ES2611080T3

ES2611080T3 - Procedimiento para reducir la emisión de aldehídos y compuestos orgánicos volátiles de materiales a base de madera

Info

Publication number: ES2611080T3
Application number: ES09008805.5T
Authority: ES
Inventors: inventor ha renunciado a ser mencionado El
Original assignee: Swiss Krono Tec AG
Current assignee: Swiss Krono Tec AG
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2029-07-06
Also published as: PL2272644T3; PL2546039T3; EP2546039A2; PT2272644T; ES2468024T3; EP2546039A3; EP2546039B1; PT2546039E; EP2272644B1; HUE031829T2; EP2272644A1

Abstract

Utilización de un aditivo de al menos un tiosulfato de la fórmula general MeS2O3 o Me2(S2O3)2, siendo Me un metal alcalino, alcalinotérreo o amonio, para reducir la emisión de compuestos orgánicos volátiles, cuyo tiempo de retención en el cromatograma de gases se encuentra entre el hexano y el hexadecano, de productos de la trituración que contienen lignocelulosa o materiales a base de madera fabricados a partir de los mismos, fabricándose los materiales a base de madera aportando productos de la trituración que contienen lignocelulosa, añadiendo el aditivo para tratar los productos de la trituración que contienen lignocelulosa y dado el caso prensando los productos de la trituración que contienen lignocelulosa mezclados con el aditivo con adhesivo bajo la acción del calor para fabricar un material a base de madera.

Description

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PROCEDIMIENTO PARA REDUCIR LA EMISION DE ALDEHIDOS Y COMPUESTOS ORGANICOS VOLATILES

DE MATERIALES A BASE DE MADERA

descripciOn

La presente invencion se refiere a la utilizacion de un aditivo en un procedimiento para fabricar materiales a base de madera a partir de productos de trituracion que contienen lignocelulosa, lograndose una reduccion de la emision de compuestos organicos volatiles y aldehndos, inclusive formaldehndo, a partir de la madera, los productos de trituracion y el material a base de madera fabricado. Mas exactamente se refiere la presente invencion a una utilizacion de un aditivo para reducir la emision de compuestos organicos volatiles y de aldehndos, inclusive formaldehndo, tratandose la madera o los productos de trituracion que contienen lignocelulosa con tiosulfatos, con preferencia con una combinacion determinada de compuestos de tiosulfatos y ureas, para impedir la emision de estos compuestos organicos volatiles, inclusive aldehidos a partir de la madera o del material a base de madera fabricado. Ademas se refiere la presente invencion a materiales a base de madera que pueden fabricarse utilizando ese aditivo. En particular aporta la presente invencion la utilizacion de agentes de tratamiento para tratar la madera o productos de trituracion que contienen lignocelulosa y materiales a base de madera fabricados a partir de los mismos, que son adecuados para reducir la emision de aldehidos, inclusive formaldehido y compuestos organicos volatiles, asf como la correspondiente utilizacion.

Estado de la tecnica

La lignocelulosa o materiales que contienen lignocelulosa, como la madera y productos de la trituracion de la madera, asf como materiales a base de madera fabricados a partir de los mismos, como placas de material a base de madera, contienen, entre otros, compuestos organicos volatiles (VOC) y compuestos organicos muy volatiles (VVOC), como formaldetndo. Como compuestos organicos volatiles se incluyen todas las sustancias organicas volatiles, cuyo tiempo de retencion en el cromatograma de gases se encuentra entre el C6 (hexano) y el C16 (hexadecano). Entre los compuestos organicos muy volatiles se encuentran entre otros tambien el acido formico y el formaldehndo. La expresion aldehidos, tal como se utiliza aqrn, incluye no solo los compuestos volatiles, sino tambien todos los otros aldehidos, en particular formaldehndo, salvo que se indique lo contrario.

