ES2905142T3 - Sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera - Google Patents

Sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera Download PDF

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Abstract

Sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído de un material derivado de la madera, que comprende una sustancia A de unión al formaldehído y una sustancia B que libera hidróxido, estando contenidas la sustancia A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso A o estando contenida la sustancia A en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso B, siendo los materiales de soporte porosos A y B tierra de diatomeas, siendo la sustancia A urea y siendo la sustancia B sulfito sódico.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera La presente invención se refiere a un sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera, a un procedimiento para la fabricación del sistema de soporte poroso, al empleo del sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera, a un material derivado de la madera que comprende el sistema de soporte poroso, así como a un procedimiento para la fabricación del mismo.
Los materiales a base de virutas o fibras, los denominados materiales derivados de la madera, están constituidos por material de madera desmenuzado, que se puede prensar para dar tableros tanto de una capa como de varias capas. La clasificación de materiales de virutas de madera se efectúa habitualmente según EN 309. Son características de clasificación importantes el procedimiento de fabricación (prensado por extrusión o prensado en plano), la calidad de la superficie (rugosa, pulida, revestida por prensado), la forma y el tamaño de materiales de madera empleados (virutas de madera, copos de madera, obleas de madera, hebras de madera), la estructura de los tableros (de una capa o de varias capas) y el fin de uso. La clasificación de materiales de fibras de madera se efectúa habitualmente según EN 316. Son características de clasificación importantes el procedimiento de fabricación (procedimiento en húmedo o en seco), la densidad aparente (duro (HB), de dureza media (MB), poroso (SB)), las condiciones de aplicación (zona seca, húmeda o exterior) o el fin de uso.
Ya que en materiales derivados de la madera se suprime la unión de madera maciza en gran medida, estos tableros tienen casi las mismas propiedades de expansión y contracción en el sentido del plano de tablero, es decir, en el sentido de longitud y anchura del tablero. Los materiales derivados de la madera se emplean, a modo de ejemplo, en el sector de la construcción como elemento aislante, constructivo o de revestimiento, en la industria del mueble, así como a modo de revestimiento de suelos.
En la fabricación de materiales derivados de la madera, en especial en la fabricación de materiales de virutas de madera, se puede asegurar un gran aprovechamiento de material de la madera. De este modo, además de madera de bosque, también se emplea madera residual de la industria y madera usada.
Los materiales derivados de la madera se producen a partir de material de madera finamente dividido de diversos tipos de madera, con adición de aglutinantes naturales y/o sintéticos, así como otras sustancias. Para la elaboración del material de madera se emplean procedimientos de corte o molturación para obtener partículas de madera. Son ejemplos de partículas de madera copos de madera, hebras de madera, obleas de madera, virutas de madera y fibras de madera. A continuación, las partículas de madera se secan habitualmente, se encolan con una composición (baño de encolado) que contiene un aglutinante, y se disponen en una o varias capas (distribución). Finalmente, el material de madera distribuido se prensa a presión y con acción de la temperatura para dar el material derivado de la madera deseado en cada caso.
Los aglutinantes para la fabricación de materiales derivados de la madera pueden presentar uno o varios componentes. Los aglutinantes para la fabricación de materiales derivados de la madera están constituidos habitualmente por resinas sintéticas o contienen las mismas.
Las resinas sintéticas son conocidas en principio por el experto en la técnica. Se describen resinas sintéticas, a modo de ejemplo, en Rompps Chemie-Lexikon, 7a edición, Frankh'sche Verlagshandlung Stuttgart, 1973, página 1893. Las resinas condensadas constituyen un grupo importante de resinas sintéticas. Estas se endurecen mediante reacciones de condensación, en las que frecuentemente se disocia agua. Entre las resinas condensadas se encuentran, por ejemplo, resinas de fenol-formaldehído y resinas aminoplásticas.
Las resinas aminoplásticas han demostrado ser especialmente prácticas en relación con la fabricación de materiales derivados de la madera. Un material derivado de la madera contiene habitualmente al menos una resina aminoplástica como aglutinante. Las resinas aminoplásticas se emplean normalmente en materiales derivados de la madera para unir entre sí las partes que contienen lignocelulosa o partículas de madera. En este caso se puede emplear una resina aminoplástica individual o una mezcla de diversas resinas aminoplásticas.
Las resinas aminoplásticas son conocidas por el experto en la técnica y se describen, por ejemplo, en "Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie", 4a edición, tomo 7, página 403 y siguientes. Las resinas aminoplásticas se pueden obtener mediante condensación de un componente que contiene grupos amino, imino o amida con un compuesto carbonílico. Los materiales de partida frecuentes para resinas aminoplásticas son, a modo de ejemplo, urea y/o melamina (como componente que contiene grupos amino) y formaldehído (como compuesto carbonílico). En el último caso, el componente que contiene los grupos amino se condensa previamente con el compuesto carbonílico hasta un cierto grado, en la mayor parte de los casos, en una primera etapa. Según se emplee, por ejemplo, solo melamina o solo urea como componente que contiene grupos amino en la primera etapa, se obtiene una denominada resina de melamina o una resina de urea. Dichas resinas de melamina y/o urea pueden formar en especial los componentes principales de resinas aminoplásticas. En una segunda etapa, también denominada frecuentemente endurecimiento, se puede reticular entonces continuamente la resina aminoplástica. Las resinas que están constituidas predominantemente por urea y formaldehído se denominan también resinas de urea-formaldehído (resinas UF). Las resinas que están constituidas predominantemente por melamina y formaldehído se denominan resinas de melamina-formaldehído (resinas MF). Los condensados mixtos de urea, melamina y formaldehído se denominan comúnmente resinas de melamina-urea-formaldehído (resinas MUF).
Si en este caso o en otro punto se trata de resinas aminoplásticas, con ello se indican también composiciones de resinas aminoplásticas. Las resinas aminoplásticas y/o las composiciones de resinas aminoplásticas pueden contener también agua. Por regla general, las resinas aminoplásticas y/o las composiciones de resinas aminoplásticas contienen agua.
El endurecimiento de resinas sintéticas, en especial de resinas aminoplásticas, se puede efectuar, por ejemplo, mediante la adición de catalizadores ácidos. En este caso entran en consideración habitualmente endurecedores convencionales. Son ejemplos de endurecedores convencionales ácidos orgánicos fuertes, ácidos inorgánicos, como ácido sulfúrico y ácido fosfórico, sales que presentan reactividad ácida en agua, como cloruro de aluminio y nitrato de aluminio (también denominadas sales ácidas), sales que generan un ácido mediante reacción con componentes de la resina sintética, preferentemente con formaldehído (también denominadas sales generadoras de ácido), como fosfato amónico, nitrato amónico, sulfato amónico y cloruro amónico, y mezclas de las sustancias citadas anteriormente.
En los ácidos empleados como endurecedor es desfavorable que estos contribuyen de manera intensificada a la hidrólisis no deseada de junta encolada, lo que conduce no solo a una emisión de formaldehído al entorno, sino que también puede influir negativamente sobre la resistencia y las propiedades de expansión del material derivado de la madera. Se considera lo mismo para el empleo de sales ácidas. Frecuentemente se deben emplear sistemas tampón adicionales para la reducción de estos inconvenientes, lo que puede conducir a su vez, no obstante, a un endurecimiento insuficiente de la resina y a una menor resistencia y a una mayor tendencia a la expansión vinculada al mismo.
Otro inconveniente de las sales generadoras de ácido consiste en que estas sales requieren habitualmente formaldehído libre para formar el correspondiente ácido fuerte, que contribuye entonces al endurecimiento de la resina. En este sentido, las composiciones de aglutinante (baños de encolado), que contienen sistemas endurecedores a base de sales generadoras de ácido, requieren una proporción de formaldehído elevada. Este formaldehído no está unido de manera duradera normalmente, y una vez concluido el procedimiento de fabricación se puede producir su liberación lenta.
El formaldehído puede ser nocivo para la salud en el caso de exposición humana o animal y producir alergias, irritaciones cutáneas, respiratorias u oculares. En el caso de exposición intensa y crónica, puede ser incluso carcinógeno. Por lo tanto, es deseable minimizar la emisión de formaldehído de un material derivado de la madera. Esto es importante en especial respecto al empleo de materiales derivados de la madera para la fabricación de piezas de mobiliario o como revestimiento de suelos.
