ES2975160T3 - Composición aglutinante y procedimiento para la fabricación de un material a base de madera así como material a base de madera - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una composición aglutinante para la producción de un material de madera, en particular un material de madera en forma de tablero, a un método para producir dicho material de madera y a un material de madera de este tipo. Para proporcionar una composición aglutinante y un método para producir dicho material de madera y dicho material de madera en el que la velocidad de curado de los aglutinantes de isocianato pueda controlarse y en particular acelerarse de manera específica, en el que la temperatura de curado pueda reducirse en por un lado y mantenido dentro de un intervalo de temperatura predeterminado por otro lado para que pueda controlarse el inicio del curado, permitiendo así un proceso de fabricación seguro, rápido y rentable sin reducir la calidad del producto, se proporciona que la composición aglutinante según La invención para la producción de un material de madera tiene una fase orgánica que comprende al menos un aglutinante de isocianato, una fase acuosa y también un solubilizante para mezclar rápidamente ambas fases y/o para acelerar el curado del aglutinante de isocianato. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composición aglutinante y procedimiento para la fabricación de un material a base de madera así como material a base de madera

La invención se refiere a una composición aglutinante para la fabricación de un material a base de madera, en particular un material a base de madera en forma de tablero, un método para la fabricación de dicho material a base de madera y dicho material a base de madera.

En la fabricación de materiales a base de madera (HWS) se usan diversas composiciones aglutinantes, en particular colas. Dependiendo de la aplicación, se favorecen diferentes composiciones aglutinantes o son particularmente adecuadas. Las composiciones aglutinantes a base de urea/formaldehído han demostrado ser especialmente adecuadas para tableros de madera que posteriormente se usarán en la fabricación de muebles o en el diseño de interiores. Están disponibles en grandes cantidades y los tableros producidos con ellos cumplen los requisitos estándar para este tipo de tableros. Además, estos tableros suelen estar revestidos y sellados con cantos en las superficies estrechas, por lo que es casi seguro que se impide que penetre la humedad.

Para aplicaciones en las que cabe esperar un aumento de la humedad o de la humedad de los componentes vecinos, tales como revestimientos de suelos, se suelen usar colas de urea-formaldehído, posiblemente reforzadas con melamina, en las que las mayores exigencias se tienen en cuenta mediante una mayor cantidad de las composiciones aglutinantes.

Para los tableros derivados de la madera que se usan en zonas con alta humedad o en contacto directo con el agua, han demostrado ser adecuadas las colas de urea-formaldehído reforzadas con resina de melamina, las resinas fenólicas o el difenilmetano diisocianato polimérico (PMDI). Además de la carga hídrica, estas placas suelen estar sometidas a cargas estáticas. Esto se tiene en cuenta en las normas aplicables a los productos mediante pruebas de hinchamiento y de resistencia a la flexión. La madera contrachapada, los tableros aglomerados y los tableros OSB (Oriented Strand Boards), en particular, se usan para las distintas aplicaciones. Estos tableros se usan principalmente en el sector de la construcción para aplicaciones estructurales, en el sector del automóvil y como tableros de instalación.

Aunque en general todos los aglutinantes que no se hidrolizan con la humedad o el agua se pueden usar para los materiales derivados de la madera descritos anteriormente, el difenilmetano diisocianato polimérico ha demostrado ser especialmente adecuado para los tableros OSB. Las razones son la buena resistencia al agua de la composición aglutinante y el hecho de que no contiene formaldehído. Esto es especialmente importante, ya que los tableros OSB se usan normalmente sin recubrimiento y también en cantidades considerables de metros cuadrados en relación con el volumen de la habitación. Si se usan tableros con colas que contengan formaldehído, esta combinación puede provocar problemas con respecto a las emisiones de formaldehído a pesar de que se respete el valor límite.

Sin embargo, el diisocianato de difenilmetano polimérico presenta una grave desventaja con respecto a los demás aglutinantes, ya que su reactividad apenas puede controlarse mediante el uso de endurecedores. Esto es especialmente desventajoso con los tableros de madera más gruesos. Mientras que con otros sistemas de aglutinantes o colas pueden conseguirse aumentos de producción significativos usando diferentes cantidades de al menos un endurecedor en las capas superior e intermedia, esto no es posible con el diisocianato de difenilmetano polimérico.

Además, para el curado del diisocianato de difenilmetano polimérico se requiere una temperatura de unos 100 °C, de tal modo que en el caso de materiales gruesos a base de madera, el curado sólo se produce en el centro del material a base de madera cuando también allí se alcanza esta temperatura. Por lo tanto, una desventaja significativa en este caso es que no existe una opción de control eficaz para diferentes grosores de tablero y se requiere un largo tiempo de procesamiento a alta temperatura debido al lento curado dentro del material a base de madera.

Aunque se sabe que en general el curado del diisocianato o del isocianato de difenilmetano polimérico puede ser acelerado con polioles o también con aminas, la reacción tiene lugar entonces ya a temperatura ambiente, lo que en la producción de materiales derivados de la madera conduce a sistemas que ya no pueden controlarse o al menos a un curado previo y, por lo tanto, a un mayor uso de cola. Esto conlleva un aumento de los costes de producción y, al mismo tiempo, una reducción de la calidad del producto. Este tipo de curado también es muy desventajoso durante los periodos de inactividad del sistema, ya que entonces debe desecharse toda la cantidad de cordones encolados que se producen desde el encolado hasta la prensa.

