PT2301344E - Agente de protecção da madeira com actividade fungicida para a utilização em placas de fibras de madeira - Google Patents

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DESCRIÇÃO "AGENTE DE PROTECÇÃO DA MADEIRA COM ACTIVIDADE FUNGICIDA PARA A UTILIZAÇÃO EM PLACAS DE FIBRAS DE MADEIRA" A invenção refere-se à utilização de uma composição com, pelo menos, dois agentes aglutinantes como agente fungicida de protecção da madeira de acordo com a reivindicação 1, a um processo de acordo com a reivindicação 9 e a uma placa de fibras de madeira de acordo com a reivindicação 12. A procura de materiais de madeira leves (HWS) para a utilização como materiais isolantes é crescente. Existem diferentes razões para isso. Por um lado, a utilização de madeira como matéria prima renovável é vantajosa sob aspectos ecológicos. Por outro lado, a madeira possui, ou as fibras de madeira possuem, uma elevada capacidade térmica, o que conduz a um grande desfasamento de temperatura, isto é, o intervalo de tempo entre a ocorrência da temperatura mais alta na superfície exterior de um elemento de construção em madeira até alcançar a temperatura mais alta no lado interior da madeira é relativamente longo.

No entanto, por outro lado, os materiais isolantes à base de madeira possuem também algumas desvantagens que impedem uma utilização ilimitada. Contrariamente a muitos outros materiais isolantes, como, por exemplo, lã de rocha ou lã mineral, os materiais isolantes de madeira apresentam uma inflamabilidade e uma susceptibilidade à humidade mais elevadas. 1

Em particular durante a instalação das placas de material isolante em construções novas, as placas são frequentemente expostas a uma humidade elevada ou mesmo à acção directa da água, pelo que é forçada a formação e colonização de bolores e outros microrganismos sobre ou dentro das placas. Isto está, em particular, condicionado pelo facto de na preparação das fibras de madeira para os materiais isolantes de madeira, durante a desintegração da madeira, ser libertado açúcar da madeira (xilose), que é particularmente bem metabolizado por fungos.

Para o combate aos bolores podem ser utilizados, por exemplo, biocidas conhecidos, como butilcarbamato de 3-iodo-2-propinilo (IPBC) ou triazole (propiconazole, tebuconazole). 0 emprego, em espaços interiores ou em áreas próximas de espaços interiores, de biocidas toxicologicamente relevantes usualmente utilizados para espaços exteriores não é no entanto possível, devido a directrizes toxicológicas. Além disso, os produtos que contêm os biocidas têm que ser assinalados, o que conduz a um agravamento das hipóteses de comercialização do respectivo produto.

Uma possibilidade para a redução e combate de bolores em placas de fibras de madeira consiste na utilização de polímeros contendo grupos amino como agentes de protecção da madeira, em que os polímeros estão presentes, de um modo preferido, na forma policatiónica (documento WO 2009/092775 A2). Como polímeros utilizáveis para a protecção da madeira estão descritos, entre outros, polialquilenoiminas, polivinilpiridina, polivinilimidazole ou hidroxialquilcelulose derivatizada. Estes compostos são aplicados sobre a madeira como componentes de um verniz ou de um corante de protecção da madeira, ou a madeira é impregnada com uma solução dos compostos indicados. 2 A utilização de polialquilenoiminas, em particular de polietilenoimina, como agente aglutinante é conhecida, entre outros, a partir do documento WO 2009/027297 A2. Aqui é descrito um processo para a preparação de matérias primas de fibra, em que às matérias primas de fibra é adicionada, pelo menos, uma mistura de proteínas de enzimas hidroliticamente activas e, pelo menos, um agente aglutinante contendo poliimina.

No documento WO 99/30882 AI são divulgados corpos de moldagem de partículas de madeira e um agente aglutinante à base de poliuretano. 0 agente aglutinante utilizado é um produto da reacção de um poliól ou poliamina com, pelo menos, um poliisocianato, em que é ainda adicionado, pelo menos, um ácido carboxílico como agente propulsor para a formação de poros. 0 documento WO 2008/01213 A2 descreve matérias primas de madeira que contêm poliamina como agente aglutinante ou contêm um agente aglutinante diferente da poliamina e apresentam adicionalmente poliamina, dentro ou sobre as camadas exteriores da matéria prima de madeira. A solução aquosa de poliamina pode ser aplicada sobre a matéria prima de madeira através de diferentes métodos, como, por exemplo, por pulverização, com rolos, imersão ou revestimento.