Los compuestos organicos volatiles y los compuestos organicos muy volatiles se presentan segun la clase y el estado de las lignocelulosas, como el tipo de madera, la duracion del almacenamiento, las condiciones de almacenamiento de la madera o de los productos de la trituracion de las lignocelulosas, en distintas cantidades y composicion qrnmica. Los VOC proceden al respecto esencialmente de sustancias de extracto de las lignocelulosas, por ejemplo de la madera o productos de reaccion. Representantes prominentes de ello son sustancias como alfa pineno, beta pineno, delta-3-careno. Estos componentes se encuentran sobre todo en la madera de las comferas. Los productos de reaccion que se presentan por ejemplo durante el almacenamiento y el mecanizado de la madera y de los productos de trituracion son por ejemplo pentanal y hexanal. Sobre todo las maderas de comferas, a partir de las que se fabrican predominantemente placas de aglomerado, placas de fibras de densidad media (mDf) o placas OSB (de fibras orientadas), contienen grandes cantidades de resina y grasas, que originan la formacion de compuestos organicos volatiles del terpeno y aldehidos. En parte resultan estas sustancias tambien mediante descomposicion de los componentes principales de la madera, como lignina, celulosa y hemicelulosa. Los VOC, inclusive aldehidos y formaldehndos, pueden tambien formarse cuando se utilizan determinados adhesivos para la fabricacion de los materiales a base de madera.

Es un hecho de conocimiento general que todos los materiales a base de madera, inclusive placas de aglomerado, placas de fibras y placas OSB emiten tanto formaldehndo como tambien VOC y aldehidos al aire del entorno. Tal como ya se ha mencionado, se originan estas emisiones tanto mediante una descomposicion qrnmica dentro de la madera como tambien mediante descomposicion qrnmica de los adhesivos utilizados que contienen formaldehndo. Por el contrario en la emision de VOC existen liberaciones exclusivamente debidas a la madera, dividiendose estas en las llamadas emisiones primarias de ingredientes de la madera muy volatiles, como terpenos o productos de la descomposicion qrnmica, como acido acetico y las llamadas emisiones secundarias y/o terciarias, por ejemplo aldehidos de cadena larga, como pentanal, o acidos carbonicos de cadena larga. Estos productos de descomposicion se forman mediante procesos de oxidacion de larga duracion de componentes de la madera, como acidos grasos, pero tambien lignina, celulosa y hemicelulosa.

Entre los adhesivos que se utilizan actualmente en la fabricacion de materiales a base de madera, como placas OSB, placas de fibras de densidad media, etc. se encuentran adhesivos aminoplasticos, como adhesivos de urea- formaldehndo (adhesivos UF), adhesivos de melamina-urea-fenol-formaldehndo (adhesivos MUPF) o adhesivos de melamina-urea-formaldehndo (adhesivos MUF). Otros adhesivos, tal como se utilizan tfpicamente en materiales derivados de la madera, incluyen adhesivos a base de diisocianatos (PMDI), adhesivos de poliuretano, adhesivos de fenol-formaldehndo (adhesivos PF) y/o adhesivos de tanino-formaldehndo (adhesivos TF) o mezclas de los mismos. En el sector de las placas de fibras se utilizan por ejemplo principalmente adhesivos aminoplasticos. La liberacion de los VOCs y del formaldehndo tiene lugar tanto durante la fabricacion de los materiales a base de madera como tambien despues de su fabricacion o durante su utilizacion. En la fabricacion de placas de fibras puede llegarse, por ejemplo en el tratamiento termohidrolttico de los materiales que contienen lignocelulosa, a una descomposicion

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qmmica parcial de la madera. Los compuestos que entonces se forman, muy volatiles, como aldehndos y acidos, emiten a continuacion durante el posterior proceso de fabricacion o durante la posterior utilizacion de los materiales a base de madera fabricados. Los mismos pueden tener igualmente una influencia negativa sobre la resistencia del pegado y con ello influir negativamente sobre las propiedades de los materiales a base de madera fabricados.