Del documento ES 102007062 316 A1 ya es conocida una composición anhidra que comprende grupos isocianato como alternativa para los sistemas de curado por humedad con un componente NCO, pudiéndose curar la composición divulgada sin un componente isocianato-reactivo. La composición tiene un "prepolímero NCO", que se produce por la reacción de un poliol éster con un isocianato. Además, la composición comprende al menos una sal de amonio cuaternario como catalizador y aproximadamente la misma cantidad de al menos un compuesto con grupos epóxido como cocatalizador.

En el documento WO 00/46306 A1 se describe un sistema para acelerar el curado de colas de urea-formaldehído. En ella, se añade di(fenil isocianato) de metileno (MDI) a la cola con un catalizador en cantidades de hasta el 1,9 % en peso para acelerar el proceso de curado. Los catalizadores son una variedad de compuestos a base de sales de estaño y/o de aminas. Estos sistemas se ofrecen bajo el nombre comercial DABCO al que se añaden diversos sufijos numéricos.

El documento CN 108929636 A divulga un adhesivo compuesto de madera altamente eficaz para juguetes educativos y, por lo tanto, se relaciona con el campo técnico de los adhesivos para madera. El adhesivo divulgado debe tener una buena fuerza adhesiva, resistencia al agua y adherencia, así como una fluidez relativamente baja. Para ello, el adhesivo compuesto de madera está compuesto de componentes con 70-90 partes de vidrio soluble, 5-15 partes de ácido dodecilbenceno sulfónico, 30-45 partes de poliisocianato de polifenilpolimetileno, 8-14 partes de ácido etilendiaminotetraacético, 5-12 partes de metacloruro sódico, 5-12 partes de cola de soja, 2-5 partes de agente retardante de la llama, 2-5 partes de repelente al agua, 2-8 partes de una carga y 20-40 partes de agua desionizada, cada una en partes en peso.

La invención se basa en el objetivo técnico de proporcionar una composición aglutinante para la fabricación de un material a base de madera, en particular un material a base de madera en forma de tablero, un método para la fabricación de dicho material a base de madera y material a base de madera de este tipo, en el que la velocidad de curado de los aglutinantes de isocianato puede controlarse específicamente y, en particular, acelerarse, en el que se puede reducir la temperatura de curado puede, por una parte, y se la puede mantener dentro de un intervalo de temperatura predeterminado, por otra, de tal modo que pueda controlarse el inicio del curado, permitiendo así un proceso de fabricación seguro, rápido y rentable sin reducir la calidad del producto.

La composición aglutinante según la invención para la fabricación de un material a base de madera, en particular un material a base de madera en forma de tablero, comprende una fase orgánica que contiene al menos un aglutinante de isocianato, una fase acuosa y también un solubilizante para mezclar rápidamente las dos fases y/o para acelerar el curado del aglutinante de isocianato, en el que el solubilizante es una o más sustancias del grupo formado por el ácido N,N-naftaleno sulfónico, el ácido dodecano sulfónico o el dietilbencilsulfosuccinato sódico o la sal sódica respectiva y la proporción del solubilizante está comprendida entre el 0,05 % y el 1,0 % con respecto a la masa del aglutinante de isocianato.

Además, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un material a base de madera, en particular un material a base de madera en forma de tablero, que comprende al menos los pasos de producir y/o proporcionar un material de fibra y/o de viruta, añadiendo posteriormente una composición aglutinante, en particular una composición aglutinante según la invención, al material de viruta, en donde la composición aglutinante comprende una fase orgánica, que comprende al menos un aglutinante de isocianato, y una segunda fase acuosa que no es completamente miscible con la fase orgánica, así como un solubilizante para un mezclado rápido y/o para acelerar el curado del aglutinante de isocianato, en el que el solubilizante comprende una fase orgánica que no es completamente miscible con la fase orgánica y una segunda fase acuosa que no es completamente miscible con el aglutinante de isocianato, fase que no es completamente miscible con la fase orgánica, y un solubilizante para mezclar rápidamente y/o para acelerar el curado del aglutinante de isocianato, comprendiendo el solubilizante una o varias sustancias del grupo formado por el ácido N,N-naftaleno sulfónico, el ácido dodecano sulfónico o el ácido dodecano sulfónico, el ácido dodecano sulfónico o el dietilbencilsulfosuccinato sódico o la sal sódica respectiva, y la proporción del solubilizante está comprendida entre el 0,05 % y el 1,0 % con respecto a la masa del aglutinante de isocianato, y finalmente formar el material a base de madera a partir del material de virutas encoladas, en particular producirlo prensando el material de virutas encoladas para formar un material a base de madera en forma de tablero.

El material a base de madera según la invención, en particular producido conforme al procedimiento según la invención, presenta al menos un material de viruta y al menos una composición aglutinante curada, en particular una composición aglutinante según la invención, en al menos una capa del material a base de madera, en la que la composición aglutinante contiene al menos un aglutinante de isocianato aglutinado y/o curado y un solubilizante para mezclado rápido y/o para acelerar el curado del aglutinante de isocianato, en el que el solubilizante es una o más sustancias del grupo formado por el ácido N,N-naftaleno sulfónico, el ácido dodecano sulfónico o el dietilbencilsulfosuccinato sódico o la sal sódica respectiva y la proporción del solubilizante está comprendida entre el 0,05 % y el 1,0 % con respecto a la masa del aglutinante de isocianato.

