MX2012006471A - Adhesivo estabilizado, altamente reactivo basado en poliisocianato. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un componente de isocianato altamente reactivo, que comprende un isocianato orgánico teniendo por lo menos dos grupos isocianato, un catalizador basado en un compuesto metálico orgánico, y un compuesto que comprende un grupo sulfonilo isocianato aromático. La invención además se refiere a un método para producir materiales que comprenden lignocelulosa, usando el componente de isocianato altamente reactivo, a dichos materiales comprendiendo lignocelulosa, y a un sellador que comprende el componente de isocianato altamente reactivo.

Description

ADHESIVO ESTABILIZADO, ALTAMENTE REACTIVO BASADO EN POLIISOCIANATO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un componente de isocianato altamente reactivo que comprende un isocianato orgánico teniendo por lo menos dos grupos isocianato, un catalizador basado en un compuesto metálico orgánico y un compuesto que comprende un grupo sulfonilo isocianato aromático. La presente invención se refiere además a un proceso para la producción de materiales que contienen lignocelulosa con el usó del componente de isocianato altamente reactivo, tales materiales que contienen lignocelulosa y un sellador que comprende el componente -de isocianato altamente reactivo.

Se conocen materiales basados en lignocelulosa. Ejemplos importantes de sustancias que contienen lignocelulosa son partes de madera, tales como capas de madera, tiras de madera, astillas de madera o fibras de madera, ópcionalmenté siendo posible para las fibras de madera originarse de plantas que contienen fibra de madera, tales como lino, cáñamo,, girasoles, alcachofa de Jerusalén o colza. Los materiales de partida, para dichas partes de madera o partículas de madera usualmehte son vigas de madera de la tala de bosques, talas industriales de desecho y talas usadas y plantas que contienen fibra de madera.

El tratamiento para dar las sustancias que contienen lignocelulosa deseadas, tales como' partículas de madera, se. realiza por procesos conocidos, cf. por ejemplo M. Dunky, P. Niemt, Holzwerkstoffe und Leime, páginas 91-156, Springer Verlag Heidelberg, 2002.

Moldes que contienen lignocelulosa,. también referidos aquí como materiales a base de madera en él caso de madera como lignocelulosa, son una alternativa económica y protectora de recursos a madera sólida y se han hecho muy importantes, en particular en la construcción de '.muebles y como materiales de construcción. Como una regla, capas de madera de diferente grosor, tiras de madera, astillas de madera fibras de madera de diferentes maderas sirven como materiales de partida para materiales a base de madera. Dichas partes de madera o partículas de madera usualmente son comprimidas a temperatura elevada con aglutinantes naturales y/o sintéticos y opcionalmente con adición :de más aditivos para dar materiales a base de madera de tipo tabla o tipo hebra. Ejemplos de dichos moldes que contienen lignocelulosa o materiales a base de madera son tablas de dibra de densidad mediana (MDF), materiales de partícula de madera, tales, corrió' tablas de partícula y tablas de hebra orientada (OSB), contrachapado, tal como contrachapado con barniz y madera pegada.

Los aglutinantes como una regla son aglutinantes que contienen formaldehído, por ejemplo, resinas de urea-formaldehído o resinas de urea-formaldehído que contienen melamina. Las resinas son preparadas por policondensaciori de formaldehído con urea y/o melamina. El uso de dichas resinas de formaldehído pueden conducir a la presencia de formaldehído libre en el material acabado a base de madera. Por hidrólisis de los polícondensados, se puede liberar formaldehído adicional. El formaldehído libre en el material a base de madera y el formaldehído liberado durante la vida del material a base de madera y el formaldehído liberado durante la vida del material a base de madera por hidrólisis se puede liberar al medio ambiente.

Sobre ciertos límites, el formaldehído puede causar alergias, irritación en la piel, irritación del tracto respiratorio e irritación de ojos en humanos. La reducción de emisión de formaldehído en componentes, en especial en la región interior, por lo tanto es un reto importante.

Para reducir o suprimir la emisión de ¿formaldehído,. es posible usar pegamentos de aminoplaéto que han sido preparados usando poco formaldehído. Además, es posible tratar después los materiales acabados a base de madera . con los Mamados barredores de formaldehído, tales como compuestos que comprenden grupos amina. Otra posibilidad es la aplicación dé una capa superior al material a base de madera, la capa superior siendo, obtenida usando un pegamento a la cual se han agregado cantidades más grandes de melamina y/o urea como barredores de formaldehído.

