ES2960018T3

ES2960018T3 - Tablero de madera de caucho acetilada

Info

Publication number: ES2960018T3
Application number: ES20702310T
Authority: ES
Inventors: Dommele Stefan Van; Theodorus Gerardus Marinus Maria Kappen
Original assignee: Tricoya Technologies Ltd
Current assignee: Tricoya Technologies Ltd
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2040-02-03
Also published as: PT3917740T; WO2020157333A1; US20220118646A1; EP3917740A1; EP3917740B1; JP2022519561A; AU2020215280A1; KR20210138013A; PL3917740T3; CN113646147A

Abstract

Se divulga un tablero hecho de elementos de madera de caucho acetilada y un método para fabricarlo. Los elementos de madera de caucho acetilados tienen un contenido de acetilo de al menos 17% y/o se preparan acetilando elementos de madera de caucho usando un agente de acetilación en fase de vapor. La invención también se refiere a elementos de madera de caucho acetilados preparados usando un agente de acetilación en fase de vapor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tablero de madera de caucho acetilada

Campo de la invención

La invención descrita en la presente descripción se refiere a tableros que comprenden elementos de madera de caucho acetilada, un método para fabricarlos, y a elementos de madera de caucho acetilada.

Antecedentes

Tableros, por ejemplo, MDF (tablero de fibra de densidad media), se refiere a un producto compuesto que comprende elementos de madera prensados y pegados entre sí con un adhesivo, típicamente una resina de fenolformaldehído o urea-formaldehído, o un adhesivo polimérico de diisocianato de difenilmetano. Frecuentemente, los tableros tales como los paneles de MDF, también contienen cera. Los tableros, tales como MDF, se fabrican comúnmente en varios grosores (típicamente de 3 mm a 25 mm) y densidades, y se pueden suministrar con un acabado superficial o recubrimiento superficial de papel o madera, o de plástico, visualmente atractivos. Es un material rígido, muy rígido, prácticamente inflexible. Esto normalmente es ventajoso, ya que también los paneles relativamente delgados en el extremo inferior del intervalo de grosor antes mencionado -siendo los grosores más típicos de 6 y 9 mm - son muy adecuados para su uso en aplicaciones donde se desea rigidez. Por tanto, los paneles encuentran una amplia aplicación de uso final, por ejemplo, en muebles, revestimientos decorativos de paredes interiores, puertas, paredes de separación, y muchas otras aplicaciones típicamente interiores en las que se desea emplear paneles de buena rigidez.

Los tableros de fibra de madera se presentan generalmente en grosores que oscilan entre 2 mm a 60 mm y densidades que oscilan entre 600-1000 kg/m3. El MDF en sentido estricto, al que se refiere preferentemente la invención, tiene una densidad en el intervalo de 650 kg/m3 a 800 kg/m3. Por encima de 800 kg/m3 normalmente se habla de tableros de fibra de alta densidad (HDF). Más abajo de 650 kg/m3 se habla de MDF ligero, o MDF ultraligero (< 550 kg/m3).

Una característica importante de los tableros de fibras de madera y, por tanto, también del MDF, es el tamaño de los elementos de madera que se usan. A este respecto se pueden distinguir diferentes clases de productos, cada una con sus propios campos de uso particulares. Por tanto, los tableros de fibra de madera son un producto diferente a, por ejemplo, los tableros de partículas de madera. Este último tiene partículas de madera más grandes, que generalmente tienen una longitud de 1,5 a 15 mm, un ancho de 0,15 mm a 1,30 mm y un grosor de 0,15 a 1,25 mm. Las fibras de los tableros de fibra, tales como el MDF, son considerablemente más pequeñas y típicamente tienen una longitud de 7 mm o más abajo, preferentemente de 1 mm a 5 mm, un ancho de 0,05 mm a 0,1 mm y un grosor también de 0,05 mm a 0,1 mm.

Los elementos de madera de los tableros de madera pueden proceder básicamente de cualquier material fibroso lignocelulósico, siendo la madera típicamente usada el abeto (género picea), varios tipos de pino (género pino), o eucalipto (género: eucalipto). La invención se refiere a tableros que comprenden elementos de madera procedentes de madera de caucho (Hevea brasiliensis).

Al igual que otros productos de madera, tales como los tableros de partículas o los tableros de hebras orientadas, los tableros de fibras también se pueden fabricar de madera modificada (por ejemplo, madera tratada con vapor o madera acetilada). La acetilación de la madera se usa comúnmente para aumentar la sostenibilidad de la madera. Además, la mayoría de los tableros, en particular los tableros de MDF, tienen preferentemente buenas propiedades mecánicas, como por ejemplo una alta resistencia de unión interna. La resistencia de la unión interna se define como "la tensión de rotura última de un panel compuesto de madera bajo una carga de tracción perpendicular al plano del tablero." (documento J. Rathke y otros, Materials, 2012, volumen 5, páginas 1115-1124).

En este contexto, se sabe en la técnica que los tableros de hebra se construyen de manera diferente a otros tableros y típicamente tienen otras propiedades mecánicas que otros tableros, en particular tableros de MDF. Por ejemplo, en el caso de los tableros de virutas, las buenas propiedades mecánicas están determinadas por las hebras orientadas en múltiples direcciones, como resultado de lo cual se obtiene una deflexión y deformación limitadas. Estas propiedades difieren de la resistencia de la unión interna, que es una resistencia a la tracción. En comparación con los tableros de hebras, en otros tableros, particularmente en el MDF, las buenas propiedades mecánicas están determinadas principalmente por la resistencia de la unión interna.

En la técnica, es un problema conocido que los tableros, especialmente MDF, hechos de madera de caucho acetilada en general tienen peores propiedades mecánicas, tales como resistencia de unión interna, que los tableros hechos de madera de caucho no acetilada.

