ES2347708T3 - Empleo de materiales derivados de la madera que contienen poliamina para disminuir el contenido en formaldehido en el aire del medio ambiente. - Google Patents

Empleo de materiales derivados de la madera que contienen poliamina para disminuir el contenido en formaldehido en el aire del medio ambiente. Download PDF

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Eva Ruba
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Abstract

- Empleo de materiales derivados de la madera para la fabricación de piezas para muebles, de revestimientos para paredes, de materiales aislantes y similares con objeto de disminuir el contenido en formaldehído en el aire del medio ambiente, según el cual los materiales derivados de la madera (i) contienen poliamina a título de agente aglutinante o (ii) contienen un agente aglutinante diferente de la poliamina y, además, presentan poliamina en o sobre las capas externas del material derivado de la madera, y la poliamina presenta un peso molecular de, como mínimo, 500 g/mol y, como mínimo, 6 grupos amino primarios o secundarios.

Description

La presente invención se refiere al empleo de materiales derivados de la madera para llevar a cabo la fabricación de piezas para muebles, de revestimientos para paredes, de materiales aislantes y similares con objeto de disminuir el contenido en formaldehído en el aire del medio ambiente, según el cual los materiales derivados de la madera
(i)
contienen poliamina a título de agente aglutinante o
(ii)
contienen un agente aglutinante diferente de la poliamina y, además, presentan poliamina en o sobre las capas externas del material derivado de la madera,
y la poliamina presenta un peso molecular de, como mínimo, 500 g/mol y, como mínimo, 6 grupos amino primarios o secundarios.
Para llevar a cabo la obtención de los materiales derivados de la madera son empleados desde hace mucho tiempo productos de condensación a base de urea, en caso dado de melamina y de formaldehído. Estos productos de condensación son empleados fundamentalmente para llevar a cabo la fabricación de placas de fibras o de placas de madera aglomerada para la construcción de muebles. Además de su nivel de precio favorable, estas resinas tienen las ventajas de que son fácilmente transformables y de que tienen prolongados tiempos de goteo, al mismo tiempo que tienen reactividades elevadas. El inconveniente más grave consiste, desde luego, en que estos materiales derivados de la madera desprenden formaldehído durante y después de la elaboración.
De la misma manera, la propia madera puede liberar formaldehído al medio ambiente, especialmente después de un tratamiento térmico. Los materiales derivados de la madera recubiertos presentan, en general, una emisión de formaldehído menor que los substratos no recubiertos ("Holz als Roh und Werkstoff" tomo 47, 1989, página 227).
El formaldehído puede provocar, por encima de determinados valores límite, alergias e irritaciones de la piel, de las vías respiratorias o de los ojos en los seres humanos. La disminución del formaldehído en interiores y en recintos habitables constituye, por lo tanto, una tarea importante.
La publicación DE 43 08 089 A1 describe un agente aglutinante para el encolado de la madera que contiene a) una poliamina, b) desde 0,01 hasta 0,25 moles por mol de grupo amino de a) de un azúcar y c) desde 0,01 hasta 0,25 moles por mol de grupo amino de a) de uno o varios componentes elegidos entre el grupo de los derivados de los ácidos dicarboxílicos, los aldehídos con dos o más átomos de carbono y los epóxidos. Como poliamina son citadas, por ejemplo, la polietilenimina
o la N,N',N"-tris(6-aminohexil)melamina. En los ejemplos se describe una emisión de formaldehído comprendida entre 0,04 y 0,1 mg de HCHO /m2h.
La publicación EP 1 192 223 B1 describe una placa de fibras constituida por poliaminas o por resinas de aminoplasto que contienen poliamina a título de agentes aglutinantes. Como solución encolante se cita, entre otras, una solución acuosa de una poliamina alifática con, como mínimo, tres grupos funcionales, elegidos entre el grupo constituido por los grupos amino primarios y secundarios, que presenta un peso molecular promedio en peso comprendido entre 600 y 1.000.000 g/mol y, aparte de los grupos amino terciarios, está esencialmente exenta de otros grupos funcionales. Se ha descrito que como poliamina preferente es empleada la polietilenimina o la polivinilamina. Se ha divulgado que la polietilenimina presenta de manera preferente un peso molecular promedio en peso comprendido entre 800 y
100.000 y que la polivinilamina presenta de manera preferente un peso molecular promedio en peso comprendido entre 5.000 y 200.000.
