ES2647040T3 - Conservante para madera y método para fabricar un conservante para madera - Google Patents

Conservante para madera y método para fabricar un conservante para madera Download PDF

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Abstract

Composición conservante para madera, que comprende: (a1) 20-80% p de ácidos grasos, (a2) 20-80% p de ácidos resínicos, y (a3) 0,1-4% p de componentes no saponificables, en la cual (b) dicha composición se puede obtener separando de los componentes no saponificables del aceite de resina en bruto los siguientes componentes por destilación: (b1) alcoholes resínicos, (b2) esteroides, y (b3) alcoholes grasos, caracterizada porque (c) la separación por destilación de los componentes (b1)-(b3) no saponificables anteriormente mencionados se realiza de forma que se dejen los siguientes componentes no saponificables del aceite de resina en bruto: (c1) monoterpenos, y (c2) fenoles en dicha composición conservante para madera.

Description

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DESCRIPCION
Conservante para madera y metodo para fabricar un conservante para madera
La invencion se refiere a una composicion conservante para madera segun el preambulo de la reivindicacion 1. La invencion se refiere tambien a un metodo para fabricar una composicion conservante para madera segun el preambulo de la primera reivindicacion de metodo.
Las composiciones conservantes para maderas intentan evitar o desacelerar las acciones de crecimientos fungicos, como hongos de podredumbre marron, blanca y parda, que descomponen quimicamente la madera. Lo mas eficazmente, la madera es protegida impregnando a presion la madera con una composicion conservante hasta el duramen. La composiciones conservantes para maderas mas comunmente usadas de forma reciente en una impregnacion a presion se pueden dividir principalmente en tres clases: 1. impregnantes basados en agua, 2. impregnantes en aceites y 3. aceite de creosota. Ademas, recientemente la madera ha sido conservada tratando la madera con aceite de resina o mezclas de resina de acidos grasos tratadas a partir del mismo. Por ejemplo, la patente finlandesa FI97707 describe un metodo de conservacion de madera y una composicion conservante para madera basada en el uso de aceite de resina en bruto.
Una desventaja de los impregnantes basados en agua y aceite y del aceite de creosato es su toxicidad general para todos los organismos vivos. Debido a esto, su uso implica considerables riesgos para la salud y el medioambiente. Una desventaja del aceite de resina en bruto o las composiciones conservantes de maderas tratadas a partir del mismo ha sido su baja capacidad de conservacion frente a la descomposicion, especialmente si no se obtenido una cantidad adecuada de composicion conservante en el interior de la madera. Ademas, una desventaja del aceite de resina en bruto es su mal olor que esta provocado por el uso de acido sulfurico en tratamiento acido. Un problema adicional del aceite de resina en bruto y las composiciones conservantes para maderas tratadas a partir del mismo es que, despues de un tratamiento por impregnacion a presion, la composicion conservante para madera rezuma sobre la superficie de la madera, porque tiene que haber una cantidad relativamente grande de composicion conservante para la madera dentro de la madera para conseguir un efecto protector adecuado. Ademas, una desventaja de las composiciones conservantes para maderas recientemente conocidas, fabricadas mediante mezclas de aceites vegetales tratados a partir de aceite de resina en bruto, como resina y acidos grasos fabricados a nivel industrial, es la complejidad y el coste elevado del procedimiento de fabricacion debido a los procedimientos de multiples fases de destilacion o extraccion requeridos por el mismo y a la debilidad de las caracteristicas del aceite desde el punto de vista de la conservacion de la madera.
El documento US 2005/186352 describe un metodo para tratar madera. Se ha planteado emplear mezclas de acidos resinicos y acidos grasos obtenidos mediante la destilacion de aceite de resina como conservante para madera. Esta composicion actua como un conservante para la madera en combinacion con un biocida. Esta composicion actua tambien sola como un conservante para la madera.
