BRPI0706437A2 - processo para a redução da emissão de formaldeìdo de material à base de madeiras, material à base de madeira, laminado, e, uso do material à base de madeira - Google Patents
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PROCESSO PARA A REDUçãO DA EMISSãO DE FORMALDEIDO DE MATERIAL à BASE DE MADEIRAS, MATERIAL à BASE DE MADEIRA, LAMINADO, E, USO DO MATERIAL à BASE DE MADEIRA A invenção refere-se a um processo para a redução de emissão de formaldeido em materiais de madeira por aplicação de compostos que contêm nitrogênio. O dito processo é caracterizado pelo fato de que (i) uma mistura que contém pelo menos uma poliamina e opcionalmente até 20% em peso de uréia em relação à mistura é aplicada ao material de madeira; (ii) a poliamina é aplicada sobre ou na torta de cavacos ou na torta de fibras; (iii) a poliamina é aplicada ao substrato de revestimento usado para o acabamento da superficie e/ou (iv) a poliamina é aplicada aos pontos expostos. As poliaminas têm um peso molecular mínimo de 500 g/mol sendo dotadas ao mesmo tempo de 6 grupos amino primários ou secundários.
Description
"PROCESSO PARA A REDUÇÃO DA EMISSÃO DE FORMALDEÍDODE MATERIAL À BASE DE MADEIRAS, MATERIAL À BASE DEMADEIRA, LAMINADO, E, USO DO MATERIAL À BASE DEMADEIRA"
A presente invenção refere-se a um processo para a redução deemissão de formaldeído em materiais à base de madeira por tratamento compoliaminas. A presente invenção também se refere a um material à base demadeira que pode ser produzido pelo presente processo e a laminados quepodem ser produzidos pelo presente processo e ao uso destes materiais à basede madeira e de laminados para a produção de peças de mobília, de materiaispara embalagem ou para acabamento de interiores.
Os materiais à base de madeira são uma alternativa econômicae protetora de recursos à madeira sólida e têm uma importância considerávelem particular em construção de mobília e como materiais de construção. Ascamadas de madeira de diferentes espessuras, tiras de madeira, partículas demadeira ou fibras de madeira de vários tipos de madeira servem comomateriais de partida. Tais pedaços de madeira ou partículas de madeira sãohabitualmente prensados com aglutinantes naturais e/ou sintéticos e, seapropriado, com adição de outros aditivos para fornecer materiais à base demadeira como folhas ou como cordas.
Os aglutinantes usados são freqüentemente adesivos contendoformaldeído, por exemplo, resinas de uréia-formaldeído ou resinas de uréia-formaldeído que contenham melamina. As resinas são preparadas porpolicondensação de formaldeído com uréia ou melamina. Para se obter boaspropriedades adesivas, como regra, é usado neste caso um excesso deformaldeído. Isto pode resultar em formaldeído livre que está presente nomaterial acabado à base de madeira. O formaldeído adicional pode serliberado por hidrólise dos policondensados. O formaldeído livre presente nomaterial à base de madeira e o formaldeído liberado por hidrólise durante avida do material à base de madeira podem ser liberados para o ambiente.
A própria madeira também pode liberar formaldeído para oambiente, em particular depois de um tratamento térmico. Os materiaisrevestidos à base de madeira geralmente têm uma menor emissão deformaldeído do que os substratos não revestidos ("Holz ais Roh- undWerkstoff' volume 47, 1989, página 227).
Acima de certos limites, o formaldeído pode provocar alergiasou irritação da pele, do trato respiratório ou dos olhos em seres humanos. Aredução da emissão de formaldeído em componentes na área de interior,portanto, é uma preocupação importante.
Uma redução da emissão de formaldeído por adição reduzidade formaldeído durante a produção leva a sucesso apenas até uma extensãolimitada pois as propriedades adesivas do aglutinante são prejudicadas com adiminuição da concentração de formaldeído e o endurecimento do adesivo ésubstancialmente retardado. Isto leva a ciclos de produção mais longos(descritos em "Holzwerkstoffe und Leime", M. Dunky, P. Niemz, SpringerVerlag Berlin-Heideiberg, 2002, 251-302).