Por lo tanto, en el estado de la técnica se encuentran diversas indicaciones del modo en que pueden ser reemplazados los citados agentes aglutinantes que contienen formaldehído. Desde luego en los recintos habitables existen otras fuentes de formaldehído, tales como por ejemplo los artículos textiles, las placas de fibras, los muebles, especialmente los muebles envejecidos y el humo de los cigarrillos.
La publicación JP 2001 293075 A (TEIJIN LTD) divulga el empleo de una planta sintética para disminuir el contenido en formaldehído en el aire del medio ambiente. Las hojas de la planta sintética, que están realizadas con fibras sintéticas, contienen un aminocompuesto como adsorbedor del formaldehído (se ha citado la polivinilamina).
La publicación JP 09 047623 A (TOYOBO KK) divulga una hoja adsorbente, que contiene carbón activo, constituida por material fibroso (cáñamo, cartón de pasta mecánica..., véase el párrafo 0011), que se recubre con una composición constituida por un aminocompuesto alifático y un ácido. Como aminocompuesto ha sido citada la polietilenimina (párrafo 0015). La hoja puede ser aplicada en automóviles y en el interior de casas con objeto de disminuir el contenido en aldehído en el aire del medio ambiente.
La publicación CA 1 241 524 describe el empleo de poliaminas como captadoras de formaldehído. A título de ejemplo, se recubren filtros en sistemas de calefacción recubiertos con las poliaminas o las poliaminas son aportadas a título de aditivos a las pinturas para las paredes.
La tarea de la presente invención consistía en presentar materiales derivados de la madera que pudiesen absorber formaldehído a partir del aire del medio ambiente, encontrando aplicación estos materiales derivados de la madera ya en los recintos habitables, o bien pueden ser integrados convenientemente en los recintos habitables.
La tarea se resolvió por medio del empleo de materiales derivados de la madera para llevar a cabo la fabricación de piezas para muebles, de revestimientos para paredes, de materiales aislantes y similares con objeto de disminuir el contenido en formaldehído en el aire del medio ambiente, según la cual los materiales derivados de la madera
(i)
contienen poliamina a título de agente aglutinante o
(ii)
contienen un agente aglutinante diferente de la poliamina y, además, presentan poliamina en o sobre las capas externas del material derivado de la madera,
y la poliamina presenta un peso molecular de, como mínimo, 500 g/mol y, como mínimo, 6 grupos amino primarios o secundarios.
De manera preferente, son empleadas aquellas poliaminas que presenten un peso molecular de, como mínimo, 800 g/mol y, como mínimo, con 6, especialmente como mínimo con 10 grupos amino primarios o secundarios. Únicamente puede ser empleada una determinada poliamina o únicamente pueden ser empleadas determinadas mezclas constituidas por varias poliaminas. A título de poliaminas son elegidas, de manera preferente, la polietilenimina o la polivinilamina o las mezclas de las mismas.
El peso molecular promedio en peso de la polivinilamina está comprendido, de manera ventajosa, entre 5.000 y 500.000 g/mol, de manera preferente entre 5.000 y 350.000 g/mol, de manera especial entre 5.000 y 100.000. El peso molecular promedio en peso de la polietilenimina está situado de manera ventajosa entre 500 y
100.000 g/mol, de manera preferente entre 500 y 70.000 g/mol, de manera especialmente preferente entre 500 y 50.000 g/mol y, de manera especial, entre 500 y
20.000 g/mol. Con relación al empleo de la poliamina como agente aglutinante de
conformidad con el caso (i): La poliamina es empleada a título de agente aglutinante, de manera ventajosa, en forma de soluciones acuosas con un contenido en materia sólida en poliamina comprendido entre un 1 y un 95 % en peso, de manera preferente entre un 5 y un 80 % en peso. En el caso de una solución acuosa de polivinilamina, el contenido en materia sólida se encuentra preferentemente comprendido entre un 5 y un 30 % en peso, de manera especial entre un 5 y un 15 % en peso. En el caso de una solución acuosa de polietilenimina, el contenido en materia sólida se encuentra preferentemente comprendido entre un 10 y un 60 % en peso, de manera especial entre un 30 y un 50 % en peso. La solución de poliamina puede contener productos auxiliares y aditivos
usuales tales como agentes hidrofugantes, por ejemplo parafinas, agentes protectores de la madera o agentes protectores contra la llama.