En particular, Tomimura y otros, (documento Journal of Tropical Forest Science, 1989, volumen 1, páginas 312-317) informaron que la resistencia de unión interna del MDF que se fabrica con madera de caucho acetilada era considerablemente menor que la del MDF que se fabrica con madera de caucho no acetilada. En él se usaron fibras de madera de caucho acetiladas con un aumento porcentual en peso del 15,4 %. Las fibras de madera de caucho acetiladas se prepararon al colocar las fibras en un matraz Erlenmeyer, se añadió una mezcla de anhídrido acéticopiridina (10:1, p/p). Luego, el matraz se colocó en un baño de agua a 60 °C durante 12 h, después de lo cual las fibras se lavaron con agua.

La técnica anterior relacionada con la resistencia de la unión interna de MDF que comprende fibras de madera de caucho acetiladas incluye un papel de Ayrilmis y otros, (documento J. Trop. For. Sci. 2011, volumen 23, páginas 10 16). En él se investiga la resistencia de la unión interna de paneles de MDF de madera de caucho, en donde las fibras de madera de caucho se someten a un tratamiento térmico. De acuerdo con Ayrilmis y otros, la resistencia de unión interna se reduce para los paneles de MDF que comprenden fibras tratadas térmicamente (es decir más fibras hidrófobas) en comparación con el MDF al preparar con fibras de caucho sin tratar. Sin querer ceñirnos a ninguna teoría, Ayrilmis afirma y otros, que el aumento de la hidrofobicidad debido al tratamiento térmico provoca una reducción de la adhesión y penetración del adhesivo durante la preparación de los paneles de MDF.

Otras propiedades que se prefieren de los tableros, especialmente los tableros de MDF, incluyen, pero no se limitan a, una buena estabilidad dimensional, una durabilidad que se desea y facilidad de preparación.

Es deseable que se proporcionen tableros hechos de elementos de madera de caucho acetilada que tengan propiedades adecuadas y métodos para fabricarlos. Preferentemente, estos tableros, en particular tableros de MDF, tienen mejores propiedades mecánicas, preferentemente una mayor resistencia de unión interna, en comparación con los tableros conocidos fabricados a partir de elementos de madera de caucho acetilada. Además, se desea que se proporcionen elementos de madera de caucho acetilada, en particular fibras de madera de caucho acetilada, siempre y cuando se puedan usar para preparar tableros que tengan propiedades adecuadas, en particular mejores propiedades mecánicas, preferentemente una mayor resistencia de unión interna, en comparación con tableros conocidos hechos de elementos de madera de caucho acetilada.

El documento US6129871B describe un método de fabricación para un tablero de madera, en donde las hebras de madera que se usan para su fabricación pueden estar parcialmente acetiladas.

Resumen de la invención

En un aspecto, la presente invención se refiere a un tablero que comprende elementos de madera acetilada de acuerdo con la reivindicación 1.

La presente descripción también se refiere a un tablero que comprende elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada se obtienen a partir de madera de caucho, y en donde dichos elementos de madera acetilada se pueden obtener mediante un método que comprende las etapas posteriores de:

a) Proporcionar elementos de madera de caucho; y

b) Poner en contacto dichos elementos de madera con un agente de acetilación;

en donde el agente de acetilación está en fase de vapor, y en donde dichos elementos de madera acetilada se seleccionan del grupo que consiste en fibras, astillas, partículas, esquirlas y haces de fibras; preferentemente fibras. También se describen elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada son madera de caucho, en donde los elementos de madera acetilada se pueden obtener mediante un método que comprende las etapas posteriores de:

a) Proporcionar elementos de madera de caucho; y

b) Poner en contacto dichos elementos de madera con un agente de acetilación,

en donde el agente de acetilación está en fase de vapor, y en donde dichos elementos de madera acetilada se seleccionan del grupo que consiste en fibras, astillas, partículas, esquirlas y haces de fibras; preferentemente fibras. Además, se describe un método para producir elementos de madera de caucho acetilada, en donde el método comprende las etapas posteriores de:

a) Proporcionar elementos de madera a partir de madera de caucho, en donde dichos elementos de madera se seleccionan del grupo que consiste en fibras, astillas, partículas, esquirlas y haces de fibras; preferentemente fibras; y

b) Poner en contacto dichos elementos de madera con un agente de acetilación;

en donde el agente de acetilación está en fase de vapor.

La invención también se refiere a un método para producir elementos de madera de caucho acetilada de acuerdo con la reivindicación 11.

También se describe un método para producir tableros de acuerdo con la invención, en donde el método comprende las etapas posteriores de:

a) proporcionar elementos de madera acetilada de acuerdo con la invención y un adhesivo; y

b) formar un tablero.

Descripción detallada de la invención

La invención, en un sentido amplio, se basa en la idea sensata de que al menos uno de los deseos antes mencionados se cumple al proporcionar tableros que comprenden elementos de madera de caucho acetilada, que tienen un contenido de acetilo de al menos 17 %.

Además, los inventores descubrieron sorprendentemente que al menos uno de los deseos antes mencionados se cumple al proporcionar tableros que comprenden elementos de madera de caucho acetilada, que se pueden obtener mediante un método que comprende las siguientes etapas de:

a) Proporcionar elementos de madera a partir de madera de caucho, y dichos elementos de madera acetilada se seleccionan del grupo que consiste en fibras, astillas, partículas, esquirlas y haces de fibras; preferentemente fibras; y

b) Poner en contacto dichos elementos de madera con un agente de acetilación, en donde el agente de acetilación está en fase de vapor.

Esto es sorprendente, ya que la acetilación aumenta la hidrofobicidad de la madera. Sin embargo, los inventores han descubierto que los tableros de acuerdo con la invención, en particular los tableros de MDF, satisfacen mejor al menos uno de los deseos mencionados anteriormente. En general, presentan propiedades mecánicas mejoradas, más particularmente una mayor resistencia de unión interna, en comparación con tableros que no comprenden fibras de madera acetiladas.