Outros agentes aglutinantes habitualmente utilizados baseiam-se em resinas sintéticas, como, por exemplo, diisocianatos ou resinas de ureia, fenólicas ou de melamina-formaldeído. A par de uma possível formação de bolores, por intermédio de um grau elevado de humidade pode igualmente chegar-se a uma hidrólise dos agentes aglutinantes utilizados, o que no passado 3 era impedido ou reduzido, em particular, através da utilização de agentes aglutinantes à base de diisocianato de difenilmetano polimérico (PMDI). 0 emprego de um agente aglutinante resistente à hidrólise diminuía igualmente alterações de dimensão das placas de fibras, o que de outro modo conduziria a uma deterioração do efeito isolante. A presente invenção tem agora por base, o objectivo de preparar uma placa de fibras, em particular um material isolante à base de fibras de madeira, que apresente uma maior resistência contra o aparecimento de bolores, em que se prescinde da utilização de biocidas toxicológicos. É simultaneamente um objectivo da invenção deixar inalterados os parâmetros de produção utilizados na preparação das placas de fibras de madeira, de modo a que o produto não se altere nem nas suas propriedades, nem nos seus custos. Por conseguinte, deve prescindir-se da implementação de passos de processamento adicionais no processo de preparação.

Neste contexto é de importância adicional que a protecção do material isolante contra o aparecimento de bolores deva ser assegurada, em particular, na fase da secagem de uma construção nova, após finalização da construção. Após finalização da construção não ocorrem habitualmente quaisquer problemas de bolores, uma vez que a construção nova é seca por aquecimento e arejamento. Por conseguinte, trata-se de um período de tempo relativamente curto, em que deve ser assegurada a protecção das placas de material isolante de fibras de madeira, antes do aparecimento de bolores ou outros microrganismos. No entanto, neste curto período de tempo ocorrem frequentemente problemas, uma vez que as construções são em regra terminadas nos meses 4 húmidos de Outono, em que a alvenaria e outros componentes secam relativamente lentamente.

Este objectivo é solucionado de acordo com a invenção mediante a utilização de uma composição compreendendo, pelo menos, um primeiro agente aglutinante e um segundo agente aglutinante como agente fungicida de protecção da madeira para placas de fibras de madeira, em que, pelo menos, um agente aglutinante é poliimina. A composição é aplicada de acordo com a invenção durante o processo de preparação das placas de fibras de madeira, directamente na placa de fibras de madeira. 0, pelo menos, primeiro agente aglutinante e a, pelo menos uma, poliimina como segundo agente aglutinante encontram-se, de um modo preferido, separados na composição, isto é, ambos os agentes aglutinantes não reagem entre si. A composição de acordo com a invenção pode, por conseguinte, também ser descrita como uma mistura dos componentes separados. 0 primeiro agente aglutinante pode ser seleccionado do grupo contendo isocianatos, resinas fenólicas, resinas de melamina, resinas de poliuretano e resinas de ureia. Também é possível empregar fibras termoplásticas, como, p. ex., fibras de poliéster, como um primeiro agente aglutinante. É importante que o agente aglutinante utilizado como primeiro agente aglutinante, na presença de poliimina, não endureça precocemente.

De um modo preferido, o primeiro agente aglutinante é, pelo menos, um isocianato, seleccionado de um grupo contendo isocianatos alifáticos e aromáticos. 5

Tipicamente podem ser utilizados como isocianatos alifáticos, p. ex., diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de isoforona (IPDI) e/ou diisocianato de 1, 4-ciclo-hexilo (CHDI).

Como poliisocianatos aromáticos preferidos podem ser utilizados diisocianato de difenilmetano polimérico (PMDI), diisocianato de toluileno (MDI) e/ou diisocianato de difenilmetano (MDI), em que o PMDI é particularmente preferido.

