ES2686204T3 - Aglutinantes para madera exentos de formaldehído - Google Patents

Abstract

Aglutinante exento de formaldehído para materiales que contienen celulosa, caracterizado por que contiene una resina de hidroxialdehído policondensada con una sal de amonio.

Description

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DESCRIPCION

Aglutinantes para madera exentos de formaldehído.

La invención se refiere a un aglutinante exento de formaldehído para materiales que contienen celulosa, en particular para madera y papel, así como a un producto de material compuesto asociado, por ejemplo en forma de una placa.

El término "aglutinante" se utiliza a menudo para materiales compuestos y se refiere a una sustancia o a un agente que, dentro del material compuesto, adhiere o "une" diferentes sustratos o materiales entre sí. El aglutinante para materiales que contienen celulosa puede denominarse también, como sinónimo, adhesivo; une materiales en trozos o sustratos más extensos de forma adhesiva y/o cohesiva, incluyendo de forma reactiva.

Los "materiales que contienen celulosa" contienen celulosa, hemicelulosa, holocelulosa o lignocelulosa y, por lo tanto, también lignina. Los materiales que contienen celulosa son, por lo tanto, entre otros, madera, pasta celulósica, paja, bagazo, kenaf, bambú, sisal, cáñamo, fibra de coco y papel, por mencionar solo los más importantes. En Europa, los materiales compuestos de madera y papel son actualmente, aún, de gran importancia.

Como materias primas para productos de materiales compuestos con los materiales mencionados anteriormente y aglutinantes adecuados se pueden mencionar sobre todo madera maciza, virutas de madera, serrín, pasta mecánica de madera, harina de madera, pulpa de madera, etc., también en forma de materiales de reciclaje, tales como madera de desecho o papel de desecho.

Para materiales compuestos a base de madera se utilizan a gran escala resinas amínicas (también denominadas resinas de amino o resinas aminoplásticas), resinas amídicas y resinas de compuestos de hidroxilo aromáticos, tales como, por ejemplo, resinas fenólicas. Estos compuestos se proporcionan al aglutinante como resinas termoendurecibles, reticuladas, de bajo peso molecular, que se endurecen, entre otras cosas, con la acción del calor en el procesamiento para dar cuerpos moldeados de material compuesto. Después del endurecimiento hay presencia de una reticulación termoestable. Esta resinas aglutinantes aminoplásticas muy extendidas se obtienen mediante policondensación de compuestos de carbonilo y compuestos que contienen grupos NH. Los compuestos de carbonilo pueden ser aldehídos o cetonas, más frecuentemente aldehídos, y los compuestos de nitrógeno que se reticulan con los mismos pueden ser muy diversos, siendo los grupos de resinas más importantes resinas de urea (UF), resinas de melamina (MF) y resinas de dicianodiamida (DD). Las resinas a base de agua (resinas condensadas de bajo peso molecular, aún sin endurecer, del tipo anterior en solución acuosa) se denominan también resinas adhesivas. La presente invención también se refiere, sobre todo, a colas aglutinantes, es decir a aglutinantes a base de agua o a soluciones acuosas de aglutinantes. Estas pueden utilizarse, en general, también como polvo desecado por pulverización en materiales moldeables.

Los aglutinantes de madera actuales a base de resina aminoplástica tienen diferentes desventajas. Para su fraguado es necesario un endurecimiento que tiene lugar después de su activación en un determinado periodo de tiempo. Este periodo de tiempo puede regularse con dificultad. Las interrupciones durante su fabricación son, por lo tanto, problemáticas. Otra desventaja importante son las emisiones de los productos de material compuesto acabados. Incluso actualmente se utiliza a gran escala aún formaldehído, económico y que se adhiere satisfactoriamente, sobre todo en resinas UF y MF, que poseen una cuota de mercado grande, aunque son conocidos los problemas de emisión asociados al mismo. Para solucionar el problema, se intenta, en general, reducir la emisión del formaldehído, es decir, integrarlo tan estrechamente que no pueda desprenderse. Los éxitos en esta dirección están limitados.

Desde el 1 de abril de 2015 se encuentra en vigor la regulación de la Unión Europea 605/2014, en la que los límites de emisión para el formaldehído catalogado como particularmente carcinógeno en plantas de producción se reducen de 20 mg/m3 a 1 mg/m3. Se espera su implementación en agosto de 2017 (reglamentación REACH). Los aglutinantes sin emisiones de formaldehído son, por lo tanto, de gran interés.

Se ha intentado desde hace tiempo reemplazar el formaldehído por otro aldehído o cetona. A este respecto, los materiales no deben ser demasiado caros y las propiedades del material requeridas deben poder lograrse con los materiales sustitutos. Son importantes un fraguado rápido y una buena estabilidad mecánica.