Para reducir la emisión de formaldehído en materiales derivados de la madera, en el estado de la técnica se propusieron ya diferentes métodos. A modo de ejemplo, es conocida la reducción de la proporción molar de formaldehído respecto al componente que contiene grupos amino, como urea o melamina, en composiciones de aglutinantes. No obstante, de este modo se puede obtener una reducción de la emisión de formaldehído solo de manera limitada, ya que al mismo tiempo empeoran las propiedades de resistencia, así como el comportamiento de expansión de los materiales derivados de la madera obtenidos de este modo.
También se ha propuesto ya añadir adicionalmente sustancias que pueden enlazar formaldehído a la composición de aglutinantes o a las partículas de madera encoladas con la composición de aglutinantes en la fabricación de materiales derivados de la madera. Dichas sustancias, también llamadas "captadores de formaldehído" son sustancias con grupos amino libres, como por ejemplo melamina o urea. Mediante la adición de dichas sustancias a la composición de aglutinantes o a las virutas de madera encoladas con la composición de aglutinantes, una parte del formaldehído reacciona directamente con estas sustancias, con lo cual se reduce adicionalmente la proporción molar de formaldehído respecto al componente que contiene grupos amino ya contenido en la composición de aglutinantes, como por ejemplo melamina o urea.
No obstante, esto conduce también a una reducción de la reactividad de la composición de aglutinantes, es decir, a un endurecimiento retardado, y vinculado a ello, al aumento de los tiempos de prensado en la fabricación de los materiales derivados de la madera. Además, los materiales derivados de la madera producidos de este modo presentan propiedades de resistencia y expansión claramente peores.
El documento de patente DE 1653 167 A1 describe un procedimiento para la fabricación de tableros aglomerados, añadiéndose sustancias finamente divididas, que enlazan químicamente formaldehído, a las virutas de madera tras el encolado. En el caso de estas sustancias finamente divididas se trata de virutas de madera o polvo de madera impregnado con una solución acuosa de urea, melamina o fenoles.
El documento de patente EP 0341 569 A2 describe un procedimiento para la fabricación de materiales compuestos con emisión de formaldehído reducida con empleo de un captador de formaldehído. El captador de formaldehído se presenta en forma pulverulenta o comprimida y está provisto de un revestimiento resistente al agua y/o impermeable al agua en cada caso. El revestimiento tiene como consecuencia que las partículas de captador de formaldehído se disuelvan solo en la fase final del proceso de endurecimiento, sin que se influya desfavorablemente sobre la proporción molar de formaldehído respecto al componente que contiene grupos amino de la resina, como por ejemplo melamina o urea, durante el proceso de endurecimiento de la junta encolada.
Funk, M. et al., Wood Material Science & Engineering, 2015, páginas 1-6, describen el empleo de un material de soporte poroso cargado con urea para la reducción de la emisión de formaldehído. De los resultados de las mediciones de resistencia a la tracción transversal descritas en Funk et al. no se puede deducir que la adición del material de soporte poroso cargado con urea tenga una influencia ventajosa sobre la resistencia a la tracción transversal frente a la adición de urea pura.
En los procedimientos citados anteriormente es desventajoso que, debido al endurecedor empleado para el endurecimiento de la resina aminoplástica, la junta encolada endurecida sea ácida y, por consiguiente, inestable a la hidrólisis, de modo que hay que contar tanto con una fuente de emisión adicional de formaldehído como con un empeoramiento de las propiedades de resistencia y expansión del material compuesto en comparación con un material compuesto conjunta encolada neutra.
El documento de patente DE 203 13 424 U1 describe un tablero de fibras de madera con baja emisión de formaldehído, estando constituido el tablero por virutas de madera o fibras de madera encoladas entre sí, la cola comprende una o varias proporciones que estabilizan térmicamente la resina y el tablero presenta una emisión de formaldehído de menos de 0,1 ppm.
El documento de patente DE 10 2007 038041 A1 describe un procedimiento para la fabricación de materiales derivados de la madera a partir de productos de desmenuzado que contienen lignocelulosa, presentando los materiales derivados de la madera una emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles, aldehídos, especialmente formaldehído.
Partiendo del estado de la técnica descrito anteriormente y sus inconvenientes, un objetivo de la invención consistía en poner a disposición un sistema de soporte poroso mejorado para la reducción de la emisión de formaldehído en materiales derivados de la madera. Un objetivo de la invención consistía en especial en poner a disposición un sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído, que permitiera producir materiales derivados de la madera con un contenido en formaldehído más reducido, con al mismo tiempo propiedades de resistencia y expansión mantenidas o mejoradas en comparación con los sistemas conocidos por el estado de la técnica, sin que de este modo se resintiera la velocidad de elaboración, por ejemplo el tiempo de prensado.
Según la invención, este objetivo se consigue mediante un sistema de soporte poroso según la reivindicación 1, un procedimiento para su fabricación según la reivindicación 2 o 3, el empleo del sistema de soporte poroso según la reivindicación 9, un material derivado de la madera que comprende el sistema de soporte poroso según la reivindicación 10, así como un procedimiento para la fabricación del material derivado de la madera que comprende el sistema de soporte poroso según la reivindicación 11.
Las formas de realización ventajosas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes y se explican seguidamente en particular como el concepto general de la invención.
El sistema de soporte poroso según la invención para la reducción de la emisión de formaldehído de un material derivado de la madera comprende una sustancia A de unión al formaldehído y una sustancia B que libera hidróxido, estando contenidas la sustancia A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso A o estando contenida la sustancia A en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso B, siendo el material de soporte poroso A y B tierra de diatomeas, siendo la sustancia A urea y siendo la sustancia B sulfito sódico.
Sorprendentemente, en ensayos prácticos se verificó que un sistema de soporte poroso que comprende una combinación de una sustancia A de unión al formaldehído y una sustancia B que libera hidróxido, estando contenidas la sustancia A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso A o estando contenida la sustancia A en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso B, siendo el material de soporte poroso A y B tierra de diatomeas, siendo la sustancia A urea y siendo la sustancia B sulfito sódico, evita o reduce en la medida de lo posible los problemas conocidos por el estado de la técnica que se han indicado anteriormente. Esto era sorprendente especialmente ya que el experto en la técnica esperaría que tanto la adición de una sustancia A de unión al formaldehído como la adición de una sustancia B que libera hidróxido en cada caso conduciría a que la velocidad de endurecimiento y el grado de endurecimiento de la composición de agentes aglutinantes empeoraran en la fabricación de un material derivado de la madera y, por consiguiente, también a que sus propiedades de resistencia y expansión se vieran afectadas.
Con el sistema de soporte poroso según la invención, en comparación con los sistemas conocidos por el estado de la técnica, se puede reducir la emisión de formaldehído sin empeorar decisivamente las propiedades de resistencia y expansión de un material derivado de la madera. Frecuentemente, con el sistema de soporte poroso según la invención se produce incluso una mejora parcial de estas propiedades. Sin pretender quedar ligado a teorías científicas, este efecto sorprendente parece basarse en que la sustancia A de unión al formaldehído y la sustancia B que libera hidróxido son adsorbidas primero de manera inactiva al sistema de soporte poroso y reaccionan solo en el caso de liberación del sistema de soporte poroso. La liberación se efectúa evidentemente de manera retardada, de modo que las sustancias A y B no influyen negativamente sobre la velocidad de endurecimiento ni sobre el grado de endurecimiento de la composición de aglutinantes en la fabricación del material derivado de la madera, y desarrollan su acción más tarde en el producto final. Mediante la liberación retardada de la sustancia B que libera hidróxido, solo una vez efectuado el endurecimiento de la composición de aglutinantes se produce una neutralización del endurecedor ácido y con esta una neutralización de la junta encolada. Esto conduce ventajosamente a que la junta encolada sea menos vulnerable a la hidrólisis y, por consiguiente, se evita una fuente adicional de emisión de formaldehído sin influir sobre el proceso de endurecimiento en el procedimiento de fabricación. Además, la sustancia A de unión al formaldehído liberada de manera retardada asegura que se capture el formaldehído no enlazado tras el endurecimiento, de modo que se reduce aún más la emisión de formaldehído del material derivado de la madera. Sorprendentemente, la interacción de las sustancias A y B del sistema de soporte poroso en la combinación conduce parcialmente a una intensificación de los respectivos efectos de las sustancias individuales.