En modalidades preferidas, los tableros de la invención comprenden elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada se obtienen a partir de madera de caucho, en donde los elementos de madera acetilada tienen un contenido de acetilo de al menos 8 %, preferentemente al menos 17 %, en donde dichos elementos de madera acetilada se pueden obtener mediante un método que comprende las etapas posteriores de: a) Proporcionar elementos de madera de caucho; y

En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera de caucho acetilada como se define en la presente descripción en una cantidad de al menos 50 % en peso, preferentemente al menos el 65 % en peso, con mayor preferencia al menos 80 % en peso, aún con mayor preferencia al menos 90 % en peso, con mayor preferencia al menos 95 % en peso, con la máxima preferencia al menos 99 % en peso, en comparación con el peso total de los elementos de madera comprendidos en el tablero. La cantidad restante de elementos de madera puede comprender elementos de madera de caucho no acetilada. Opcionalmente, la cantidad restante de elementos de madera comprende elementos de madera acetilados y/o no acetilados, que están hechos preferentemente de madera que se selecciona del grupo que consiste en abeto, abeto sitka, pino marítimo, pino silvestre, pino radiata, eucalipto, aliso rojo, Aliso europeo, haya, abedul, pino taeda, pino contorto, pino de brea, pino rojo, pino amarillo del sur, cedro japonés (sugi), cicuta, palma, paulownia, teca, arce, roble, roble blanco y sus combinaciones.

Con la máxima preferencia, esencialmente todos los elementos de madera comprendidos en el tablero de acuerdo con la invención son elementos de madera de caucho acetilada como se define en la presente descripción. En otra modalidad preferida, todos los elementos de madera comprendidos en el tablero de acuerdo con la invención son elementos de madera de caucho acetilada como se define en la presente descripción.

En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera de caucho acetilada que tienen un contenido de acetilo de al menos 17 %, con mayor preferencia de al menos 17,5 %, aún con mayor preferencia de al menos 18 %, aún con mayor preferencia de al menos 19 %, con mayor preferencia todavía de al menos el 20 %, y con la máxima preferencia de al menos el 21 %. En otra modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera de caucho acetilada que tienen un contenido de acetilo superior al 21 %, con mayor preferencia superior al 22 %.

En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera de caucho acetilada con un contenido de acetilo a lo máximo del 35 %. Con mayor preferencia, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera de caucho acetilada que tienen un contenido de acetilo a lo como máximo del 32 %, aún con mayor preferencia a lo máximo del 30 %, con mayor preferencia a lo máximo del 27 %, y con la máxima preferencia a lo máximo del 25 %.

En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera de caucho acetilada que tienen un contenido de acetilo en un intervalo de 17 % a 35 %, con mayor preferencia en un intervalo de 18 % a 32 %, aún con mayor preferencia en un intervalo de 19 % a 30 %, con mayor preferencia todavía en un intervalo de 20 % a 27 %, y con la máxima preferencia en un intervalo de 21 % a 25 %. En otra modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera de caucho acetilada que tienen un contenido de acetilo en un intervalo de 22 % a 23 %.

En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención se selecciona del grupo que consiste en tablero de fibra de densidad media, tablero de fibra de baja densidad, tablero de fibra de alta densidad, tablero de partículas y tablero de virutas. Con la máxima preferencia, el tablero de acuerdo con la invención es un tablero de fibra de densidad media.

En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención se selecciona del grupo que consiste en tableros de fibra de densidad media y tableros de fibra de alta densidad; en donde dicho tablero de fibra de densidad media o tablero de fibra de alta densidad comprende elementos de madera de caucho acetilada que tienen un contenido de acetilo de al menos 14 %, preferentemente de al menos 15 %, con mayor preferencia de al menos 16 %, con la máxima preferencia de al menos 17 %.

En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención se selecciona del grupo que consiste en tableros de fibra de densidad media, tableros de fibra de alta densidad y tableros de virutas; en donde dicho tablero de fibra de densidad media, tablero de fibra de alta densidad o tablero de escamas comprende elementos de madera acetilada que tienen un contenido de acetilo de al menos 16 %, preferentemente de al menos 17 %.

El tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera acetilada que se seleccionan del grupo que consiste en fibras, astillas, partículas, esquirlas y haces de fibras.

Con la máxima preferencia, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada son fibras o haces de fibras, preferentemente fibras. Preferentemente, esencialmente todos los elementos de madera acetilada comprendidos en el tablero de la invención son fibras o haces de fibras, con la máxima preferencia fibras. Con mayor preferencia, todos los elementos de madera acetilada comprendidos en el tablero de la invención son fibras o haces de fibras, con la máxima preferencia fibras. En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada son fibras, y en donde el tablero es un tablero de fibra de densidad media.

En otra modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada son partículas. Preferentemente, esencialmente todos los elementos de madera acetilada comprendidos en el tablero de la invención son partículas. Con mayor preferencia, todos los elementos de madera acetilada comprendidos en el tablero de la invención son partículas. En una modalidad preferida, el tablero de acuerdo con la invención comprende elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada son partículas, y en donde el tablero es un tablero de partículas.

También se describen elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada son madera de caucho, en donde los elementos de madera acetilada se pueden obtener mediante un método que comprende las etapas posteriores de:

a) Proporcionar elementos de madera de caucho; y

b) Poner en contacto dichos elementos de madera con un agente de acetilación,

en donde el agente de acetilación está en fase de vapor.

La acetilación de elementos de madera en donde el agente de acetilación está en fase de vapor se describe en más detalle más abajo. Sin desear que se limite a ninguna teoría, los inventores creen que la acetilación en la fase líquida lixiviará más resinas (de las cuales la madera de caucho contiene típicamente una cantidad significativa) que la acetilación en la fase de vapor. Por lo tanto, se cree que la madera de caucho acetilada en la fase de vapor contiene más contenido de resina original en comparación con la madera de caucho acetilada en la fase líquida.

Las dimensiones típicas de los elementos de madera definidos de acuerdo con la presente invención se dan en la Tabla 1.

Tabla 1

En algunas modalidades, los elementos de madera tienen una longitud de 1,0-75 mm, un ancho de 0,05-50 mm y un grosor de 0,05-25 mm.

Se entiende que el término "elementos de madera" no comprende la madera maciza. Los elementos de madera típicamente tienen una longitud en un intervalo de 1 mm a 120 mm, un ancho en el intervalo de 0,05 mm a 50 mm y un grosor en un intervalo de 0,05 mm a 25 mm.

