tal manera que era imposible que se alabeara. La cámara se
llevó a 100ºC mientras se mantenía una humedad relativa de aire de
100%. A continuación, se cerró la cámara y se calentó a una
temperatura de bulbo seco de 120ºC mientras se mantenía una
temperatura de bulbo mojado de 100ºC. Estas condiciones se
mantuvieron hasta que se obtuvo un contenido de humedad de madera
uniforma de aproximadamente 8% por todo el corte transversal de la
madera. A continuación se extrajo el vapor de agua recalentado y se
reemplazó por aire fresco lo cual redujo la temperatura de la
cámara a 80ºC. La temperatura de la cámara se redujo luego a 50ºC y
la humedad relativa del aire se ajustó a 50% aspergiendo con agua.
Estas condiciones se mantuvieron por 6 a 10 horas para aclimatar
la
madera.
madera.
Las tablas de pino obtenidas de esta manera
presentaron un contenido de nitrógeno N de 3,17 g/100 g de madera
de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada usando el método
de botellas de conformidad con la EN 717 parte 3 fue de 26,4 mg/100
g de madera de pino. De manera correspondiente la proporción de FA/N
alcanzó 8,33 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de 73%.
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Ejemplo 1 (ejemplo de
referencia)
Se impregnaron tablas de pino con las
dimensiones 250 cm x 10 cm x 3,5 cm, las cuales se habían secado a
cerca de 12% de humedad de madera, de manera análoga al ejemplo
comparativo 2 con el agente de impregnación del ejemplo
comparativo 1.
Las tablas de pino se almacenaron luego en una
cámara de secado controlable por temperatura y humedad de aire y se
fijó de tal manera que alabearse era imposible. La cámara se llevó a
100ºC mientras se mantenía una humedad relativa de aire de 100%. A
continuación, la cámara se cerró y se calentó hasta una temperatura
de bulbo seco de 120ºC mientras se mantenía una temperatura de
bulbo húmedo de 100ºC. Estas condiciones se mantuvieron hasta
obtener un contenido de humedad de madera uniforme de
aproximadamente 8% por todo el corte transversal de la madera. La
cámara se calentó luego a una temperatura de secado de 130ºC con una
velocidad de calentamiento de 5 K/h mientras se mantenía una
temperatura de bulbo húmedo del vapor de 100ºC. Estas condiciones se
mantuvieron hasta obtener un contenido de humedad de madera
uniforme de aproximadamente 6% por todo el corte transversal de la
madera. A continuación, el vapor recalentado se extrajo y se
reemplazó por aire fresco mientras se mantenía una temperatura de
130ºC, lo cual redujo la humedad relativa del aire a menos de 10%.
Estas condiciones se mantuvieron hasta obtener un contenido de
humedad uniforme de aproximadamente 4% por todo el corte transversal
de la madera. A continuación, la temperatura de la cámara se
disminuyó a 80ºC insuflando aire fresco. La temperatura de la
cámara se redujo entonces a 50ºC y la humedad relativa del aire se
ajustó a 50% aspergiendo con agua. Estas condiciones se mantuvieron
por 6 a 10 horas para aclimatar la madera.
Las tablas de pino obtenidas de esta manera
presentaron un contenido de nitrógeno N de 3,17 g/100 g de madera
de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada por medio del
método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, fue de 12,8
mg/100 g de madera de pino. De manera correspondiente la proporción
FA/N fue de 4,04 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de 84% (o de
96% según DIN EN 84).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 2 (ejemplo de
referencia)
Tablas de madera de haya con las dimensiones 50
cm x 10 cm x 3,5 cm, que se habían secado a aproximadamente 12% de
humedad de madera se impregnaron de manera análoga al ejemplo de
comparación 2 con el agente de impregnación del ejemplo comparativo
1 y a continuación se trataron según el procedimiento del ejemplo 1
sucesivamente con vapor caliente y se calentó en seco.
Las tablas de madera de haya así obtenidas
presentaron un contenido de nitrógeno N de 2,20 g/100 g de madera
de haya. La emisión de formaldehído FA, determinada mediante el
método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3 fue de 8,9
mg/100 g de madera de haya. De manera correspondiente la proporción
FA/N fue de 4,05 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de 81% (o de
95% de conformidad con DIN EN 84).