Por el documento WO 2015/086074 A1 se conocen resinas exentas de formaldehído a base de hidroxialdehídos, en las que se hace reaccionar un hidroxi-monoaldehído con una amina, una amida o un compuesto de hidroxilo aromático. Como aminas o amidas, se consideran en particular urea, melamina, benzoguanamina, dicianodiamida, acetilendiurea, aminotriacina, diaminoalcanos o diamidoalcanos y poliacrilamida. Como hidroxi- monoaldehído se utiliza preferentemente glicoalcehído o gliceraldehído, o una mezcla de estos aldehídos. Los hidroxi-monoaldehídos se producen en una etapa preliminar por separado, preferentemente utilizando una reacción denominada inversión de polaridad a partir de formaldehído. El procedimiento es, por lo tanto, relativamente complejo, costoso e implica el riesgo de que algunos restos de formaldehído alcancen la mezcla si

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no se realiza por separado claramente en dos etapas, lo que en la práctica conduce de nuevo a un encarecimiento.

El glicoaldehído y el gliceraldehído con la fórmula empírica (CH2O)n pueden considerarse aldehidos de carbohidratos. El documento US 4.172.057 A también aborda ya la utilización de dichos aldehídos en resinas amínicas, en las que se incorpora un hidroxialdehído o hidroxicetona en una resina amínica, en particular una resina de urea-formaldehído o una resina de melamina-formaldehído. En el ejemplo, se añade a las resinas amínicas convencionales glucosa, para modificar la resina. La resina modificada se procesa para dar fibras, que están previstas para su utilización como adhesivo para la fabricación de papel.

Finalmente, por el documento DE 10 2014 105 879 A1 se conoce un procedimiento de fabricación de un material compuesto que presenta por lo menos un sustrato que contiene celulosa y un aglutinante de varios componentes. A este respecto, un primer componente del aglutinante comprende sangre de animal y un segundo componente del aglutinante comprende por lo menos un aditivo de una lista, que, entre otras sustancias, comprende urea, alumbre, glicerina, formaldehído, isocianato, hexamina, sales de aluminio, ácidos y bases, así como peróxido. Estas sustancias denominadas aditivos pueden utilizarse individualmente o en mezcla y se aplican de forma combinada con el primer componente. Esto permite una diversidad de posibilidades. Los ejemplos indicados son muy diferentes y conducen a resultados muy heterogéneos. Los productos no están exentos de formaldehído, es decir, no carecen de emisiones.

Por el contrario, la invención se basa en proporcionar un aglutinante estrictamente exento de formaldehído y, por lo tanto, carente de emisiones, inocuo desde un punto de vista ecológico, que se pueda utilizar para diferentes materiales compuestos y, en particular, materiales compuestos de madera y de papel.

El agente debe asegurar el cumplimiento de las normas de emisión en la fabricación de productos finales, tales como materiales compuestos. El proceso de fraguado deberá discurrir de forma lo más controlada y rápida posible para proporcionar dentro del procedimiento de fabricación en continuo resultados satisfactorios y reproducibles. El nuevo aglutinante deberá poder obtenerse a partir de materias primas básicas económicas y preferentemente debe poder almacenarse y transportarse como sistema de un componente.

Estos objetivos se alcanzan con un aglutinante según la reivindicación 1 y el producto de material compuesto asociado que puede obtenerse con el mismo según la reivindicación 12.

Según la invención, se policondensa y se reticula un hidroxialdehído, que incluye mezclas de varios hidroxialdehídos, con una sal de amonio. Las posibilidades de unión en el sistema complejo entre amonio (NH/), aldehído y estructuras de celulosa son numerosas. En presencia de un componente proteico este se incrusta adicionalmente en el sistema. Las posibilidades de unión se explicarán con más detalle a continuación mediante los dibujos.

Sorprendentemente, se ha encontrado que las sales de amonio se condensan con hidroxialdehídos dando resinas aglutinantes excelentes, los materiales que contienen celulosa se adhieren o se unen satisfactoriamente y, en particular, en materiales compuestos con materiales que contienen celulosa se obtienen unas buenas propiedades mecánicas y, en general, una calidad de los productos muy satisfactoria. Hasta la fecha no se ha tenido conocimiento de en qué medida pueden utilizarse sales de amonio en resinas aglutinantes, en particular también en sustitución de la urea, y qué ventajas ofrece esto.

La capacidad de reacción básica de compuestos de carbonilo con amoniaco y cationes amonio se conoce desde hace mucho tiempo, por ejemplo de la fabricación de urotropina o por la valoración de formol. Desde el principio, no se ha utilizado hasta la fecha, no obstante, en el sentido descrito en la presente memoria.