Un objeto de la invencion es proporcionar una composicion conservante para madera mediante el cual se eliminen los problemas anteriormente mencionados relacionados con las composiciones conservantes para maderas recientemente conocidas. Especialmente, un objeto de la invencion es introducir una composicion conservante para madera basada en aceite de resina en bruto que no sea perjudicial para la salud humana y el medio ambiente sino que, por medio del mismo, la madera o productos de madera fabricados del mismo esten protegidos de las tensiones climaticas, deterioro o moho mejor que con anterioridad. Ademas, un objeto de la invencion es introducir un metodo para fabricar una composicion conservante para madera, metodo que sea mas simple y mas economico que los metodos de fabricacion anteriores de composiciones conservantes para madera basados en aceites vegetales derivados de aceite de resina en bruto y, que mediante este metodo, la consistencia del aceite sea mejor desde el punto de vista de la conservacion de la madera.
El objeto de la invencion se consigue con una composicion conservante para madera y un metodo para fabricar la composicion conservante para madera que se caracterizan mediante lo que se presenta en las reivindicaciones.
La composicion conservante para madera segun la invencion se fabrica de aceite de resina en bruto destilando los componentes neutros del aceite de resina en bruto, a partir del cual se separan especialmente los compuestos que actuan como el caldo de cultivo y nutriente de hongos de podredumbre y compuestos que aumentan la esterificacion como esteroides, entre ellos especialmente sitoesteroles y sitoestanoles y/o acidos grasos. Ensayos y estudios de resistencia a la podredumbre hechos con aceite de resina en bruto han demostrado que con una mezcla de acidos resinicos y grasos procedentes de aceite de resina en bruto se obtiene el mejor efecto en la prevencion del deterioro de la madera. Adicionalmente, los estudios mas recientes han mostrado que parte de los componentes naturales contenidos en el aceite de resina en bruto debilitan los efectos que aumentan la resistencia a la podredumbre del aceite de resina en bruto. El efecto debilitador de estos compuestos esta basado en que ofrecen hongos de podredumbre y un buen caldo de cultivo, es decir, actuan como una fuente de nutrientes para los hongos de podredumbre. Incluso aunque parte de los componentes neutros tienen un efecto que debilita el crecimiento de los hongos de podredumbre segun los estudios, se producen todavia en contenidos tan pequenos que las ventajas proporcionadas por los mismos son mas pequenas que las desventajas de los componentes que actuan como el caldo de cultivo. Cuando son esterificados, estos compuestos liberan tambien agua en la madera, que es un
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requisito previo para el crecimiento de hongos de podredumbre. Ademas de ello, las reacciones esterificantes consumen componentes grasos importantes desde el punto de vista de la conservacion de la madera a partir del aceite. Al minimizar el compartir componentes adecuados para que sean nutrientes de hongos de podredumbre en el aceite y disminuir simultaneamente la esterificacion, se minimiza la subsistencia de los hongos de podredumbre en la madera tratada con el aceite. Debido a esto, se obtiene una mejor proteccion frente a la podredumbre con esta composicion conservante para madera, que esta formada por aceite de resina en bruto, de forma que los componentes neutros son suprimidos del aceite de resina en bruto, con respecto al aceite de resina en bruto sin tratar y este aceite de resina en bruto conocido en el que han sido insertados acidos resinicos, acidos grasos o aceite de resina en bruto que porta acidos grasos (por ejemplo, aceite de resina en bruto obtenido a partir de abedul). Adicionalmente, es dificil fabricar acidos resinicos y acidos grasos totalmente puros y son extremadamente caros porque son la materia prima, entre otros, para pinturas y pegamentos. Debido a esto, se obtiene un aceite de mejor calidad y mas barato en relacion con la pasta papelera quimica en ebullicion separando los componentes neutros en la fase de partida. La destilacion pura de componentes neutros a partir de aceite de resina en bruto es tambien una forma mas cara de actuar que la adicion de acidos resinicos y/o acidos grasos puros al aceite de resina en bruto. Al ser separados mas componentes neutros y al ser dirigida mas exactamente la separacion de compuestos que actuan como nutrientes y grupos de compuestos que aumentan la estirificacion, como alcoholes grasos, se obtiene un aceite mejor desde el punto de vista de la proteccion de la madera respecto a la podredumbre.