La solución de poliamina es aplicada según los procedimientos usuales sobre las virutas/fibras que contienen celulosa (véase la publicación "MDF -Mitteldichte Faserplatten", Hans-Joachim Deppe, Kurt Ernst, 1996, DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., 70771 Leinfelden-Echterdingen, capítulo 4.3, página 81 y siguientes; véase también la publicación EP 1 192 223 B1, párrafo [0034]).
La solución de poliamina es empleada a título de agente aglutinante ventajosamente en cantidades tales que sean empleados, por cada 100 g de fibras/virutas completamente desecadas, desde 0,1 hasta 20 g, de manera preferente desde 0,2 hasta 5 g, de manera especialmente preferente desde 0,5 hasta 2,5 g de poliamina.
A continuación se prensan las virutas o las fibras que contienen celulosa, de conformidad con un procedimiento usual, para dar materiales derivados de la madera. Con esta finalidad se forma una estera de virutas o de fibras por medio del esparcimiento de las virutas o de las fibras que contienen celulosa sobre un soporte y ésta o éstas son prensadas a una temperatura comprendida entre 80 y 250 ºC y a presiones comprendidas entre 5 y 50 bares para formar materiales derivados de la madera (véase loc. cit. capítulo 4.5, página 93 y siguientes).
De manera preferente, las fibras que contienen celulosa para los materiales derivados de la madera son esparcidas con un espesor de capa tal que resulten después del prensado en caliente, materiales derivados de la madera con una densidad comprendida entre 100 y 1.000 kg/m3, de manera preferente comprendida entre 450 y 900 kg/m3, y con un espesor comprendido entre 0,5 y 200 mm, de manera preferente comprendido entre 1 y 40 mm, de manera especialmente preferente comprendido entre 1,5 y 20 mm.
Con relación al empleo de la poliamina en una capa protectora de material derivado de la madera de conformidad con el caso (ii):
La poliamina o la solución polímera acuosa pueden ser aplicadas
superficialmente sobre el material derivado de la madera encolado. A título
de agentes aglutinantes pueden ser empleados todos los agentes aglutinantes
conocidos por el técnico en la materia para la fabricación de materiales
derivados de la madera, especialmente las resinas de aminoplasto.
La solución polímera acuosa puede ser obtenida, de manera especial, por mezcla de - respectivamente referido a la solución polímera
(a)
desde un 1 hasta un 99 % en peso de poliamina,
(b)
desde 0 hasta un 5 % en peso de aditivos para mejorar la humectabilidad,
(c)
desde 0 hasta un 30 % en peso de aditivos para el ajuste del valor del pH,
(d)
desde 0 hasta un 30 % en peso de otros aditivos tales como fungicidas,
agentes hidrofugantes, colorantes, disolventes orgánicos,
(e)
desde 0 hasta un 20 % en peso de urea
y el complemento hasta el 100 % en peso de agua, refiriéndose estos datos al
comienzo de la formación de la mezcla.
La solución acuosa de poliamina contiene, de manera ventajosa, desde un 5 hasta un 90 % en peso de poliamina, de manera preferente, desde un 10 hasta un 75 % en peso de poliamina, de manera especial, desde un 15 hasta un 45 % en peso de poliamina, de manera especialmente preferente, desde un 25 hasta un 40 % en peso de poliamina, referido respectivamente a la solución polímera.
A título de componente (b) facultativo de la solución polímera acuosa pueden ser empleados, con objeto de mejorar la humectabilidad, los tensioactivos iónicos y no iónicos, como los que están descritos, por ejemplo, en la publicación de H. Stache, "Tensid-Taschenbuch", Carl Hanser Verlag, München, Wien, 1981, en una concentración ventajosamente comprendida entre 0 y un 5 % en peso, de manera preferente comprendida entre 0 y un 2 % en peso.
El valor del pH puede ser ajustado por medio de los aditivos siguientes, a título de componente (c) facultativo: ácidos minerales u orgánicos tales como, por ejemplo, el ácido sulfúrico o el ácido fórmico. El componente (c) puede ser aportado a la solución polímera acuosa entre 0 y un 30 % en peso, de manera preferente entre 0 y un 20 % en peso.
