MATERIAL LIGNOCELULOSICO POBRE EN FORMALDEHIDO Y METODO PARA SU PRODUCCION.

Material de lignocelulosa que contiene, distribuido en el material de lignocelulosa,

un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, el cual es formalmente un producto de adición de formaldehído en forma entrelazada en una fracción de cantidad (N) de al menos 1% en peso, calculada como nitrógeno y referida al peso total del material de lignocelulosas, donde el cociente (FA/N) de emisión de formaldehído (FA), determinado mediante el método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, y la fracción de cantidad del compuesto de nitrógeno (N) tiene un valor de máximo 3,5 x 10-3 y el cual tiene un grado de fijación del compuesto de nitrógeno, determinado de conformidad con DIN EN 84, de más de 73%

Material lignocelulósico pobre en formaldehído y método para su producción.

La presente invención se refiere a materiales lignocelulósicos pobres o libres de formaldehído que contienen compuestos de nitrógeno reticulables, en forma reticulada, y un método para su preparación.

Materiales lignocelulósicos, en particular madera, aunque también otros materiales lignocelulósicos como bambú, fibras naturales y similares son de interés para muchas aplicaciones como materiales de construcción. La desventaja es que la durabilidad natural de estos materiales tanto por la acción de la humedad pero también por modificaciones del contenido de humedad en la atmósfera ambiente se ve afectada de manera desventajosa. La razón de esto es la propiedad que tienen los materiales lignocelulósicos al contacto con agua o en atmósfera húmeda de almacenar agua o de devolverla en atmósfera seca. La hinchazón que se da con esto y la estabilidad dimensional deficiente de los materiales, relacionada con esto, es no solo indeseada para muchas aplicaciones sino que también puede conducir en caso extremo a una destrucción del material por formación de grietas. Además, los materiales en estado húmedo se ven infestados por microorganismos que degradan madera o que decoloran madera, lo cual hace indispensable en muchos casos el acabado de estos materiales con fungicidas o biocidas. Aparte del aspecto de costes, un acabado de este tipo también es desventajoso ambientalmente.

Para mejorar la durabilidad y la estabilidad dimensional con frecuencia se modifica la madera y los materiales comparables a base de lignocelulosa, por ejemplo mediante tratamiento con agentes para impregnar con contenido de cera. De esta manera se dificulta una penetración de agua en los poros del material, lo cual mejora la estabilidad dimensional de estos materiales y disminuye el riesgo de una infestación con hongos o bacterias.

Se ha propuesto mejorar la estabilidad dimensional de madera y de materiales de madera como placas hechas de virutas y de fibras y su resistencia frente a los organismos que destruyen madera mediante la acetilación de partículas de madera con ayuda de anhídridos, como el anhídrido de ácido acético (véase EP-A 213252 y la bibliografía allí citada, así como Rowell et al., Wood and Fiber Science, 21(1), páginas 67-79). Las desventajas son los altos costos del tratamiento y el olor inherente desagradable del material tratado de esta manera, de tal modo que estas medidas no se han impuesto en el mercado.

De la publicación "Treatment of timber with water soluble dimethylol resins to improve the dimensional stability and durability", aparecida en Wood Science and Technology 1993, páginas 347-355, se conoce que para mejorar las propiedades de encogimiento e hinchamiento de la madera así como la resistencia frente a hongos e insectos se trata el material con un agente de impregnación que se compone de una solución acuosa de dimetiloldihidroxietilenurea (DMDHEU o 1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona) y un catalizador. A temperatura elevada tiene lugar una reacción del DMDHEU consigo mismo y la madera. De esta manera se han investigado artículos de madera con dimensiones de 20 mm x 20 mm x 10 mm. El método descrito puede aplicarse solo en pequeñas dimensiones de los artículos de madera porque éstos tienden a agrietarse en caso de dimensiones más grandes.

De la WO 2004/033170 se conoce un método para producir un artículo de madera con alta durabilidad, estabilidad dimensional y dureza superficial en el que se usa en calidad de agente de impregnación un compuesto de urea que puede entrelazarse, tal como 1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona, una bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona modificada con alcanoles o polioles, 1,3-dimetil-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona, dimetilolurea, 1,3-bis(metoximetil)urea, tetra(hidroximetil)acetilendiurea, 1,3-bis(hidroximetil)imidazolidin-2-ona,1-hidroximetil-3-metilurea o una mezcla de los mismos y se cura el artículo de madera impregnado manteniendo condiciones húmedas a temperatura elevada. La emisión de formaldehido del material de madera obtenido así es insatisfactoria y la fijación del compuesto de urea en la madera solo es regular.