Si aquí o en otro punto se trata de una "comparación con los sistemas o materiales conocidos por el estado de la técnica", entonces se indica una comparación con materiales de soporte porosos conocidos por el estado de la técnica, en especial el descrito al principio, para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera, así como con las sustancias enlazantes de formaldehído o que liberan hidróxido puras conocidas por el estado de la técnica, y su aplicación en un material derivado de la madera.
Un "sistema de soporte poroso" en el sentido de la invención es un sistema que comprende al menos un material de soporte poroso. Un "material de soporte poroso", como se emplea en este caso, es un material de soporte que presenta poros y es permeable a líquido y aire. "Poros" son cavidades en el volumen total del material de soporte. Según la invención, la sustancia A y la sustancia B están contenidas en al menos un material de soporte poroso A. El grado de carga con ambas sustancias A y B puede variar entre un 1 y 75 % en peso, referido a la masa total del material de soporte A poroso cargado seco. El grado de carga con la sustancia A asciende preferentemente a un 1 hasta un 70 % en peso, preferentemente a un 15 hasta un 50 % en peso, en especial a un 20 hasta un 45 % en peso, referido a la masa total del material de soporte A poroso cargado seco, y el grado de carga con la sustancia B asciende a un 1 hasta un 70 % en peso, preferentemente a un 1 hasta un 50 % en peso, preferentemente a un 5 hasta un 45 % en peso, en especial a un 5 hasta un 25 % en peso, de modo especialmente preferente a un 10 hasta un 20 % en peso, referido a la masa total de material de soporte A poroso cargado seco. Se ha mostrado que un grado de carga de un 20 a un 45 % en peso con sustancia A y de un 10 a un 20 % en peso con sustancia B, referido a la masa total del material de soporte A poroso cargado seco, ofrece el equilibrio óptimo entre reducción mejorada de la emisión de formaldehído y los menores costes posibles de fabricación.
Si aquí o en otro punto se trata de que la sustancia A y/o B "está contenida en al menos un material de soporte poroso", esto significa que la sustancia se puede encontrar tanto dentro de los poros del material de soporte como sobre la superficie del material de soporte.
Si aquí o en otro punto se trata de "material de soporte poroso cargado seco", con ello se indica un material de soporte cargado poroso, que se secó mediante liofilización hasta constancia de masa.
Los métodos para la determinación del grado de carga del material de soporte poroso con la sustancia A y/o B son conocidos generalmente por el experto en la técnica. El grado de carga del material de soporte poroso con la sustancia A y/o B se determina preferentemente como sigue: se lava una cantidad pesada exactamente a al menos 0,001 g de aproximadamente 3 a 5 g de material de soporte poroso cargado seco a investigar en un papel de filtro al menos 5 veces con agua caliente, y a continuación se precalcina en un crisol de porcelana con mechero Bunsen. A continuación se recuece el crisol de porcelana en un horno de crisol a aproximadamente 600 °C durante aproximadamente 1 a 2 horas. La muestra refrigerada se pesa de nuevo exactamente a al menos 0,001 g.
También pueden variar las proporciones de ambas sustancias A y B en el material de soporte poroso. De este modo, el material de soporte poroso A puede contener la sustancia A y la sustancia B en una proporción de 10:1 a 1:10. El material de soporte se carga preferentemente con una proporción entre la sustancia A y la sustancia B de 5:1 a 1:1, de modo especialmente preferente de 3:1 a 1,5:1.
Si aquí o en otro punto se trata de "sustancia A" o "sustancia B", con ello se indica también una mezcla de sustancias, es decir, la sustancia A de unión al formaldehído o la sustancia B que libera hidróxido puede comprender una mezcla de dos o más sustancias A enlazantes de formaldehído o sustancias B que liberan hidróxido. La sustancia A de unión al formaldehído y la sustancia B de unión al hidróxido pueden ser también una misma sustancia, si esta puede tanto enlazar formaldehído como liberar hidróxido.
Según la invención, la sustancia A está contenida en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B está contenida en al menos un material de soporte poroso B. Dicho sistema de soporte poroso tiene la ventaja de que las proporciones de sustancias A y B no están ya predeterminadas por la carga y, por lo tanto, se pueden adaptar de manera flexible por el usuario mediante mezclado de los materiales de soporte cargados A y B en proporción correspondiente. Para la fabricación de un sistema de soporte poroso según la invención, los materiales soporte A y B se mezclan preferentemente en una proporción de mezcla de 10:1 a 1:10.
El grado de carga con la sustancia A en el material de soporte A, así como la sustancia B en el material de soporte B, puede variar respectivamente, de modo independiente entre sí, entre un 1 y un 70 % en peso referido a la masa total del material de soporte poroso A o B. El grado de carga con la sustancia A en el material de soporte A asciende preferentemente a un 15 hasta un 50 % en peso, en especial a un 20 hasta un 45 % en peso, referido a la masa total del material de soporte poroso A. El grado de carga con la sustancia B en el material de soporte B asciende preferentemente a un 1 hasta un 50 % en peso, preferentemente a un 5 hasta un 45 % en peso, en especial a un 5 hasta un 25 % en peso, de modo especialmente preferente a un 10 hasta un 20 % en peso, referido a la masa total de material de soporte poroso B.
Los materiales de soporte porosos apropiados son conocidos en principio por el experto en la técnica. Son preferentes materiales porosos como minerales porosos, cerámicas porosas, virutas de madera, polvo de madera o carbón activo modificado.
Según la invención, el material de soporte poroso A y B es tierra de diatomeas. Como materiales de soporte porosos son adecuados además ácido silícico modificado o no modificado, bentonitas y filosilicatos relacionados, arcilla, zeolitas, carbón activo modificado y grafito expandido. En ensayos prácticos, se ha demostrado que la tierra de diatomeas es un material de soporte especialmente apropiado. Este es especialmente el caso, ya que el volumen de poro de la tierra de diatomeas asciende aproximadamente a un 40 %, y la distribución de poros, que se sitúa entre 0,1 y 0,001 mm, permite por una parte una carga sencilla con la sustancia A de unión al formaldehído y la sustancia B que libera hidróxido, y pone a disposición por otra parte todavía suficiente volumen de poro libre para un intercambio de gases intensivo de agua y formaldehído, para garantizar una acción de unión al formaldehído suficiente.
En el caso de la sustancia A de unión al formaldehído comprendida por el sistema de soporte según la invención se trata de una sustancia que puede enlazar químicamente formaldehído. Esto tiene lugar preferentemente mediante la reacción química de formaldehído con la sustancia A.
A una "reacción química" va asociada la disociación y/o la nueva formación de enlaces covalentes de los componentes implicados en la reacción. Esto se debe entender como delimitación respecto a una "reacción física", que se basa exclusivamente en interacciones entre los componentes y no conduce a una disociación y/o a una nueva formación de enlaces covalentes de los componentes implicados en la reacción.
Son sustancias A enlazantes de formaldehído apropiadas, a modo de ejemplo, diazinas, triazinas, melamina, uretanos, poliaminas, amidas de poli(ácido acrílico), urea, guanidina, hidroxilamina, etilendiamina, anilina, fenoles, resorcinol, dibutiltiourea, difenilmetanodiisocianato, diciandiamida, tiourea, sulfitos, carbonato amónico, carbamatos con funciones amida libres y mezclas de los mismos.
Según la invención, la sustancia A de unión al formaldehído es urea. Como sustancia A de unión al formaldehído son adecuadas además carbonato amónico, carbamatos con funciones amida libres, sulfitos, así como mezclas de los mismos. Ha demostrado ser especialmente práctico el empleo de urea como sustancia A de unión al formaldehído. La urea es una sustancia de unión al formaldehído conveniente, fácilmente manejable, que permite grados de carga elevados del material de soporte poroso debido a la buena solubilidad en agua. La urea cristaliza en el material de soporte poroso en forma de agujas. Esto conduce a que una vez efectuada la carga en el material de soporte poroso queda suficiente volumen de poro libre para un intercambio de gases suficientemente bueno.
El sistema de soporte poroso según la invención comprende además una sustancia B que libera hidróxido. Una "sustancia que libera hidróxido" es una sustancia que puede liberar hidróxido, es decir, iones OH-, mediante una reacción química. La sustancia B que libera hidróxido puede liberar hidróxido, a modo de ejemplo, mediante reacción con agua o mediante reacción con formaldehído y agua. La sustancia B que libera hidróxido libera hidróxido preferentemente mediante reacción con formaldehído y agua. Son sustancias B que liberan hidróxido apropiadas, a modo de ejemplo, las sales de ácido sulfuroso (sulfitos), carbonatos o hidróxidos.