A título de componente (d) facultativo, pueden ser aportados a la solución polímera acuosa otros aditivos, por ejemplo aditivos del grupo de los agentes hidrofugantes, por ejemplo emulsiones de parafina y ceras, fungicidas, disolventes orgánicos o colorantes. El componente (d) puede ser aportado a la solución polímera acuosa entre 0 y un 30 % en peso, de manera preferente entre 0 y un 10 % en peso.
A título de componente (e) facultativo, la solución polímera acuosa puede contener hasta un 20 % en peso inclusive de urea, referido a la solución polímera. De manera ventajosa, la solución polímera acuosa contiene menos de un 15 % en peso de urea, de manera preferente menos de un 10 % en peso de urea y, de manera especial, menos de un 5 % en peso de urea, respectivamente referido a la solución polímera. De manera especialmente preferente la solución polímera está exenta de urea.
La solución de poliamina es aplicada de manera ventajosa con un valor del pH comprendido entre 3 y 12, de manera preferente comprendido entre 6 y 11, de manera especial con un valor del pH comprendido entre 9 y 11.
- 7 Se aplica superficialmente una cantidad suficiente de solución de poliamina de tal manera, que la cantidad de poliamina por m2 de superficie del material derivado de la madera se encuentre comprendida entre 0,1 g y 100 g, de manera preferente entre 0,5 g y 50 g, de manera especialmente preferente entre 1 g y 10 g. La solución polímera acuosa puede ser aplicada superficialmente sobre el material derivado de la madera por medio de diversas medidas, conocidas por el técnico en la materia. A estas medidas pertenecen, por ejemplo, la pulverización superficial, la laminación, la inmersión, la aplicación por medio de una rasqueta, la aplicación por medio de una brocha o el revestimiento en cortina -Curtain Coating-. De manera preferente, la solución de amina es aplicada superficialmente por medio de una pulverización superficial y de una laminación, de manera especial por medio de una laminación. Los materiales derivados de la madera, que son obtenidos de conformidad con el procedimiento (i) o (ii) pueden ser elaborados de manera usual y son adecuados de manera especial para la fabricación de piezas para muebles, de revestimientos para paredes, de materiales aislantes y similares, es decir de artículos / objetos de madera, que se encuentren en contacto directo con el aire del medio ambiente o con una fuente de formaldehído. De manera preferente, los materiales derivados de la madera, preparados de este modo, son empleados para la fabricación de paredes traseras para muebles. De manera preferente, los materiales derivados de la madera son obtenidos de conformidad con el procedimiento (i) y, por lo tanto, están exentos de formaldehído. Las piezas para muebles, los revestimientos para paredes, los materiales aislantes y similares, obtenidos de este modo, no solamente representan artículos exentos de formaldehído o bien pobres en formaldehído, sino que, estos artículos también pueden absorber formaldehído a partir del aire del medio ambiente y, por lo tanto, pueden reducir de manera duradera la carga de formaldehído por ejemplo en recintos habitables.
Ejemplos Ejemplo 1:
Se fabricó una placa A de MDF (30 x 30 cm), que presentaba una densidad de 850 kg/m3 y un espesor de 4 mm, con empleo de un agente aglutinante constituido por una solución acuosa al 30 % en peso de polietilenimina (peso molecular promedio en peso de la polietilenimina: 5.000 g/mol), empleándose el agente aglutinante en una cantidad de 1,5 g de materia sólida por cada 100 g de fibras completamente desecadas. El prensado se llevó a cabo con una fuerza de compresión de 4 N/mm2, a una temperatura de la prensa de 200ºC y con un tiempo de prensado de 120 segundos.