Las posibilidades de reticulación de gliceraladehído y correspondientemente, no mostradas por separado, de dihidroxiacetona, que puede estar presente como producto de acoplamiento en mezclas, como se describe con más detalle más adelante, se evidencian a partir de los dibujos 1 a 3. Otros hidroxialdehídos y cetonas asociadas reaccionarán de forma correspondiente. La figura 1 muestra esquemáticamente la unión del glicol a la superficie de un péptido. La unión a sustratos que contienen celulosa se realiza, correspondientemente, a través de grupos OH de la celulosa. El esquema de la figura 2 está dedicado a otras posibilidades de condensación. La figura 3 reconoce esquemáticamente, en particular, la influencia de la sal de amonio, que constituye un componente central de la invención.

El aglutinante según la invención puede reemplazar las resinas UF y MF, muy extendidas, por productos exentos de emisiones respetuosos con el medio ambiente. Determinadas sales de amonio aptas para la presente invención están disponibles comercialmente y se pueden conseguir de forma económica en grandes cantidades.

En muchos ejemplos de formas de realización el contenido de sal de amonio relativamente elevado es responsable también de un contenido de sólidos elevado en el aglutinante. El reducido contenido de agua asociado a ello, que preferentemente debe ser inferior al 50% en peso, es esencial o ventajoso para algunas

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aplicaciones de aglutinantes.

En formas de realización preferidas, la sal de amonio o las diversas sales de amonio se utilizan en la mezcla en una relación estequiométrica con respecto al hidroxialdehído. Adicionalmente, además de las sales de amonio se consideran aminas o amidas dado el caso presentes en cantidades secundarias, también aminas o amidas presentes dentro de un componente proteico, en la asignación estequiométrica, cuando sea necesario.

Los hidroxialdehídos preferidos son los aldehídos de carbohidratos de la fórmula empírica (CH2O)n, que comprenden glicoaldehído, gliceraldehído, triosas y aldosas superiores. Se prefiere particularmente el gliceraldehído.

En el marco de la invención se ha verificado, sorprendentemente, que estos hidroxialdehídos y, en particular, el gliceraldehído, pueden producirse muy ventajosamente dentro del aglutinante, es decir, in situ, con un oxidante suave a partir de compuestos de hidroxilo por lo menos difuncionales (polioles). Como oxidante se prefiere, a este respecto, peróxido de hidrógeno. En el aglutinante están presentes, entonces, en una forma de realización particularmente preferida, por lo menos un compuesto de hidroxilo por lo menos difuncional, preferentemente glicerina, y el oxidante, preferentemente peróxido de hidrógeno, para formar el hidroxialdehído in situ, preferentemente el gliceraldehído, que a continuación reacciona con la sal de amonio y otras sustancias dado el caso presentes en la mezcla de aglutinantes para dar una resina de hidroxialdehído. Esta se fragua en el transcurso de la reacción general con calor y presión.

Es particularmente sorprendente que el aglutinante con todos los ingredientes, incluidos diol o poliol y peróxido, u otro oxidante, tenga una vida útil prolongada, por ejemplo superior a un año.

La formación de gliceraldehído y dihidroxiacetona a partir de glicerina se realiza con un oxidante suave adecuado y preferentemente con peróxido de hidróxido. La dihidroxiacetona formada conjuntamente se policondensa con componentes reactivos NH (sales de amonio, melamina, urea) de forma correspondiente con el aldehído (véase, la figura 1). Estos dos compuestos pueden reagruparse entre sí a través de un enodiol (transposición de Lobby- de-Bruyn-van-Ekenstein). Por lo tanto, no es necesario producir previamente un aldehído puro. La combinación de sal de amonio, poliol, es decir preferentemente glicerina, y oxidante, preferentemente peróxido de hidrógeno, conduce ya a una resina adhesiva. Las relaciones de cantidades óptimas pueden determinarse fácilmente. Para ello también desempeña un papel la estructura química del sustrato.

En formas de realización preferidas, el aglutinante está exento de urea. Con urea, pero sin formaldehído, solo se obtiene una fuerza de adhesión más débil.

En un perfeccionamiento de la invención está previsto, adicionalmente a los componentes descritos hasta el momento, proporcionar además un componente proteico al aglutinante. A este respecto, las proteínas comprenden polipéptidos. Este componente proteico refuerza la estructura molecular reticulada, que se forma en el aglutinante y entre el aglutinante y el material o sustrato que contiene celulosa, adicionalmente. Simultáneamente proporciona estructura al adhesivo y puede servir como material de relleno. Cuando el aldehído (y/o la cetona) entra en contacto con el componente proteico, reaccionan sus grupos carbonilo e hidroxilo con grupos funcionales de la proteína. Se producen reacciones de condensación y esterificación.

Las relaciones químicas se ilustran, de forma resumida y muy simplificada en los esquemas según las figuras 1 a 3. El transcurso de la reacción es en la naturaleza, también por fluctuaciones de la composición, mucho más complejo, y solo puede reproducirse de forma burdamente simplificada en el presente documento; este únicamente se proporciona para facilitar un entendimiento básico de la invención.