Según la invención, la sustancia B que libera hidróxido es sulfito sódico. Como sustancia B que libera hidróxido son adecuadas además carbonato sódico, carbonato amónico, carbonato potásico e hidróxido sódico. El sulfito sódico puede tanto liberar hidróxido mediante reacción con formaldehído y agua como enlazar formaldehído.
La invención se refiere además a un procedimiento para la fabricación de un sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído de un material derivado de la madera, estando contenidas la sustancia A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso A, que comprende las siguientes etapas:
a1) aplicación de una composición líquida, que comprende una sustancia A y una sustancia B, sobre un material de soporte poroso A;
b1) eliminación al menos parcial de la composición líquida del material de soporte poroso o
a2) aplicación de una primera composición líquida que comprende la sustancia A sobre al menos un material de soporte poroso A
b2) eliminación al menos parcial de la primera composición líquida de al menos un material de soporte poroso A, c2) aplicación de una segunda composición líquida que comprende la sustancia B sobre al menos un material de soporte poroso A,
d2) eliminación al menos parcial de la segunda composición líquida de al menos un material de soporte poroso A.
Dicho procedimiento sirve para la fabricación de un material de soporte poroso, en el que la sustancia A y la sustancia B están contenidas en al menos un mismo material de soporte poroso A.
Otro objetivo de la invención es un procedimiento para la fabricación de un sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído de un material derivado de la madera, estando contenida la sustancia A en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso B, que comprende las siguientes etapas:
a3) aplicación de una composición líquida que comprende una sustancia A sobre al menos un material de soporte poroso A,
b3) aplicación de una composición líquida que comprende la sustancia B sobre al menos un material de soporte poroso B,
c3) eliminación al menos parcial de las composiciones líquidas de los materiales de soporte porosos A y B, d3) mezclado de los materiales de soporte porosos A y B obtenidos.
Este procedimiento sirve para la fabricación de un material de soporte poroso, en el que las sustancias A y B están contenidas en diferentes materiales soporte porosos.
En este caso, para las características de ambos procedimientos se considera lo indicado anteriormente respecto a las características del sistema de soporte poroso según la invención o sus formas de realización y lo indicado a continuación respecto a las características del procedimiento para la fabricación del sistema de soporte poroso o sus formas de realización.
En el presente documento se entiende por una "composición líquida" una composición que es completa o parcialmente líquida. Una "composición líquida" puede ser también una suspensión, emulsión o masa fundida. Según una forma de realización de la invención, la composición líquida es una composición en la que la sustancia A y/o B se presentan disueltas. En el caso de la composición líquida se trata preferentemente de una solución.
Si en este caso se trata de la "aplicación de una composición líquida sobre un material de soporte poroso", con ello se indica la puesta en contacto completa o parcial del material de soporte poroso con esta composición líquida. En principio son conocidos por el experto en la técnica diversos métodos para aplicar composiciones líquidas sobre materiales soporte. Según una forma de realización de la invención, la aplicación de la composición líquida está seleccionada entre inmersión del material de soporte poroso en la composición líquida, inundación del material de soporte poroso con la composición líquida o pulverización de la composición líquida sobre el material de soporte poroso. Se entiende por "inundación" del material de soporte poroso el recubrimiento del material de soporte poroso con la composición líquida.
Se ha demostrado que es especialmente práctico que la aplicación de la composición líquida se efectúe mediante inmersión del material de soporte poroso en la composición líquida o inundación del material de soporte poroso con la composición líquida. Además se ha probado que la aplicación de un vacío es ventajosa para la aplicación de la composición líquida. Según una forma de realización preferente de la invención, la aplicación de la composición líquida comprende la aplicación de un vacío. De este modo se puede expulsar el aire contenido en el material de soporte poroso en un tiempo breve mediante la composición líquida, en la que se sumerge el material de soporte poroso o con la que se inunda el material de soporte poroso, y, por lo tanto, se puede garantizar una humectación rápida, completa, del material de soporte poroso, es decir, el tiempo de humectación para una humectación completa se sitúa por debajo de 1 h, en especial por debajo de 40 min, preferentemente entre 20 y 40 min, con la composición líquida, sin que el material de soporte tenga que permanecer un tiempo más largo en la composición líquida. Como alternativa, se puede conseguir una humectación lo más completa posible también comprendiendo la aplicación de la composición líquida también el reposo del material de soporte poroso sumergido en la composición líquida. En este caso son convenientes tiempos de permanencia de al menos 3 h a 24 h. El reposo del material de soporte poroso sumergido en la composición líquida se efectúa preferentemente durante un tiempo de permanencia de al menos 3 h a 5 h. Los ensayos prácticos han mostrado que la carga del soporte poroso aún se modifica apenas de manera marginal tras este tiempo de permanencia. Según otra forma de realización de la invención, la aplicación de la composición líquida sobre el material de soporte poroso comprende también la agitación del material de soporte poroso en la composición líquida o de la composición líquida.
En este caso, se entiende por "eliminación al menos parcial" de la composición líquida una supresión completa o parcial del contacto entre composición líquida y material de soporte poroso. Naturalmente, en este caso quedan componentes de la composición líquida adsorbidos en el material de soporte poroso. A modo de ejemplo, la eliminación al menos parcial de la composición líquida se puede obtener mediante filtración, centrifugado, secado o secado por pulverización. Según una forma de realización de la invención, la eliminación al menos parcial de la composición líquida se consigue mediante filtración.
Debido a la filtración, el material de soporte poroso cargado obtenido está aún húmedo. Ensayos prácticos han mostrado que se puede emplear ventajosamente ya en dicho estado húmedo para reducir la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera.
Como alternativa, el material de soporte poroso cargado se puede secar tras la filtración. Según otra forma de realización de la invención, tras la eliminación al menos parcial de la composición líquida en una de las etapas b1) y c3), así como b2) y/o d2), los procedimientos según la invención comprenden también el secado del material de soporte poroso. El secado del material de soporte poroso húmedo cargado tiene lugar ventajosamente a temperaturas entre 20 y 80 °C, en especial 20 a 40 °C, preferentemente a 30 °C. En este caso, la humedad del aire asciende preferentemente a un 2 hasta un 10 %, en especial a un 5 %. En este caso, el secado del material de soporte húmedo se efectúa preferentemente hasta una humedad residual por debajo de un 15%, preferentemente por debajo de un 5 %, de modo especialmente preferente por debajo de un 3 %. La determinación de la humedad residual se efectúa por medio de liofilización hasta la constancia de peso. Según la experiencia, la constancia de peso se consigue tras un tiempo de liofilización de 2 días. Para la mejora de la fluidez del material de soporte poroso se puede añadir a este un adyuvante de fluidez común. Los adyuvantes de fluidez comunes son conocidos por el experto en la técnica y pueden estar constituidos, a modo de ejemplo, por el material de soporte poroso seco no cargado. Como adyuvante de fluidez se emplea preferentemente ácido silícico pirógeno o tierra de diatomeas, de modo especialmente preferente tierra de diatomeas.
También es concebible que las etapas de aplicación y de eliminación parcial de la composición líquida citados en el procedimiento según la invención se repitan varias veces sucesivamente. De este modo se puede conseguir ventajosamente un grado de carga más elevado del material de soporte poroso con la sustancia A y/o B. En este caso, la etapa de secado se puede llevar a cabo igualmente después de cada eliminación parcial de la solución, o una vez concluidas las repeticiones de las etapas de aplicación y de eliminación de la composición líquida.
La invención se refiere además al empleo de un sistema de soporte poroso según la invención para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera. En este caso, para las características de empleo se considera correspondientemente lo indicado anteriormente respecto a las características del sistema de soporte poroso según la invención o sus formas de realización. En especial, según una forma de realización preferente del empleo según la invención, la sustancia A de unión al formaldehído y la sustancia B que libera hidróxido están contenidas en al menos un material de soporte poroso A. En una forma de realización alternativa del empleo según la invención, la sustancia A de unión al formaldehído está contenida en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B que libera hidróxido está contenida en al menos un material de soporte poroso B.