Sin embargo, dichas medidas todavía no son completamente satisfactorias. La preparación de los pegamentos de aminoplasto usando menos formaldehído o la adición; de barredores de formaldehído al pegamento de amin.oplasto resulta en el pegamento endureciéndose más lentamente, lo que prolonga los tiempos de residencia en la prensa caliente y por tanto afecta adversamente la eficiencia de costo de la producción del material a base de madera.

DE-A 2 306771 (Deutsche Novq.pan GmbH) describe un proceso para la producción de tablas de partícula de, por ejemplo, astillas de madera a las cuales se ha agregado aglutinante y que son espolvoreadas en al menos tres capas y después prensadas en caliente, una resina de fenil siendo usada como un aglutinante para la capa superior y, por ejemplo, isocianato siendo usado como un aglutinante en la capa media.

DE 28 32 509 B1 (Deutsche Novopan GmbH) describe tablas de partícula teniendo una capa media que fué.; producida con resina de urea-forma Ideh ido, isocianato y adición de urea y una capa superior que fue producida con resina de urea-formalde.hído y urea agregada.

Ventajas al uso de isocianato como un aglutinante son la estabilidad de hidrólisis alta del material que contiene lignocelulosa obtenido. Una desventaja del uso de isocianato como aglutinantes es su precio relativamente alto: La eficiencia de costo de usar isocianatos se podría aumentar por .tiempos de residencia más cortos en la prensa caliente.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención fue proveer un componente de isocianato incluso más altamente reactivo que sea adecuado como un aglutinante para la producción de materiales que contienen lignocelulosa, reacciona con rapidez usando el prensado en caliente y no obstante se puede almacenar por un tiempo largo a temperatura ambiente.

El objeto de conformidad con la invención se logra por un componente de isocianato altamente reactivo que comprende un isocianato orgánico teniendo por lo menos dos grupos isocianato, un catalizador basado en un compuesto metálico orgánico y un compuesto que comprende un grupo sulfonilo isocianato aromático.

Todos los ¡socianatos orgánicos y prepolímeros conocidos al experto en la técnica, preferiblemente aquellos conocidos para la producción de materiales a base de madera o poliuretanos, se formados en la condensación (cf. por ejemplo Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3a edición revisada, volumen 7 "Polyurethane", Hanser 1993, página 18, último párrafo a página 19, segundo párrafo y página 76, quinto párrafo). El PMDI tiene de preferencia una viscosidad a 25°C de 100 a 600, en particular preferiblemente 150 a 300 mPa.s. También es posible usar mezclas de isocianatos orgánicos. Los productos de PMDI . que son muy adecuados en el contexto de la presente invención son los productos de la serie LUPRANAT® de BASF SE, en particular LUPRANAT® M 20 FB de BASF SE.

Todos los compuestos metálicos orgánicos conocidos que aceleran la reacción de isocianatos ..con compuestos que comprenden grupos hidroxilo, en particular con sustancias que contienen lignocelulosa, se pueden usar corrió un catalizador basado en un compuesto metálico orgánico.. Ejemplos' de dichos compuestos metálicos orgánicos son compuestos, de estaño orgánicos, tales como sales de estaño(ll) de ácidos carboxílicós orgánicos, tales como acetato de estaño(ll), octanoato de estañp(jl), etilhexanoato de estaño(ll) y laurato de estaño(ÍI), y. las sales de dialquilestaño(IV) de ácidos carboxílicós orgánicos, tales comó diacetato de dibutilestaño, dilaurato de dibutilestaño, maléalo de dibutilestaño y diacetato de dioctilestaño, y carboxilatos de bismuto, o sales de metal alcalino de ácidos carboxílicós, tal como acetato de potasio o formato de potasio, y mezclas de estos compuestos entre sí. Preferiblemente se usan compuestos de estaño orgánicos, en -particular mercaptidos de estaño, tales como mercaptidos de dimetilestaño o dioctilestaño.

La proporción del catalizador.basado en un compuesto metálico orgánico, relativo al peso total del componente de isocianato altamente reactivo, es preferiblemente de Ó.01 a 0.3%, en particular preferiblemente de 0.01 a 0.15% en peso y en particular de 0.01 a 0.08% en peso.