No caso da sua utilização como agente aglutinante, o isocianato está sujeito a duas reacções químicas. Por um lado forma poliureia na presença de água. Em paralelo ocorre a ligação às fibras de madeira através da formação de uma ligação de uretano pela reacção de isocianatos com os grupos hidroxilo livres da celulose.

Entre as poliiminas é preferida a utilização de polialquilenoiminas. As polialquilenoiminas são polímeros contendo grupos amino secundários e terciários, lineares ou ramificados. Numa forma de realização, a composição compreende, pelo menos, uma polialquilenoimina, em que os átomos de azoto estão ligados por cadeias de hidrocarbonetos Ci-Cis, de um modo preferido C2-C8, saturadas, insaturadas, lineares e/ou ramificadas. As polialquilenoiminas podem, além disso, estar presentes substituídas e podem apresentar derivatizações adicionais. Por exemplo, as polialquilenoiminas podem estar presentes com ácidos, como, p. ex., ácidos gordos ou ácidos carboxílicos saturados e insaturados, anidridos, cloretos ácidos ou amidas ácidas. 6

Numa forma de realização particularmente preferida, a composição compreende, pelo menos, uma polietilenoimina como poliimina. As polietilenoiminas podem apresentar-se na forma de compostos quaternários. As polietilenoiminas fosfonometiladas e alcoxiladas demonstraram ser outras polietilenoiminas adequadas.

As polietilenoiminas utilizadas apresentam, de um modo preferido, um peso molecular médio entre 300 até 10000 g/mole, de um modo preferido, entre 500 até 5000 g/mole, de um modo particularmente preferido de 800 g/mole.

De um modo preferido, é utilizada uma composição em que o, pelo menos, um primeiro agente aglutinante, como, p. ex., isocianato, e a, pelo menos uma, poliimina como segundo agente aglutinante estão presentes numa razão de mistura em massa de 10:1 até 50:1, de um modo preferido de 15:1 até 40:1, de um modo particularmente preferido de 18:1 até 30:1. A actividade fungicida da composição de acordo com a invenção deve ser vista como surpreendente, uma vez que não era esperado que, em particular, a polietilenoimina utilizada durante o processo de preparação das placas de fibras não estivesse sujeita a qualquer alteração de estrutura. De um modo surpreendente não ocorreu qualquer reacção do primeiro agente aglutinante com a polietilenoimina. Assim, p. ex., no caso da utilização de PMDI como primeiro agente aglutinante, não ocorre qualquer reacção com a polietilenoimina, apesar de ambos os componentes puderem reagir muito rapidamente para dar poliureias, devido aos seus grupos funcionais -NCO e NH. A polietilenoimina não é portanto modificada ou destruída durante o processo de preparação e mantém com isso as suas propriedades fungicidas na placa de fibras acabada. 7 A quantidade de agente aglutinante é mantida constante na preparação das placas de fibras de madeira, isto é, a quantidade do primeiro agente aglutinante utilizado, tal como PMDI, é reduzida pela quantidade em polietilenoimina empregue. A composição é utilizada como agente aglutinante num processo para a preparação de placas de fibras de madeira, em particular, placas de material isolante de fibras de madeira, com propriedades fungicidas compreendendo os seguintes passos de processo: a) preparação de fibras de madeira a partir de aparas de corte de madeira, b) colocação em contacto das fibras de madeira com uma composição contendo, pelo menos, um primeiro agente aglutinante e, pelo menos, uma poliimina como segundo agente aglutinante com as caracteristicas descritas anteriormente, em que adicionalmente à composição de agentes aglutinantes do primeiro agente aglutinante e poliimina, como segundo agente aglutinante, é aplicada poliimina sobre a esteira de fibras imediatamente antes da compressão, c) espalhamento da mistura de fibras de madeira e da composição de, pelo menos, um primeiro agente aglutinante e, pelo menos, uma poliimina do passo b) sobre um tapete transportador e compressão da esteira de fibras formada.