En una modalidad preferida, los elementos de madera acetilados son astillas de madera, partículas de madera o fibras de madera. Preferentemente, los elementos de madera acetilada de la invención son partículas de madera. Con la máxima preferencia, los elementos de madera acetilada son fibras de madera.

Se debe entender que los elementos de madera de caucho acetilada se pueden obtener de varias maneras. Por ejemplo, la madera de caucho maciza se puede acetilar como se describe en la presente descripción y luego se puede astillar para obtener astillas de madera de caucho acetilada, que luego se pueden refinar para obtener fibras de madera de caucho acetilada. Alternativamente, primero se puede astillar madera de caucho maciza para obtener astillas de madera de caucho. Luego, estas astillas de madera de caucho se pueden acetilar como se describe en la presente descripción y refinar para formar fibras de madera de caucho acetiladas. Como otra alternativa, las astillas de madera de caucho se refinan para formar fibras de madera de caucho, después de lo cual las fibras de madera de caucho se acetilan como se describe en la presente descripción.

Por lo tanto, las fibras de madera de caucho acetiladas se pueden obtener mediante acetilación de fibras de madera de caucho o refinando astillas de madera de caucho acetiladas.

En una modalidad preferida, los elementos de madera de caucho acetilada, preferentemente fibras de madera de caucho acetilada, tienen un contenido de acetilo de al menos 8 %, con mayor preferencia de al menos 10 %, todavía con mayor preferencia de al menos 12 %, aún con mayor preferencia de al menos 14 %, aún con mayor preferencia al menos 15 %, aún con mayor preferencia al menos 16 %, al menos 17 %, al menos 18 %, al menos 19 % o al menos el 20 %, y con la máxima preferencia de al menos el 21 %. En otra modalidad preferida, los elementos de madera de caucho acetilada, preferentemente fibras de madera de caucho acetilada, tienen un contenido de acetilo superior al 21 %, tal como al menos el 22 %.

En una modalidad preferida, los elementos de madera de caucho acetilada, preferentemente fibras de madera de caucho acetilada, tienen un contenido de acetilo a lo máximo del 35 %. Con mayor preferencia, los elementos de madera de caucho acetilada tienen un contenido de acetilo de a lo máximo 32 %, aún con mayor preferencia a lo máximo del 30 %, con mayor preferencia a lo máximo 27 % y con la máxima preferencia a lo máximo 25%.

En una modalidad preferida, los elementos de madera de caucho acetilada de la invención, preferentemente fibras de madera de caucho acetilada, tienen un contenido de acetilo en un intervalo de 8 % a 35 %, con mayor preferencia en un intervalo de 12 % a 32 %, aún con mayor preferencia en un intervalo de 14 % a 30 %, con mayor preferencia todavía en un intervalo de 16 % a 27 %, y con la máxima preferencia en un intervalo de 17 % a 25 %. En otra modalidad preferida, los elementos de madera de caucho acetilada, preferentemente fibras de madera de caucho acetilada, tienen un contenido de acetilo en un intervalo de 22 % a 23 %.

La acetilación de elementos de madera se lleva a cabo generalmente de acuerdo con procesos de acetilación optimizados conocidos en el campo. Estos procesos típicamente usan agentes de acetilación en fase líquida o en fase de vapor.

Preferentemente, los tableros de la invención comprenden elementos de madera acetilados mediante el uso de un agente de acetilación en fase de vapor. Los procesos adecuados para acetilar elementos de madera mediante el uso de un agente de acetilación en fase de vapor se describen en los documentos US 3,403,145; US 5,431,868; US 5,525,721; US 6,376,582. Los agentes de acetilación típicos para uso en estos procesos son anhídrido acético, ácido acético, cloruro de acetilo, cetena y sus mezclas; de los cuales se prefiere el anhídrido acético. El fluido de acetilación inicial tiene preferentemente una composición como se describe en la presente descripción.

En una modalidad preferida, los elementos de madera de caucho se secan antes de la impregnación, preferentemente en un horno. Preferentemente, el secado se lleva a cabo a una temperatura en un intervalo de 80 °C a 130 °C, con mayor preferencia en un intervalo de 90 °C a 115 °C. Preferentemente, el secado de elementos de madera de caucho se lleva a cabo durante una duración de al menos 30 minutos, con mayor preferencia al menos 1 hora. Se debe entender que el tiempo de secado que se requiere puede depender de las dimensiones del elemento de madera que se necesitan secar. Preferentemente, para la madera de caucho maciza el secado se lleva a cabo durante una duración en un intervalo de 8 horas a 25 horas, con mayor preferencia en un intervalo de 12 a 20 horas. Para astillas de madera de caucho o fibras de madera de caucho, el secado se lleva a cabo preferentemente durante una duración en un intervalo de 30 minutos a 4 horas, con mayor preferencia en un intervalo de 1 hora a 3 horas.

En modalidades preferidas, los elementos de madera de caucho se impregnan como se describe en la presente descripción antes de la reacción de acetilación.

Preferentemente, los elementos de madera de caucho se acetilan en la fase de vapor a una temperatura en el intervalo de 150 °C a 220 °C, con mayor preferencia en un intervalo de 180 °C a 205 °C. En modalidades preferidas, los elementos de madera de caucho se acetilan en fase de vapor a una presión en un intervalo de 0 a 6 barg, preferentemente en un intervalo de 1,5 a 4 barg. En modalidades preferidas, los elementos de madera de caucho se acetilan en fase de vapor a presión atmosférica. Preferentemente, los elementos de madera de caucho se acetilan en la fase de vapor durante una duración en un intervalo de 10 minutos a 90 minutos, con mayor preferencia en un intervalo de 15 a 60 minutos.

Preferentemente, después de la reacción de acetilación, el recipiente de reacción que contiene los elementos de madera de caucho acetilada se devuelve a las condiciones ambientales. En modalidades preferidas, los elementos de madera de caucho acetilada se someten luego a una etapa de recuperación química a una temperatura en un intervalo de 130 °C a 220 °C, preferentemente en un intervalo de 150 °C a 200 °C. Preferentemente, la etapa de recuperación química se realiza durante una duración en un intervalo de 20 minutos a 90 minutos, con mayor preferencia en un intervalo de 30 minutos a 60 minutos.

