PT2049598E - Utilização de materiais de madeira contendo poliamina para a redução do teor de formaldeído no ar ambiente - Google Patents

Utilização de materiais de madeira contendo poliamina para a redução do teor de formaldeído no ar ambiente Download PDF

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Stephan Weinkoetz
Christian Beil
Michael Finkenauer
Eva Rueba
Michael Schmidt
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Description

1
DESCRIÇÃO "UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS DE MADEIRA CONTENDO POLIAMINA PARA A REDUÇÃO DO TEOR DE FORMALDEÍDO NO AR AMBIENTE" A presente invenção refere-se à utilização de materiais de madeira para o fabrico de componentes de móveis, revestimentos de paredes, materiais de isolamento e afins, para reduzir o conteúdo de formaldeido no ar ambiente, em que os materiais de madeira (i) contêm poliamina como agente ligante ou (ii) contêm um agente ligante diferente de poliamina, e adicionalmente apresentam poliamina dentro ou na camada exterior do material de madeira e a poliamina apresenta um peso molecular de pelo menos 500 g/mol e pelo menos 6 grupos amino primários ou secundários.
Para o fabrico de materiais de madeira, são utilizados, desde há muito tempo, produtos de condensação à base de ureia, e possivelmente de melamina e formaldeido. Estes são principalmente utilizados no fabrico de fibras de madeira ou aglomerados de madeira para o fabrico de móveis. Para além do seu nivel de preço baixo, estas resinas possuem a vantagem de serem facilmente manuseadas e apresentarem um tempo de vida longo e ao mesmo tempo reactividade elevada. A grave desvantagem é, contudo, que estes materiais de madeira libertam formaldeido durante e após o seu processamento. A própria madeira também pode libertar formaldeido para o ambiente, em especial após um tratamento com calor. Materiais de madeira revestidos apresentam em geral emissões de formaldeido mais baixas do que substratos não revestidos ("Holz ais Roh und Werkstoff", Vol. 47, 1989, pág 227). 2 0 formaldeído pode, acima de determinados valores limite, provocar alergias, irritações da pele, das vias respiratórias ou dos olhos em pessoas. A redução de formaldeído na área interior ou habitável é por isso uma preocupação importante. A DE 43 08 089 AI descreve um agente ligante para a colagem de madeira compreendendo a) uma poliamina, b) 0,01 até 0,25 Mol por Mol de grupo amino de a) um açúcar e c) 0,01 até 0,25 Mol por Mol de grupo amino de um ou mais componentes do grupo que é formado a partir de derivados de ácido dicarbónico, aldeídos com dois ou mais átomos de carbono e epóxidos. Como poliamina, é referida por exemplo, polietilenimina ou N, N', N' '-tris(6-aminohexil)melamina. Nos exemplos é descrita uma emissão de formaldeído de 0,04 a 0,1 mg HCHO/m2h. A EP 1 192 223 BI descreve uma placa de fibra de madeira com poliaminas ou resina de melamina contendo poliamina como agente ligante. Como solução de colagem é referida, entre outras, uma solução aquosa de uma poliamina alifática com pelo menos três grupos funcionais, seleccionada do grupo dos grupos amino primários e secundários, a qual apresenta um peso molecular médio de 600 a 1000000 g/mol e é essencialmente livre de grupos funcionais adicionais, com excepção de grupos amino terciários. É descrito que é utilizada como poliamina, preferencialmente polietilenimina ou polivinilamina. É divulgado que a polietilenimina apresenta preferencialmente um peso molecular de 800 a 100000 e que a polivinilamina apresenta preferencialmente um peso molecular médio de 5000 a 200000.
