Uso de nanotubos de carbono para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (VOC).

Uso de nanotubos de carbono para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (VOC) en planchas de materia derivada de la madera.

Uso de nanotubos de carbono para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (VOC)

La presente solicitud se refiere al uso de nanotubos de carbono de acuerdo con la reivindicación 1 y a una plancha de materia derivada de la madera que contiene nanotubos de carbono de acuerdo con la reivindicación 13.

Las planchas de materia derivada de la madera están compuestas como es sabido de lignocelulosa o materiales que contienen lignocelulosa, tales como fibras de madera o virutas de madera. La lignocelulosa comprende como componentes celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa es una macromolécula de cadena larga, compuesta de unidades de glucosa, la hemicelulosa es una macromolécula ramificada de cadena corta de pentosas y la lignina es una macromolécula tridimensional de unidades de metoxifenilpropano. La celulosa y la hemicelulosa forman la sustancia de estructura de la pared celular, mientras que la lignina como sustancia de relleno origina en la estructura celular la lignificación.

En el desarrollo de la fabricación de planchas de materia derivada de la madera y en particular de manera condicionada por el procedimiento de fabricación de las virutas de madera se producen o se liberan una multiplicidad de compuestos orgánicos volátiles. A los compuestos orgánicos volátiles, también denominados VOC, pertenecen sustancias orgánicas volátiles que evaporan fácilmente o se encuentran como gas ya a temperaturas más bajas, como por ejemplo temperatura ambiente.

A los compuestos orgánicos fácilmente volátiles (VOC) pertenecen todos los compuestos que son fácilmente volátiles o se encuentran en forma de gas ya a temperaturas bajas. Normalmente, el punto de ebullición de los compuestos orgánicos que pertenecen a los VOC se encuentra en un intervalo entre 50 ºC y 260 ºC. Sin embargo la definición de VOC es específica del país y por consiguiente varía de manera correspondiente.

En particular con el uso de productos de construcción, tal como planchas de materia derivada de la madera en espacios interiores, la emisión de compuestos orgánicos fácilmente volátiles representa una fuente de carga sanitaria especial.

En Alemania se realiza la evaluación sanitaria de la emisión de compuestos orgánicos volátiles en espacios interiores de edificios por la comisión para la evaluación sanitaria de productos de construcción (AgBB) . De acuerdo con los criterios creados por la comisión, los compuestos orgánicos volátiles (VOC) comprenden sustancias en el intervalo de retención de C6 a C16 y los compuestos orgánicos difícilmente volátiles (SVOC) sustancias en el intervalo de retención por encima de C16 a C22. Los compuestos orgánicos fácilmente volátiles (VOC) se consideran a este respecto o bien como sustancia individual o en total como TVOC (compuesto orgánico volátil total) .

La emisión de VOC de productos de construcción se somete a ensayo habitualmente en cámaras de prueba. El valor de TVOC de productos de construcción adecuados debería encontrarse de acuerdo con los criterios de la AgBB tras 3 días a 10 mg/m3 o por debajo de esto y tras 28 días a 1 mg/m3 o por debajo de esto (AgBB Bewertungsschema für VOC aus Bauprodukten, 2010) .

Se crearon directrices comparables por el ministerio de medio ambiente, de acuerdo con las cuales se clasificó una emisión de VOC inferior a 300 µg/m3 como higiénicamente inocua (Umweltbundesamt 2007, Bundesgesundheitsblatt 7, página 999-1005) .

En la industria de procesamiento de la madera son especialmente importantes en particular los aldehídos orgánicos fácilmente volátiles, tales como formaldehído o hexanal, así como los terpenos fácilmente volátiles.

De manera correspondiente, la presente solicitud se refiere a la reducción de aldehídos y terpenos, en particular monoterpenos. Los aldehídos, como hexanal se producen a este respecto o bien a partir de los componentes naturales en la madera o mediante una degradación oxidativa de las grasas naturales. Los terpenos están contenidos en el componente de madera natural resina.

Generalmente, los compuestos orgánicos volátiles se producen o bien como productos secundarios durante el procedimiento de fabricación o se emiten durante el uso del producto lentamente al aire ambiente. Ambos procesos conducen a problemas específicos que pueden encarecer todo el procedimiento de fabricación y/o pueden conducir a molestias por olores en el uso de las planchas de fibras de madera.