\vskip1.000000\baselineskip
Una composición acuosa, usual en el comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU) se diluyó con agua a una concentración de 50% en peso y se
mezcló con 25 g/kg de MgCl_{2} x 6 H_{2}O. La solución así
obtenida se empleó en el siguiente experimento como agente de
impregnación.
Tablas de madera de haya con las mediciones 50
cm x 10 cm x 3,5 cm, que se había secado a cerca de 12% de humedad
de madera, se impregnaron con el agente de impregnación de manera
análoga al ejemplo comparativo 2 y a continuación se trataron
sucesivamente con vapor caliente según el procedimiento del ejemplo
1 y se calentaron en seco.
Las tablas de madera de haya así obtenidas
presentaron un contenido de nitrógeno N de 3,75 g/100 g de madera
de haya. La emisión de formaldehído FA, determinada mediante el
método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, fue de 6,1
mg/100 g de madera de haya. De manera correspondiente la proporción
FA/N fue de 1,63 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de 86% (o de
97% de conformidad con DIN EN 84).
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 4 (ejemplo de
referencia)
Una preparación acuosa usual en el comercio de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU) se mezcló con urea y se diluyó con agua de tal modo que la
concentración de DMDHEU fue de 15% en peso y la concentración de
urea fue de 7,5% en peso. La solución se mezcló con 15 g/kg
MgCl_{2} x 6 H_{2}O. Las tablas de pino con las mediciones 250
cm x 10 cm x 3,5 cm, que se habían secado a 12% de humedad de
madera, se impregnaron de manera análoga al ejemplo comparativo 2
con el agente de impregnación y a continuación se trataron con
vapor caliente según el procedimiento del ejemplo 1 y se calentaron
en seco.
Las tablas de pino obtenidas de esta manera
presentaron un contenido de nitrógeno N de 5,4 g/100 g de madera de
pino. La emisión de formaldehído FA, determinada mediante el método
de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, fue de 1,6 mg/100 g
de madera de pino. De manera correspondiente, la proporción FA/N fue
de 0,25 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de 30% (o de 40% de
conformidad con DIN EN 84).
\vskip1.000000\baselineskip
Una preparación acuosa, usual en el comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(DMDHEU) se mezcló con etilenurea y se diluyó con agua de tal modo
que la concentración de DMDHEU fue de 15% en peso y la
concentración de etilenurea fue de 7,5% en peso. La solución se
mezcló con 15 g/kg de MgCl_{2} x 6 H_{2}O. La solución así
obtenida se empleó en el siguiente experimento como agente de
impregnación.
Tablas de pino con las dimensiones 250 cm x 10
cm x 3,5 cm, las cuales se habían secado a cerca de 12% de humedad
de madera se impregnaron con el agente de impregnación de manera
análoga al ejemplo 2 y a continuación se trataron sucesivamente con
vapor caliento según el procedimiento del ejemplo 1 y se calentaron
en seco.
Las tablas de pino obtenidas de esta manera
presentaron un contenido de nitrógeno N de 4,5 g/100 g de madera de
pino. La emisión de formaldehído FA, determinada mediante el método
de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, fue de 3,8 mg/100 g
de madera de pino. De manera correspondiente la proporción FA/N fue
de 0,84 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de 51% (o de 75% de
conformidad con DIN EN 84).
\vskip1.000000\baselineskip
4 kg de una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1,3-dimetil-4,5-dihidroxi-imidazolidin-2-ona
(40 % en peso) se mezclaron con 2 kg de una solución acuosa, usual
en el comercio, de 70% en peso, de un producto de reacción de
melamina con formaldehído y metanol (proporción molar 1:4:4) y 200 g
de MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyeron con 3,7 kg de agua. La
solución obtenida de esta manera se empleó en el siguiente
experimento como agente de impregnación.
Se introdujeron a un dispositivo de impregnación
cubos de madera de albura de pino con las dimensiones 2,5 cm x 2,5
cm x 2,5 cm, que habían sido secados asec. El dispositivo de
impregnación se sometió por 30 minutos a un vacío de 40 mbar
absolutos. A continuación se regó el dispositivo de impregnación con
el agente de impregnación manteniendo un vacío de 50 mbar
absolutos. A continuación se aplicó una presión de 10 bar por 2
horas. La fase de presión se finalizó y se removió el líquido
residual.