No estado da técnica encontram-se portanto numerosas referências que descrevem como os agentes ligantes contendo formaldeído referidos podem ser produzidos. Existem 3 contudo, nos espaços habitados, fontes de formaldeído adicionais, como por exemplo, têxteis, aglomerados de madeira, móveis, em especial móveis mais velhos, e fumo de cigarros. A JP 2001 293075 A (TEIJIN LTD) divulga a utilização de uma planta artificial para a redução do teor de formaldeído no ar ambiente. As folhas feitas a partir de fibras artificiais da planta artificial contêm um composto de amino que funciona como absorvente de formaldeído (é mencionada polivinilamina). A JP 09 047623 A (TOYOBO KK) divulga uma folha absorvente de fibra contendo carbono activo (cânhamo, cartão madeira, ..., ver parágrafo 0011), a qual é revestida com uma composição constituída por ácido e composto amino alifático. Como composto amino é referida polietilenimina (parágrafo 0015) . A folha pode ser utilizada em carros ou nas áreas interiores das casas para reduzir o teor de aldeído no ar ambiente. A CA 1 241 524 descreve a utilização de poliaminas como fixadores de formaldeído. Por exemplo, os filtros nos sistemas de aquecimento são revestidos com as poliaminas ou a poliamina é adicionada a tintas de parede como aditivo. O objectivo da presente invenção foi apresentar materiais de madeira que têm a capacidade de assimilar formaldeído do ar ambiente, em que estes materiais de madeira têm já utilização na área habitada, ou podem ser integrados na área habitada de forma apropriada. O objectivo foi atingido através da utilização de materiais de madeira para o fabrico de componentes de móveis, revestimentos de paredes, materiais de isolamento e afins, 4 para reduzir o teor de formaldeído no ar do ambiente, em que os materiais de madeira (i) contêm poliamina como agente ligante ou (ii) contêm um agente ligante diferente de poliamina e apresentam poliamina dentro ou nas camadas exteriores do material de madeira e a poliamina apresenta um peso molecular de pelo menos 500 g/mol e pelo menos 6 grupos amino primários ou secundários. São de preferência utilizadas poliaminas com um peso molecular de pelo menos 800 g/mol e que apresentam pelo menos 6, especialmente pelo menos 10 grupos amino primários ou secundários. Pode ser só utilizada uma determinada poliamina ou misturas de várias poliaminas. Como poliamina, são mencionadas preferencialmente polietilenimina ou polivinilamina ou misturas destas. O peso molecular médio da poliamina corresponde vantajosamente a um valor de 5,000 a 500,000 g/mol, preferencialmente de 5,000 a 350,000 g/mol, especialmente de 5,000 a 100,000 g/mol. O peso molecular médio da polietilenimina corresponde vantajosamente a um valor de 500 a 100,000 g/mol, preferencialmente de 500 a 70,000 g/mol, preferindo-se especialmente de 500 a 50,000 g/mol e em especial de 500 a 20,000 g/mol.
Para a utilização da poliamina como agente ligante de acordo com o caso (i): A poliamina é utilizada vantajosamente na forma de uma solução aquosa com um conteúdo de sólidos de poliamina de 1 a 95% em peso, preferencialmente de 5 a 80% em peso como agente ligante. No caso de uma solução aquosa de polivinilamina, o conteúdo de sólidos corresponde preferencialmente de 5 a 30% em peso, especialmente de 5 a 15% em peso. No caso de uma solução aquosa de 5 polietilenimina, o conteúdo de sólidos corresponde preferencialmente de 10 a 60% em peso, especialmente de 30 a 50% em peso. A solução de poliamina pode conter adjuvantes e aditivos comuns como agentes hidrofóbicos, por exemplo, parafina, agentes de protecção de madeira ou agentes de protecção contra chamas. A solução de poliamina é incorporada em serraduras/fibras contendo celulose de acordo com processos conhecidos (comp. "MDF - Mitteldichte Fasernplatten", Hans-Joachim Deppe, Kurt Ernst, 1996, DRW-Ed. Weinbrenner GmbH & Co., 70771 Leifelden-Echterdingen, Capitulo 4.3, páginas 81 e seguintes; ver também EP 1 192 223 Bl, parágrafo [0034]). A solução de poliamina é utilizada como agente ligante vantajosamente em quantidades tais que por 100 g de massa seca absoluta de serraduras/fibras, são utilizadas de 0,1 a 20 g, preferencialmente de 0,2 a 5 g, e preferindo-se especialmente de 0,5 a 2,5 g de poliamina.