El espesor y la densidad de la placa de MDF se eligieron de acuerdo con la forma usual para la fabricación por ejemplo de paredes traseras para muebles. Ejemplo 2:
Se fabricó una placa B de MDF (30 x 30 cm), que presentaba una densidad de 850 kg/m3 y un espesor de 4 mm, con empleo de un agente aglutinante constituido por una solución acuosa al 30 % en peso de polietilenimina (peso molecular promedio en peso de la polietilenimina: 5.000 g/mol), empleándose el agente aglutinante en una cantidad de 3 g de materia sólida por cada 100 g de fibras completamente desecadas. El prensado se llevó a cabo de manera análoga a la del ejemplo 1. Ejemplo 3:
Se fabricó una placa C de MDF (30 x 30 cm), que presentaba una densidad de 850 kg/m3 y un espesor de 4 mm, con empleo de una resina de condensación de ureaformaldehído (cola Kaurit 340, contenido en resina sólida 68 %), empleándose el agente aglutinante en una cantidad de 12 g de resina sólida por cada 100 g de fibras completamente desecadas. El prensado se llevó a cabo de manera análoga a la del ejemplo 1. A continuación se pulverizó la placa por el lado superior y por el lado inferior con 10 g/m2 de una solución al 30 % en peso de polietilenimina (peso molecular promedio en peso de la polietilenimina: 1.300 g/mol) (substancia activa: 3 g/m2) y se secó durante 24 horas a la temperatura ambiente. Ejemplo 4:
Se fabricó una placa D de MDF (30 x 30 cm), que presentaba una densidad de 850 kg/m3 y un espesor de 4 mm, sin empleo de un agente aglutinante, prensándose la torta húmeda de fibras (humedad 20 %) para dar una placa esponjosa con una fuerza de compresión de 4 N/mm2, una temperatura de la prensa de 200ºC y un tiempo de prensado de 200 segundos.
- 9
Ejemplo 5: Placa de madera aglomerada usual en el comercio como fuente de formaldehído
En este caso se trata de una placa de madera aglomerada E usual en el comercio, que presenta una densidad de 670 kg/m3 y un espesor de 16 mm y una
5 emisión FA de 1,16 mg/l (método del desecador). El espesor y la densidad de la placa de madera aglomerada se eligieron de acuerdo con la forma usual para la fabricación de muebles.
Medición de la emisión de formaldehído:
Se determinó la emisión de formaldehído por medio del método del desecador
10 (JIS A 5908). Cada medición en el desecador se llevó a cabo con 10 probetas. Se llevó a cabo la medición de 10 probetas de un tipo de placa (placas A hasta D) o bien llevó a cabo la medición de 5 probetas (placa E) y de 5 probetas (placa A o bien B o bien C o bien D). Los valores del desecador están reunidos en la tabla 1. Tabla 1: Recopilación de los valores del desecador
Probeta
Valor del desecador [mg/l]
Placa A de MDF
< 0,01
Placa B de MDF
< 0,01
Placa C de MDF
0,03
Placa D de MDF
0,12
Placa E de madera aglomerada
1,16
Placa E de madera aglomerada + Placa A de MDF
0,29
Placa E de madera aglomerada + Placa B de MDF
0,21
Placa E de madera aglomerada + Placa C de MDF
0,25
Placa E de madera aglomerada + Placa D de MDF
0,80
Los ejemplos muestran que el formaldehído, que fue liberado por las placas E de madera aglomerada al aire del medio ambiente, fue captado por medio del empleo de una placa A, B o C de MDF y, por lo tanto, pudo reducirse de manera efectiva el contenido de formaldehído en el aire del recinto.
- 10

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Empleo de materiales derivados de la madera para la fabricación de piezas para muebles, de revestimientos para paredes, de materiales aislantes y similares con objeto de disminuir el contenido en formaldehído en el aire del medio ambiente, según el cual los materiales derivados de la madera
    (i)
    contienen poliamina a título de agente aglutinante o
    (ii)
    contienen un agente aglutinante diferente de la poliamina y, además, presentan poliamina en o sobre las capas externas del material derivado de la madera,
    y la poliamina presenta un peso molecular de, como mínimo, 500 g/mol y, como mínimo, 6 grupos amino primarios o secundarios.
  2. 2.-Empleo según la reivindicación 1, según el cual la poliamina presenta un peso molecular como mínimo de 800 g/mol y, como mínimo, 10 grupos amino primarios o secundarios.
  3. 3.-Empleo según la reivindicación 1 o 2, según el cual es empleada, a título de poliaminas, la polivinilamina y/o la polietilenimina.
  4. 4.-Empleo según la reivindicación 3, según el cual la polivinilamina presenta un peso molecular promedio en peso comprendido entre 5.000 y 500.000 g/mol y la polietilenimina presenta un peso molecular promedio en peso comprendido entre 500 y 100.000 g/mol.
  5. 5.-Empleo según la reivindicación 3, según el cual la polivinilamina presenta un peso molecular promedio en peso comprendido entre 5.000 y 100.000 g/mol y la polietilenimina presenta un peso molecular promedio en peso comprendido entre 500 y 20.000 g/mol.
  6. 6.-Empleo de materiales derivados de la madera según las reivindicaciones 1 a 5 para la fabricación de paredes traseras para muebles.
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