La WO 2004/033171 describe un método para el tratamiento de madera en el que se impregna un artículo de madera no tratado con una solución acuosa que contiene un compuesto de nitrógeno, capaz de entrelazarse, del grupo de 1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona (mDMDHEU) modificada con un alcohol de C_1-5, un poliol o sus mezclas, opcionalmente 1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidinon-2,1,3-dimetil-4,5-dihidroxiimidazolidinona-2, dimetilolurea, bis(metoximetil)urea, tetrametilolacetilenediurea, 1,3-bis(hidroximetil)imidazolidinona-2 o metilolmetilurea como agente de impregnación adicional y un catalizador que provoca el entrelazamiento de estos compuestos. Este método también debe, entre otras, conducir a una disminución de la emisión de formaldehido del artículo de madera acabado. Allí no se describen materiales de madera pobres en emisión simultáneamente con una alta carga de compuesto de urea.

La PCT/EP2006/004020 (la solicitud alemana de patente anterior DE 102005020387.6) describe el tratamiento de superficie de objetos moldeados a partir de madera modificada o materiales de madera modificados u otros materiales modificados de lignocelulosa en el que el material de madera de lignocelulosa o el material modificado del material de lignocelulosa se ha impregnado previamente, tal como en WO 2004/033170 y WO 2004/033171, con compuestos de nitrógeno que pueden entrelazarse y se entrelazan.

La PCT/EP2006/004019 (la solicitud alemana de patente anterior DE 102005020386.8) describe materiales de madera modificados que se impregnan con una composición reactiva a base de compuestos de nitrógeno, capaces de entrelazarse, y se entrelazan; la composición contiene, además de al menos un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse al menos una sustancia de efecto en forma disuelta o dispersa.

La PCT/EP2006/004016 y PCT/EP2006/004014 (las solicitudes alemanas de patente anteriores DE 102005020390.6 y DE 102005020389.2) describen materiales modificados de madera que se impregnan y se entrelazan con una composición reactiva que, además de al menos un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, contiene un componente dispersado, hidrófobo.

La PCT/EP2006/001979 (la solicitud alemana de patente anterior DE 102005010042.2) describe materiales de madera modificados de materiales de madera en partículas finas en los que el material de madera en partículas finas se impregna con una composición reactiva a base de compuestos de nitrógeno y se somete a un proceso de moldeamiento en el que se ha realizado simultáneamente un entrelazamiento. También puede efectuarse el entrelazamiento antes del proceso de moldeamiento.

La PCT/EP2006/001980 (la solicitud alemana de patente anterior DE 102005010041.4) describe materiales de madera modificados que tienen al menos una hoja de enchape delgada pegada con un soporte o chapas interiores, donde la hoja de enchape se impregna con una composición reactiva a base de compuestos de nitrógeno capaces de entrelazarse, se encola y se pega a una chapa.

La PCT/EP2006/004015 (la solicitud alemana de patente anterior DE 102005020388.4) describe materiales de madera modificados que se impregnan con una composición reactiva y se entrelazan, la cual

a) contiene al menos un compuesto V de bajo peso molecular que presenta al menos dos grupos enlazados con N de la fórmula CH₂OH y/o un grupo 1,2-bishidroxietan-1,2-diilo que puentea dos átomos de nitrógeno, y

b) contiene al menos un oligo- o polialquileneterpoliol P con al menos 2 grupos OH en promedio por molécula, en particular 2 a 6 grupos OH, que tiene al menos un grupo alifático o cicloalifático, bi- o polivalente, con al menos 3 átomos de C, en particular con 3 a 10 átomos de C, y/o

c) un producto de reacción de un compuesto V de bajo peso molecular con el poliol de éter polialquileno.

Los métodos de modificación nombrados previamente comprenden el uso de compuestos de nitrógeno capaces de enlazarse, los cuales contienen grupos capaces de liberar formaldehido. Una pretensión actual a los productos de lignocelulosa modificados como madera modificada es evitar lo más posible las emisiones de formaldehido con una alta carga simultanea de compuestos de nitrógeno enlazables. Sin embargo, con agentes de impregnación alternos que debido a su composición química...