Por último, la invención se refiere al uso de una composición aglutinante según la presente invención con un solubilizante para la fabricación de un material a base de madera, en particular un material a base de madera en forma de tablero.

El uso de un solubilizante en una composición aglutinante de un material a base de madera permite de una manera especialmente ventajosa controlar específicamente la reactividad y, por lo tanto, lo mismo la velocidad de curado que la temperatura de inicio del curado de un aglutinante de isocianato. La invención también permite de forma ventajosa acelerar el curado del aglutinante de isocianato y en particular del PMDI de una manera dirigida o iniciar la reacción a una temperatura más baja. En particular, la temperatura de inicio puede fijarse de tal modo que la reacción no comience a las temperaturas que suelen estar presentes después de que el material de viruta se haya secado durante el encolado, normalmente alrededor de 40 °C.

Los inventores han podido constatar que durante el curado del aglutinante de isocianato y PMDI en particular, una reacción preferida es la formación de poliureas por reacción con agua, donde el aglutinante de isocianato y PMDI en particular también pueden reaccionar con otros protones de azida de la matriz de madera (celulosa, hemicelulosa y lignina). Sin embargo, las reacciones de la fase orgánica con el agua son más difíciles debido a la diferente polaridad. Por ejemplo, es posible recubrir PMDI con agua sin observar una reacción significativa en la interfaz. Esta inmiscibilidad significa que la reacción entre el aglutinante de isocianato y el agua sólo comienza a temperaturas en torno a los 100 °C con una velocidad de reacción elevada, por lo que el agua tiene entonces la ventaja sobre otros posibles socios de reacción de que el vapor de agua tiene una gran movilidad y las razones estéricas no representan un obstáculo para la reacción. De este modo, las ventajas de la invención pueden lograrse mediante un solubilizante que favorezca la mezcla o la emulsificación de las dos fases.

Debido a la reacción del aglutinante de isocianato con los grupos hidroxilo durante el curado, no se pueden usar como solubilizantes un gran número de tensioactivos no iónicos, ya que éstos suelen tener dichos grupos hidroxilo, tales como los glicoles o los fenoles. Los tensioactivos no iónicos a base de azúcar también se descartan por las mismas razones.

Dado que el solubilizante sólo interviene en pequeña medida, y preferentemente no lo hace en absoluto, en la reacción del aglutinante de isocianato durante el curado, ventajosamente el solubilizante sólo se requiere en pequeñas cantidades, de tal modo que no influye negativamente en las propiedades tecnológicas posteriores del material a base de madera y, en particular, de los tableros. Esto se debe, en particular, al hecho de que el solubilizante se usa generalmente en una cantidad inferior en una o dos potencias de diez a la de un endurecedor comúnmente usado en el estado de la técnica. Además, el uso del solubilizante permite la fabricación de un material a base de madera en forma de tablero, en particular con un dispositivo de prensado continuo, en el que esta fabricación puede tener lugar alrededor de un 10 % más rápido debido al solubilizante. Por tanto, el solubilizador permite una producción rápida, rentable y selectiva de materiales derivados de la madera de alta calidad.

Se entiende por composición aglutinante una composición destinada a la adición y la unión del material de viruta para un material a base de madera, en la que la composición aglutinante se forma preferentemente de tal manera que pueda producirse un material a base de madera exclusivamente a partir del material de viruta y la composición aglutinante. En principio, sin embargo, también es posible añadir otros componentes, tales como aditivos y cargas, al material a base de madera. La composición aglutinante puede estar ya lista para su uso y/o estar formada por un único componente.

Alternativamente, sin embargo, la composición aglutinante también puede formarse a partir de varios componentes proporcionados por separado, en particular a partir de dos componentes, que sólo se juntan y mezclan antes o durante el uso. En particular, la fase orgánica puede ser un componente y la fase acuosa el otro componente, por lo que el solubilizante está contenido preferentemente en la fase acuosa. Además, sin embargo, también es concebible que el solubilizante se proporcione como una sal o disuelto como un componente adicional, en particular un tercer componente y/o que sólo se añade para su uso. La composición aglutinante lista para usar, formada por uno o más componentes ya mezclados, suele denominarse pegamento o resina, y la aplicación del aglutinante al material de viruta se denomina encolado.

Además, es particularmente concebible que los diversos componentes de la composición aglutinante sólo se unan en la superficie del material que hay que unir, en particular el material de viruta, en el que preferentemente un primer componente, en particular una fase acuosa y/o el solubilizante, se introduce primero en y/o sobre el material de viruta y a continuación se añade la fase orgánica con el al menos un aglutinante de isocianato.

El material a base de madera puede ser, en principio, cualquier material, la mayoría del cual, preferentemente aparte de la composición aglutinante, está formado por al menos un 90 % de madera, fibras vegetales y/o un material producido a partir de las mismas mediante la unión de una pluralidad de piezas de este material con una composición aglutinante. Preferentemente, se trata de al menos un material de viruta. En principio, el material a base de madera puede tener cualquier forma, aunque se prefieren los materiales a base de madera en forma de tablero y, en particular, los tableros que contengan lignocelulosa y/o fibra, los tableros de virutas y/o los tableros de virutas gruesas.