Las muestras de madera se almacenaron luego en
una cámara controlable por temperatura y humedad de aire. La cámara
se llevó a 100ºC manteniendo una húmeda relativa de aire de 100%. A
continuación se cerró la cámara y se calentó a una temperatura de
bulbo seco de 120ºC manteniendo una temperatura de bulbo mojado de
100ºC. Estas condiciones se mantuvieron hasta lograr una humedad
uniforme de madera de aproximadamente 8%. Luego se calentó la
cámara manteniendo una temperatura de bulbo mojado del vapor de
100ºC con una velocidad de calentamiento de 5 K/h a una temperatura
de bulbo seco de 130ºC. Estas condiciones se mantuvieron hasta
lograr una humedad uniforme de madera de aproximadamente 6%. A
continuación el vapor de agua recalentado se extrajo y manteniendo
una temperatura de 130ºC se reemplazó por aire fresco, por lo cual
se redujo la humedad relativa de aire a menos de 10%. Estas
condiciones se mantuvieron hasta lograr una humedad uniforme de la
madera de aproximadamente 4%. A continuación la temperatura de la
cámara descendió a 80ºC por insuflar aire fresco. Después la
temperatura de la cámara se redujo a 50ºC por aspersión de agua y
se ajustó la humedad relativa del aire a 50%. Estas condiciones se
mantuvieron para aclimatar la madera 6 a 10 h.
Las muestras de madera obtenidas de esta manera
presentaron un contenido de nitrógeno N de 8,30 g/100 g de madera
de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada mediante el
método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, fue de 2,2
mg/100 g de madera de pino. De manera correspondiente la proporción
FA/N fue de 0,26 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de 73%.
\vskip1.000000\baselineskip
La realización del experimento se efectuó de
manera análoga al ejemplo 6, y en lugar de los cubos de madera de
albura de pino se emplearon cubos de madera de haya. Las muestras de
madera obtenidas de esta manera presentaron un contenido de
nitrógeno N de 7,33 g/100 g de madera de haya. La emisión de
formaldehído FA, determinada mediante el método de botellas de
conformidad con EN 717 Teil 3, fue de 2,1 mg/100 g de madera de
haya. De manera correspondiente la proporción FA/N fue de 0,28 x
10^{-3}. El grado de fijación fue de 70%.
\vskip1.000000\baselineskip
3 kg de una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1,3-dimetil-4,5-dihidroxi-imidazolidin-2-ona
(de 40% en peso) se mezclaron con 2,7 kg de una solución acuosa,
usual en el comercio, de 70% en peso, de un producto de reacción de
melamina con formaldehído y metanol (proporción molar 1:4:4) y 200 g
de MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyeron con 4 kg de agua. La
solución obtenida de esta manera se empleó en el siguiente
experimento como agente de impregnación.
La realización del experimento se efectuó de
manera análoga al ejemplo 6. Las muestras de madera obtenidas de
esta manera presentaron un contenido de nitrógeno N de 9,27 g/100 g
de madera de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada por
medio del método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, fue
de 7,8 mg/100 g de madera de pino. De manera correspondiente la
proporción FA/N fue de 0,85 x 10^{-3}. El grado de fijación fue
de 76%.
\vskip1.000000\baselineskip
La realización del experimento se efectuó de
manera análoga al ejemplo 8, y en lugar de los cubos de madera de
albura de pino se usaron cubos de madera de haya. Las muestras de
madera obtenidas de esta manera presentaron un contenido de
nitrógeno N de 7,87 g/100 g de madera de haya. La emisión de
formaldehído FA, determinada mediante el método de botellas de
conformidad con EN 717 Teil 3, fue de 4,6 mg/100 g de madera de
haya. De manera correspondiente, la proporción FA/N fue de 0,59 x
10^{-3}. El grado de fijación fue de 77%.