Las ventajas del sistema de soporte poroso según la invención ya citadas anteriormente se consideran también para el empleo según la invención del sistema de soporte poroso en un material derivado de la madera. Mediante el empleo del sistema de soporte poroso se puede reducir en especial la emisión de formaldehído del material derivado de la madera, sin que en este caso se influya negativamente sobre las propiedades de resistencia y expansión del material derivado de la madera en comparación con los sistemas conocidos por el estado de la técnica. En comparación con el empleo de sistemas para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera conocidos por el estado de la técnica, la resistencia del material derivado de la madera puede incluso mejorar con la reducción simultánea de la emisión de formaldehído. En comparación con el empleo de los sistemas conocidos para la reducción de la emisión de formaldehído, mediante el empleo del sistema de soporte poroso se puede conseguir también una mejora del comportamiento a la expansión y/o de la absorción de agua. Uno de los motivos de esto podría ser que la sustancia A de unión al formaldehído, así como la sustancia B que libera hidróxido, se desprenden del soporte poroso de manera retardada y, por consiguiente, no influyen negativamente sobre la velocidad de endurecimiento ni sobre el grado de endurecimiento de la composición de aglutinantes en la fabricación del material derivado de la madera. Mediante la sustancia B que libera hidróxido se neutraliza en un primer momento la junta encolada acabada mediante liberación retardada de hidróxido, lo que previene una hidrólisis de la junta encolada e impide, por consiguiente, una emisión de formaldehído posterior, así como una pérdida de resistencia y una expansión elevada y/o una absorción de agua de la junta encolada del material derivado de la madera vinculada a la hidrólisis.
La invención se refiere además a un material derivado de la madera que comprende un sistema de soporte poroso descrito anteriormente según la invención o sus formas de realización para la reducción de la emisión de formaldehído. En este caso, para las características del material derivado de la madera se considera lo indicado anteriormente respecto a las características del sistema de soporte poroso según la invención o sus formas de realización, y lo indicado más abajo respecto a las características del procedimiento para la fabricación del material derivado de la madera o sus formas de realización de modo correspondiente. Dicho material derivado de la madera se puede emplear de modo especialmente conveniente para la fabricación de un laminado, revestimiento de suelos, una encimera, un tablero, un mueble o una parte de una pared o techo de edificio.
También es objetivo de la invención un procedimiento para la fabricación del material derivado de la madera según la invención descrito anteriormente o sus formas de realización, que comprende las siguientes etapas:
a) puesta a disposición de un material que contiene lignocelulosa en forma de partículas de madera;
b) encolado del material que contiene lignocelulosa con una composición que comprende al menos una resina aminoplástica,
c) prensado para dar un material derivado de la madera,
añadiéndose un sistema de soporte poroso según la invención antes de, durante y/o después de al menos una de las etapas a) o b). Las etapas a) a c) se llevan a cabo preferentemente en orden alfabético de manera sucesiva. No obstante, en especial las etapas a) y b) se pueden efectuar también de manera combinada.
La emisión de formaldehído, la expansión, la resistencia a la tracción transversal y la absorción de agua son parámetros importantes para materiales derivados de la madera. Sorprendentemente, en ensayos prácticos se descubrió que estos parámetros en materiales derivados de la madera que se produjeron mediante el procedimiento según la invención habían mejorado. En el caso de empleo del sistema de soporte poroso según la invención se pueden añadir en especial una sustancia A de unión al formaldehído y una sustancia B que libera hidróxido durante el procedimiento de fabricación, sin que se produzca un empeoramiento de estos parámetros. A modo de ejemplo, de este modo se puede mejorar la resistencia a la tracción transversal de los materiales derivados de la madera producidos en comparación con aquellos en los que se añaden las sustancias A y/o B puras, es decir, las sustancias sin material de soporte, o en los que se añade la sustancia A sobre un material de soporte durante el procedimiento de fabricación. Además se puede reducir claramente la expansión y/o la absorción de agua de los materiales derivados de la madera producidos en comparación con aquellos en los que se añaden las sustancias A y/o B puras o se añade la sustancia A sobre un material de soporte durante el procedimiento de fabricación.
Si en este caso se trata de "material que contiene lignocelulosa", con ello se indica material vegetal que contiene lignocelulosa. La lignocelulosa en el sentido de la invención contiene celulosa y/o hemicelulosa, así como lignina. La "celulosa" es un polisacárido no ramificado, que está constituido por varios cientos a decenas de miles de unidades de celobiosa. Estas unidades de celobiosa están constituidas a su vez por dos moléculas de glucosa, que están unidas a través de un enlace p-1,4-glucosídico.
La "hemicelulosa" es un término genérico para diversos componentes de paredes celulares vegetales. En el caso de las hemicelulosas se trata de polisacáridos ramificados con una longitud de cadena menor -habitualmente menos de 500 unidades de azúcar- que están constituidos por diversos monómeros de azúcar. La hemicelulosa está constituida esencialmente por diversos monómeros de azúcar, como por ejemplo glucosa, xilosa, arabinosa, galactosa y manosa, pudiendo presentar los azúcares grupos sustituidos con acetilo así como metilo. Estos poseen una estructura aleatoria, amorfa, y son convenientemente hidrolizables. La xilosa o arabinosa están constituidas en una parte predominante por monómeros de azúcar con cinco átomos de carbono (pentosas). La manosa o galactosa están constituidas principalmente por monómeros de azúcar con seis átomos de carbono (hexosas).
La "lignina" son macromoléculas aromáticas amorfas, ramificadas irregularmente, que se presentan en la naturaleza como componente de paredes celulares y ocasionan en estas la fibrosidad (lignificación) de la célula. Están constituidas por unidades de fenilpropanol sustituidas, muestran un carácter lipófilo y son insolubles a temperatura ambiente en disolventes neutros, como por ejemplo agua. Las sustancias precursoras de lignina son, a modo de ejemplo, alcohol p-cumarílico, alcohol coniferílico y alcohol sinapílico. Las masas molares de lignina se sitúan habitualmente entre 10000 y 20000 g/mol.
En el sentido de la invención, se entiende por "hidrólisis" en especial la disociación de un compuesto (bio)químico mediante reacción con agua. En este caso se puede desprender formalmente en especial un átomo de hidrógeno a una de las partes disociadas y el resto hidroxilo remanente a la otra parte disociada.
Si en este caso se trata de "material derivado de la madera", según la invención se entiende por esto los más diversos materiales a base de virutas o fibras, que están constituidos por madera o contienen madera. Materiales de virutas de madera (tableros aglomerados en sentido amplio) designa un grupo de productos en el ámbito de los materiales derivados de la madera, que se producen a partir de partículas de madera y al menos un aglutinante por medio de calor y presión. Otro grupo de productos en el ámbito de los materiales derivados de la madera, que no está incluido en el concepto "material de virutas de madera" como se emplea en este caso, está constituido por los materiales de fibras de madera. A estos últimos pertenecen tableros de fibra, como por ejemplo los tableros de fibra de densidad media (MDF) y de densidad elevada (HDF). En contrapartida a los materiales de virutas de madera, para la fabricación de los tableros de fibra se disgrega la madera empleada hasta fibras de madera, haces de fibras o fragmentos de fibras. Para el experto en la técnica, materiales de virutas de madera y fibras de madera son dos categorías de material distintas en principio, que se deben diferenciar.
El experto en la técnica conoce en principio diferentes materiales derivados de la madera. Son ejemplos a tal efecto tableros aglomerados, tableros de fibra de densidad media (MDF) y tableros de fibra de densidad elevada (HDF), tableros de fibra de baja densidad (LDF), tableros prensados planos, tableros de una capa, tableros de varias capas, tableros prensados planos ligeros, tableros extrusionados, tableros tubulares extrusionados (ET - Extruded Tubular), tableros macizos extrusionados (ES - Extruded Solid), tableros prensados planos decorativos revestidos con material sintético (MFB - Melanin Faced Board), piezas moldeadas de madera aglomerada o tableros aglomerados gruesos (OSB - Oriented Strand Board). La clasificación de tableros aglomerados se puede efectuar según DIN EN 312, pudiéndose diferenciar los tableros aglomerados en resistencia y estabilidad a la humedad. Los tableros OSB se pueden clasificar según su empleo conforme a EN 300. Dichos materiales derivados de la madera se pueden elaborar adicionalmente, a modo de ejemplo, para dar laminados, revestimientos para suelos, encimeras, tableros, partes de una pared o techo de edificio y/o piezas moldeadas de madera.