Los compuestos orgánicos volátiles VOC o bien están presentes ya en el material de madera y se emiten durante el procesamiento de éste o se forman según el conocimiento actual por la degradación de ácidos grasos insaturados que son a su vez productos de descomposición de la madera. Productos de conversión habituales que se producen durante el mecanizado son por ejemplo pentanal y hexanal, sin embargo también octanal, octenal o 1-heptenal. En particular las maderas de coníferas, de las que se fabrican predominantemente planchas de fibras de densidad media o planchas OSB, contienen grandes cantidades de resina y grasas que conducen a la formación de compuestos terpénicos orgánicos volátiles y aldehídos. VOC y aldehídos, tales como formaldehído, pueden

producirse sin embargo también con el uso de determinados adhesivos para la fabricación de materias derivadas de la madera.

En la emisión de VOC existen liberaciones exclusivamente condicionadas por la madera de manera correspondiente que se dividen en emisiones primarias de componentes de madera fácilmente volátiles, tales como terpenos o productos de degradación químicos, tal como ácido acético y las denominadas emisiones secundarias, tales como por ejemplo aldehídos de peso molecular superior, tales como pentanal o ácidos carboxílicos de peso molecular superior.

La emisión de VOC puede representar un problema considerable dependiendo del uso de las planchas de materia derivada de la madera tal como por ejemplo en forma de planchas OSB y dependiendo de la carga de la habitación. Por lo demás, la emisión de VOC representa una desventaja para el aislante de fibras de madera en sí ecológico en comparación con otros aislantes por ejemplo minerales.

Por los motivos mencionados es por tanto apetecible reducir la liberación de compuestos orgánicos volátiles de planchas de materia derivada de la madera.

Diversos planteamientos para ello se han seleccionado en el pasado. Así describe el documento DE 10 2007 050 935 A1 un procedimiento para la fabricación de materias derivadas de la madera, añadiéndose a las fibras de madera antes de la compresión un adhesivo que contiene gluten, un adhesivo que contiene proteína de la leche, un adhesivo que contiene proteínas vegetales o derivados de estos adhesivos. Los adhesivos que contienen gluten son cola de piel, cola de hueso, cola de cuero; los adhesivos que contienen proteína de la leche son entre otros adhesivos de caseína y los adhesivos que contienen proteínas vegetales son entre otros adhesivos de soja.

En el documento US 2009/0130474 A1 se añaden captadores de aldehído a un material de madera o material aglutinante. Como captador de aldehído habitual se describen en este documento bisulfitos, pirosulfitos, tales como por ejemplo hidrogenosulfito de sodio, hidrogenosulfito de potasio, sulfito de zinc, sulfito de magnesio o sulfito de aluminio y ditionitas.

De acuerdo con el documento WO 2010/136106, durante la fabricación de productos de materia derivada de la madera se añade a la mezcla de fibras de madera y adhesivo una zeolita como captador de aldehído. Con el uso de zeolitas como captador de aldehído resultan sin embargo algunos inconvenientes. Así deben usarse por ejemplo cantidades relativamente altas de aproximadamente el 5 % en madera absolutamente seca.

La presente invención se basa en el objetivo técnico de reducir las emisiones, es decir, la emisión de compuestos orgánicos fácilmente volátiles (VOC) , tales como los aldehídos y terpenos de planchas de materia derivada de la madera tales como por ejemplo planchas OSB a largo plazo hasta un nivel lo más bajo posible.

El objetivo planteado se alcanza mediante el uso de nanotubos de carbono con las características de la reivindicación 1.

De manera correspondiente se usan de acuerdo con la presente invención nanotubos de carbono para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (VOC) en planchas de materia derivada de la madera.

Los nanotubos de carbono son grandes macromoléculas en forma de películas de grafito (una red cristalina hexagonal con configuración sp2) que están enrolladas en forma de un cilindro ("single walled carbon nanotubes", SWNT) . Además de los... [Seguir leyendo]

1. Uso de nanotubos de carbono para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (VOC) en planchas de materia derivada de la madera. 5

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado por que se usan los nanotubos de carbono para la reducción de aldehídos liberados de las virutas de madera usadas en la plancha de materia derivada de la madera, en particular aldehídos C1-C10, en particular preferentemente formaldehído, acetaldehído, pentanal, hexanal.