\vskip1.000000\baselineskip
2,5 kg de una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(75% en peso) se mezclaron con 2 kg de una solución acuosa, usual
en el comercio, de 70% en peso, de un producto de reacción de
melamina con formaldehído y metanol (proporción molar 1:4:4) y 200 g
de MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyeron con 5,2 kg de agua. La
solución obtenida de esta manera se empleó en el siguiente
experimento como agente de impregnación.
La realización del experimento se efectuó de
manera análoga al Ejemplo 6. Las muestras de madera, obtenidas de
esta manera, presentaron un contenido de nitrógeno N de 8,93 g/100 g
de madera de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada
mediante el método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3,
fue de 14,1 mg/100 g de madera de pino. De manera correspondiente
la proporción FA/N fue de 1,58 x 10^{-3}. El grado de fijación
fue de 82%.
\vskip1.000000\baselineskip
La realización del proceso se efectuó de manera
análoga al ejemplo 10, y en lugar de los cubos de madera de albura
de pino se emplearon cubos de madera de haya. Las muestras de madera
obtenidas de esta manera presentaron un contenido de nitrógeno N de
7,63 g/100 g de madera de haya. La emisión de formaldehído FA,
determinada mediante el método de botellas de conformidad con EN
717 parte 3, fue de 12,5 mg/100 g de madera de haya. De manera
correspondiente, la proporción FA/N fue de 1,66 x 10^{-3}. El
grado de fijación fue de 86%.
\vskip1.000000\baselineskip
2,1 kg de una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(75% en peso) se mezclaron con 0,9 kg de una preparación acuosa,
usual en el comercio, de
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(de 75% en peso) y 150 g de MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyeron
con 7 kg de agua. La solución obtenida de esta manera se empleó en
el siguiente experimento como agente de impregnación.
La realización del experimento se efectuó de
manera análoga al ejemplo 6. Las muestras de madera obtenidas de
esta manera presentaron un contenido de nitrógeno N de 3,84 g/100 g
de madera de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada
mediante el método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3,
fue de 4,4 mg/100 g de madera de pino. De manera correspondiente,
la proporción FA/N fue de 1,14 x 10^{-3}. El grado de fijación fue
de 92%.
\vskip1.000000\baselineskip
La realización del proceso se efectuó de manera
análoga al ejemplo 12, y en lugar de los cubos de madera de albura
de pino se emplearon cubos de madera de haya. Las muestras de madera
obtenidas de esta manera presentaron un contenido de nitrógeno N de
2,74 g/100 g de madera de haya. La emisión de formaldehído FA,
determinada mediante el método de botellas de conformidad con EN
717 parte 3, fue de 2,8 mg/100 g de madera de haya. De manera
correspondiente, la proporción FA/N fue de 1,02 x 10^{-3}. El
grado de fijación fue de 81%.
\vskip1.000000\baselineskip
0,9 kg de una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(de 75% en peso) se mezclaron con 2,1 kg de una preparación acuosa,
usual en el comercio, de
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(de 75% en peso) y 150 g de MgCl_{2} x 6 H_{2}O y se diluyeron
con 7 kg de agua. La solución obtenida de esta manera se empleó en
el siguiente experimento como agente de impregnación.
La realización del experimento se efectuó de
manera análoga al ejemplo 6. Las muestras de madera obtenidas de
esta manera presentaron un contenido de nitrógeno N de 4,26 g/100 g
de madera de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada
mediante el método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3,
fue de 3,0 mg/100 g de madera de pino. De manera correspondiente,
la proporción FA/N fue de 0,70 x 10^{-3}. El grado de fijación fue
de 95%.
\vskip1.000000\baselineskip
La realización del proceso se efectuó de manera
análoga al ejemplo 14, y en lugar de los cubos de madera de albura
de pino se emplearon cubos de madera de haya. Las muestras de madera
obtenidas de esta manera presentaron un contenido de nitrógeno N de
2,72 g/100 g de madera de haya. La emisión de formaldehído FA,
determinada mediante el método de botellas de conformidad con EN
717 parte 3, fue de 1,8 mg/100 g de madera de haya. De manera
correspondiente la proporción FA/N fue de 0,65 x 10^{-3}. El grado
de fijación fue de 82%.