El documento WO 02/072323 describe procedimientos para reducir la emision de formaldehndo de productos de recubrimiento que contienen al menos dos capas, tratandose la superficie de una placa o de un enchapado con una solucion que contiene sulfito y/o bisulfito. En los ejemplos se expone que el enchapado se trata con una solucion de sulfito, para reducir la emision de formaldel'ndo. Por el documento Wo 2007/012350 se conocen procedimientos para fabricar artfculos de materiales a base de madera con baja emision de compuestos qmmicos, es decir, baja emision de formaldel'ndo, cuando se utilizan resinas que contienen formaldel'ndo. Al respecto se propone el tratamiento de virutas de madera o fibras de madera con bisulfito.

Por el documento DE 10 2007 038 041 A1 se conocen procedimientos para reducir la emision de aldehndos y compuestos organicos volatiles de materiales a base de madera, en los que se utilizan sales de sulfito o hidrogenosulfito, dado el caso junto con urea o derivados de la urea y dado el caso junto con hidroxidos alcalinos, hidroxidos alcalinoterreos o hidroxidos de amonio, como aditivo.

El documento JP-A-2001164235 da a conocer captores para formaldehido y procedimientos para tratar placas de madera.

Los materiales a base de madera fabricados con procedimientos correspondientes al estado de la tecnica muestran, en particular cuando se utilizan durante mucho tiempo, una emision de VOC y aldehndo insatisfactoria.

Es un objetivo de la presente invencion, utilizando aditivos qmmicos, limitar a un bajo nivel la emision de VOC y preferiblemente tambien la emision de formaldel'ndo de materiales a base de madera. A la vez debena intervenirse lo menos posible en el proceso tecnologico de la fabricacion del material a base de madera, para evitar costosas adaptaciones tecnologicas o reformas. Ademas debe evitarse igualmente perturbar qmmicamente el proceso. Cuando se utilizan los adhesivos usuales que contienen formaldel'ndo, se realiza su endurecimiento bajo elevadas temperaturas y elevada presion. Ademas es un objetivo de la presente invencion mantener reducida la emision de aldehndos y VOC a lo largo de todo el penodo de tiempo, es decir, durante la fabricacion y la posterior utilizacion, mas larga, de los materiales a base de madera fabricados.

Descripcion de la invencion

El objetivo se logra utilizando un aditivo de acuerdo con la reivindicacion 1, anadiendo una composicion especial a la madera o a los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa para, mediante reaccion con los VOCs y los aldetndos, modificar los mismos tal que ya no se emitan desde la madera o los productos de la trituracion y/o desde los materiales a base de madera fabricados a partir de los productos de la trituracion. Los compuestos que entonces resultan son de tan alta molecularidad que ya no son volatiles y por lo tanto ya no contribuyen, tampoco a largo plazo, a las emisiones de VOC y/o emisiones de aldehndos, inclusive emisiones de formaldel'ndo.

Un problema en los materiales a base de madera que se fabrican a partir de madera o de los productos de trituracion que contienen lignocelulosa es en particular la liberacion de VOCs y aldehndos durante la utilizacion. Es decir, los materiales a base de madera emiten durante mucho tiempo VOCs y aldehndos existentes en la madera, inclusive formaldehido. Estos aparecen en parte, tal como antes se ha indicado, a lo largo del tiempo debido a reacciones qmmicas en el material a base de madera que contiene lignocelulosa. Por ejemplo pueden formarse en el material a base de madera fabricado, debido a la accion de la luz, oxfgeno, etc., los correspondientes productos de la descomposicion de ingredientes de la madera, como acidos grasos, pero tambien lignina, celulosa y hemicelulosa, que a continuacion emiten a partir de la madera como la correspondiente emision primaria o emisiones secundarias y/o terciarias, tal como antes se ha indicado.

En este caso se encontro que cuando se anaden al menos dos componentes, elegidos a partir de dos grupos diferentes entre sf i) a ii), tal como se indica posteriormente, quedan reducidos y/o limitados los inconvenientes descritos.