Seguidamente, as serraduras ou fibras contendo celulose são prensadas em materiais de madeira através de um processo conhecido. Aqui obtém-se, através da dispersão das serraduras ou fibras contendo celulose num suporte, um tapete de serradura ou de fibra, e este(s) é/são prensado(s) em materiais de madeira, a temperaturas de 80 a 250°C e a pressões de 5 a 50 bar (comp. loc. cit. capitulo 4.5, páginas 93 e seguintes).
Preferencialmente, as fibras contendo celulose são dispersadas em materiais de madeira, com uma tal densidade de camada, que após prensagem a quente resultam materiais de madeira com uma densidade de 100 a 1000 Kg/m3, de 6 preferência de 450 a 900 Kg/m3, e uma espessura de 0,5 a 200 mm, de preferência de 1 a 40 mm, preferindo-se especialmente de 1,5 a 20 mm.
Para a utilização da poliamina como revestimento de protecção de um material de madeira, de acordo com o caso (ii) : A poliamina ou a solução aquosa de polimero podem ser aplicadas no material de madeira colado. Como agente ligante podem ser utilizados os agentes ligantes para o fabrico de materiais de madeira, conhecidos do perito na especialidade, em particular resinas de melamina. A solução aquosa de polimero é obtida especialmente através de misturas de - em cada caso relativo à solução de polimero - (a) 1 a 99% em peso de poliamina (b) 0 a 5% em peso de aditivos para melhoramento da mo lhabilidade
(c) 0 a 30% em peso de aditivos para o ajuste do valor de pH (d) 0 a 30% em peso de outros aditivos como fungicidas, agentes hidrofóbicos, corantes, solventes orgânicos (e) 0 a 20% em peso de ureia e água até completar 100% em peso, apesar destes valores corresponderem ao principio da mistura. A solução aquosa de poliamina contém vantajosamente de 5 a 90% em peso de poliamina, de preferência de 10 a 75% em peso de poliamina, em especial de 15 a 45% em peso de poliamina, preferindo-se especialmente de 25 a 40% em peso de poliamina, em cada caso relativo à solução de polimero.
Como componente (b) facultativo da solução aquosa de polimero, podem ser utilizados, para melhorar a 7 molhabilidade, surfactantes iónicos e não iónicos, como são descritos, por exemplo em H. Stache, "Tensid -Taschenbuch", Cari Hanser Ed, Munique, Viena, 1981, em concentrações que variam vantajosamente de 0 a 5% em peso, preferencialmente de 0 a 2% em peso. 0 valor do pH pode ser ajustado através da utilização dos seguintes aditivos como componente (c) facultativo: ácidos minerais ou orgânicos como por exemplo, ácido sulfúrico ou ácido fórmico. 0 componente (c) pode ser adicionado à solução aquosa de polímero numa quantidade de 0 a 30% em peso, de preferência de 0 a 20% em peso.
Como componente (d) facultativo podem ser adicionados à solução aquosa de polímero outros aditivos, como por exemplo aditivos do grupo dos agentes hidrofóbicos, por exemplo, emulsões de parafina e cera, fungicidas, solventes orgânicos ou corantes. O componente (d) pode ser adicionado à solução aquosa de polímero em quantidades de 0 a 30% em peso, de preferência de 0 a 10% em peso.