Los procesos preferidos para la acetilación mediante el uso de agentes de acetilación en una fase líquida comprenden las siguientes etapas:

- Proporcionar elementos de madera;

- Controlar y, si es necesario, ajustar el contenido de humedad de los elementos de madera;

- Impregnación de los elementos de madera con fluido de acetilación;

- Someter los elementos de madera impregnados a una o más etapas de calentamiento para efectuar la acetilación de los elementos de madera; y

- Separar los elementos de madera acetilados del exceso de fluido de acetilación.

Los elementos de madera acetilada así obtenidos se pueden procesar directamente (por ejemplo, en el caso de que la fabricación de tableros de acuerdo con la invención, en particular tableros de MDF, que comprenden elementos de madera acetilada se realice en línea con el proceso de acetilación), o se puede procesar (tal como mediante secado o enfriamiento) para su almacenamiento y/o transporte.

Antes de la acetilación, los elementos de madera típicamente se someten a una etapa que permite controlar el contenido de humedad de los elementos de madera. Esto se puede realizar en un proceso continuo o por lotes mediante cualquier método conocido en la industria de la madera. Generalmente, un contenido de humedad conveniente antes de la acetilación es inferior al 15 % en peso. Preferentemente, el contenido de humedad de la madera se lleva a un valor inferior al 8 %, con mayor preferencia en un intervalo de 0,01 % a 5 %, y con la máxima preferencia en un intervalo de 0,5 % a 4 %.

El proceso de acetilación en sí se puede realizar, como se conoce en la técnica, mediante el uso del fluido de acetilación líquido y/o gaseoso. Los agentes de acetilación típicos son anhídrido acético, ácido acético, cloruro de acetilo, cetena y sus mezclas. Se prefiere anhídrido acético como agente de acetilación. Preferentemente, el fluido de acetilación inicial que se usa comprende anhídrido acético.

En una modalidad preferida, el fluido de acetilación inicial comprende anhídrido acético en una cantidad en un intervalo de 70 % en peso a 99 % en peso, con mayor preferencia en un intervalo de 80 % en peso a 95 % en peso, en donde el porcentaje en peso (% en peso) se compara con el peso total del fluido de acetilación inicial. En otra modalidad preferida, el fluido de acetilación inicial comprende ácido acético en una cantidad en un intervalo de 1 % en peso a 30 % en peso, con mayor preferencia en un intervalo de 3 % en peso a 15 % en peso, en donde el porcentaje en peso (% en peso) se compara con el peso total del fluido de acetilación inicial.

En una modalidad particularmente preferida, el fluido de acetilación inicial comprende anhídrido acético y ácido acético. Con mayor preferencia, el fluido de acetilación inicial comprende anhídrido acético en una cantidad en un intervalo de 70 % en peso a 99 % en peso, preferentemente en un intervalo de 80 % en peso a 95 % en peso, y ácido acético en una cantidad en un intervalo de 1 % en peso a 30 % en peso, con mayor preferencia en un intervalo de 3%en peso a 15 % en peso, en donde el porcentaje en peso (% en peso) se compara con el peso total del fluido de acetilación inicial.

Se debe entender que, como resultado de la reacción de acetilación, la composición del fluido de acetilación cambiará durante el proceso, ya que se consume el agente acetilante y de esta manera se forman productos de reacción, por ejemplo, ácido acético. Típicamente, el contacto de los elementos de madera con el fluido de acetilación comprende una etapa de impregnación (tal como con anhídrido acético).

En una modalidad interesante, la etapa de impregnación comprende un proceso de impregnación tipo Bethel. Allí, los elementos de madera que se van a someter a impregnación se colocan en una cámara de vacío y se aplica vacío para extraer aire y/u otros gases (por ejemplo, N<2>) de la madera. A continuación, se añade el fluido de impregnación (por ejemplo, que comprende anhídrido acético) a la cámara al vacío. Después de llenar la cámara con líquido, se puede aplicar una presión generalmente de hasta 250 libras por pulgada cuadrada (psi), preferentemente de 150 psi a 200 psi, en donde 1 psi es 6894, 75 Pa.

Se elimina la presión para que la madera vuelva a estar sometida a la presión atmosférica. Este tipo de proceso se prefiere habitualmente, ya que normalmente debería dar como resultado una carga de impregnación máxima, que se cree que tiene una relación directa con un nivel máximo de acetilo deseado. Se deja que el fluido de impregnación permanezca en contacto con los elementos de madera, bajo las condiciones de la reacción de acetilación (típicamente en una autoclave) durante una duración de generalmente de 1 a 10 horas, con mayor preferencia de 2 a 8 horas, aún con mayor preferencia de 4 a 6 horas. y con la máxima preferencia durante aproximadamente 5 horas.

Sin embargo, en el caso de que la máxima absorción de fluido de acetilación después de la impregnación no sea un objetivo principal, también se pueden usar procesos de impregnación más económicos. Ejemplos de ello, conocidos por el experto en la técnica de la impregnación de madera, son los llamados procesos de Lowry y Rueping. Estos procesos no requieren vacío inicial. En lugar de ello, el fluido de impregnación penetra profundamente en la madera bajo presión. El gas comprimido dentro de la madera se expande cuando se libera la presión, lo que hace que el exceso de conservante salga de la madera.

En modalidades interesantes, la acetilación se lleva a cabo de acuerdo con cualquiera de los procesos de acetilación como se describe en los documentos WO2009/095687, WO2011/95824, WO2012/037481, WO2013/117641, WO2013/139937, o WO2016/00899. Por ejemplo, un proceso preferido para obtener altos contenidos de acetilo es un proceso de tres etapas como se describe en el documento WO2016/008995. Las reacciones de acetilación en fase líquida se llevan a cabo preferentemente a temperaturas en un intervalo de 120 °C a 200 °C, con mayor preferencia en un intervalo de 160 °C a 180 °C. El experto podrá, para un determinado equipo de reactor y en dependencia de la especie de madera a acetilar, optimizar las condiciones de tiempo y temperatura elegidas.