Además, el componente de isocianato altamente reactivo de conformidad con la invención también comprende un compuesto que comprende un grupo sulfonilo isocianato aromático. El grupo sulfonilo isocianato debe ser un. sistema aromático, por ejemplo a un anillo de fenilo. Preferiblemente,,; él sistema aromático comprende ningún grupo isocianato. Por ejemplo, se .puede usar isocianato de para-toluenosulfonilo como un com uesto .que comprende un grupo sulfonilo aromático.

La proporción del compuesto que comprende un grupo sulfonilo isocianato aromático, basado en el peso total del componente de isocianato altamente reactivo, es preferiblemente de 0.01 a 2.0% en peso, más preferible de 0.01 a 0.5% en peso, incluso más preferible de 1 a 5 veces, en particular preferiblemente de 2 a 4 veces y en particular de 2.5 a 3.5 veces, el contenido de catalizador basado en un compuesto metálico orgánico.

Además de dichas sustancias, el componente de isocianato altamente reactivo puede tener más compuestos que usualmente están presentes en un componente de isocianato que se usa como aglutinante para la producción de materiales que contienen lignocelulosa. Estos pueden ser, por ejemplo, aditivos de costumbre, tales como compuestos de hierro, por ejemplo, cloruro de hierro(lll). Si se usa cloruro de hierro(lli), el contenido de hierro, basado en el peso total del isocianato orgánico, usualmente es de 10 a 100 mg/kg, preferiblemente de 40 a 70 mg/kg.. En otra modalidad preferida, el contenido de hierro, basado en el peso total del isocianato orgánico es de 10 a 30 mg/kg.

, Para la producción de los materiales que contienen lignocelulosa, las sustancias q ue Contienen lignocelulosa están con un componente de isocianato altamente reactivo de conformidad con la invención y después comprimido en un molde a temperaturas de molde de 40 a 250°C, preferiblemente de 100 a 240°C y en particular preferiblemente de 150 a 230°C.

La producción de materiales, que contienen lignocelulosa de conformidad con la invención, preferiblemente aquellos en donde las partículas que contienen lignocelulosa son partículas de madera, se realiza en una manera de costumbre, como se describe en "Taschenbuch der Spanplatten Téchnik" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4a edición, 2000, DRW - Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden-Echterdingen, capítulo 3.5.

El término lignocelulosa es conocido a un experto en la técnica. Ejemplos importantes de partículas que contienen lignocelulosa son partes de madera, tales como capas de madera, tiras de madera, astillas de madera o fibras de madera, siendo posible para las fibras de madera opcionalmente también originarse de plantas que contienen fibra de madera, ta les : como íino, cáñamo, girasoles, alcachofa de Jerusalén o colza.

Las partículas de madera, en particular fibras de madera o astillas de madera, se prefieren como sustancias que contienen lignocelulosa.

Además del componente de isodanato altamente reactivo y las sustancias que contiene lignocelulosa, se puede usar otros aglutinantes usualmente usados .para la, producción de dichos materiales. Estos comprenden, '.por ejemplo, aglutinantes de costumbre preparados sobre la base 'de policondensados de formaldehído y fenoles, ureas o melamina. Dichas resinas y su preparación se describen, por. ejemplo, en: "Ullmanns Enzyklopádie der technischen Chemie", 4a,. edición revisada y extendida, Verlag Chemie, 1973, páginas 403 a 424, :''Aminop;laste", y Enciclopedia de Química Industrial de Ullmann, v;of. A2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, páginas 115 a 141, "Am.ino Res i n s " , y en M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, p.áginas 251 a 259 (resinas UF) y páginas 303 a 313 (MUF y UF con una cantidad pequeña de melamina).