Los componentes neutros del aceite de resina en bruto contienen muchos grupos de compuestos diferentes, de los que merece la pena mencionar, por ejemplo, terpenos, terpenoides que consisten en unidades de isopreno (C5). Grupos de terpenos son, por ejemplo, monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, triterpenos, tetraterpenos y politerpenos. Los monoterpenos consisten en dos unidades de isopreno (C10) y su porcentaje de componentes neutros es, por ejemplo, de aproximadamente 0-5%. Un ejemplo de un compuesto en el grupo de monoterpenos es isoborneol. Como un ejemplo de sesquiterpenos (0-5%), que consiste tres unidades de isopreno (C15), se puede mencionar el longiforeno. Los diterpenos (0-5%) consisten en cuatro unidades de isopreno. El grupo diterpeno incluye, entre otros, sembreno y pimaradieno. Los triterpenos (0-3%) consisten en seis unidades de isopreno. Los componentes neutros contenidos por el aceite de resina en bruto incluyen tambien alcoholes resinicos (10-60%), por ejemplo, pimarinol, sandaracopimarinol, isopimarinol, larixol y elliotienol y los aldehidos resinicos (0-6%), entre otros pimarinal e isopimarinal, por mencionar algunos. Un grupo de componentes neutros importante desde el punto de vista de la proteccion de la madera es el de los esteroides (10-60%). Los esteroides, que son compuestos tetraciclicos, son, por ejemplo, p-sitoesterol (5-40%), p-sitoestanol (2-10%) y cicloartenol (0-6%). Los grupos de componentes neutros de aceite de resina en bruto son tambien alcoholes grasos (3-20%), por ejemplo, tetraconasol y doconasol y fenoles (0-3%), de los que son ejemplos fenol, 2-metilfenol y 4-clorofenol. Tambien los estilbenos (02%) estan incluidos en los componentes neutros. Las cantidades relativas de componentes neutros incluidos en el aceite de resina en bruto varian mucho dependiendo del origen del aceite de resina en bruto.
La supresion de componentes neutros se puede hacer, si se desea, de forma selectiva de manera que parte de los componentes neutros que protegen la madera de forma natural se deje en el aceite. Estos componentes son, por ejemplo, monoterpenos y fenoles. La separacion de componentes neutros concentra especialmente los compuestos del grupo de esteroides. Los esteroides, de los que se mencionan sitoesterol y sitoestanol, se clasifican como grasas y sus productos de disgregacion, por ejemplo, a traves de oxidacion, pueden impedir las caracteristicas de conservacion de la madera del aceite de resina en bruto.
En la composicion conservante para madera segun la invencion, los componentes neutros han sido separados mediante destilacion. La ventaja de la destilacion es que se evitan las fases de saponificacion del aceite de resina en bruto necesarias en la extraccion y la recuperacion de la solucion hasta el aceite de resina.
En una realizacion de una composicion conservante para madera segun la invencion, han sido separados los componentes que contribuyen a la esterificacion y se han disminuido las temperaturas y tiempos de tratamiento del aceite de resina en bruto para minimizar las reacciones de esterificacion de la composicion conservante para madera.
En el metodo segun la invencion, la composicion conservante para madera es fabricada a partir de aceite de resina en bruto destilando los componentes neutros del aceite de resina en bruto, especialmente los compuestos que provocan reacciones de esterificacion y/o compuestos que actuan como caldo de cultivo y nutrientes de hongos de podredumbre como alcoholes grasos y/o esteroides, como sitoesterol y sitoestanol. Este metodo de fabricacion no requiere tantas fases de destilacion como la fabricacion de composiciones conservantes para madera fabricadas por vias recientemente conocidas basadas en los acidos resinicos y/o grasos de aceite de resina en bruto. Muchas veces, solo se requieren una o dos fases de destilacion. Debido a esto, este metodo de fabricacion de una composicion conservante para madera basada en aceite de resina en bruto es claramente mas sencillo y mas economico que anteriormente. Ademas, los componentes utiles contenidos en el aceite de resina en bruto, como fenoles y mono- y diterpenos y los componentes neutros utiles desde el punto de vista de la conservacion de la madera, se pueden dejar en la composicion conservante para madera.
La invencion se describira seguidamente mas en detalle por medio de algunas realizaciones en forma de ejemplos.