\vskip1.000000\baselineskip
3,0 kg de una preparación acuosa, usual en el
comercio, de
1-hidroximetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
(de 75% en peso) se mezclaron con 150 g de MgCl_{2} x 6 H_{2}O
y se diluyeron con 7 kg de agua. La solución obtenida de esta
manera se empleó en el siguiente experimento como agente de
impregnación.
La realización del experimento se efectuó de
manera análoga al Ejemplo 6. Las muestras de madera obtenidas de
esta manera presentaron un contenido de nitrógeno N de 4,40 g/100 g
de madera de pino. La emisión de formaldehído FA, determinada
mediante el método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3,
fue de 1,2 mg/100 g de madera de pino. De manera correspondiente la
proporción FA/N fue de 0,27 x 10^{-3}. El grado de fijación fue de
88%.
\newpage
La realización del proceso se efectuó de manera
análoga al ejemplo 14, y en lugar de los cubos de madera de albura
de pino se emplearon cubos de madera de haya. Las muestras de madera
obtenidas de esta manera presentaron un contenido de nitrógeno N de
3,07 g/100 g de madera de haya. La emisión de formaldehído FA,
determinada mediante el método de botellas de conformidad con EN
717 parte 3, fue de 1,1 mg/100 g de madera de haya. De manera
correspondiente la proporción FA/N fue de 0,36 x 10^{-3}. El grado
de fijación fue de 86%.
Claims (14)
1. Material de lignocelulosa que contiene,
distribuido en el material de lignocelulosa, un compuesto de
nitrógeno capaz de entrelazarse, el cual es formalmente un producto
de adición de formaldehído en forma entrelazada en una fracción de
cantidad (N) de al menos 1% en peso, calculada como nitrógeno y
referida al peso total del material de lignocelulosas, donde el
cociente (FA/N) de emisión de formaldehído (FA), determinado
mediante el método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, y
la fracción de cantidad del compuesto de nitrógeno (N) tiene un
valor de máximo 3,5 x 10^{-3} y el cual tiene un grado de fijación
del compuesto de nitrógeno, determinado de conformidad con DIN EN
84, de más de 73%.
2. Material de lignocelulosa según la
reivindicación 1, donde el valor para la emisión de formaldehído
alcanza no más de 10 mg por 100 g de material de lignocelulosa.
3. Material de lignocelulosa según la
reivindicación 1, el cual presenta un grado de fijación del
compuesto de nitrógeno de más de 85%.
4. Material de lignocelulosa según una de las
reivindicaciones precedentes, donde la fracción de cantidad del
compuesto de nitrógeno, calculada como nitrógeno y referida al peso
del material de lignocelulosa, se encuentra en el rango de 1,5 a
20% en peso, respecto del peso total del material de
lignocelulosas.
5. Material de lignocelulosa según la
reivindicación 4, donde la fracción de cantidad del compuesto de
nitrógeno, calculada como nitrógeno y referida al peso del material
de lignocelulosas, se encuentra en el rango de 2,3 a 12% en peso,
respecto al peso total del material de lignocelulosa.
6. Material de lignocelulosa según una de las
reivindicaciones precedentes, donde el contenido de cloruro
respecto del peso del material de lignocelulosa empleado es de
máximo 0,1% en peso.
7. Método para la fabricación de un material de
lignocelulosa, tal como se define en una de las reivindicaciones 1
a 6, el cual comprende
a) Impregnar el material de lignocelulosa con
una composición acuosa que contiene i) al menos un compuesto de
nitrógeno capaz de entrelazarse y ii) al menos una sustancia que
cataliza el entrelazamiento,
b) Tratar el material de lignocelulosa
impregnado a temperatura elevada para remover el agua y entrelazar
el compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, donde el paso de
método b) comprende al menos un tratamiento del material de
lignocelulosa impregnado con vapor de agua recalentado y al menos un
tratamiento a continuación a una temperatura por encima de 110ºC y
una humedad relativa del medio gaseoso que circunda el material de
lignocelulosa de máximo 20%.
8. Método según la reivindicación 7, donde la
concentración del compuesto de nitrógeno, capaz de entrelazarse, en
la composición acuosa se encuentra en el rango de 10 a 60% en peso,
respecto del peso total de la composición.