La adicion del aditivo puede realizarse antes o despues de la trituracion y preparacion de los productos de la trituracion, por ejemplo en fibras tras el refinador. Al respecto puede impregnarse la madera con los aditivos y los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa pueden tratarse, por ejemplo impregnarse, con los aditivos. Con preferencia se aporta el aditivo inmediatamente antes del prensado en caliente o antes de la secadora. La adicion del adhesivo puede realizarse entonces antes o despues de aportar el aditivo. Los distintos componentes del aditivo pueden entonces aplicarse a la vez o separados uno de otro. Es decir, el aditivo puede aplicarse en una solucion en ese momento sobre los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa con medidas usuales. Alternativamente pueden tratarse los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa individualmente con los componentes. Asf por ejemplo en una forma de realizacion preferente, cuando se utiliza una combinacion de tiosulfato y urea, o bien sus derivados, pueden aplicarse separadamente los componentes del grupo i) antes o

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despues de los componentes del grupo ii). Esta aplicacion o tratamiento puede realizarse entonces antes o despues de aplicar el adhesivo. El adhesivo puede tambien introducirse entre la aplicacion de un primer componente del aditivo y la del segundo componente del aditivo.

Una ventaja esencial de la presente invencion es entonces la aportacion en aditivos, que en una etapa de reduccion reducen aldehidos, pero tambien otros compuestos organicos volatiles, en particular los que tienen enlaces dobles, con lo que se reduce la emision de estos VOCs y aldehidos, inclusive formaldehido, tambien a largo plazo y no se distorsiona la marcha del proceso tecnologico.

Se comprobo en el marco de la invencion que cuando se utilizan tiosulfatos, en particular de la formula general MeS2O3 o Me2(S2O3), siendo Me un metal alcalino, alcalinoterreo o amonio, pueden reducirse las emisiones a partir de la madera y materiales a base de madera, en particular la emision a largo plazo, de VOCs y aldehidos, inclusive formaldehido.

Con preferencia pueden reducirse estos problemas, en particular a largo plazo, mediante la combinacion de al menos dos componentes, elegidos a partir de dos grupos i) a ii) distintos entre sh Con preferencia contiene por lo tanto el aditivo en cada caso al menos un componente de ambos grupos i) y ii).

El grupo i) incluye tiosulfatos. En particular se trata de tiosulfatos de la formula general MeS 2O3 o Me2(SO3)2, siendo Me un metal alcalino, alcalinoterreo o amonio. Con preferencia el tiosulfato es uno del grupo tiosulfato sodico, tiosulfato amonico, tiosulfato de litio, tiosulfato potasico, tiosulfato calcico, tiosulfato de magnesio. En particular se utiliza de acuerdo con la invencion como sal de tiosulfato tiosulfato sodico o tiosulfato amonico, siendo muy especialmente preferido el tiosulfato amonico.

Contrariamente a la utilizacion descrita por ejemplo en el documento WO 2009/021702 A1 de compuestos de sulfito/hidrogenosulfito, no reaccionan rapidamente los componentes de los tiosulfatos con compuestos de aldehidos, como formaldehido, formando por ejemplo compuestos de adicion diffcilmente solubles. Por el contrario la reaccion tiene lugar solo con retardo. El tiosulfato se oxida en una primera etapa, formandose sulfito como producto intermedio y sulfato como uno de los productos. Correspondientemente, puede proporcionarse a largo plazo un ingrediente para la reaccion para aldehidos y compuestos organicos volatiles que se forman a partir de la madera y material a base de madera. De esta manera es posible reducir de manera muy efectiva y a largo plazo las emisiones procedentes de estas maderas y materiales a base de madera. Ademas tienen los citados componentes propiedades antioxidantes y pueden asf suprimir las emisiones de VOC que se originan por ejemplo mediante oxidacion. El producto intermedio sulfito, que se forma a partir del tiosulfato, puede reaccionar por ejemplo con enlaces dobles aislados, tal como los contenidos entre otros en terpenos, grasas o acidos grasos, mediante reduccion o adicion con estos compuestos.