Para a preparação das fibras de madeira de acordo com a) as aparas de corte de madeiras são em primeiro lugar limpas, em seguida desfiadas e secas. A colocação em contacto das fibras de madeira com a composição de acordo com a invenção no passo b) efectua-se de um modo preferido, num processo de linha de sopro, em que ambos os agentes aglutinantes são misturados durante o doseamento na linha de sopro e injectados na corrente de fibras de madeira. Ambos os agentes aglutinantes podem também ser postos em contacto com a corrente de fibras de madeira, um a seguir ao outro. Neste caso ocorre já um ligeiro endurecimento da mistura na superfície das fibras, o que no entanto não é problemático, uma vez que na compressão subsequente ainda está disponível cola suficientemente reactiva. Este processo conduz a uma distribuição de cola muito homogénea.

Também é possível colocar a composição de acordo com a invenção em contacto com as fibras de madeira por meio de colagem a seco. A composição é aqui aplicada através de uma pulverização extremamente fina sobre as fibras de madeira secas. Uma vez que o processo intensivo de secagem térmica ocorre essencialmente antes da colagem, o gasto de cola é claramente menor do que no caso da colagem na linha de sopro, a par de uma distribuição de cola claramente mais homogénea.

Após espalhamento da mistura de fibras de madeira e agentes aglutinantes sobre um tapete transportador sob formação de uma esteira de fibras de madeira efectua-se em primeiro lugar uma compressão prévia, em que a espessura da esteira é reduzida na área de uma compactação prévia a frio. Em seguida é realizado um recorte das esteiras, em que são separadas algumas tiras 9 laterais da esteira de fibras; as tiras laterais são reintroduzidas no processo. A compressão a quente subsequente da esteira de fibras é normalmente realizada a temperaturas entre 150 e 230 °C, em que os agentes aglutinantes são activados e forma-se um composto sólido entre as fibras de madeira e o agente aglutinante. No processamento final, a esteira de fibras é finalmente reduzida para a massa desejada e é arrefecida. É igualmente possível que a, pelo menos uma, poliimina seja aplicada sobre a esteira de fibras somente ou adicionalmente, de acordo com a invenção, imediatamente antes da compressão. De acordo com a invenção isto ocorre adicionalmente ao passo de colagem de acordo com b) . Com isso alcança-se uma protecção adicional contra o aparecimento de bolores, em particular das camadas exteriores das placas de fibras de madeira. A composição de acordo com a invenção também pode ser utilizada num processo em que às fibras de madeira são adicionados agentes aglutinantes adicionais, como grânulos de plástico. É igualmente objecto da presente invenção uma placa de fibras de madeira, em particular uma placa de material isolante de fibras de madeira que possa ser preparada por utilização da mistura de acordo com a invenção.

As placas de fibras de madeira de acordo com a invenção são caracterizadas, em particular, por uma resistência mais elevada contra o aparecimento de bolores e outros microrganismos a 25 °C e 100% de humidade relativa do ar. Assim, as placas de fibras de madeira de acordo com a invenção são estáveis ou resistentes à colonização com microrganismos e/ou bolores num intervalo de 10 tempo de, pelo menos, duas semanas, de um modo preferido de, pelo menos, três semanas, de um modo particularmente preferido de, pelo menos, quatro semanas. A par de placas de material isolante de fibras de madeira, a composição de acordo com a invenção pode também ter utilização em placas de aglomerado, placas de fibras de densidade média (MDF), pranchas de fibras orientadas (OSB) ou placas de fibras de alta densidade (HDF). A invenção é em seguida explicada com mais detalhe num exemplo de realização.

Exemplo 1

Foi determinada a eficácia da mistura de agente aglutinante de acordo com a invenção numa placa de material isolante em comparação à utilização exclusiva de PMDI como agente aglutinante através de um teste de comparação numa câmara climática.

Para este fim foram preparadas duas placas de material isolante de fibras de madeira, em que um primeiro material isolante continha 8% em peso de PMDI e um segundo material isolante continha 7,6% em peso de PMDI e 0,4% em peso de poliimina, respectivamente em relação à massa em fibras de madeira.

Aquando da preparação de ambos os materiais isolantes, trabalhou-se com os mesmos parâmetros de produção. Após a sua preparação, ambos os materiais isolantes foram armazenados em 11 duas câmaras climáticas a 25 °C e 100% de humidade relativa do ar.