9. Método según una de las reivindicaciones 7 u
8, donde el compuesto de nitrógeno se selecciona entre:
\alpha) Compuestos V con un peso molecular de
menos de 400 Dalton, los cuales presentan al menos un grupo
N-enlazado de la fórmula CH_{2}OR en el que R
representa hidrógeno o alquilo de C_{1}-C_{4},
y/o un grupo
1,2-bishidroxietan-1,2-diilo
que puentea dos átomos de nitrógeno,
\beta) Precondensados del compuesto V y
\gamma) Productos de reacción o mezclas del
compuesto V con al menos un alcohol que se selecciona entre
alcanoles de C_{1}-C_{6}, polioles de
C_{2}-C_{6} y oligoalquilenglicoles; y sus
mezclas unos con otros, sus mezclas con al menos un compuesto V',
que tiene al menos un grupo NH, y sus mezclas con al menos un
compuesto V'', el cual tiene al menos un grupo OH, el cual no está
presente en forma de un grupo CH_{2}OH.
10. Método según la reivindicación 9, donde el
compuesto de nitrógeno es
1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona
o una mezcla del mismo con un compuesto V'.
11. Método según una de las reivindicaciones 9 ó
10, donde el compuesto de nitrógeno se selecciona entre
i) una mezcla que comprende:
- a)
- al menos un compuesto de urea que tiene en un uno o en ambos átomos de nitrógeno de la unidad de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR, en el cual R representa hidrógeno o alquilo de C_{1}-C_{4}, y
- b)
- al menos un compuesto de melamina que tiene en promedio, en al menos 2 de los grupos amino de la melamina, al menos un grupo de la fórmula CH_{2}OR en el cual R representa hidrógeno o alquilo de C_{1}-C_{4};
\vskip1.000000\baselineskip
ii) una mezcla que comprende:
- a)
- al menos un compuesto de urea que tiene en uno o ambos átomos de nitrógeno de la unidad de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR en el cual R representa hidrógeno o alquilo de C_{1}-C_{4}, y
- b)
- al menos un compuesto de urea que en ambos átomos de nitrógeno de la unidad de urea tiene un grupo de la fórmula CH_{2}OR, en el cual R representa hidrógeno o alquilo de C_{1}-C_{4};
\vskip1.000000\baselineskip
iii) una mezcla que comprende:
- a)
- al menos un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, el cual se selecciona entre compuestos de melamina los cuales tienen en por medio en al menos 2 de los grupos amino de la melamina al menos un grupo de la fórmula CH_{2}OR y compuestos de urea que tienen en uno o ambos átomos de nitrógeno de la unidad de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR en el cual R representa hidrógeno o alquilo de C_{1}-C_{4}, y
- b)
- al menos un compuesto V' seleccionado entre urea, N-metilurea, etilenurea (imidazolin-2-on), propilenurea, 4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona y N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona y
\vskip1.000000\baselineskip
iv) una mezcla que comprende:
- a)
- al menos un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse que se selecciona entre compuestos de melamina, los cuales tienen en promedio, en al menos 2 de los grupos amino de la melamina, al menos un grupo de la fórmula CH_{2}OR, y compuestos de urea, los cuales tienen en un uno o ambos átomos de nitrógeno de la unidad de urea un grupo de la fórmula CH_{2}OR en el que R representa hidrógeno o alquilo de C_{1}-C_{4}, y
- b)
- al menos un compuesto V'' seleccionado entre 4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona, N-metil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona y 1,3-dimetil-4,5-bishidroxiimidazolin-2-ona.
\vskip1.000000\baselineskip
12. Método según una de las reivindicaciones 7 a
11, donde el catalizador se selecciona entre sales de metal del
grupo de los haluros de metal, sulfatos de metal, nitratos de metal,
fosfatos de metal, tetrafluoroboratos de metal; trifluoruro de
boro; sales de amonio del grupo de los haluros de amonio, sulfato de
amonio, oxalato de amonio y fosfato de diamonio; ácidos
carboxílicos orgánicos, ácidos sulfónicos orgánicos, ácido bórico,
ácido fosfórico, ácido sulfúrico y ácido clorhídrico.
13. Método según la reivindicación 12 donde el
catalizador no comprende cloruro.
14. Método según una de las reivindicaciones 7 a
13, donde el material de lignocelulosa es madera.
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