En principio, el material de viruta puede estar compuesto por cualquier tipo de virutas y/o fibras vegetales y, preferentemente, está formado esencialmente por virutas vegetales. El material de viruta es preferentemente de madera. El material de viruta se compone preferentemente de virutas largas y/o gruesas, especialmente para la producción de tableros de virutas orientadas (OSB). Las astillas de madera producidas o suministradas para la producción de un aglomerado grueso pueden tener una longitud de entre 50 y 200 mm, preferentemente de 70 a 180 mm, más preferentemente de 90 a 150 mm; una anchura de entre 5 y 50 mm, preferentemente de 10 a 30 mm, más preferentemente de 15 a 20 mm; y un espesor de entre 0,1 y 2 mm, preferentemente de entre 0,3 y 1,5 mm, más preferentemente de entre 0,4 y 1 mm. En el caso del aglomerado, los tamaños del aglomerado para la capa superior y/o central se sitúan preferentemente entre < 1 mm y aprox. 30 mm.

Aunque el moldeado del material a base de madera puede realizarse en principio de cualquier manera deseada, se realiza preferentemente como un proceso continuo, en particular extendiendo el material de virutas encoladas sobre un dispositivo transportador, en particular sobre una cinta transportadora, y presionando el material de virutas encoladas contra el material a base de madera. El moldeado del material a base de madera y, en particular, el prensado se efectúa preferentemente a alta presión y/o a alta temperatura, preferentemente a 150 °C como mínimo, de manera particularmente preferente entre 170 °C y 220 °C y muy particularmente entre 180 °C y 220 °C.

En particular, se prefiere que el material de aglomerado encolado se extienda alternativamente en sentido longitudinal y transversal a la dirección de fabricación en aparatos de extensión para la fabricación de un aglomerado grueso, de tal modo que el material de aglomerado se disponga transversalmente, de manera particularmente preferente en al menos tres capas, en particular una capa de cubierta inferior, una capa intermedia y una capa de cubierta superior. La dirección de esparcimiento de las capas de cubierta inferior y superior es preferentemente la misma y/o difiere de la dirección de extensión de la capa central. En particular, la dirección de extensión de la capa central se desvía de la dirección de extensión de las dos capas de cubierta. En general, la estructura del material a base de madera y, en particular, de un material a base de madera en forma de tablero es preferentemente multicapa.

En principio, el material a base de madera puede tener una estructura homogénea en todas las direcciones espaciales, pero preferentemente una estructura multiestrato o multicapa y de manera particularmente preferente en diferentes capas, de manera particularmente preferente a lo largo de una dirección espacial y de manera particularmente preferente en relación con el espesor del material a base de madera. Las capas individuales pueden diferir entre sí en particular en su grosor, su densidad, la orientación del material de viruta, la composición del material de viruta, las dimensiones del material de viruta, la proporción de la composición aglutinante contenida y/o la composición química de la composición aglutinante.

La fabricación del material de virutas se produce preferentemente pelando madera en rollo descortezada, preferentemente madera blanda, en sentido longitudinal y/o mediante cuchillas giratorias. También es preferible secar el material de viruta fabricado a altas temperaturas antes de añadir el aglutinante, en particular para reducir el contenido de humedad natural del material de viruta. El contenido de humedad del material de viruta después del secado es particularmente preferente por debajo del 10 % y especialmente preferente por debajo del 7 % para evitar la división durante el prensado posterior debido a la fuerte formación de vapor.

La adición de la composición aglutinante al material de viruta es preferentemente un encolado de al menos una parte y preferentemente todo el material de viruta como material de partida para el material a base de madera. La composición aglutinante también se aplica preferentemente al material de viruta de forma finamente distribuida. Alternativamente, es concebible que se aplique primero un primer componente de la composición aglutinante y después el segundo componente. La cantidad de la composición aglutinante, en particular en el caso del uso de PMDI como aglutinante, es preferentemente de 1 a 10 % en peso, de manera particularmente preferente de 2 a 7 % en peso, en particular 3 % en peso en relación con la cantidad total del material de viruta.

En el caso del material a base de madera según la invención, la composición aglutinante está preferentemente curada después por completo de su fabricación, en particular preferentemente el aglutinante de isocianato ha reaccionado con el agua de la fase acuosa para formar ácidos carbámicos y/o además para formar las aminas y/o poliureas correspondientes. La composición aglutinante curada consiste preferentemente en poliureas, el solubilizante y/u otros componentes de la fase orgánica y/o acuosa.

Según la invención, la composición aglutinante comprende al menos un aglutinante de isocianato. En principio, la composición aglutinante puede tener un solo aglutinante o una mezcla de varios aglutinantes, en particular en función de las propiedades deseadas del material a base de madera fabricado, pudiendo ser los otros aglutinantes también aglutinantes de isocianato o cualquier otro aglutinante. La proporción de todos los aglutinantes, en particular el aglutinante de isocianato, en la composición aglutinante está preferentemente entre el 60 % y el 99 %, de manera particularmente preferente al menos el 70 % y muy de manera particularmente preferente al menos el 85 %. La proporción de agua o la proporción de la fase acuosa en la composición aglutinante está preferentemente entre el 0 % y el 15 %, de manera particularmente preferente entre el 0,01 % y el 10 % y de manera muy particularmente preferente entre el 0,5 % y 8 el %.