Ambos os materiais isolantes são analisados e comparados visualmente e em termos olfactivos, ao ritmo de 2 semanas.

Neste caso mostrou-se que o material isolante estandardizado, que contém apenas o agente aglutinante PMDI, já possuía após 2 semanas um cheiro claro a terra, que é provocado por geosmina. A geosmina é um produto do metabolismo de bolores e outros microrganismos e possui um cheiro a terra, característico. O material isolante à base da nova mistura de agente aglutinante, pelo contrário, não produziu qualquer cheiro provocado pela geosmina.

Após 4 semanas, no caso do material isolante estandardizado com PMDI, o cheiro intensificou-se mais e foram além disso reconhecidos os primeiros bolores corados de amarelado e azulado. O segundo material isolante com a mistura de agentes aglutinantes de acordo com a invenção não mostrou, pelo contrário, nem o cheiro acentuado, nem foram encontrados bolores.

Lisboa, 2 de Fevereiro de 2012 12

Claims (10)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Utilização de uma composição compreendendo, pelo menos, um primeiro e um segundo agente aglutinante como agente fungicida de protecção de madeiras para placas de fibras de madeira, caracterizada por, pelo menos, um agente aglutinante ser uma poliimina, e em que, durante o processo de preparação da placa de fibras de madeira, a composição é directamente aplicável na placa de fibras de madeira.
2. 2. Utilização de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por, pelo menos, um agente aglutinante ser seleccionado do grupo contendo isocianatos, resinas fenólicas, resinas de melamina, resinas de poliuretano, resinas de ureia e fibras termoplásticas.
3. 3. Utilização de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por, pelo menos, um agente aglutinante ser, pelo menos, um isocianato.
4. 4. Utilização de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada por o, pelo menos, um isocianato ser seleccionado do grupo contendo isocianatos alifáticos e aromáticos.
5. 5. Utilização de acordo com uma das reivindicações 2 a 4, caracterizada por a composição compreender diisocianato de difenilmetano polimérico (PMDI), diisocianato de toluileno (TDI) e/ou diisocianato de difenilmetano (MDI). 1
6. 6. Utilização de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a composição compreender, pelo menos, uma polialquilenoimina como poliimina, em que os átomos de azoto estão ligados por cadeias de hidrocarbonetos Ci-Cis, de um modo preferido C2~C8, saturadas, insaturadas, lineares e/ou ramificadas.
7. 7. Utilização de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a composição compreender, pelo menos, uma polietilenoimina, como poliimina, com um peso molecular médio entre 300 e 10000 g/mole, de um modo preferido, entre 500 e 5000 g/mole, de um modo particularmente preferido de 800 g/mole.
8. 8. Utilização de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por o, pelo menos um, primeiro agente aglutinante e a, pelo menos uma, poliimina serem empregues numa razão de mistura em massa de 10:1 até 50:1, de um modo preferido, de 15:1 até 40:1, de um modo particularmente preferido de 18:1 até 30:1.
9. 9. Processo para a preparação de placas de fibras de madeira, em particular, placas de material isolante de fibras de madeira, com propriedades fungicidas compreendendo os seguintes passos de processo: a) preparação de fibras de madeira a partir de aparas de corte de madeira, b) colocação em contacto das fibras de madeira com uma composição contendo, pelo menos, um primeiro agente aglutinante e, pelo menos, uma poliimina como segundo 2 agente aglutinante de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que adicionalmente à composição de agentes aglutinantes do primeiro agente aglutinante e poliimina, como segundo agente aglutinante, é aplicada poliimina sobre a esteira de fibras imediatamente antes da compressão, e c) espalhamento da mistura de fibras de madeira e da composição compreendendo o, pelo menos um, primeiro agente aglutinante e a, pelo menos uma, poliimina como segundo agente aglutinante do passo b) sobre um tapete transportador e compressão da esteira de fibras formada.
10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a composição de acordo com uma das reivindicação 1 a 7 contactar com as fibras de madeira num processo de linha de sopro. Lisboa, 2 de Fevereiro de 2012 3