Se debe señalar que para determinar los grados de acetilación de la madera existen dos enfoques diferentes en el campo. Uno se basa en WPG (aumento porcentual de peso). WPG compara una muestra (de madera después de la extracción) antes y después del tratamiento de acetilación y, como resultado, cualquier sustancia añadida (y cualquier residuo aún presente en la madera) aumenta el valor. WPG se explica en la siguiente fórmula: WPG = (M<aumentar>/ M<muestra antes de la reacción>) x 100 %. En la presente descripción M representa masa y M<aumentar>= M<muestra después de la reacción>- M<muestra antes de la reacción>). En la presente descripción, se debe entender que por "reacción" se entiende la reacción de acetilación.

El otro enfoque consiste en medir el contenido de acetilo (AC). Esto viene dado como AC = (M<acetilos>/ M<muestra después de la reacción>) x 100 %. Típicamente se puede usar HPLC (cromatografía líquida de alta presión) para cuantificar las concentraciones de iones acetato resultantes de la saponificación de los grupos acetilo de la madera. A partir de esto, la masa total de los grupos acetilo después de la acetilación se puede tomar como M<acetilos>. En relación con esto, se debe entender que por "muestra después de la reacción" se entiende la muestra que se obtiene después de la reacción de acetilación, pero antes de la reacción de saponificación.

Una forma preferida de determinar la M<acetilos>es como sigue. Las muestras de madera se muelen hasta obtener partículas de madera. De estas muestras se eliminan cantidades de trazas residuales de ácido acético y/o anhídrido acético, mediante lavado con agua y secado posterior a 103 ± 2 °C durante entre 14-24 horas. Después de pesar estas muestras secas, los grupos acetilo se liberan de la madera en forma de iones acetato mediante saponificación con una solución de hidróxido de sodio a temperatura elevada. Esta reacción de saponificación dura 4 horas, con agitación cada 15 minutos. Los iones acetato se cuantifican por medio de cromatografía líquida de alta presión (HPLC), después de calibrar esta HPLC con soluciones estándar de acetato y mediante el uso de butirato de sodio como referencia interna. Así, se obtiene la M<acetilos>.

Se debe entender que M<muestra después de la reacción>se puede determinar simplemente pesando la muestra.

Los diferentes resultados para WPG y AC se pueden explicar con referencia al siguiente ejemplo teórico: se acetila una muestra de, por ejemplo, 1 g de madera y después de la reacción tiene una masa de 1,25 g. Así M<acetilos>es de 0,25 g. El WPG resultante es: (1,25-1,00) /1,00 * 100% = 25%. Calculado como contenido de acetilo, AC es = (1,25-1,00)/1,25 * 100 % = 20 %.

Por lo tanto, se debe tener cuidado de no comparar directamente los grados de acetilación expresados en WPG con los grados de acetilación expresados en AC. En la presente descripción se eligen valores AC para identificar el grado de acetilación.

En relación con esto, se debe entender que la medición del contenido de acetilo de los elementos de madera comprendidos en un tablero se realiza rectificando al menos parte del tablero, y por ejemplo mediante el uso de la caracterización antes mencionada mediante saponificación y HPLC.

También se describe un método para producir elementos de madera de caucho acetilada de acuerdo con la invención, en donde el método comprende las etapas posteriores de:

b) Poner en contacto dichos elementos de madera con un agente de acetilación;

en donde el agente de acetilación está en fase de vapor.

En otro aspecto, la invención se define por las características de la reivindicación 11.

La invención también se define por las características de la reivindicación 12.

También se divulga un método para producir tableros, en donde el método comprende las etapas posteriores de: a) proporcionar elementos de madera acetilada de acuerdo con la invención y un adhesivo; y

b) formar un tablero.

También se divulga un método para producir tableros, preferentemente tableros de MDF, los elementos de madera acetilada tienen un contenido de humedad en un intervalo de 4 % en peso a 8 % en peso en comparación con el peso total de los elementos de madera acetilada. Con mayor preferencia, el contenido de humedad de los elementos de madera acetilada está en un intervalo de 5% en peso a 7 % en peso, aún con mayor preferencia en un intervalo de 5,5 % en peso a 6,5 % en peso. Con la máxima preferencia, el contenido de humedad de los elementos de madera acetilada es aproximadamente el 6 % en peso. Se debe entender que este contenido de humedad se refiere al contenido de humedad directamente antes de preparar el tablero.

El método para producir tableros de fibra de densidad media será generalmente el mismo que se usa convencionalmente para fabricar MDF tradicional. La composición del tablero MDF será generalmente, en porcentajes en peso, 75-92 % de madera, 2-15 % de adhesivo (pegamento), 0-2,5 % de aditivos, preferentemente 0,5-2,5 % de aditivos, y 4-10 % de agua.

El adhesivo generalmente se puede seleccionar entre los mismos tipos de adhesivos que se usan para fabricar MDF convencional. Los adhesivos preferidos se seleccionan del grupo que consiste en resina de fenol-formaldehído, resina de melamina-urea-formaldehído, o adhesivos a base de isocianato entre los cuales diisocianato de metilendifenilo (MDI) y diisocianato de metilendifenilo polimérico (PMDI). Con la máxima preferencia, es que se usen adhesivos a base de MDI.

Los aditivos son opcionales. Se usan en pequeñas cantidades, y para diferentes propósitos. El aditivo que más se usa es la cera, preferentemente parafina, que se añade como cera fundida o en forma de emulsión acuosa. La parafina u otras ceras se añaden principalmente para mejorar las propiedades de hinchamiento del MDF.

Los tableros de MDF se pueden fabricar en un proceso que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar fibras de madera de caucho acetiladas como se define en la presente descripción;

b) poner en contacto dichas fibras de madera de caucho acetiladas con un adhesivo y, preferentemente, un aditivo, preferentemente una cera;

c) secado;

d) verter las fibras sobre una superficie, para formar una estera;

e) preprensado en frío;

f) prensado en caliente;

g) acabado y corte a medida;

h) lijado.