Según la invención, la composición aglutinante tiene al menos un solubilizante, de manera preferente exactamente uno, aunque en principio también es concebible usar al mismo tiempo varios solubilizantes químicamente diferentes. El solubilizante según la invención permite básicamente una mejor mezcla y/o la formación de una emulsión de la fase acuosa con la fase orgánica, en particular con el aglutinante de isocianato, por lo que el agua es entonces de forma particularmente preferente el reactivo para el curado del aglutinante. En consecuencia, el solubilizante preferentemente permite o promueve la disolución o mezcla de la fase acuosa y la fase orgánica, por lo que los reaccionantes de la reacción de curado del aglutinante entran en contacto directo y puede tener lugar una reacción del agua con el isocianato. Esto facilita acelerar el curado de la composición aglutinante de forma controlable.

Aunque el solubilizante acelera la reacción de curado del aglutinante de isocianato, es preferible que el solubilizante en sí no participe directamente en la reacción y/o actúe catalíticamente durante el curado del aglutinante de isocianato. En particular, el solubilizante se selecciona preferentemente de tal manera que no intervenga en la activación del grupo isocianato del aglutinante y/o no se consuma durante el curado de la composición aglutinante. El solubilizador permite reducir la temperatura de reacción necesaria y/o el tiempo de reacción, así como controlar la cinética de la reacción. Preferentemente, existe una relación lineal entre el tiempo de gelificación o la duración del endurecimiento y la cantidad de solubilizante usada.

Según la invención, el solubilizante no tiene grupos hidroxilo y, en particular, no tiene grupos hidroxilo ácidos y/o alcohólicos que podrían hacer que el solubilizante participara como reactivo en la reacción de curado del aglutinante de isocianato y quedara ligado en el proceso, de tal modo que ya no estaría disponible como solubilizante. Además, el solubilizante es preferentemente iónico, sobre todo porque los solubilizantes no iónicos suelen ser reactivos con el aglutinante de isocianato. En particular, deben evitarse los solubilizantes que contengan grupos no iónicos y/o hidroxilos, ya que suelen provocar el endurecimiento del aglutinante inmediatamente después de la adición y/o a temperaturas excesivamente bajas, lo que da lugar a propiedades de proceso no deseadas y/o a un aumento de las necesidades de aglutinante.

Las fases acuosa y orgánica generalmente no son completamente miscibles, preferentemente sólo ligeramente miscibles y de manera particularmente preferente no miscibles excepto en cantidades muy pequeñas. En consecuencia, la composición aglutinante, al menos en el momento en que la composición aglutinante se añade a un material de viruta, es preferentemente una mezcla multifásica y/o una emulsión, que puede ser a la vez estable a largo plazo y se puede segregarse de nuevo con el tiempo.

Aunque la composición aglutinante según la invención puede comprender cualquier solubilizante, se prefiere que el solubilizante sea una sustancia interfacialmente activa y/o que reduzca la tensión interfacial entre la fase acuosa y la fase orgánica para permitir una mezcla más rápida y/o mejor de las dos fases. Una configuración preferente de la composición aglutinante según la invención prevé además que el solubilizante comprenda un tensioactivo iónico, preferentemente a base de compuestos orgánicos y de manera particularmente preferente aromáticos, y es particularmente preferente un tensioactivo de este tipo.

Según la invención, el solubilizante comprende un derivado o una sal de ácido sulfónico y, preferentemente, el solubilizante es un derivado o una sal de ácido sulfónico. Por consiguiente, el solubilizante es preferentemente una sal orgánica y/o preferentemente tiene un rango polar y otro no polar. La región no polar está formada preferentemente por hidrocarburos alifáticos y, en particular, por alcanos o por radicales alquilo, siendo preferible un radical alquilo de cadena larga y/o esencialmente no ramificado. La región polar tiene preferentemente un grupo sulfonato, un grupo carboxilo, un grupo éster, un grupo ceto y/u otro grupo funcional rico en oxígeno.

Preferentemente, el solubilizante es una sustancia iónica y, en particular, preferentemente tiene un anión orgánico, que puede tener una carga simple o múltiple. Por consiguiente, el solubilizante tiene preferentemente al menos un contraión y, de manera particularmente preferente, exactamente un contraión y/o varios contraiones químicamente idénticos. También es preferible que el contraión sea un catión, especialmente cargado positivamente. Además, el catión es particularmente preferente un catión de metal alcalino y especialmente preferente un ion sodio. Por consiguiente, el solubilizante es preferentemente una sal sódica o está presente en forma de sal sódica. Alternativamente, el solubilizante también puede estar disuelto, en particular como sal sódica disuelta.

Según la invención, la composición aglutinante tiene uno o más solubilizantes del grupo que consiste en ácido N,N-naftaleno sulfónico, ácido dodecano sulfónico o dietilbencil sulfosuccinato sódico y/o la sal sódica respectiva, en particular N,N-naftaleno sulfonato, dodecano sulfonato o sulfosuccinato sódico, que también se conoce como éster bis-2-etilhexílico de ácido sulfosuccínico o docusato sódico.

Aunque cualquier aglutinante de isocianato puede estar presente en la composición aglutinante y preferentemente forma su aglutinante principal, se prefiere que el aglutinante de isocianato comprenda diisocianato de difenilmetano polimérico (PMDI) y en particular sea diisocianato de difenilmetano polimérico. Lo más preferente es que el diisocianato de difenilmetano sea el único aglutinante de isocianato y, más preferentemente en general, el único aglutinante de la composición aglutinante. En principio, sin embargo, el uso de, por ejemplo, tolueno-2,4-diisocianato (TDI), diisocianato de hexametileno (HDI), metilendifenildiisocianato (MDI), meta-tetrametilxilileno diisocianato (TMXDI), diisocianato de isoforona (IPDI) y/o 4,4-diisocianatodiciclohexilmetano (H12MDI) u otro isocianato son concebibles como aglutinantes de isocianato individualmente o en combinación, en particular con diisocianato de difenilmetano polimérico (PMDI).