Como componente (e) facultativo, a solução aquosa de poliamina pode conter até 20% em peso de ureia, em relação à solução de polímero. A solução aquosa de polímero contém vantajosamente menos do que 15% em peso de ureia, preferencialmente menos do que 10% em peso de ureia e em especial menos do que 5% em peso de ureia, em cada caso relativo à solução de polímero. É especialmente preferido que a solução de polímero não contenha qualquer ureia. A solução de poliamina deve apresentar preferencialmente um valor de pH de 3 a 12, preferencialmente de 6 a 11, em especial um valor de pH de 9 a 11. É aplicada uma quantidade suficiente de solução de poliamina, de forma a que a quantidade de poliamina por m2 de superfície do material de madeira corresponda a valores entre 0,1 g e 100 g, preferencialmente entre 0,5 g e 50 g, preferindo-se especialmente entre 1 g e 10 g. A solução aquosa de polímero pode ser aplicada no material de madeira através de diferentes métodos, conhecidos do perito na especialidade. Aqui podem ser referidas por exemplo, aplicação por pulverização, por rolos, imersão, por rodos, com pincel ou de forma contínua. Preferencialmente, a solução de amina é aplicada através de pulverização e rolos, em especial através de rolos.
Os materiais de madeira obtidos através dos processos (i) ou (ii) podem ser subsequentemente processados como habitualmente, e são adequados em especial para o fabrico de componentes de móveis, revestimentos de paredes, materiais de isolamento e afins, ou seja, objectos de madeira, que estão em contacto directo com o ar da divisão ou com uma fonte de formaldeído. Preferencialmente, os materiais de madeira assim produzidos são utilizados no fabrico das partes de trás dos móveis.
Preferencialmente, os materiais de madeira são obtidos através do processo (i) e não contêm portanto formaldeído.
Os componentes de móveis, revestimentos de paredes, materiais de isolamento e afins assim fabricados não só se apresentam como objectos livres de formaldeído ou objectos contendo baixas quantidades de formaldeído, como também podem assimilar formaldeído do ar ambiente e reduzir assim de forma permanente o teor de formaldeído, por exemplo nos espaços interiores habitados. 9
Exemplos Exemplo 1
Foi produzida uma placa A de MDF (30 x 30 cm) , a qual apresentava uma densidade de 850 Kg/m3 e uma espessura de 4 mm, através da utilização de um agente ligante constituído por 30% em peso de uma solução aquosa de polietilenimina (peso molecular médio da polietilenimina: 5000 g/mol), em que o agente ligante foi utilizado numa quantidade de 1,5 g de material sólido por 100 g de massa seca absoluta de fibras. A prensagem foi realizada a uma pressão de prensagem igual a 4 N/miti2, a uma temperatura de prensagem de 200°C e um tempo de prensagem de 120 s. A espessura e a densidade da placa de MDF foram escolhidas para corresponder à forma normal usada para o fabrico de partes de trás dos móveis.
Exemplo 2:
Foi produzida uma placa B de MDF (30 x 30 cm) , a qual apresentava uma densidade de 850 Kg/m3 e uma espessura de 4 mm, através da utilização de um agente ligante constituído por 30% em peso de uma solução aquosa de polietilenimina (peso molecular médio da polietilenimina: 5000 g/mol), em que o agente ligante foi utilizado numa quantidade de 3 g de material sólido por 100 g de massa seca absoluta de fibras. A prensagem foi realizada de forma análoga à descrita no Exemplo 1.
Exemplo 3:
Foi produzida uma placa C de MDF (30 x 30 cm) , a qual apresentava uma densidade de 850 Kg/m3 e uma espessura de 4 10 mm, através da utilização de resina de condensação à base de ureia-formaldeido (Kaurit Leim 340, teor de resina sólida de 68%), em que o agente ligante foi utilizado numa quantidade de 12 g de resina sólida por 100 g de massa seca absoluta de fibras. A prensagem foi realizada de forma análoga à descrita no Exemplo 1. A placa foi seguidamente pulverizada no seu lado superior e no seu lado inferior com 10 g/m2 de uma solução 30% em peso de polietilenimina (peso molecular médio: 1300 g/mol) (substância activa: 3 g/m2) e depois foi seca à temperatura ambiente durante 24 h.