Uma outra possibilidade para a redução da emissão deformaldeído consiste na adição de agentes de expulsão de formaldeído, talcomo uréia, à partículas de madeira ou à resina de formaldeído. No entanto,uma desvantagem deste processo é a velocidade de endurecimento mais lentada resina. Além disso, as propriedades mecânicas dos produtos são afetadasadversamente.
Foi possível nestes últimos anos reduzir a emissão deformaldeído do material à base de madeiras por várias medidas. Exemplos dasmesmas são:
G. Myers (Forest Products Journal 1986, Vol. 36 (6), 41-51)fornece uma visão global de métodos possíveis. Estes estão na faixa de desdeo uso de agentes de expulsão de formaldeído de baixo peso molecular, talcomo uréia ou amônia, em forma sólida (por exemplo, como bicarbonato deamônio), em solução aquosa (por exemplo, solução de uréia) ou na forma degás (NH3) até a aplicação de um revestimento que age como uma barreirafísica.
A gaseificação de material à base de madeiras, em particularplacas de aglomerado, com amônia (método RY AB, método de Verko) e aborrifação de placas de particulados com agentes de expulsão de formaldeído(método de Swedspan) tornaram-se tecnicamente importantes (E. Roffael e H.Miertzsch, Adhasion 1990, 4, 13-19). No método de Swedspan (EP-B0006486) as placas de particulados no estado quente são borrifadas comsolução aquosa de uréia ou com outras soluções que contenham substânciaspara eliminação de amônia. Uma desvantagem é a mais fraca capacidade derevestir as placas de particulados assim tratadas. Na gaseificação do material àbase de madeiras com amônia (método RY AB, método de Verko) que aemissão de formaldeído aumenta novamente com o aumento da duração daarmazenagem provou ser desvantajosa (página 16, E. Roffael e H. Miertzsch,Adhasion 1999,4,13-19).
A WO 2004/085125 A2 descreve um processo para a reduçãoda emissão de material à base de madeiras colado por adesivos, em quemisturas de substâncias aldeído e isocianato-reativas são aplicadas às bordasregularizadas, que permanecem perpendiculares à direção da colagemadesiva. Diz-se que os poluentes que escapam tanto da madeira como doadesivo são retidos. As substâncias que têm um grupo amino ou amido ou assubstâncias que contêm hidroxila, podem ser usadas para esta finalidade. Porexemplo, são mencionados uréia, guanamina, etilamina, etanolamina,proteínas, álcoois e carboidratos.
A JP 2002-273145 A descreve um processo para reduzir aemissão de formaldeído de compósitos de madeira, em que é combinada umagrande quantidade de medidas adequadas em cada caso individualmente parareduzir a emissão de formaldeído. O agente de expulsão aquoso deformaldeído descrito é composto de desde 20 até 50% em peso de uréia, orestante sendo uma amina não volátil, um agente para aumentar apermeabilidade da madeira, de modo que a uréia e a amina não volátil possampenetrar no compósito e um sólido formador de filme que, depois da secagem,se torne uma barreira física para o formaldeído no compósito de madeira. Estefilme pode afetar adversamente a capacidade de revestir os compósitos deMadeira. As polialquilenopoliaminas também são descritas como aminas nãovoláteis. Entende-se que esta classe de substâncias geralmente significapoliaminas lineares de cadeia curta, de fórmula H2N(-CH2-CH2-NH)n-H emque η = 2, 3 e 4.
Apesar de muitas medidas, tal como a adaptação daestequiometria dos aglutinantes que contêm formaldeído ou a adição deagentes de expulsão de formaldeído e diferentes métodos para o pós-tratamento de material à base de madeiras, outras medidas são necessáriaspara reduzir a emissão de formaldeído do material à base de madeiras. Alémdisso, a emissão de formaldeído de áreas expostas que se formam depois doacabamento final da superfície e, se apropriado, um pós-tratamento, porexemplo, por perfuração, polimento ou serragem, não foram levados em contaaté esta data.
Tais áreas expostas estão presentes, por exemplo, comoorifícios em unidades de prateleiras ou nas partes de trás de peças de mobíliae são necessárias para garantir uma altura flexivelmente ajustável dasprateleiras. Além disso, as bordas das prateleiras que não estão coladas à áreaativa geralmente não são revestidas na superfície e portanto são expostas. Nocaso de algumas prateleiras, mesmo o lado de baixo completo não é revestidoe, portanto, constitui áreas expostas das quais emerge o formaldeído.