Además, se pueden usar aditivos de costumbre. Estos comprenden todos los aditivos conocidos a 'un experto en la técnica, por ejemplo, ceras, emulsión de parafina, aditivos retardadores de flama, agentes humectantes, pero también ácidos y bases inorgánicos u orgánicos, por ejemplo, ácidos minerales, tales como ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácidos sultánicos Orgánicos, ácidos carboxílicos, tales como ácido fóxmico o ácido acético, o bases inorgánicas u orgánicas, por ejemplo, hidróxido de sodio (acuoso o como tal), óxido de calcio o carbonato de calcio (cada uno acuoso o como tal) o amoníaco, acuoso o como tal. Estos aditivos se pueden agregar en una cantidad de 0 a 20% en peso, preferiblemente de 0 a 5% en peso, en particular de 0 a /1% en peso, basado en la masa seca de las sustancias que contienen lignocelulosa. En particular preferiblemente, la proporción de agua se minimiza. De esta manera, la proporción de agua es preferiblemente menos de 2% en peso, en particular preferiblemente menos de 1% en peso y en particular menos de 0.5% en peso, con base. n cada, caso en el peso total de todos los materiales de partida usados para la producción de los materiales que contienen lignocelulosa, incluyendo humedad residual presente en las sustancias que contienen lignocelulosa.

Antes de la compresión, las sustancias que contienen lignocelulosa, preferiblement partículas de madera, en particular preferiblemente astillas de madera o fibras de madera, se cubren con pegamento con el componente de 'isocianato . altamente reactivo de conformidad con la invención. Dichos llamados métodos de recubrimiento con pegamento son conocid.os para la producción de materiales convencionales a base de madera con resinas de aminoplasto de costumbre y se describen, por ejemplo, en "Taschenbuch der Spanplatten Téchnik" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4a edición, 2000, DRW - Verlag Weinbrenner i GmbH & Co., Leinfelden-Echterdingen, capítulo 3.3.

Preferiblemente, el componente de isocianato altamente reactivo y los otros aglutinantes .opcionaimente usados y/o aditivos de costumbre no se mezclan antes, de llevarlos en contacto con las sustancias que contienen lignocelulosa. Se pueden agregar todos los componentes simultáneamente a las sustancias que contienen lignocelulosa. En una modalidad preferida, el componente de isocianato altamente reactivo desconformidad con la invención se agrega como el último componente a las. sustancias que contienen lignocelulosa. : El procedimiento opcionaimente se realiza en una pluralidad de capas. Estas capas pueden, diferir en .el: tipo y tamaño de las sustancias que contienen lignocelulosa, la cantidad y el tipo del aglutinante usado o de los aditivos; usados.

El grosor de los materiales que. contienen lignocelulosa de multicapa de conformidad con la ' invención, preferiblemente de los moldes de tipo tabla, varía con -el campo de uso y está como una regla en el rango de 0.5 a 300 mm,, preferiblemente en el rango de 10 a 200 mm, en particular de 12 a 100 mm.

Las relaciones de grosor de las capas de los moldes que contienen lignocelulosa de multicapa ; de conformidad con la invención, preferiblemente de los moldes de tipo tabla, son variables. Usualmente, las capas :externás, también referidas como capas de cubierta, individualmente o en total, son más delgadas que la capa o capas de la capa(s) media.

La masa de una capa de cubierta individual usualmente está en el rango de 5 a 30% en peso, preferiblemente de 10 a 25% en peso, de la masa total del molde que contiene lignocelulosa de multicapa de conformidad con la invención.

La invención se refiere además a un material que contiene lignocelulosa obtenible por un proceso de conformidad con la invención. Dicho material que contiene lignocelulosa de conformidad con la invención se puede usar, por 'ejemplo, para la producción de artículos de muebles y partes de muebles, materiales de empaque, en construcción de casas o en vehículos, tales como automóviles, autobuses, camiones, barcos y aviones. Tiene una baja emisión de formaldehído y es particularmente estable a hidrólisis.

El componente de isocianato altamente reactivo de conformidad con la invención se distingue por buena habilidad de almacenamiento a temperatura ambiente y curación , rápida en contacto con grupos reactivos hacia isocianato o en contacto con humedad, por ejemplo, a temperatura elevada. De esta manera, el componente de isocianato altamente reactivo de conformidad con la invención también se puede usar para más procesos, por ejemplo, como un sellador. Dichos selladores se pueden usar, entre otras cosas, como sellador curador de humedad, por ejemplo, en la industria de la construcción. Aquí, el tiempo de curación también se puede acortar sustancialmente a temperatura ambiente comparado có'n selladores conocidos.

La invención es ilustrada más adelante con referencia a ejemplos.