Según una forma de realización preferente de la invención, el material derivado de la madera es un material de virutas de madera.
Según una forma de realización de la invención, el material derivado de la madera es un tablero de material derivado de la madera. El material derivado de la madera es preferentemente un tablero aglomerado u OSB. Ensayos prácticos han mostrado que el procedimiento según la invención, así como las formas de realización descritas, son especialmente apropiados para la fabricación de materiales derivados de la madera prensados, en especial para la fabricación de tableros aglomerados u OSB.
De modo preferente, el material derivado de la madera, o bien su precursor o producto intermedio, está constituido esencialmente por material que contiene lignocelulosa y aglutinantes. En este caso "esencialmente" significa hasta un 90 % en peso, un 95 % en peso, un 99 % en peso o un 99,9 % en peso, referido respectivamente al peso total del material derivado de la madera.
No obstante, también es posible que el material derivado de la madera, o bien su precursor o producto intermedio, contenga otras sustancias. A modo de ejemplo se pueden añadir humectantes y/o agentes de desmoldeo para un proceso de prensado mejorado. Además se pueden añadir agentes antifúngicos o agentes ignífugos. Los materiales derivados de la madera que contienen lignocelulosa acabados pueden cumplir requisitos especiales de este modo. Dichos requisitos se mencionaron ya anteriormente y son conocidos por el experto en la técnica. El material derivado de la madera puede contener, a modo de ejemplo, partículas ligeras, en especial partículas de estireno expandidas, para la reducción de peso y/o fibras de vidrio o carbono para el aumento de la resistencia. Dichas sustancias adicionales se pueden añadir particularmente antes de, durante y/o tras al menos una de las etapas a) o b) en el procedimiento según la invención.
La etapa a) del procedimiento según la invención prevé la puesta a disposición de partículas de madera. Si en este caso se trata de partículas de madera, con ello se indican aquellas partículas de madera que se pueden emplear para la fabricación de materiales derivados de la madera. Las partículas de madera pueden ser cualquier producto de trituración de materiales que contienen lignocelulosa.
Para la fabricación de materiales derivados de la madera conforme al procedimiento según la invención, en la etapa a) se emplea un material que contiene lignocelulosa, que se presenta en forma de partículas de madera. Según el tipo de material derivado de la madera, el material que contiene lignocelulosa se puede generar mediante trituración de materiales que contienen lignocelulosa. Según la invención, el material que contiene lignocelulosa se pone a disposición en forma de partículas de madera, es decir, puede contener partículas de madera o estar constituido por las mismas. Las partículas de madera, como se emplean en este caso, pueden contener madera o estar constituidas por madera. Son ejemplos de partículas de madera material derivado de la madera finamente dividido, virutas de madera, hebras de madera, obleas de madera, copos de madera y fibras de madera. Las partículas de madera para materiales derivados de la madera se obtienen habitualmente mediante procedimientos de corte o molienda. En una etapa opcional, las partículas de madera se pueden secar o almacenar provisionalmente antes de la elaboración posterior. También se pueden añadir otras sustancias al material que contiene lignocelulosa.
El procedimiento según la invención comprende en la etapa b) el encolado del material que contiene lignocelulosa con una composición que comprende al menos una resina aminoplástica.
Si en este caso se trata de "encolado", se debe entender por este la humectación completa o parcial con una composición que contiene un aglutinante ("composición que contiene aglutinante"). En especial, dichas composiciones también se denominan "baño de encolado" por el experto en la técnica. Según la invención, en el caso del aglutinante se trata de una resina aminoplástica. Encolado también puede significar en especial la distribución uniforme de la composición que contiene aglutinante sobre las partículas de madera. La aplicación de la composición que contiene aglutinantes se puede efectuar, a modo de ejemplo, mediante impregnación o pulverización.
La cantidad de aglutinante empleado en el encolado asciende preferentemente a un 0,1 hasta un 20 % en peso, en especial a un 1 hasta un 16 % en peso, de modo aún más preferente a un 4 hasta un 14 % en peso, referido al peso seco de madera (resina sólida/completamente seca). Para muchas aplicaciones es especialmente práctico que el aglutinante se emplee en una cantidad de un 0,1 hasta un 15% en peso, referido al peso seco de madera (resina sólida/completamente seca).
Si en este caso se trata de "peso seco", con ello se indica el contenido en masa seca. El contenido en masa seca es el componente de una sustancia que queda tras extracción de la masa del agua contenida. Esto significa que el contenido en masa seca y el contenido en agua de una sustancia se complementan para dar un 100 por ciento. En principio, el procedimiento según la invención o una de sus formas de realización son apropiados para una pluralidad de combinaciones de aglutinante-partículas de madera. Según la invención se emplea al menos una resina aminoplástica como aglutinante. Adicionalmente, en el procedimiento según la invención también son empleables otras resinas sintéticas, en especial fenoplásticos, acetatos de vinilo, isocianatos, resinas epoxídicas y/o resinas acrílicas. Son ejemplos de resinas aminoplásticas resinas de urea-formaldehído (UF), resinas de ureaformaldehído reforzadas con melamina (MUF), resinas de melamina-urea-fenol-formaldehído (MUPF), o mezclas de las mismas. Según una forma de realización preferente del procedimiento según la invención, la al menos una resina aminoplástica se selecciona de resinas de urea-formaldehído (UF), resinas de urea-formaldehído reforzadas con melamina (MUF), o mezclas de las mismas.
En una forma preferente de realización del procedimiento según la invención, la composición que comprende al menos una resina aminoplástica comprende además al menos un endurecedor en la etapa b). Son ejemplos de endurecedores apropiados ácidos orgánicos fuertes, ácidos inorgánicos, como ácido sulfúrico y ácido fosfórico, sales que presentan reactividad ácida en agua, como cloruro de aluminio y nitrato de aluminio, sales que generan un ácido mediante reacción con componentes de la resina sintética, preferentemente con formaldehído, como fosfato amónico, nitrato amónico, sulfato amónico y cloruro amónico, y mezclas de las sustancias citadas anteriormente. En el procedimiento según la invención se emplean preferentemente nitrato amónico o sulfato amónico como endurecedor. El aglutinante contiene ventajosamente un 0,1 a un 15 % en peso de endurecedor, en especial un 0,5 a un 5 % en peso, referido a la proporción de resina sólida de la resina aminoplástica.
El experto en la técnica conoce en principio diversos métodos para producir materiales derivados de la madera mediante prensado. Según una forma de realización de la invención, las partículas de madera encoladas en la etapa b) se prensan para dar un material derivado de la madera en la etapa c). En el caso de la etapa c) se trata preferentemente de un prensado en caliente. Se pueden obtener resultados óptimos si el factor de prensado asciende a 2 hasta 10 s/mm, preferentemente 3 a 6 s/mm durante el prensado en caliente. En este caso, se entiende por factor de prensado en especial el tiempo de permanencia del material derivado de la madera que contiene lignocelulosa en segundos por milímetro de grosor o espesor del material derivado de la madera que contiene lignocelulosa prensado acabado.
Las temperaturas apropiadas para el prensado en la etapa c) del procedimiento según la invención o una de sus formas de realización son temperaturas de 150 °C a 250 °C, preferentemente de 160 °C a 240 °C, de modo especialmente preferente de 180 °C a 230 °C. El procedimiento se puede llevar a cabo de modo especialmente rentable a temperaturas en estos intervalos.
Por motivos económicos y técnicos del procedimiento, ha resultado ser especialmente ventajoso emplear una presión de prensado específica en el prensado (presión activa sobre la superficie del tablero) de 50 a 300 N/cm2 Dichas presiones aseguran un encolado especialmente bueno de las partículas que contienen lignocelulosa unas con otras. Además, con dicha presión de prensado se puede obtener una resistencia elevada de los materiales derivados de la madera que contienen lignocelulosa.
En el procedimiento según la invención se añade un sistema de soporte poroso antes de, durante y/o tras al menos una de las etapas a) o b). Esto se puede efectuar de múltiples maneras. A modo de ejemplo, en especial se puede disponer el sistema de soporte poroso, y aplicar sobre el mismo el material que contiene lignocelulosa en forma de partículas de madera. Antes de la puesta a disposición del material que contiene lignocelulosa en forma de partículas de madera, el sistema de soporte poroso también se puede mezclar con estas y ponerse a disposición entonces en una mezcla con las partículas de madera en la etapa a). Además es posible poner a disposición el sistema de soporte poroso al mismo tiempo que las partículas de madera, efectuándose la puesta a disposición simultánea mediante dos dispositivos de aplicación independientes.