En una forma de realizacion preferente, se anade en la utilizacion correspondiente a la invencion al menos un tiosulfato a los productos de trituracion. Con preferencia son las sales entonces utilizadas el tiosulfato amonico y/o tiosulfato sodico.

El grupo ii) incluye urea y derivados de la urea, como urea de monometilol o urea de metileno. Preferiblemente se utiliza urea.

La urea reacciona igualmente con formaldehndo, formando urea de mono- y dimetilol. Esta reaccion se realiza muy lentamente y permite asf igualmente una reduccion a largo plazo del nivel de formaldehndo en los materiales a base de madera. No obstante la utilizacion de urea aislada no es procedente, ya que la reaccion con formaldehndo se realiza muy lentamente y se trata de una reaccion de equilibrio, con lo que el formaldehndo puede tambien emitirse de nuevo en un momento posterior.

En otra forma de realizacion preferente de la presente invencion se utiliza de acuerdo con la invencion una combinacion de al menos un componente del grupo i) y al menos un componente del grupo ii) para la madera o los productos de la trituracion o los materiales a base de madera. Debido a las distintas formas de reaccion y/o tiempos de reaccion de los componentes anadidos en cuanto al formaldehndo y a los VOCs, puede modificarse muy efectivamente la emision a largo plazo de VOC y formaldehndo, optimizandose asf las caractensticas de los materiales a base de madera. Ademas son adecuadas las sales de tiosulfato del grupo i) para estabilizar ureas del grupo ii), impidiendose la hidrolisis de la urea. Asf puede presuponerse una mejor efectividad del grupo ii).

Preferiblemente se anade la sal de tiosulfato, de las que al menos hay una, en una cantidad de 0,1% en peso a 5% en peso referido a lignocelulosa atro (producto en seco). Preferiblemente se anaden dosificadamente cantidades de en cada caso un 0,2% en peso a 1,5% en peso, por ejemplo una mezcla con aprox. un 57% de contenido en solido con 1% sobre madera atro. La cantidad de urea se encuentra preferiblemente en la gama de 0,5% en peso a 5% en peso, referido a lignocelulosa atro.

Los medios de tratamiento descritos pueden utilizarse para reducir las emisiones procedentes de la madera, productos de la trituracion que contienen lignocelulosa o materiales a base de madera, por ejemplo en la fabricacion

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de materiales a base de madera, realizandose la adicion de acuerdo con el procedimiento de la invencion de manera conveniente mediante instalaciones de fabricacion usuales para la dosificacion de aglutinante, como tambor de encolado, encolado blow-line (de tubena de soplado) o encolado en seco. Ademas es posible en el marco de la invencion la adicion de la solucion a la estera mediante boquillas directamente antes de la prensa en caliente. Preferiblemente no se mezcla el aditivo con el adhesivo, sino que se anade antes o despues de aportar el adhesivo a los productos de trituracion inmediatamente antes del prensado en caliente. Al respecto no existe limitacion exclusivamente a adhesivos que contienen formaldehndo, sino que se extiende tambien a todos los otros adhesivos termoplasticos o duroplasticos que se utilizan en materiales a base de madera, como por ejemplo PMDI.

Pero alternativamente puede impregnarse tambien la madera directamente con los aditivos de acuerdo con la invencion. Esta impregnacion puede realizarse antes de triturar la madera; pero es igualmente posible una impregnacion despues de fabricar el material a base de madera.

De manera especialmente preferente se trata de una composicion que contiene:

0 a 90% en peso de tiosulfato amonico 0 a 90% en peso de tiosulfato sodico 0 a 90% en peso de urea,

existiendo en cada caso componentes de los grupos i) y ii) en una cantidad de al menos 0,1% en peso.

Ademas se describen composiciones (medios de tratamiento) para tratar la madera, productos de la trituracion que contienen lignocelulosa y materiales a base de madera y para reducir la emision de compuestos organicos volatiles (VOC) y aldehndos, inclusive formaldehido, incluyendo al menos i) una sal de tiosulfato, con preferencia en combinacion con ii) urea y derivados de la urea.