Según un perfeccionamiento ventajoso de la composición aglutinante según la invención, la composición aglutinante no contiene formaldehído y/o no libera formaldehído antes, durante o después del curado, lo que la hace especialmente adecuada para su uso en interiores.

Para conseguir un buen efecto del solubilizante, de manera preferente éste es altamente soluble en agua y/o fácilmente dispersable en agua. El solubilizante se usa preferentemente o se prepara en una solución acuosa o en una dispersión en agua con una fracción de masa preferentemente de al menos el 25 %, de manera particularmente preferente de al menos el 50 %, muy de manera particularmente preferente de al menos el 60 % y de manera particularmente preferente de al menos el 70 % y se añade a continuación a la composición aglutinante, a la fase acuosa de la composición aglutinante y/o al material de viruta.

En principio, es posible una proporción del solubilizante de entre el 0,01 % y el 5 % o entre el 0,02 % y el 2 % basada en la masa del aglutinante de isocianato. Sin embargo, según la invención, la proporción de solubilizante está comprendida entre el 0,05 % y el 1,0 % con respecto a la masa del aglutinante de isocianato. En una configuración ventajosa de la composición aglutinante según la invención, la proporción de solubilizante es del 0,1 % al 0,5 % basada en la masa del aglutinante de isocianato. La cantidad de solubilizante añadido a la composición aglutinante es esencial para controlar la velocidad de reacción del aglutinante de isocianato y/o el curado del aglutinante. Alternativa o adicionalmente, la temperatura se puede controlar fijando o ajustando la temperatura.

Un perfeccionamiento preferente del método según la invención para la fabricación de un material a base de madera prevé que la composición aglutinante se añada al material de viruta para al menos una capa y preferentemente todas las capas del material a base de madera en forma de una adición de dos componentes separados de la composición aglutinante, en la que un componente es la fase orgánica que comprende el aglutinante de isocianato y el otro componente es la fase acuosa y/o una emulsión de parafina en la que está contenido, en particular disuelto, el solubilizante. El solubilizante se añade aún preferentemente a la fase acuosa o a la emulsión de parafina como solución altamente concentrada con una fracción másica de solubilizante de al menos el 70 %. También es preferente que ambos componentes de la composición aglutinante se unan en la superficie del material de viruta. Además o alternativamente, uno de los componentes, en particular la fase acuosa y/o el solubilizante, también se pueden añadir primero al material de viruta y, en particular, aplicarse uniformemente a su superficie y, a continuación, se puede añadir el segundo componente, en particular el aglutinante de isocianato o la fase orgánica. Esto se realiza preferentemente en un tambor de cola o en una mezcladora de artesa. Alternativamente, también es posible que la composición aglutinante formada por al menos dos y preferentemente exactamente dos componentes sólo se combine inmediatamente antes de ser añadida al material de viruta, preferentemente mezclando entre sí la fase orgánica y la fase acuosa, en particular con el solubilizante. Esto puede hacerse antes del tambor de cola o del mezclador de artesa con la ayuda de un mezclador estático, por ejemplo.

Según la invención, el material a base de madera tiene al menos una capa, siendo ventajosa una estructura en varias capas y en particular en al menos tres capas, en particular una capa de cubierta inferior, una capa intermedia y una capa de cubierta superior. Además, preferentemente al menos una de las capas, preferentemente la capa intermedia, tiene una composición aglutinante con un solubilizante y al menos otra capa, preferentemente la capa de cubierta inferior o la capa de cubierta superior, y de manera particularmente preferente la capa de cubierta inferior y la capa de cubierta superior, tienen una composición aglutinante sin solubilizante. En general, se prefiere que sólo una única capa, en particular una capa central, o sólo todas las capas dispuestas en el interior del material a base de madera y/o que no formen una capa de cubierta tengan una composición aglutinante con un solubilizante.

Por último, una configuración ventajosa del material a base de madera según la invención tiene una estructura con al menos tres capas, en particular al menos una capa de cubierta inferior, una capa intermedia y una capa de cubierta superior, en la que al menos dos de las capas, preferentemente incluyendo la capa intermedia, y de manera particularmente preferente todas las capas tienen una composición aglutinante con un solubilizante, en la que la cantidad de solubilizante en la capa intermedia es mayor que en las capas de cubierta. Se puede usar una proporción diferente del solubilizante para tener en cuenta las diferentes tasas de entrada de calor, especialmente al prensar tableros a base de madera, y garantizar así un curado particularmente uniforme del aglutinante en todo el espesor del material a base de madera. La proporción de solubilizante aumenta preferentemente de las capas de cubierta a las capas del centro del material a base de madera. Preferentemente, la proporción de solubilizante en una capa intermedia está comprendida entre el 5 % y el 500 %, de manera particularmente preferente entre el 10 % y el 200 % y más preferentemente entre el 20 % y el 100 % superior a la proporción de solubilizante en una capa de cubiertar, en particular en ambas capas de cubierta.