Es igualmente posible añadir el sistema de soporte poroso a la resina aminoplástica antes de y/o durante el encolado en la etapa b). Como composición para el encolado de las partículas de madera se puede emplear también una mezcla de resina aminoplástica y sistema de soporte poroso producida previamente, y aplicarse entonces como tal sobre las partículas de madera. Por lo tanto, las partículas de madera se encolan con una composición que contiene una resina aminoplástica y un sistema de soporte poroso aplicándose sobre las partículas de madera una mezcla de resina aminoplástica y sistema de soporte poroso producida previamente.
No obstante, el procedimiento según la invención comprende igualmente aquellas formas de realización en las que el sistema de soporte poroso no se añade a la resina aminoplástica hasta durante el encolado. Esto se puede efectuar especialmente aplicándose sobre las partículas de madera la resina aminoplástica y el sistema de soporte poroso por separado en el encolado de las partículas de madera, opcionalmente con otros aditivos o aglutinantes. A modo de ejemplo, en una primera etapa se puede aplicar la resina aminoplástica y en una segunda etapa se puede aplicar el sistema de soporte poroso sobre las partículas de madera. A la inversa también es posible aplicar en primer lugar el sistema de soporte poroso en una primera etapa, y a continuación la resina aminoplástica sobre las partículas de madera en una segunda etapa. También es posible una aplicación simultánea de resina aminoplástica y sistema de soporte poroso mediante dos dispositivos de aplicación independientes, como por ejemplo toberas, sobre las partículas de madera. Por consiguiente, las partículas de madera se pueden encolar con una composición que contiene una resina aminoplástica y un sistema de soporte poroso, aplicándose la resina aminoplástica y el sistema de soporte poroso por separado sobre las partículas de madera.
El procedimiento según la invención comprende también la aplicación del sistema de soporte tras el encolado en la etapa b), es decir, antes del prensado en la etapa c).
Ensayos prácticos han mostrado que la cantidad del sistema de soporte poroso según la invención añadido en el procedimiento según la invención antes de, durante y/o tras al menos una de las etapas a) o b) se sitúa preferentemente entre un 0,1 y un 10 % en peso, en especial entre un 1 y un 8 % en peso, preferentemente entre un 1 y un 5 % en peso, de modo especialmente preferente entre un 1,5 y un 3 % en peso, referido al peso seco de madera (sólida/completamente seca).
A continuación se describe más detalladamente la invención a modo de ejemplo por medio de ejemplos de realización.
Ejemplo 1 según la invención
En primer lugar se describe la fabricación de un sistema de soporte poroso. En este caso, las variantes 1 y 2 sirven para la fabricación de un sistema de soporte poroso en el que la sustancia A está contenida en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B está contenida en al menos un material de soporte poroso B. La variante 3 sirve para la fabricación de un sistema de soporte poroso en el que la sustancia A y la sustancia B están contenidas en al menos un material de soporte poroso A.
Como materiales de soporte porosos A y B se empleó tierra de diatomeas. El material de soporte poroso A se cargó con una solución recién preparada de urea al 40 % en peso, referido al peso total de urea y agua, y el material de soporte poroso B se cargó con una solución de sulfito sódico al 20 % en peso, referido al peso total de sulfito sódico y agua, de la siguiente manera:
Variante 1:
Se pesaron 500 g de tierra de diatomeas y se cubrieron con 1 litro de solución de urea o de sulfito sódico recién preparada. A continuación se aplicó vacío hasta que ya no se produjo una formación de burbujas a través del aire que salía de los poros de la tierra de diatomeas, se filtró la tierra de diatomeas cargada con urea o sulfito sódico, y se secó en una cámara climática a 30 °C y un 5 % de humedad del aire.
Variante 2:
Se pesaron 500 g de tierra de diatomeas y se cubrieron con 1 litro de solución de urea o de sulfito sódico recién preparada, y se almacenaron en un depósito cerrado durante 24 h. A continuación se filtró la tierra de diatomeas cargada con urea o sulfito sódico.
Variante 3:
Se pesaron 500 g de tierra de diatomeas y se cubrieron con 1 litro de una solución recién preparada de 200 g de urea y 100 g de sulfito sódico en 700 g de agua, y se almacenaron en un depósito cerrado durante 24 h. A continuación se filtró y se secó la tierra de diatomeas cargada con urea y sulfito sódico.
Ejemplo 2
Se llevaron a cabo ensayos de tablero en las siguientes condiciones:
Grosor de tablero: 14 mm
Material de virutas: Virutas de madera con una longitud media de 1 a 12 mm, una anchura media de 1 a 6 mm y un grosor medio de 0,1 a 2 mm
Encolado: Se empleó como aglutinante urea-formaldehído en una cantidad de un 8 % en peso, referido al peso seco de madera (resina sólida/completamente seca) Endurecedor: Se empleó nitrato amónico al 60 % en una cantidad de un 3 % en peso, referido a la proporción de resina sólida de la resina aminoplástica.
Densidad objetivo: 600 kg/m3
Temperatura de prensado: 220 °C
Factor de prensado: 9,3 s/mm
Se produjeron tres tipos de tablero diferentes. Por tipo de tablero se produjeron respectivamente dos tableros, es decir, se duplica de nuevo la cantidad producida indicada a continuación en la fabricación de los respectivos tableros.
Ejemplo comparativo: Tablero de referencia
Como referencia sirvió un tablero que se produjo en las condiciones indicadas anteriormente sin efectuar una adición de urea pura o del sistema de soporte poroso según la invención.
Tablero según el estado de la técnica
Como tablero según el estado de la técnica, que estaba equipado ya con un material para la reducción de la emisión de formaldehído:
(1) se produjeron dos tableros en las condiciones indicadas anteriormente y se añadió adicionalmente tras el encolado, es decir, antes del prensado, un 0,5 o un 2 % en peso de urea (U), referido al peso seco de madera (sólida/completamente seca) y
(2) se produjeron seis tableros en las condiciones indicadas anteriormente y se añadió adicionalmente tras el encolado, es decir, antes del prensado, un 0,5, 1,5 o 3 % en peso de tierra de diatomeas cargada con urea (KGU) o tierra de diatomeas cargada con sulfito sódico (KGS), referido respectivamente al peso seco de madera (sólida/completamente seca).
Tablero según la invención
Como tablero según la invención se produjeron tres tableros en las condiciones indicadas anteriormente y tras el encolado, es decir, antes el prensado, se añadió de manera adicional una mezcla de:
(1) un 0,4 % en peso de tierra de diatomeas cargada con urea (KGU) y un 0,1 % en peso de tierra de diatomeas cargada con sulfito sódico (KGS) (en total un 0,5 % en peso de tierra de diatomeas cargada), referido al peso seco de madera (sólida/completamente seca), así como
(2) un 2,7 % en peso de tierra de diatomeas cargada con urea (KGU) y un 0,3 % en peso de tierra de diatomeas cargada con sulfito sódico (KGS) (en total un 3 % en peso de tierra de diatomeas cargada), referido al peso seco de madera (sólida/completamente seca),
(3) un 3 % en peso de tierra de diatomeas cargada con urea y sulfito sódico (KGUS), referido al peso seco de madera (sólida/completamente seca).
A continuación del prensado de tableros se determinaron la resistencia a la tracción transversal, la emisión de formaldehído, la expansión y la absorción de agua de los tableros. Para la determinación de la resistencia a la tracción transversal, la expansión y la absorción de agua, en primer lugar se cortaron respectivamente diez probetas de geometría 50 x 50 x 14 mm por tablero. Para la determinación de la emisión de formaldehído por medio de medida de desecador, en primer lugar se cortaron probetas con las dimensiones 5 x 15 x 1,4 cm. El área de las muestras en la medida de desecador debe ascender en total a 1800 cm2, por lo tanto se requieren nueve muestras por tablero en el caso de tableros de 14 mm. Para la determinación de la emisión de formaldehído por medio del método de perforador, en primer lugar se cortaron respectivamente diez probetas de geometría 2,5 x 2,5 x 1,4 cm por tablero. Cada probeta se midió antes del ensayo por medio de un calibrador de grosor digital, asimismo se determinó la masa y se calculó la densidad a partir de ello.