Con preferencia la sal de tiosulfato es una derivada del sodio y el amoniaco.

Otra forma de realizacion preferente se refiere a una composicion (medio de tratamiento) de la clase antes citada, en la que se utiliza al menos una sal de tiosulfato en combinacion con urea y/o un derivado de la urea.

Finalmente proporciona la presente invencion materiales a base de madera que pueden obtenerse segun la utilizacion de acuerdo con la invencion. Estos materiales a base de madera se caracterizan por una reducida emision de compuestos organicos volatiles, en particular los aldehndos, inclusive formaldehido. Al respecto se trata en particular de placas de fibras como placas HDF o MDF, placas de aglomerado o placas OSB.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Utilizacion de un aditivo de al menos un tiosulfato de la formula general MeS2O3 o Me2(S2O3)2, siendo Me un metal alcalino, alcalinoterreo o amonio, para reducir la emision de compuestos organicos volatiles, cuyo tiempo de retencion en el cromatograma de gases se encuentra entre el hexano y el hexadecano, de productos de la trituracion que contienen lignocelulosa o materiales a base de madera fabricados a partir de los mismos, fabricandose los materiales a base de madera aportando productos de la trituracion que contienen lignocelulosa, anadiendo el aditivo para tratar los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa y dado el caso prensando los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa mezclados con el aditivo con adhesivo bajo la accion del calor para fabricar un material a base de madera
2. Utilizacion de acuerdo con la reivindicacion 1,

en la que el aditivo es una combinacion de al menos dos componentes, siendo el primer componente al menos uno del grupo i) tiosulfatos de la formula general MeS2O3 o Me2(S2O3)2, siendo Me un metal alcalino, alcalinoterreo o amonio; y el segundo componente al menos uno del grupo ii) urea o derivados de la urea.
3. Utilizacion de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2,

caracterizada porque los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa estan elegidos a partir de virutas de madera, hebras de madera y fibras de madera.
4. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,

en la que los materiales a base de madera son placas de madera.
5. Utilizacion de acuerdo con la reivindicacion 4,

en la que las placas de madera son placas de aglomerado, placas de fibras, placas MDF (de fibras de densidad media) y placas OSB (de fibras orientadas).
6. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizada porque el tiosulfato del grupo i) esta elegido de entre tiosulfato sodico, tiosulfato amonico, tiosulfato de litio, tiosulfato potasico, tiosulfato calcico, tiosulfato de magnesio o mezclas de los mismos, en particular tiosulfato sodico o tiosulfato amonico.
7. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6,

caracterizada porque el componente del grupo ii) es urea o un derivado de la urea de urea de monometilol, urea de metileno, preferiblemente urea.
8. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en la que la cantidad de tiosulfato es de un 0,1% a un 5% en peso de sustancia solida referida a lignocelulosa atro.
9. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8,

en la que la cantidad de urea o derivado de la urea es de un 0,1% a un 5% en peso de sustancia solida referida a lignocelulosa atro.
10. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 9,

en la que los componentes del grupo i) y ii) se aplican por separado a los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa.
11. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en la que el aditivo se anade antes del prensado, pero despues del desfibrado o desvirutado a los productos de la trituracion.
12. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en la que la adicion del aditivo se realiza antes o despues del encolado de los productos de la trituracion que contienen lignocelulosa desfibrados o desvirutados.
13. Utilizacion de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizada porque el adhesivo utilizado es un adhesivo de fenol-formaldehido, un adhesivo a base de isocianatos (PMDI), un adhesivo de urea-formaldetndo, un adhesivo de melamina-urea-formaldehido, un adhesivo de melamina-urea-fenol-formaldetndo, un adhesivo de tanino-formaldetHdo o una mezcla de los mismos.
14. Material a base de madera que puede obtenerse utilizando un aditivo de acuerdo con la reivindicacion 4, de placas de fibras, placas de aglomerado o placas OSB.

Material a base de madera de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que las placas de fibras son placas HDF y MDF.