Exemplo 4:
Foi produzida uma placa D de MDF (30 x 30 cm) , a qual apresentava uma densidade de 850 Kg/m3 e uma espessura de 4 mm, sem a utilização de um agente ligante, em que o bolo de fibras húmido (20% de humidade) foi prensado numa placa solta com uma pressão de prensagem igual a 4 N/mm2, uma temperatura de prensagem de 200°C e um tempo de prensagem de 200 s.
Exemplo 5: Aglomerado de madeira disponível comercialmente como fonte de formaldeído
Aqui trata-se de um aglomerado de madeira E disponível comercialmente, que apresenta uma densidade de 670 Kg/m3 e uma espessura de 16 mm e uma emissão de FA de 1,16 mg/L (método do excicador). A espessura e densidade placa de madeira compensada foram escolhidas para corresponder à forma normal usada para o fabrico da parte de trás dos móveis. 11
Medição da emissão de formaldeido: A emissão de formaldeido foi determinada por intermédio do método do excicador (JIS A 5908). Cada medição por excicador realizou-se com 10 corpos de prova. Mediram-se 10 corpos de prova de um tipo de placa (Placas A a D) ou alternativamente 5 cabeças de prova (Placa E) e 5 cabeças de prova (Placa A, ou B ou C, ou D) . Os valores do excicador são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1: Resumo dos valores do exsicador
Corpos de prova Valores de exsicador [mg/L] Placa de MDF A < 0,01 Placa de MDF B < 0,01 Placa de MDF C 0,03 Placa de MDF D 0,12 Aglomerado de madeira E 1,16 Aglomerado de madeira E + placa de MDF A 0,29 Aglomerado de madeira E + placa de MDF B 0,21 Aglomerado de madeira E + placa de MDF C 0,25 Aglomerado de madeira E + placa de MDF D 0, 80
Os Exemplos mostram que o formaldeido que é libertado para o ar ambiente pelo aglomerado de madeira E, foi absorvido pela adição de uma placa de MDF A, B ou C, e assim, o teor de formaldeido do ar do espaço interior foi eficazmente reduzido.
Lisboa, 27 de Agosto de 2010

Claims (6)

1 REIVINDICAÇÕES 1. A utilização de materiais de madeira para o fabrico de componentes de mobiliário, revestimentos de paredes, materiais de isolamento e afins, para a reduzir o teor de formaldeido no ar ambiente, em que os materiais de madeira (i) contêm poliamina como agente ligante ou (ii) contêm um agente ligante que não é poliamina e adicionalmente apresentam poliamina dentro ou nas camadas exteriores do material de madeira e a poliamina apresenta um peso molecular de pelo menos 500 g/mol e pelo menos 6 grupos amino primários ou secundários.
2. Uma utilização, de acordo com a reivindicação 1, em que a poliamina apresenta um peso molecular de pelo menos 800 g/mol e apresenta pelo menos 10 grupos amino primários ou secundários.
3. Uma utilização de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que polivinilamina e/ou polietilenimina são utilizadas como poliamina.
4. Uma utilização de acordo com a reivindicação 3, em que a polivinilamina apresenta um peso molecular médio de 5.000 a 500,000 g/mol e a polietilenimina apresenta um peso molecular médio de 500 a 100,000 g/mol.
5. Uma utilização de acordo com a reivindicação 3, em que a polivinilamina apresenta um peso molecular médio de 5.000 a 100,000 g/mol e a polietilenimina apresenta um peso molecular médio de 500 a 20,000 g/mol. 2
6. A utilização de materiais de madeira de acordo com as reivindicações 1 a 5 para o fabrico de partes de trás de móveis. Lisboa, 27 de Agosto de 2010
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