En el procesamiento continuo comercial, la superficie sobre la cual se funden las fibras será generalmente una cinta móvil, y también las etapas adicionales, incluido el prensado, a través de una cinta móvil, por ejemplo, mediante una prensa de doble cinta o un calendario. Sin embargo, es imaginable que la estera se proporcione sobre una cinta que se mueve continuamente y que el prensado se realice en una prensa multidiurna.

Los tableros de MDF que comprenden fibras de madera acetiladas se pueden fabricar de acuerdo con, por ejemplo, los siguientes procesos generales:

a) astillar madera maciza de caucho; acetilar las astillas; refinar la madera acetilada para formar fibras de madera acetiladas; convertir las fibras en un panel de MDF como se describe anteriormente; o

b) trocear madera maciza de caucho, refinarla para formar fibras de madera; acetilar las fibras de madera; convertir las fibras en un panel de MDF como se describe anteriormente.

Una referencia que proporciona información sobre los tableros de partículas, los tableros de hebras orientadas y los tableros de fibras que se fabrican a base de madera acetilada es: el documento WO 2011/095824.

Preferentemente, el tablero, en particular un tablero de MDF, tiene una resistencia de unión interna de al menos 0,8 N/mm<2>, preferentemente al menos 1,0 N/mm<2>, con mayor preferencia al menos 1,2 N/mm<2>, con la máxima preferencia al menos 1,5 N/mm<2>.

Se debe entender que todas las modalidades que se definen en la presente descripción se pueden combinar para describir modalidades adicionales. Cuando en la presente descripción se hace referencia a "la invención", se entiende que es una referencia a las reivindicaciones adjuntas.

La invención se ilustra a continuación con referencia a los siguientes ejemplos no limitativos.

Ejemplos

Ejemplo 1: acetilación de elementos de madera de caucho

Ejemplo 1.1 Acetilación en fase de vapor a presión atmosférica

Las astillas de madera de caucho se secaron en un horno a 105 °C durante 16 h. A continuación, se impregnaron las astillas con el reactivo acetilante mediante el uso del método de acuerdo con Bethel. El agente acetilante era una mezcla de 10 % en volumen de ácido acético y 90 % en volumen de anhídrido acético, en donde el volumen en % se compara con el volumen total del agente acetilante. Después de la impregnación, se eliminó el exceso de líquido y las astillas de madera de caucho impregnadas se transfirieron a un recipiente de reacción. La acetilación se realizó a una temperatura entre 150 °C y 170 °C en condiciones atmosféricas en un período de tiempo de 30 minutos a 120 minutos. Luego se dejó que las astillas se enfriaran antes de analizarlas. De esta manera se obtuvieron astillas de madera de caucho acetiladas con un contenido de acetilo entre 17 % y 20 %. Las astillas de madera de caucho acetilada se refinaron para obtener fibras de madera de caucho acetilada.

Ejemplo 1.2 Acetilación en fase de vapor a presión elevada

En otra prueba, se secaron astillas de madera de caucho en un horno a 105 °C durante 16 h antes de realizar una impregnación tipo Bethel con el agente acetilante. El agente acetilante era una mezcla de 10 % en volumen de ácido acético y 90 % en volumen de anhídrido acético, en donde el volumen en % se compara con el volumen total del agente acetilante. Después del proceso de impregnación se eliminó el exceso de líquido y las astillas de madera de caucho se transfirieron a un recipiente de reacción. El aire fue eliminado y reemplazado por gas nitrógeno (N<2>). Las astillas se acetilaron a 190 °C a una presión de entre 2 y 4 barg en un período de tiempo de entre 15 y 60 minutos. Posteriormente, el recipiente de reacción y su contenido se devolvieron a las condiciones ambientales. Se realizó una etapa de recuperación química a una temperatura entre 150 °C y 200 °C en un período de tiempo de 30 minutos a 60 minutos. Luego se dejó que las astillas se enfriaran antes de analizarlas. De esta manera se obtuvieron astillas de madera de caucho acetiladas con un contenido de acetilo entre 17 % y 25 %, en su mayoría entre 20 % y 25 %. Las astillas de madera de caucho acetilada se refinaron para obtener fibras de madera de caucho acetilada.

Ejemplo 1.3 Acetilación en fase líquida a presión elevada

En otra prueba más, se secaron astillas de madera de caucho en un horno a 105 °C durante 16 h. Las astillas de madera de caucho se transfirieron al recipiente de reacción y el aire se reemplazó por gas nitrógeno (N<2>). Luego, las astillas se impregnaron con el agente acetilante mediante el uso del método Bethel. El agente acetilante era una mezcla de 10 % en volumen de ácido acético y 90 % en volumen de anhídrido acético, en donde el volumen en % se compara con el volumen total del agente acetilante. Después del procedimiento de impregnación, las astillas fueron acetiladas a una temperatura entre 150 °C y 190 °C a una presión entre 2 y 4 barg en un tiempo de entre 15 a 60 minutos. Posteriormente se eliminó el exceso de líquido y se realizó una etapa de recuperación química a una temperatura entre 150 °C y 200 °C en un tiempo de 30 minutos a 60 minutos. Luego, los chips se llevaron a condiciones ambientales antes de analizarlos. De esta manera se obtuvieron astillas de madera de caucho acetiladas con un contenido de acetilo entre 17 y 25 %, en su mayoría entre 20 y 25 %.

Ejemplo 2: preparación de paneles de MDF que comprenden elementos de madera acetilada hechos de madera de caucho

Ejemplo 2.1

Las fibras de madera de caucho acetiladas que se obtienen en el Ejemplo 1,1 o en el Ejemplo 1,2 se mezclaron con resina MDI (6 % en peso) y cera desmoldante (2 % en peso) en la línea de soplado después de la etapa de refinado. El contenido de humedad de las fibras de madera de caucho se controló entre 6-8 % en peso. Paneles de MDF de madera de caucho acetilado con dimensiones 520x560x12 mm3 se formaron manualmente y se prensaron en una prensa de carrera descendente con regulación de distancia. La presión de preprensado fue de 10 bar y la temperatura de prensado fue de 220 °C con un factor de prensado de 10 s/mm. La densidad de los paneles formados fue de 740 kg/m3. Del mismo modo se prepararon paneles de MDF de referencia fabricados a partir de fibras de caucho no acetiladas.