La invención se explica más detalladamente a continuación sobre la base de varias pruebas comparativas y en forma de ejemplos de realización.

Ejemplo de realización1:

En un tubo de ensayo, se disponen 20 ml de agua que contiene una cantidad de un solubilizante especificado en la Tabla 1 con la misma cantidad de difenilmetano diisocianato polimérico (PMDI), un aglutinante de isocianato, como fase orgánica. Como solubilizantes se usan las sales sódicas del ácido N,N-naftaleno sulfónico y del ácido dodecano sulfónico, así como el sulfonato de dodecilbenceno como sal sódica y el sulfosuccinato de dietilbenceno y sodio. A continuación, el tubo de ensayo se transfiere a un baño de agua, que se lleva a la temperatura especificada en la columna 4 de la Tabla 1 usando una placa calefactora situada debajo. El tiempo de gelificación se determina a intervalos regulares sumergiendo una varilla de vidrio en el PMDI. Se consideró que se había alcanzado el tiempo de gelificación cuando el PMDI tenía una consistencia sólida y desmenuzable en lugar de una consistencia líquida al sumergirse.

Cuadro 1: Pruebas comparativas con y sin diferentes solubilizantes

Se ha demostrado que la adición de un tensioactivo iónico como solubilizante reduce significativamente el tiempo de gelificación. Esto es particularmente notable a una concentración del 0,5 % de tensioactivo iónico sobre PMDI. Los tensioactivos iónicos basados en compuestos aromáticos como sal sódica, tal como la sal sódica del ácido N,N-naftaleno sulfónico, son especialmente eficaces. El curado del PMDI puede controlarse con precisión mediante la adición variable de tensioactivos iónicos como solubilizantes y, por lo tanto, también como catalizadores. A temperatura ambiente o ligeramente superior, casi no se detecta catálisis. Un aspecto especialmente positivo es que los tensioactivos tienen muy buena solubilidad en agua y, por tanto, se pueden usar en el sistema como solución muy concentrada (concentración > 70 % en peso). Esto es especialmente relevante en la capa intermedia de un material multicapa a base de madera, ya que normalmente no se añade agua adicional durante el proceso de encolado. A continuación, puede añadirse allí el catalizador, por ejemplo en forma de emulsión de parafina. El tensioactivo puede añadirse al material de viruta o a los filamentos o al PMDI en cualquier momento del proceso de fabricación. La dosificación en el tambor de cola (bobina) es el método preferido.

Ejemplo de realización 2:

Pilotes de haya se colocan en una solución al 0,5 % en peso de sal sódica de ácido N,N-naftaleno sulfónico en agua durante una hora con el lado que se usará posteriormente para el encolado. A continuación, se fijan a un segundo pilote, al que se ha aplicado diisocianato de difenilmetano (PMDI) en una cantidad aproximada de 100 g/m2 , usando un tornillo y una llave dinamométrica con idéntica fuerza. También se prueban muestras comparativas sin sal sódica de ácido N,N-naftalenosulfónico, que sólo se colocaron en agua. A continuación, las muestras se almacenan en una cabina de secado a 80 °C. Las muestras y las muestras comparativas se toman al cabo de 10, 20, 30 y 40 minutos. Estas muestras se enfrían rápidamente a temperatura ambiente y, a continuación, se determina la resistencia a la tracción transversal con una máquina de ensayos.

Tabla 2: Pruebas de resistencia a la tracción transversal con y sin solubilizante

Tal como se puede ver en la Tabla 2, la variante con el solubilizador reacciona antes que la variante sin el catalizador. Con un tiempo de curado de 40 minutos, el efecto ya no es tan pronunciado.

Ejemplo de realización 3:

En la fabricación de OSB (Oriented Strand Board), la sal Na del ácido N,N-naftaleno sulfónico se añade a una composición aglutinante que contiene el aglutinante de isocianato difenilmetano diisocianato polimérico (PMDI) en una cantidad del 0,5 % en peso basada en la masa del PMDI como solubilizante y catalizador. La composición aglutinante está destinada al encolado del material de viruta de una capa central del tablero OSB. El solubilizante y el catalizador se añaden como solución acuosa mediante un mezclador estático inmediatamente antes de pegar el material de viruta, por lo que la relación de volumen entre la fase orgánica y la fase acuosa añadida es de 1:0,4.

No se añade ningún solubilizante a la fase orgánica que contiene PMDI de la composición aglutinante, destinada a pegar el material de viruta de las capas de cubierta. A continuación, el material de viruta respectivo se rocía con las dos composiciones aglutinantes en el tambor de encolado y se lleva a una prensa Conti después de extenderlo para un tablero de 18 mm. La velocidad aumentó gradualmente un 10 % en comparación con la producción sin catalizador. No se observaron grietas ni otros problemas durante la producción. Al comprobar los valores tecnológicos (resistencia a la tracción transversal, hinchamiento), no se encontraron diferencias en comparación con la producción a velocidad estándar.