Estabilidad al almacenamiento: La estabilidad al almacenamiento de un componente de isocianato de MDl de polímero teniendo una viscosidad de 260 mPa.s a 20°C y un contenido de hierro de 25 ;mg/kg y un contenido de 0.04% en peso del catalizador de estaño Fomrez® UL32 de Witco es probada. Para este propósito, el componente de isocianato de MDl de polímero se almacena sin más "aditivos a 25°C (comparación) y con 0.12% en peso, con base en el peso total de la mezcla, de isocianato de para-toluenosulfonilo a 25?C (ejemplo 1) y a 50°C (ejemplo 2). La viscosidad .de las mezclas en mPa.s como una función de la duración de almacenamiento se muestra en la tabla 1 y figura 1.

Tabla 1 La tabla 1 muestra que la viscosidad del componente de isocianato sin isocianato de paratbíüenosulfonilo aumenta en pocos días incluso a 25°C. Por el otro lado, la viscosidad del componente de isocianato con isocianato de para-toluenosulfonilo, que se almacenó a 25°C, todavía es la misma como lía viscosidad de partida incluso después del almacenamiento durante 100 días, y el aumento de viscosidad del componente' de isocianato con isocianato de para-toluenosulfonilo, almacenado a 50°C, también se reduce sustancialmente en comparación cóh. el ejemplo comparativo a 25°C.

La reactividad del componente de isocianato como una función de la concentración de catalizador se muestra en la tabla 2. Las pruebas se llevaron a cabo sobre la base. del EN 319 estándar. Se mezclaron fibras de madera de OSB (tablas de hebra orientada) con 4% de mezcla de isocianato y se prensaron a una temperatura de placa de prensa de 220 grados con diferentes factores de prensado de 7 a 9 seg/mm (escalonados en. pasos de 0.5 seg/mm). Después, los especímenes de prueba midiendo 50 x 50 x 14 mm fueron cortados y almacenados durante 7. días bajo condiciones climáticas estándar. La resistencia a tensión transversal de conformidad con EN 319 se determinó en estos especímenes de prueba. La composición †5 del componente de isocianato en el experimento comparativo 2 correspondió a aquél de la comparación 1, sin catalizador habiendo sido usado. La composición del componente de isocianato en el ejemplo 2 correspondió al ejemplo 8, 0.06% en peso de catalizador habiendo sido usado en vez de 0.04% en peso.

Tabla 2 La tabla 2 muestra que una resistencia a tensión transversal alta se logra con el uso del ejemplo 1 después de los tiempos de prensado de sólo 7 segundos por mm dé grosor, mientras que los valores correspondientes de la resistencia a tensión transversal se logran para el ejemplo de comparación; 2 sólo después de 8.5 segundos/mm.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. - Un componente de isocianato altamente reactivo que comprende un isocianato orgánico teniendo por lo menos dos grupos isocianato, un catalizador basado en un compuesto metálico orgánico y un compuesto que comprende un grupo sulfonilo isocianato aromático.

2. - El componente de . isocianato altamente reactivo de conformidad con la reivindicación 1, . en donde el compuesto comprende un grupo sulfonilo .isocianato aromático es isocianato de paratoluenosulfonilo.

3. - El componente d isocianato altamente reactivo de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, en donde el catalizador basado en un compuesto metálico orgánico es un compuesto de estaño orgánico.

4. - El componente de isocianato altamente reactivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el isocianato orgánico es un isocianato basado en diisocianato de metilenodifenilo monomérico y polirriérico.

5.- Un proceso para la producción de materiales que contienen lignocelulosa, en donde las sustancias que contienen lignocelulosa se mezclan con un componente dé isocianato altamente reactivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y comprimiéndolos en un molde a temperaturas de molde de 40 a 250°C.

6. - El proceso de conformidad con la reivindicación 5, en donde la sustancia que contiene lignocelulosa se mezcla con un componente de isocianato altamente reactivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones a 3 y:.un aglutinante basado en una resina de formaldeh ido.

7. - Un material que contiert'e" lignocelulosa obtenible por un proceso de conformidad con la reivindicación 5 ó 6.

8. - El uso de un material - que contiene lignocelulosa de conformidad con la reivindicación .7. para la producción de artículos de muebles y partes de muebl.es, materiales de empaque, en construcción de casas o en; vehículos .(automóviles, autobuses, camiones, barcos, aviones).

9. - El uso de un componente de isocianato altamente reactivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 como un sellador.