Ejemplo 2.2

A partir de fibras de madera de caucho acetiladas que se obtienen de acuerdo con el Ejemplo 1,2, se fabricaron paneles de acuerdo con el Ejemplo 2,1, con la única diferencia de que se usó un 10 % en peso de cera desmoldante en lugar del 2 % en peso como se menciona en el Ejemplo 2,1. Los paneles de MDF de referencia fabricados a partir de fibras de madera de caucho no acetiladas se prepararon de la misma manera que los paneles de MDF fabricados a partir de fibras de madera de caucho acetiladas.

Ejemplo 3: medición de la resistencia de unión interna de paneles de MDF

La resistencia de la unión interna de los paneles de MDF que se prepararon se probó de acuerdo con el procedimiento descrito en la norma europea EN-319.

La resistencia de la unión interna para los paneles de MDF de madera de caucho acetilado que se prepararon en el Ejemplo 2,1 fue de 1,92 ± 0,2 N/mm2. Para los paneles de MDF de referencia fabricados con madera de caucho que no había sido acetilada como se preparó en el Ejemplo 2,1, la resistencia de la unión interna fue de 1,40 ± 0,2 N/mm2.

La resistencia de la unión interna para los paneles de MDF de madera de caucho acetilado que se prepararon en el Ejemplo 2,2 fue de 1,84 ± 0,2 N/mm2. Para los paneles de MDF de referencia que se fabricaron con madera de caucho que no había sido acetilada como se preparó en el Ejemplo 2,2, la resistencia de la unión interna fue de 1,54 ± 0,2 N/mm2.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tablero que comprende elementos de madera acetilada, en donde los elementos de madera acetilada se obtienen a partir de madera de caucho, en donde dichos elementos de madera acetilada tienen un contenido de acetilo de al menos 17 %, y en donde dichos elementos de madera acetilada se seleccionan del grupo que consiste en fibras, astillas, partículas, esquirlas y haces de fibras; preferentemente fibras;

en donde las fibras tienen una longitud de 1 mm a 5 mm, un ancho de 0,05 mm a 0,1 mm y un grosor de 0,05 mm a 0,1 mm;

las astillas tienen una longitud de 5 mm a 75 mm, un ancho de 5 mm a 50 mm y un grosor de 1,5 mm a 25 mm;

las partículas tienen una longitud de 1,5 mm a 20 mm, un ancho de 0,15 mm a 5 mm y un grosor de 0,15 mm a 5 mm;

las esquirlas tienen una longitud de 5 mm a 75 mm, un ancho de 0,15 mm a 0,5 mm y un grosor de 0,15 mm a 0,5 mm; y

los haces de fibras tienen una longitud de 1,5 mm a 25 mm, un ancho de 0,15 mm a 5 mm y un grosor de 0,15 mm a 5 mm.

2. El tablero de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los elementos de madera acetilada están presentes en una cantidad de al menos 50 % en peso en comparación con el peso total de los elementos de madera comprendidos en el tablero.

3. El tablero de acuerdo con la reivindicación 2, en donde dicho porcentaje de elementos de madera acetilada es al menos 80 % en peso.

4. El tablero de acuerdo con la reivindicación 3, en donde dicho porcentaje de elementos de madera acetilada es al menos 99 % en peso.

5. El tablero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos de madera acetilada tienen un contenido de acetilo a lo máximo del 35 %.

6. El tablero de acuerdo con la reivindicación 5, en donde dicho contenido de acetilo está en un intervalo de 19 % a 30 %.

7. El tablero de acuerdo con la reivindicación 6, en donde dicho contenido de acetilo está en un intervalo de 22 % a 23 %.

8. El tablero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el tablero se selecciona del grupo que consiste en tablero de fibra de densidad media, tablero de fibra de baja densidad, tablero de fibra de alta densidad, tablero de partículas y tablero de virutas; preferentemente tablero de fibra de densidad media.

9. El tablero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde los elementos de madera acetilada son fibras o haces de fibras.

10. El tablero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde los elementos de madera acetilada son fibras, y en donde el tablero es un tablero de fibra de densidad media.

11. Un método para producir elementos de madera de caucho acetilada, en donde el método comprende las etapas posteriores de:

a) Proporcionar elementos de madera de caucho, en donde dichos elementos de madera se seleccionan del grupo que consiste en fibras, partículas, astillas y haces de fibras; preferentemente fibras; y

b) Poner en contacto dichos elementos de madera con un agente de acetilación para obtener elementos de madera de caucho acetilada que tienen un contenido de acetilo de al menos 17 %,

en donde preferentemente el agente de acetilación está en fase de vapor,

12. Un método para producir elementos de madera de caucho acetilada, en donde el método comprende las etapas posteriores de:

a) Proporcionar elementos de madera a partir de madera de caucho, en donde dichos elementos de madera son astillas; y

b) Poner en contacto dichos elementos de madera con un agente de acetilación para obtener elementos de madera de caucho acetilada que tienen un contenido de acetilo de al menos 17 %, en donde preferentemente el agente de acetilación está en fase de vapor;

c) refinar dichos elementos de madera de caucho acetilada para obtener fibras;

en donde las fibras tienen una longitud de 1 mm a 5 mm, un ancho de 0,05 mm a 0,1 mm y un grosor de 0,05 mm a 0,1 mm; y

las astillas tienen una longitud de 5 mm a 75 mm, un ancho de 5 mm a 50 mm y un grosor de 1,5 mm a 25 mm.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en donde dicho contenido de acetilo es a lo máximo del 35 %.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde dicho contenido de acetilo está en un intervalo de 19 % a 30 %.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 14, en donde dicho contenido de acetilo está en un intervalo de 22 % a 23 %.