3. Uso según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que los nanotubos de carbono se usan para la reducción de terpenos liberados de las virutas de madera usadas en la plancha de materia derivada de la madera, en particular monoterpenos C10 y sesquiterpenos C15, en particular monoterpenos preferentemente acíclicos o cíclicos.

4. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la superficie de los nanotubos de 15 carbono está modificada con al menos un grupo de fórmula general (I)

- SiRaX (3-a) (I) , en la que -X es H, OH o un resto hidrolizable seleccionado del grupo que comprende halógeno, alcoxilo, carboxilo, amino, monoalquilamino o dialquilamino, ariloxilo, aciloxilo, alquilcarbonilo, -R es un resto orgánico no hidrolizable R seleccionado del grupo que comprende alquilo sustituido y no sustituido, arilo sustituido y no sustituido, alquenilo sustituido y no sustituido, alquinilo sustituido y no sustituido, cicloalquilo sustituido y no sustituido, cicloalquenilo sustituido y no sustituido, que pueden estar interrumpidos por -O-o -NH-, y -en la que R presenta eventualmente al menos un grupo funcional Q que se selecciona de un grupo que contiene un grupo arilo, epóxido, hidroxilo, éter, amino, monoalquilamino, dialquilamino, anilino sustituido y no sustituido, amido, carboxilo, alquinilo, acrilo, acriloxilo, metacrilo, metacriloxilo, mercapto, ciano, alcoxilo, isocianato, aldehído, alquilcarbonilo, anhídrido de ácido y/o ácido fosfórico, y -es a = 0, 1, 2, en particular 1 o 2.

5. Uso según la reivindicación 4, caracterizado por que el al menos un grupo de fórmula general (I) está unido a través de al menos un grupo ligador L a la superficie de los nanotubos de carbono. 35

6. Uso según las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por que el al menos un grupo ligador L se selecciona del grupo que contiene -CO2-, -CO-, -CONH-, -C6H4CO2-, -C6H4CO-, -C6H4CONH-, una cadena alquílica de acuerdo con - (CnH2n) -, una cadena de alqueno de acuerdo con - (CnH2n-1) -y/o una cadena de alquino de acuerdo con - (CnH2n2) -, siendo n1, preferentemente 2-20, en particular preferentemente 2-10.

7. Uso según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que X se selecciona de un grupo que contiene flúor, cloro, bromo, yodo, alcoxilo C1-6, en particular metoxilo, etoxilo, n-propoxilo y butoxilo, ariloxilo C6-10, en particular fenoxilo, aciloxilo C2-7, en particular acetoxilo o propionoxilo, alquilcarbonilo C2-7, en particular acetilo, monoalquilamino o dialquilamino con C1 a C12, en particular de C1 a C6.

8. Uso según una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado por que R se selecciona de un grupo que comprende alquilo C1-C30 sustituido y no sustituido, en particular alquilo C5-C25, alquenilo C2-C6 sustituido y no sustituido, cicloalquilo C3-C8 sustituido y no sustituido y cicloalquenilo C3-C8 sustituido y no sustituido.

9. Uso según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado por que R se selecciona del grupo que contiene metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, s-butilo, t-butilo, pentilo, hexilo, ciclohexilo, vinilo, 1-propenilo, 2-propenilo, butenilo, acetilenilo, propargilo, butadienilo sustituido y no sustituido o ciclohexadienilo sustituido y no sustituido.

10. Uso según una de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado por que el grupo funcional Q es un grupo amino, un 55 grupo monoalquilamino, un grupo arilo, en particular un grupo fenilo, un grupo hidroxilo, un grupo acrilo, un grupo acriloxilo, un grupo metacrilo o un grupo metacriloxilo, un grupo epóxido, en particular un grupo glicidilo o glicidiloxilo, y/o un grupo isociano.

11. Uso según una de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado por que el grupo funcional Q es un grupo amino, 60 un grupo epóxido, un grupo hidroxilo y/o un grupo fenilo.

12. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los nanotubos de carbono (CNT) son nanotubos de carbono de una sola pared (SWNT) , nanotubos de carbono de doble pared (DWNT) o nanotubos de carbono de múltiples paredes (MWNT) .

13. Plancha de materia derivada de la madera, en particular una plancha de virutas de madera y/o plancha de fibras de madera, que comprende nanotubos de carbono modificados según una de las reivindicaciones 4 a 12.