Ejemplo de realización 4:

Se usa un solubilizante, en particular la sal Na del ácido N,N-naftaleno sulfónico, en las capas de cubierta e intermedia de los tableros derivados de la madera cuando se usa PMDI como cola. La dosificación en la capa central se selecciona más alta, ya que el calor de la prensa llega con retraso a la capa central. El solubilizante y el catalizador se añaden como solución acuosa, añadiendo una solución al 0,2 % en peso a la capa intermedia y una solución al 0,5 % en peso a las capas de cubierta. Por lo demás, los tableros de madera se fabrican como se muestra en el ejemplo 3. También en este caso, la velocidad de producción aumentó aproximadamente un 10 %.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Composición aglutinante para la fabricación de un material a base de madera, en particular un material a base de madera en forma de tablero, con

- una fase orgánica que presenta al menos un aglutinante de isocianato,

- una fase acuosa y

- un solubilizante iónico y/o alcohólico sin grupos hidroxi para mezclar rápidamente ambas fases y/o para acelerar el curado del aglutinante de isocianato, en donde

- el solubilizante es una o varias sustancias del grupo formado por el ácido N,N-naftaleno sulfónico, el ácido dodecano sulfónico o el dietilbencilsulfosuccinato sódico o la sal sódica respectiva, y

- la proporción de solubilizante está comprendida entre el 0,05 % y el 1,0 % con respecto a la masa del aglutinante de isocianato.

2. Composición aglutinante para la fabricación de un material a base de madera según la reivindicación 1,caracterizadaporque el solubilizante es una sustancia tensioactiva y/o permite la formación de una emulsión de las dos fases.

3. Composición aglutinante para la fabricación de un material a base de madera según las reivindicaciones 1 o 2,caracterizada porqueel solubilizante es un tensioactivo iónico a base de compuestos aromáticos.

4. Composición aglutinante para la fabricación de un material a base de madera según al menos una de las reivindicaciones anteriores,caracterizadaporque el solubilizante es altamente soluble en agua y preferentemente se puede preparar al menos una solución acuosa con una fracción másica de solubilizante del 70 %.

5. Composición aglutinante para la fabricación un material a base de madera según al menos una de las reivindicaciones anteriores,caracterizadaporque el aglutinante de isocianato es difenilmetano diisocianato polimérico.

6. Composición aglutinante para la fabricación de un material a base de madera según al menos una de las reivindicaciones anteriores,caracterizada porquela proporción del solubilizante es del 0,1 % al 0,5 % con respecto a la masa del aglutinante de isocianato.

7. Composición aglutinante para la fabricación de un material a base de madera según al menos una de las reivindicaciones anteriores,caracterizadaporque el solubilizante no interviene en la reacción de curado del aglutinante de isocianato y/o actúa catalíticamente durante el curado del aglutinante de isocianato.

8. Un método para la fabricación de un material a base de madera, en particular un material a base de madera en forma de tablero, que comprende las etapas de:

- Producción y/o suministro de un material de viruta,

-Adición de una composición aglutinante al material de viruta, en donde la composición aglutinante presenta una fase orgánica, que presenta al menos un aglutinante de isocianato, y una segunda fase acuosa inmiscible con la fase orgánica, así como uno de los solubilizantes para el mezclado rápido y/o para acelerar el curado del aglutinante de isocianato, en donde el solubilizante es una o más sustancias del grupo formado por el ácido N,N-naftaleno sulfónico, el ácido dodecano sulfónico o el dietilbencilsulfosuccinato sódico o la respectiva sal sódica, y la proporción del solubilizante está comprendida entre el 0,05 % y el 1,0 % con respecto a la masa del aglutinante de isocianato, y

- Moldear el material a base de madera a partir del material de virutas encoladas, en particular prensándolo para obtener un material a base de madera en forma de tablero.

9. Un procedimiento para la fabricación de un material a base de madera según la reivindicación 8,caracterizadoporque la adición de la composición aglutinante al material de viruta para al menos una capa del material a base de madera tiene lugar en forma de una adición de dos componentes separados de la composición aglutinante, siendo un componente la fase orgánica que presenta el aglutinante de isocianato y el otro componente la fase acuosa y/o una emulsión de parafina en la que está disuelto el solubilizante.

10. Proceso para la fabricación de un material a base de madera según la reivindicación 8,caracterizado porquela adición del solubilizante al material de viruta se lleva a cabo en un tambor de encolado y/o simultáneamente con la adición del aglutinante de isocianato y/o de la fase acuosa.

11. Material a base de madera que presenta al menos un material de viruta así como al menos una composición aglutinante curada en al menos una capa del material a base de madera, en donde la composición aglutinante presenta al menos un aglutinante de isocianato curado y un solubilizante para el mezclado rápido y/o para acelerar el curado del aglutinante de isocianato, en donde el solubilizante es una o más sustancias del grupo formado por el ácido N,N-naftaleno sulfónico, el ácido dodecano sulfónico o el dietilbencilsulfosuccinato sódico o la sal sódica respectiva y la proporción del solubilizante está comprendida entre el 0,05 % y el 1,0 % con respecto a la masa del aglutinante de isocianato.

12. Material a base de madera según la reivindicación 11,caracterizado poruna estructura en al menos tres capas, en particular una capa de cubierta inferior, una capa intermedia y una capa de cubierta superior, en donde al menos una de las capas, preferentemente la capa intermedia, presenta una composición aglutinante con un solubilizante y también preferentemente al menos otra capa presenta una composición aglutinante sin solubilizante.

13. Material a base de madera según la reivindicación 11,caracterizado poruna estructura con al menos una capa de cubierta inferior, una capa intermedia y una capa de cubierta superior, en donde todas las capas presentan una composición aglutinante con un solubilizante, en donde la proporción cuantitativa del solubilizante en la capa intermedia es mayor que en las capas de cubierta.