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La supresion de componentes no saponificables en el aceite de resina en bruto se puede hacer mediante destilacion. La destilacion del aceite de resina en bruto, de forma que se separen los componentes (acidos grasos, acidos resinicos y componentes no saponificables) contenidos en el aceite de resina, esta basada en los diferentes puntos de ebullicion de los componentes del aceite de resina.
Las posibles formas de destilacion son, por ejemplo, destilacion azeotropica, destilacion en seco, destilacion por extraccion, destilacion fraccionada, destilacion en vacio, destilacion por vapor y destilacion reactiva. Las columnas adecuadas son, por ejemplo, columnas de fraccionamiento que pueden estar tambien rellenas. Otros posibles aparatos usados para destilar son diferentes evaporadores, como evaporadores de capa fina.
La separacion de todos los componentes no saponificables destilando directamente a partir de aceite de resina en bruto o jabon de aceite de resina en bruto fundido es dificil, porque un gran numero de componentes no saponificables son compuestos de bajo punto de ebullicion que se destilan junto con los acidos grasos y resinicos, especialmente los acidos grasos. Debido a esto, en esta destilacion de componentes no saponificables, en los que la que el objetivo es la separacion completa de componentes no saponificables, tienen que ser usadas varias fases de destilacion. Sin embargo, en fabricacion de una composicion conservante para madera segun la invencion, habitualmente no hay necesidad de mas de una o dos fases de destilacion, porque el objetivo de fabricar una composicion conservante para maderas segun la invencion es separar del aceite de resina en bruto solamente los componentes no saponificables perjudiciales contenidos en el mismo, como alcoholes grasos y/o esteroides, que son, por ejemplo, sitoesterol y sitoestanol.
Los intervalos de temperatura para la destilacion son habitualmente extremadamente amplios y dependen del aparato y la presion usados. De forma aproximada, el intervalo de temperaturas mas adecuado se define como de aproximadamente 150-400 °C. La presion debe estar claramente por debajo de la presion del aire. Habitualmente el ventajoso que se use una presion tan baja como sea posible.
Si la destilacion de aceite de resina en bruto se produce en muchas fases, las columnas u otros aparatos de destilacion estan conectados en serie para obtener un producto final mas limpio. En la primera fase de la destilacion, habitualmente los acidos grasos y componentes no saponificables de bajo punto de ebullicion (aproximadamente 150-250 °C, presion baja) son los primeros en evaporarse, es decir, la temperatura se mantiene por debajo del punto de ebullicion de los acidos resinicos. Tambien se pueden usar temperaturas superiores en la primera fase, pero entonces habitualmente la cantidad de alquitran aumenta y disminuye la cantidad de productos finales limpios. Los acidos grasos evaporados son enfriados en un enfriador (50-180 °C) y, si es necesario, son tratados adicionalmente, es decir, se continua la limpieza destilando en las siguientes fases en condiciones especificas. Los acidos resinicos y otros componentes que permanecen desde la primera fase son trasladados a la siguiente fase de limpieza/destilacion en la que son destilados, por ejemplo, a aproximadamente 300 °C a baja presion. El objetivo es separar acidos grasos y componentes no saponificables que permanecen en la mezcla. Los acidos resinicos pueden ser tratados adicionalmente, si se desea, es decir, se puede continuar con la destilacion u otras medidas de limpieza en condiciones mas especificas.
Los componentes del alquitran son habitualmente separados del procedimiento despues de la primera y segunda fase de destilacion, ya que el material en cuestion es complejo. Los componentes del alquitran son creados en el aceite de resina durante la destilacion a temperaturas elevadas (por encima de 300 °C) o son componentes contenidos por el aceite de resina en bruto que tienen un peso molar y un punto de ebullicion elevados solo en temperaturas muy elevadas. Los grupos de los componentes que se producen en el alquitran son acidos grasos y resinicos, esteres de acidos grados, esteres de acidos resinicos, acidos dimerizados y componentes no saponificables (esteres formados, por ejemplo, cuando los acidos resinicos y grasos reaccionan con los grupos alcoholes de los componentes no saponificables).