Los tableros producidos de este modo se analizaron según EN 319 (control de resistencia a la tracción transversal), EN 317 (expansión de grosor y, basándose en el mismo, también la absorción de agua), JIS 1460 (medida de desecador; control de emisión de formaldehído), o bien DIN EN ISO 12460-5 (método de perforador; control de emisión de formaldehído).
Resistencia a la tracción transversal
La determinación de la resistencia a la tracción transversal se efectuó según EN 319. A tal efecto, cada probeta se pegó en el lado superior e inferior por medio de un adhesivo termofusible con dos armazones de aluminio, y después, tras enfriamiento en la máquina de ensayo (Zwick Zmart.Pro) se separó a velocidad de prueba constante de 1 mm/min.
Se registró la fuerza que producía la rotura en el centro de la probeta y se calculó la resistencia a la tracción transversal en la superficie de la muestra resultante de la misma [N/mm2].
Medida de desecador
La determinación de la emisión de formaldehído se efectuó por medio de la medida de desecador según JIS 1460. Las muestras se introducen en un depósito de muestra en un desecador, en el que se encuentra respectivamente una cubeta con 300 ml de agua desionizada. Adicionalmente se miden dos valores obtenidos mediante ensayo en blanco, es decir, desecador y agua sin muestra.
Las muestras permanecen 24 h en los desecadores. A continuación se extraen 10 ml de agua de cada cubeta de agua y se añaden respectivamente 10 ml de solución de acetilacetona (4 ml/l) y solución de acetato amónico (200 g/l). Esta mezcla se calienta a 40 °C durante 15 min y se enfría a temperatura ambiente en un entorno oscuro en una hora de almacenaje adicional.
La medida de la extinción se efectúa en el fotómetro a una longitud de onda de 412 nm. Esta se convierte seguidamente a mg/l en función de un calibrado almacenado.
Método de perforador
La determinación de la emisión de formaldehído se llevó a cabo por medio del método de perforador según DIN EN ISO 12460-5. En este caso se trata de un método de extracción con tolueno como disolvente (aproximadamente 600 ml). La cantidad de muestra ascendió a aproximadamente 100 - 150 g para la medida de perforador y a aproximadamente 100 g para la determinación de la humedad del tablero (el resultado se refiere a una humedad de tablero de un 6,5 % y se calculó según una fórmula almacenada).
Expansión de grosor
La determinación de la expansión de grosor después de almacenamiento en agua de 24 horas se efectuó según DIN EN 317. A tal efecto, las probetas se almacenaron bajo agua durante 24 h a una temperatura del agua de 20 °C. A continuación se determinó el aumento de grosor respecto al grosor de partida y se calculó la expansión de grosor porcentual.
Absorción de agua
La absorción de agua se determinó en las muestras de expansión de grosor, es decir, igualmente después de 24 h de almacenamiento en agua. Para el cálculo se midió el peso después de estas 24 h, y a continuación se calculó la absorción de agua según la siguiente fórmula:
M a S a después Masa
Absorción de agua [%] antés
*100
Masa antés
En la Tabla 1 se representan a continuación los resultados de ensayo de los Ejemplos de referencia, es decir, de tableros de referencia sin material para la reducción de la emisión de formaldehído, de tableros del estado de la técnica con material para la reducción de la emisión de formaldehído, así como de tableros según la invención que contienen el sistema de soporte poroso según la invención.
Las medidas se efectuaron en 10 probetas por tablero. Ya que para cada tipo de tablero se produjeron dos tableros, en el caso de los resultados de ensayo de determinación de la emisión de formaldehído, resistencia a la tracción transversal, expansión y absorción de agua representados, según los métodos descritos anteriormente en la Tabla 1, se trata de valores medios de 20 probetas en cada caso.
Tabla 1:
Figure imgf000015_0001
De la Tabla 1 se puede extraer además que la adición de una mezcla de tierra de diatomeas cargada con urea (KGU) y tierra de diatomeas cargada con sulfito sódico (KGS), en comparación con la adición en cada caso de la misma cantidad en % en peso de tierra de diatomeas cargada solo con urea (KGU) o tierra de diatomeas cargada solo con sulfito sódico (KGS) en la fabricación de un material derivado de la madera conduce a que se reduzca claramente la emisión de formaldehído del material derivado de la madera que comprende la mezcla de KGU y KGS, en comparación con la emisión de formaldehído del material derivado de la madera que comprende solo KGU o solo KGS. La resistencia a la tracción transversal, la expansión y la absorción de agua del material derivado de la madera según la invención, que comprende una mezcla de KGU y KGS, no se han alterado en comparación con la resistencia a la tracción transversal, la expansión y la absorción de agua del material derivado de la madera del estado de la técnica, que comprende la misma cantidad en % en peso únicamente de KGU.
La adición de tierra de diatomeas cargada con urea y sulfito sódico (KGUS) durante la fabricación de un material derivado de la madera conduce a una resistencia a la tracción transversal claramente más elevada, una expansión menor y una absorción de agua menor del material derivado de la madera según la invención, que comprende tierra de diatomeas cargada con urea y sulfito sódico, en comparación con la adición de la misma cantidad en % en peso de tierra de diatomeas cargada únicamente con urea (KGU), con una emisión de formaldehído al mismo tiempo comparable respecto al material derivado de la madera del estado de la técnica, que comprende tierra de diatomeas cargada con urea (KGU).

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído de un material derivado de la madera, que comprende una sustancia A de unión al formaldehído y una sustancia B que libera hidróxido, estando contenidas la sustancia A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso A o estando contenida la sustancia A en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso B, siendo los materiales de soporte porosos A y B tierra de diatomeas, siendo la sustancia A urea y siendo la sustancia B sulfito sódico.
2. Procedimiento para la fabricación de un sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído de un material derivado de la madera según la reivindicación 1, estando contenidas la sustancia A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso A, que comprende las siguientes etapas:
a1) aplicación de una composición líquida, que comprende una sustancia A y una sustancia B, sobre un material de soporte poroso A;
b1) eliminación al menos parcial de la composición líquida del material de soporte poroso o
a2) aplicación de una primera composición líquida que comprende la sustancia A sobre al menos un material de soporte poroso A
b2) eliminación al menos parcial de la primera composición líquida de al menos un material de soporte poroso A, c2) aplicación de una segunda composición líquida que comprende la sustancia B sobre al menos un material de soporte poroso A,
d2) eliminación al menos parcial de la segunda composición líquida de al menos un material de soporte poroso A.
3. Procedimiento para la fabricación de un sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído de un material derivado de la madera según la reivindicación 1, estando contenida la sustancia A en al menos un material de soporte poroso A y la sustancia B en al menos un material de soporte poroso B, que comprende las siguientes etapas:
a) aplicación de una composición líquida que comprende una sustancia A sobre al menos un material de soporte poroso A,
b) aplicación de una composición líquida que comprende la sustancia B sobre al menos un material de soporte poroso B,
c) eliminación al menos parcial de las composiciones líquidas de los materiales de soporte porosos A y B, d) mezclado de los materiales de soporte porosos A y B obtenidos.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 2 o 3, seleccionándose la aplicación de la composición líquida de inmersión del material de soporte poroso en la composición líquida, inundación del material de soporte poroso con la composición líquida o pulverización de la composición líquida sobre el material de soporte poroso.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 2, 3 o 4, comprendiendo la aplicación de la composición líquida la aplicación de un vacío.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 5, comprendiendo la aplicación de la solución el reposo del material de soporte poroso sumergido en la solución.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 6, consiguiéndose la eliminación, al menos parcial, de la solución mediante filtración.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 7, que comprende además el secado del material de soporte poroso después de la eliminación al menos parcial de la solución.
9. Empleo de un sistema de soporte poroso según la reivindicación 1 para la reducción de la emisión de formaldehído en un material derivado de la madera.
10. Material derivado de la madera, que comprende un sistema de soporte poroso para la reducción de la emisión de formaldehído según la reivindicación 1.
11. Procedimiento para la fabricación de un material derivado de la madera según la reivindicación 10, que comprende las siguientes etapas:
a) puesta a disposición de un material que contiene lignocelulosa en forma de partículas de madera;
b) encolado del material que contiene lignocelulosa con una composición que comprende al menos una resina aminoplástica,
c) prensado para dar un material derivado de la madera,
caracterizado por que se añade un sistema de soporte poroso según la reivindicación 1 antes de, durante y/o tras al menos una de las etapas a) o b).
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