La presencia de la proteína ofrece ventajas determinantes. Como macromolécula, la proteína ofrece una superficie sobre la que pueden unirse muchas unidades de glicerina, que a su vez se reticulan utilizando el componente NH, el amonio. Adicionalmente las funciones amina y amida de la proteína reaccionan con los grupos carbonilo del aldehído/la cetona. Los grupos hidroxilo del aldehído o la cetona pueden esterificarse con funciones ácido de la proteína, etc. Con ello se aumenta la rigidez de las estructuras moleculares reticuladas en el aglutinante, o se aumenta el grado de reticulación total.

La proteína o las proteínas del componente proteico se encuentran preferentemente en forma desnaturalizada en el aglutinante. Esto se consigue alternativamente mediante diferentes ingredientes, así como con el valor del pH. De forma particularmente eficaz, la proteína se desnaturaliza con peróxido de hidrógeno, pero también con aditivos tensioactivos, si están presentes.

El componente proteico mejora la reticulación con el material que contiene celulosa que debe unirse.

Como componente proteico puede utilizarse básicamente cualquier material que contenga proteína en exceso o de forma suficiente del que se disponga de un modo económico. Preferentemente, el componente proteico está basado en sangre de animal, es decir, se obtiene de sangre de animal, pudiendo estar presentes otras mezclas,

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y contiene preferentemente hemoglobina de sangre de animal o concentrado de proteína de sangre de animal. Se prefiere en particular la sangre de animal en polvo, por ejemplo, sangre completa de animal en polvo, es decir sangre de animal secada y en particular sangre de animal en polvo de la categoría 3 de sangre de animal, plasma en polvo o hemoglobina en polvo.

La hemoglobina promueve el proceso de oxidación del poliol con el oxidante gracias a la presencia de hierro (II). Partiendo de la superficie del péptido, se forma mediante el aldehído y/o la cetona con el componente NH una red aglutinante.

Según la invención, se utilizan compuestos de amonio como compuestos reactivos NH, que se adhieren de la forma siguiente a los grupos carbonilo:

H O O-H

I - II II

-N- + -C- -► -N-C-

Estos primeros productos primarios se condensan, también en la red, con los otros asociados, dando la resina aglutinante.

Las sales de amonio preferidas en el sentido de la presente invención son sales del grupo:

sulfato de amonio, alumbres de amonio, en particular sal doble de aluminio y amonio, que cristaliza cúbicamente como dodecahidrato, como todos los alumbres, lignosulfonato de amonio e hidrogenofosfato de amonio. Todas estas sales se pueden obtener comercialmente, están disponibles y no son demasiado caras.

Se selecciona o bien una sal de este grupo para el aglutinante, o bien se utiliza una mezcla de sales del grupo mencionado anteriormente.

En una forma de realización particularmente preferida, el contenido de sal de amonio es por lo menos el 50% en peso con respecto a todos los componentes que contienen nitrógeno, con capacidad de reticulación con hidroxialdehídos, es decir, los componentes reactivos NH, tal como se ha descrito anteriormente, pero sin considerar el componente proteico opcionalmente presente. Considerando el componente proteico dentro de la cantidad de los restantes componentes reactivos NH, excepto el amonio, el contenido de sal de amonio es de por lo menos el 25% en peso.

La sal de amonio utilizada según la invención puede suplementarse con un componente de amina o de amida adicional, o reemplazarse parcialmente por el mismo hasta un máximo del 50% en peso. Preferentemente, tiene lugar una suplementación con melamina. No obstante, la urea no se prefiere como suplemento a la sal de amonio, más bien el aglutinante está preferentemente exento de urea.

La proporción en peso de la suma de todos los componentes que contienen nitrógeno con capacidad de unión (adición) y de reticulación con hidroxialdehídos, incluyendo la sal de amonio, excluyendo proteínas, es por lo menos el 15% en peso del aglutinante.

Según una forma de realización especial particularmente preferida, el aglutinante está constituido por los componentes siguientes:

agua, con un contenido de como máximo el 48% en peso

por lo menos una sal de amonio,

glicerina,

peróxido de hidrógeno, un componente proteico,

opcionalmente, una amina o una amida adicional, así como opcionalmente, aditamentos y coadyuvantes (aditivos).

El contenido de glicerina se encuentra en formas de realización preferidas entre el 5 y 40% en peso, con respecto al aglutinante sin diluir, como se representa más adelante con ayuda de los ejemplos.

El peróxido de hidrógeno se utiliza en los ejemplos en una solución al 35%. Preferentemente, el contenido de peróxido de hidrógeno en valores absolutos se encuentra entre el 1 y el 10% en peso en el aglutinante sin diluir (todos los valores de porcentajes son porcentajes en peso, siempre que no se indique lo contrario).