Como se menciono anteriormente, se pueden usar tambien combinaciones de los metodos anteriormente mencionados para separar los componentes no saponificables perjudiciales. Despues de separar los componentes no saponificables, en la composicion de conservacion para madera se pueden insertar diferentes aditivos, por ejemplo, cobre, boro, hierro, cromo y/o un disolvente adecuado para preparar la composicion conservante para madera hasta una forma tan adecuada como sea posible en cuanto a su viscosidad y otras caracteristicas que afectan a su manejabilidad.
En una realizacion la composicion conservante para madera se fabrico a partir de aceite de resina mediante destilacion en que el procedimiento de destilacion era de dos fases, en el que hubo menos fases de destilacion y la fabricacion de la composicion conservante para madera era considerablemente mas sencilla y mas economica que, por ejemplo, la fabricacion de composiciones conservantes para madera recientemente conocidas fabricadas a partir de acidos grasos y resinicos mediante mezcla. En la composicion conservante para madera fabricada de esta forma, normalmente hay 50-70% p de acidos grasos, 20-50% p de acidos resinicos y 0,1-4% p de componentes no saponificables. En esta composicion conservante para madera, debido al pequeno numero de fases de destilacion, hay 0-1% p de componentes de alquitran, 0-0,2% p de monoterpenos, 0-1% de diterpenos y 0-0,3% de fenoles. Ademas, en esta composicion conservante para madera puede haber tambien aproximadamente 0-1% p de otros componentes de la combinacion no conocidos. Debido a estas “impurezas” restantes, la consistencia de esta composicion conservante para madera es considerablemente mas flexible y, por tanto, mejor desde el punto de vista
de la proteccion de la madera que en las composiciones conservantes para madera basadas en aceite de resina en bruto que se fabrican habitualmente mezclando conjuntamente acidos grasos y resinicos puros.
La invencion no esta limitada a las realizaciones ventajosas descritas, sino que puede variar dentro del alcance de la idea inventiva presentada en las reivindicaciones.

Claims (4)

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    REIVINDICACIONES
    1. Composicion conservante para madera, que comprende:
    (a1) 20-80% p de acidos grasos,
    (a2) 20-80% p de acidos resinicos, y
    (a3) 0,1-4% p de componentes no saponificables,
    en la cual
    (b) dicha composicion se puede obtener separando de los componentes no saponificables del aceite de resina en bruto los siguientes componentes por destilacion:
    (b1) alcoholes resinicos,
    (b2) esteroides, y
    (b3) alcoholes grasos,
    caracterizada porque
    (c) la separacion por destilacion de los componentes (b1)-(b3) no saponificables anteriormente mencionados se realiza de forma que se dejen los siguientes componentes no saponificables del aceite de resina en bruto:
    (c1) monoterpenos, y
    (c2) fenoles
    en dicha composicion conservante para madera.
  2. 2. Composicion conservante para madera segun la reivindicacion 1, caracterizada porque la composicion conservante para madera comprende aproximadamente 2% p de componentes no saponificables.
  3. 3. Composicion conservante para madera segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada porque la composicion conservante para madera comprende cobre, boro, hierro y/o cromo.
  4. 4. Un metodo para fabricar una composicion conservante para madera, metodo en el que la composicion conservante para madera es fabricada a partir de aceite de resina en bruto destilando de los componentes no saponificables del aceite de resina en bruto los siguientes componentes:
    (b1) alcoholes resinicos,
    (b2) esteroides, y
    (b3) alcoholes grasos
    de forma que la composicion conservante para madera comprende:
    (a1) 20-80% de acidos grasos,
    (a2) 20-80% de acidos resinicos, y
    (a3) 0,1-4% p de componentes no saponificables,
    caracterizada porque
    (c) la destilacion de los componentes (b1)-(b3) no saponificables anteriormente mencionados se realizan de forma que se dejen los siguientes componentes no saponificables del aceite de resina en bruto:
    (c1) monoterpenos, y
    (c2) fenoles
    en dicha composicion conservante para madera.
ES07803688.6T 2006-08-09 2007-08-07 Conservante para madera y método para fabricar un conservante para madera Active ES2647040T3 (es)

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