1. Material de lignocelulosa que contiene, distribuido en el material de lignocelulosa, un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, el cual es formalmente un producto de adición de formaldehído en forma entrelazada en una fracción de cantidad (N) de al menos 1% en peso, calculada como nitrógeno y referida al peso total del material de lignocelulosas, donde el cociente (FA/N) de emisión de formaldehído (FA), determinado mediante el método de botellas de conformidad con EN 717 parte 3, y la fracción de cantidad del compuesto de nitrógeno (N) tiene un valor de máximo 3,5 x 10^-3 y el cual tiene un grado de fijación del compuesto de nitrógeno, determinado de conformidad con DIN EN 84, de más de 73%.

2. Material de lignocelulosa según la reivindicación 1, donde el valor para la emisión de formaldehído alcanza no más de 10 mg por 100 g de material de lignocelulosa.

3. Material de lignocelulosa según la reivindicación 1, el cual presenta un grado de fijación del compuesto de nitrógeno de más de 85%.

4. Material de lignocelulosa según una de las reivindicaciones precedentes, donde la fracción de cantidad del compuesto de nitrógeno, calculada como nitrógeno y referida al peso del material de lignocelulosa, se encuentra en el rango de 1,5 a 20% en peso, respecto del peso total del material de lignocelulosas.

5. Material de lignocelulosa según la reivindicación 4, donde la fracción de cantidad del compuesto de nitrógeno, calculada como nitrógeno y referida al peso del material de lignocelulosas, se encuentra en el rango de 2,3 a 12% en peso, respecto al peso total del material de lignocelulosa.

6. Material de lignocelulosa según una de las reivindicaciones precedentes, donde el contenido de cloruro respecto del peso del material de lignocelulosa empleado es de máximo 0,1% en peso.

7. Método para la fabricación de un material de lignocelulosa, tal como se define en una de las reivindicaciones 1 a 6, el cual comprende

a) Impregnar el material de lignocelulosa con una composición acuosa que contiene i) al menos un compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse y ii) al menos una sustancia que cataliza el entrelazamiento,

b) Tratar el material de lignocelulosa impregnado a temperatura elevada para remover el agua y entrelazar el compuesto de nitrógeno capaz de entrelazarse, donde el paso de método b) comprende al menos un tratamiento del material de lignocelulosa impregnado con vapor de agua recalentado y al menos un tratamiento a continuación a una temperatura por encima de 110ºC y una humedad relativa del medio gaseoso que circunda el material de lignocelulosa de máximo 20%.

8. Método según la reivindicación 7, donde la concentración del compuesto de nitrógeno, capaz de entrelazarse, en la composición acuosa se encuentra en el rango de 10 a 60% en peso, respecto del peso total de la composición.

9. Método según una de las reivindicaciones 7 u 8, donde el compuesto de nitrógeno se selecciona entre:

a) Compuestos V con un peso molecular de menos de 400 Dalton, los cuales presentan al menos un grupo N-enlazado de la fórmula CH₂OR en el que R representa hidrógeno o alquilo de C₁-C₄, y/o un grupo 1,2-bishidroxietan-1,2-diilo que puentea dos átomos de nitrógeno,

ß) Precondensados del compuesto V y

?) Productos de reacción o mezclas del compuesto V con al menos un alcohol que se selecciona entre alcanoles de C₁-C₆, polioles de C₂-C₆ y oligoalquilenglicoles; y sus mezclas unos con otros, sus mezclas con al menos un compuesto V', que tiene al menos un grupo NH, y sus mezclas con al menos un compuesto V'', el cual tiene al menos un grupo OH, el cual no está presente en forma de un grupo CH₂OH.

10. Método según la reivindicación 9, donde el compuesto de nitrógeno es 1,3-bis(hidroximetil)-4,5-dihidroxiimidazolidin-2-ona o una mezcla del mismo con un compuesto V'.

11. Método según una de las reivindicaciones 9 ó 10, donde el compuesto de nitrógeno se selecciona entre

i) una mezcla que comprende:

ii) una mezcla que comprende:

iii) una mezcla que comprende:

iv) una mezcla que comprende:

12. Método según una de las reivindicaciones 7 a 11, donde el catalizador se selecciona entre sales de metal del grupo de los haluros de metal, sulfatos de metal, nitratos de metal, fosfatos de metal, tetrafluoroboratos de metal; trifluoruro de boro; sales de amonio del grupo de los haluros de amonio, sulfato de amonio, oxalato de amonio y fosfato de diamonio; ácidos carboxílicos orgánicos, ácidos sulfónicos orgánicos, ácido bórico, ácido fosfórico, ácido sulfúrico y ácido clorhídrico.

13. Método según la reivindicación 12 donde el catalizador no comprende cloruro.

14. Método según una de las reivindicaciones 7 a 13, donde el material de lignocelulosa es madera.