El componente proteico está presente preferentemente en una cantidad de hasta el 20% en peso, más preferentemente de hasta el 15% en peso. En los ejemplos, se utiliza entre el 4 y el 10% en peso. Naturalmente, también pueden ser posibles cantidades más reducidas, por ejemplo inferiores al 1%, o del 1 al 4% para

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determinadas aplicaciones.

Pueden añadirse aditivos, tales como, por ejemplo, agentes para mejorar la humectación del sustrato (humectantes), desespumantes, espesantes, agentes niveladores, materiales ignífugos, etc., al aglutinante en cantidades adecuadas, que habitualmente no superan el 5% en peso. La adición de aditivos puede dejarse al experto; los agentes adecuados están disponibles comercialmente.

Posibles aditivos concretos son: tensioactivos, poliasparaginato como aditivo tensioactivo, mezclas de desespumantes, parafinas, espesantes, tales como gelatina o 2-hidroxietilmetiléter, colorantes.

El aglutinante se encuentra en una forma lista para su utilización, es decir en forma ya mezclada con todos sus componentes, apta para el almacenamiento y el transporte. La vida útil se extiende durante meses. El aglutinante, una cola aglutinante o “resina adhesiva”, es por lo tanto básicamente una cola o un adhesivo de 1 componente. Es una opción para el experto dividir los componentes de la composición en dos componentes y de esta forma obtener una cola o un adhesivo de dos componentes. Un ejemplo de ello se ilustra en el ejemplo de aplicación 6.

El aglutinante se utiliza preferentemente en su forma básica de cola sin diluir. Los ejemplos ilustran esto de forma no limitante. Para determinados fines, por ejemplo como imprimador, puede diluirse también el aglutinante. También puede estar presente en forma desecada.

El aglutinante puede utilizarse en todas las máquinas de procesamiento habituales, plantas de fabricación automatizadas, pero también en prensas manuales. Se fragua con los componentes que contienen celulosa con calor y, dado el caso, con la presión aplicada en el procesamiento. El prensado se realiza preferentemente a temperaturas > 100 °C a 250 °C y en los intervalos de presión habituales para los procedimientos de procesamiento correspondientes de hasta preferentemente aproximadamente 180 bares.

Con la adición de calor y presión se pueden ajustar bien el tiempo de procesamiento y el comportamiento de fraguado. Por ejemplo, el tiempo de prensado para placas depende del tipo de sustrato que contiene celulosa, de la temperatura de prensado, de la presión de prensado y también del espesor (altura) de la placa de material compuesto que se desea producir. Todas estas relaciones son conocidas por el experto en la materia y no precisan, por lo tanto, una elaboración más detallada.

Una ventaja particular de la invención es la reducción de los tiempos de prensado en prensas que funcionan en continuo. Pueden realizarse tiempos de prensado inferiores a 10 segundos por cada 1 milímetro de espesor de placa.

El aglutinante según la invención puede utilizarse, además como cola para madera en el sector de la artesanía, tal como se ha indicado anteriormente como cola de 1K, pero también como cola de 2K.

La invención comprende también los productos de materiales compuestos mismos que pueden obtenerse mediante la unión de un material de partida que contiene celulosa con el nuevo aglutinante y su conformación para dar un producto. Este incluye todas las formas de productos de este tipo que pueden obtenerse con resinas adhesivas convenciones. Entre otras cosas, productos para la industria del mueble, por ejemplo, placas para muebles, placas para la construcción y placas de aislamiento térmico, productos reciclados ligados al polvo y placas de papel reciclado.

Los productos de materiales compuestos según la presente invención se pueden obtener, en general, mediante la unión de un material de partida que contiene celulosa con el aglutinante según la invención y su conformación para dar un producto. Esto produce, en general, un cuerpo moldeado. A este respecto, se pueden utilizar todos los procedimientos habituales y conocidos en el estado de la técnica también con el aglutinante según la presente invención. Las plantas de procesamiento existentes pueden utilizarse sin medidas particulares. La conformación se realiza en general como ha sido habitual hasta la fecha, con calor y presión. A este respecto, se obtienen, por ejemplo, las placas ya mencionadas anteriormente o también otros cuerpos, tales como ladrillos, etc.

El material de partida que contiene celulosa para el producto de material compuesto es preferentemente madera y/o papel. El producto de material compuesto presenta, en particular, la forma de placas, placas de madera, placas aglomeradas de densidad media (del alemán, “Pressplatten”) producidas a partir de tortas de virutas, copos y similares, en particular placas de virutas, laminados, tableros MDF, tableros OSB y madera estratificada, pero también placas de paja (véase, el ejemplo) u otras placas de fibras naturales, por ejemplo en el sector de la construcción como material aislante (placas de cáñamo, entre otras).

A continuación se explicará la invención en más detalle mediante ejemplos, que tienen un carácter meramente ilustrativo y deben servir para un mejor entendimiento de la invención.

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EJEMPLOS

Se prepararon nueve colas aglutinantes. Las composiciones se muestran en la tabla 1. Tabla 1

Ejemplo

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1) Solución de sal común acuosa al 60% para un contenido en la cola

6

aglutinante en % en peso de sulfato de amonio

41,4 9,3 28,8 15,0 9,6 25,8 32,4

alumbre de amonio

- 41,4 9,3 - - 9,6 - - -

2) Cola aglutinante con los componentes siguientes

Solución del punto 1) (% en peso)

69 69 31 48 25 32 43 54 25 H2O

Otros componentes de N:

Lignosulfonato de amonio

14 20 25 10 40

Hidrogenofosfato de amonio

20

Melamina

20

Glicerina (al 85%)

15 15 38 12 10 40 10 8 15

Peróxido de hidrógeno (al 35%)

12 12 20 14 10 20 12 6 10

Componente proteico (sólido)

4 4 8 10 10 8 10 4 10

Aditivos:

Tensioactivo, espuma Schwego 6305® (con poliasparaginato)

2 1 1

Solución de parafina (etanólica) Hidro Wax empresa Sasol

1 1 2 1 2

Gelatina

3

(todos los datos en % en peso)

En primer lugar se prepara en cada caso una solución de sal de amonio acuosa al 60% en peso, siempre que la formulación contenga sulfato de amonio o dodecahidrato de sulfato de aluminio y amonio (u otro alumbre de amonio). En caso de cantidades de sal de amonio elevadas, esto puede realizarse con calor. En la tabla 1, se indican en 1) los contenidos de sulfato de amonio y/o alumbre de amonio en la cola aglutinante que se producen cuando se utiliza la cantidad indicada debajo de la solución acuosa de 1) para la composición.

Para el ejemplo 6, que no contiene ni sulfato de amonio ni alumbre de amonio, se disuelve en primer lugar el lignosulfonato de amonio en agua, después se añaden los otros componentes.

Los ejemplos de colas aglutinantes indicados en la tabla 1 pueden utilizarse de forma diversa. Unen madera, papel y otras fibras naturales que contienen celulosa, así como también productos de celulosa sintéticos. En los ejemplos de aplicación siguientes se indican algunas posibilidades de utilización.

Ejemplos de aplicación

Ejemplo de aplicación 1

Para la fabricación de una placa de virutas se mezclan virutas de madera de píceas con una proporción de humedad residual del 2% con un aglutinante exento de formaldehído según la presente invención.

La proporción en masa de las virutas es del 92% (% en peso).

La mezcla de aglutinantes es de un componente. En todos los ejemplos el contenido de sólidos es superior al 50%, es decir, el contenido de agua de la cola aglutinante es inferior al 50%. Para el contenido de sólidos se consideran todos los componentes inorgánicos u orgánicos de la cola, incluyendo la glicerina, con exclusión del peróxido de hidrógeno y del agua. El mezclado se realiza en el procedimiento de pulverización, para lograr una humectación uniforme. La proporción de aglutinante es, con respecto al contenido de cuerpos sólidos, del 8% del peso específico de la placa.

Las virutas humedecidas con el aglutinante se dispersan uniformemente sobre una plancha de prensado, de forma que se produzca una torta de virutas. La torta de virutas se prensa en una prensa de placas a una temperatura de 180 °C a lo largo de un periodo de 180 s, de forma que se produzca una placa de virutas con un espesor de 12 mm. La presión de la prensa se ajusta a 150 bares. Una placa de virutas producida de esta forma

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está exenta de emisiones.

Los valores técnicos se alcanzaron según la norma DIN ISO EN 312:210 tipo P2.

Variante

Al aglutinante se le puede añadir hasta un máximo del 10% en peso de una solución 1 molar de hidróxido de potasio (KOH), hidróxido de sodio (NaOH) o hidróxido de calcio (Ca(OH)2).

Ejemplo de aplicación 2

Para producir un tablero OSB (tablero de virutas orientadas) de 12 mm de espesor son necesarios "copos" con un contenido de humedad de la madera del 2-4%, que se humectan con un aglutinante de un componente de la sección de ejemplos (véase, la tabla 1) mediante un procedimiento de tambor.

Con respecto al peso específico de los copos y a la proporción de sólidos del aglutinante se procesan aglutinantes al 10%.

Los copos humedecidos con el líquido se dispersan para dar una torta y se disponen para el prensado en una prensa de placas. A continuación la torta de copos se prensa a una temperatura de 180 °C y a una presión de 165 bares a lo largo de un periodo de tiempo de 180 s para dar un tablero OSB.

Los valores técnicos se alcanzaron según la norma DIN ISO EN 312:210 tipo P2.

Ejemplo de aplicación 3

Para fabricar una placa de virutas fina, por ejemplo según el procedimiento de Mende en una calandria, con un peso específico de 780 kg/m3 se humedecen las virutas en un mezclador de tambor Lodige con 143 kg de preparación de aglutinante de la sección de ejemplos. Para obtener los valores técnicos de la norma EN debe lograrse una proporción de aglutinante, con respecto al contenido de sólidos, del 11%.

La placa de 3,0 mm se prensa en un periodo de 30 s a 140 bares de presión y una temperatura de 175 °C.

Los valores técnicos se alcanzaron según la norma DIN ISO EN 312:210 tipo P2.

Ejemplo de aplicación 4

Para la fabricación de una placa de virutas se forma una torta de virutas. La proporción en masa de las virutas húmedas es del 92% con una humedad residual del 2%. Se elige una cola aglutinante con una proporción en peso < 40%. El aglutinante se aplica mediante el procedimiento de pulverización. La proporción de aglutinante es, con respecto al contenido de cuerpos sólidos, del 8% de peso específico de la placa. La torta de virutas se prensa a una temperatura de 200 °C y una presión de 155 bares y un periodo de prensado de 12 s/mm de espesor de placa en una prensa de una etapa.

Los valores técnicos se alcanzaron según la norma DIN ISO EN 312:210 tipo P2.

Ejemplo de aplicación 5

Para producir una placa MDF se humedecen las fibras de madera secadas en un refinador (1% de contenido de humedad de la madera) por medio de un encolado de tambor en el procedimiento de pulverización con un aglutinante exento de formaldehído de un componente según la invención. La proporción en masa de las fibras de madera es del 90%; la proporción de aglutinante es, con respecto a la proporción de sólidos, del 10%.

Las fibras de madera humedecidas se prensan a 185 °C y una presión de 140 bares. El tiempo de prensado en una prensa que funciona en continuo es de 8 s por cada milímetro de espesor de la placa (una placa de 6 mm se produce en 48 s).

Ejemplo de aplicación 6

Se produjo la cola aglutinante según el ejemplo 1 de dos componentes.

Componente de la cola 1: Mezcla de solución de alumbre de amonio acuosa y peróxido de hidrógeno; Componente de la cola 2: Mezcla de glicerina al 85% y concentrado de proteínas de la empresa Saval®.

Para la fabricación de placas de madera contrachapada (madera estratificada) se proporcionaron enchapados de abedul de 2 mm de espesor. Por una cara de un enchapado de abedul se pulverizó el componente de cola 1, que

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es muy fluido. Sobre otra cara superior de un segundo enchapado de abedul se lamina con una cantidad de aplicación de 40 g/m2 el componente de cola 2. A continuación, ambas caras superiores de los enchapados de abedul se disponen una sobre otra en forma cruzada y se prensan conjuntamente a una temperatura de prensado de 170 °C y una presión de 65 bares durante un periodo de aproximadamente 120 segundos.

Ejemplo de aplicación 7

Para la producción de una superficie enchapada se aplica por medio de un rodillo de aplicación de cola por una cara un aglutinante de un componente según la invención sobre la placa soporte, en este caso una placa de virutas, con 80 g/m2.

El enchapado, en este caso un enchapado de roble con un espesor de 0,6 mm, está dispuesto en toda la superficie sobre la placa soporte encolada y se prensa en una prensa de enchapado con 70 N/mm2 de presión de prensado durante 90 s.

Variante

El aglutinante se diluye antes de la aplicación con harina de trigo o almidón de hasta el 10% en peso (preferentemente maíz o almidón de soja), para aumentar el contenido de sólidos e impedir el denominado “sangrado de cola“.

Ejemplo de aplicación 8

Para la fabricación de una placa de virutas de 22 mm se forma una torta de virutas.

La proporción en masa de las virutas húmedas es del 90% con una humedad residual del 2-4%. El aglutinante tiene un contenido de sólidos de aproximadamente el 63%.

El aglutinante es con respecto al contenido de sólidos el 10% del peso específico de la placa (680 kg/m3 de peso de la placa acabada, 68 kg de proporción de sólidos del aglutinante, 108 kg de aglutinante líquido).

El aglutinante se aplica en un procedimiento de pulverización.

La torta de virutas se comprime a una temperatura de 210 °C y a una presión de 150 bares y en un periodo de prensado de 220 s en una prensa de una etapa.

Ejemplo de aplicación 9 (placa de paja)

Se utiliza un aglutinante de un componente según el ejemplo 9.

La longitud de las fibras de paja deberá ser como máximo de 20 mm.

El líquido se aplica por medio de un mezclador de reja Lodige.

La proporción de fibras de paja es del 90%; del aglutinante, con respecto a la proporción de sólidos, el 10%.

Las fibras de paja humedecidas se prensan a 165 °C y una presión de 160 bares. El tiempo de prensado en una prensa de una etapa es de 15 s por 1 mm de espesor de la placa.

Se produjo una placa de construcción ligera de 30 mm de espesor con un peso específico de 280 kg/m3.

En lugar de paja pueden utilizarse también otras fibras que contengan celulosa (preferentemente de plantas jóvenes) o papel reciclado.

Indicación:

Las placas de paja no pueden adherirse con aglutinante de formaldehído-urea habitual, dado que la piel exterior de la paja contiene parafina y presenta un efecto de separación elevado frente a este aglutinante. Por lo tanto, se produjeron placas de paja con isocianatos (PDMI).

El aglutinante exento de formaldehído según la invención, en particular según el ejemplo 9, deshace la estructura de parafina de las briznas de paja y posibilita la humectación de la placa.

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Examen de formaldehído:

Se llevó a cabo un examen de formaldehído en el Institut für Holztechnologie (Instituto para la Tecnología de la Madera) Posen.

Informe de ensayo N° 371/2016/S.F. del 25/02/2016

Las seis placas de virutas de tres capas tenían un formato de 290 mm x 290 mm x 6 mm y se produjeron con un aglutinante del ejemplo N° 4.

Las placas de virutas de tres capas (EO P1 CE) se analizaron según la norma EN 717-1:2006 (procedimiento de cámara) a lo largo de 10 días.

Las 9 mediciones proporcionaron los valores siguientes:

0,022 / 0,017 / 0,013 / 0,008 / 0,007 / 0,008 / 0,008 / 0,008 / 0,008 ppm de emisión de formaldehído.

Según la norma (norma EN 120/CARB) la emisión de formaldehído en estas condiciones no debe superar 0,1 ppm (ml/m3).

Los valores medidos se encuentran muy por debajo y proceden de los compuestos orgánicos de la madera.

Esto muestra que durante la unión no pueden tener lugar de ningún modo reacciones de disociación con liberación de formaldehído u otras emisiones perjudiciales.

La nueva placa obtenida está totalmente exenta de emisiones de formaldehído en el sentido de la norma EN 120/CARB.

Claims (14)

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   REIVINDICACIONES

   1. Aglutinante exento de formaldehído para materiales que contienen celulosa, caracterizado por que contiene una resina de hidroxialdehído policondensada con una sal de amonio.
2. 2. Aglutinante exento de formaldehído según la reivindicación 1, caracterizado por que el hidroxialdehído para la resina aglutinante es un aldehído de carbohidrato y, en particular, gliceraldehído.
3. 3. Aglutinante exento de formaldehído según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que el hidroxialdehído está formado a partir de por lo menos un compuesto de hidroxilo por lo menos difuncional con un oxidante, tal como, en particular, un peróxido.
4. 4. Aglutinante exento de formaldehído según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que está exento de urea.
5. 5. Aglutinante exento de formaldehído según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que contiene un componente proteico.
6. 6. Aglutinante exento de formaldehído según la reivindicación 5, caracterizado por que el componente proteico está basado en sangre de animal y preferentemente, contiene hemoglobina de sangre de animal o concentrado de proteínas de sangre de animal.
7. 7. Aglutinante exento de formaldehído según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la sal de amonio es una sal individual o una mezcla de sales seleccionadas de entre el grupo de sulfato de amonio, alumbre de amonio, en particular una sal doble de aluminio y amonio, lignosulfonato de amonio e hidrogenofosfato de amonio.
8. 8. Aglutinante exento de formaldehído según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la sal de amonio constituye por lo menos el 50% en peso con respecto a todos los componentes que contienen nitrógeno con capacidad de reticulación con hidroxialdehídos sin considerar el componente proteico opcionalmente presente, pudiendo estar contenida en particular una proporción de melamina.
9. 9. Aglutinante exento de formaldehído según la reivindicación 8, caracterizado por que la proporción en peso de la suma de todos los componentes que contienen nitrógeno con capacidad de reticulación con hidroxialdehídos, incluyendo la sal de amonio, excluyendo las proteínas, es de por lo menos el 15% en peso del aglutinante.
10. 10. Aglutinante exento de formaldehído según la reivindicación 8 o 9, caracterizado por que contiene agua en una cantidad de como máximo el 48% en peso, por lo menos una sal de amonio, glicerina, peróxido de hidrógeno, el componente proteico, opcionalmente una amina o amida adicional, así como aditivos y coadyuvantes opcionales.
11. 11. Aglutinante exento de formaldehído según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que es un aglutinante de dos o más componentes, cuyos componentes se mezclan inmediatamente antes de su utilización o se aplican por separado.
12. 12. Producto de material compuesto que puede obtenerse mediante la unión de un material de partida que contiene celulosa con el aglutinante según una de las reivindicaciones 1 a 11 y su conformación para dar un producto.
13. 13. Producto de material compuesto según la reivindicación 12, caracterizado por que el material de partida es madera y/o papel.
14. 14. Producto de material compuesto según la reivindicación 12 o 13, caracterizado por que tiene forma de placa, preferentemente una placa aglomerada de densidad media o un laminado.