E conseqüentemente um objetivo da invenção reduzir aemissão de formaldeído de material à base de madeiras, tendo-se a intençãode que nem as propriedades mecânicas nem a capacidade de revestimento dosmateriais à base de madeira nem os valores de inchação sejam afetadosadversamente pois podem ser causados, por exemplo, por concentraçõesexcessivamente altas de uréia em agentes de expulsão de formaldeído ou pelaaplicação de sais de amônio.
Além disso, é o objetivo da invenção reduzir a emissão deformaldeído dos materiais à base de madeiras com superfície acabada semafetar adversamente a adesão ou a qualidade, isto é, a aparência e a resistênciado acabamento da superfície. Além disso, o processo de revestimento nãodevia ser afetado adversamente.
Conseqüentemente é, também, o objetivo da presente invençãoreduzir a emissão de formaldeído das áreas expostas de material à base demadeira com superfície acabada.
O objetivo é alcançado partindo dos processos conhecidos paraa redução da emissão de formaldeído nos materiais à base de madeira pelaaplicação de compostos que contenham nitrogênio. Conseqüentemente, noprocesso de acordo com a invenção,
(i) uma mistura que compreende pelo menos uma poliamina e,se apropriado, até 20% em peso, baseado na mistura, de uréia é aplicada aomaterial à base de madeira;
(ii) a poliamina é aplicada sobre ou na partícula ou na torta defibra;
(iii) a poliamina é aplicada ao substrato de revestimento usadopara o acabamento da superfície e/ou
(iv) a poliamina é aplicada às áreas expostas;
as poliaminas tendo um peso molecular de pelo menos 500 g/mol e pelomenos 6 grupos amino primários ou secundários.
Entende-se pelo termo "torta de partícula ou de fibra"partículas ou fibras dispersas revestidas de cola ou fibras que, se apropriado,são pré-compactadas. A torta de partícula ou de fibra geralmente tem pelomenos o dobro da espessura do material acabado à base de madeira.
Entende-se pelo termo "substrato de revestimento", porexemplo, filmes de resina de aminoplasto, em particular filmes de melamina,materiais pré-impregnados, folhas, laminados ou folheados e similares.
Na presente invenção, entende-se pelo termo "áreas expostas"orifícios, bordas ou áreas expostas não revestidas e similares, como sãoformadas, por exemplo, por perfuração, acabamento ou serragemsubseqüentes depois do acabamento da superfície.
A poliamina pode ser aplicada em forma aquosa ou sem adiçãode solventes. De preferência é usada uma solução aquosa de poliamina.
A solução aquosa de polímero é vantajosamente obtida pormisturação de - baseado em cada caso na solução de polímero -
(a) de 1 a 99% em peso de poliamina
(b) de 0 a 5% em peso de aditivos para melhorar a capacidadede umectação
(c) ue 0 até 30% em peso de aditivos para ajuste do pH
(d) de 0 até 30% em peso de outros aditivos, tais comofungicidas, repelentes de água, corantes, solventes orgânicos
(e) de 0 até 50% em peso de uréiae água para completar 100% em peso, estes dados estando baseados no inícioda misturação.
Pode ser usada uma certa poliamina ou misturas de um grandenúmero de poliaminas como o componente (a).
A solução aquosa de poliamina vantajosamente compreendedesde 5 até 90% em peso de poliamina, de preferência desde 10 até 75% empeso de poliamina, em particular desde 15 até 45% em peso de poliamina,particularmente de preferência desde 25 até 40% em peso de poliamina,baseado em cada caso na solução de polímero.As poliaminas usadas preferivelmente são aquelas que têm umpeso molecular de pelo menos 500 g/mol, em particular de pelo menos 800g/mol e pelo menos 6, em particular de pelo menos 10, grupos aminoprimários ou secundários. Poliaminas hiperramifícadas, em particular apolietilenoimina ou a polivinilamina ou misturas das mesmas são depreferência escolhidas como poliaminas.
Na presente invenção, entende-se pelo termo "poliaminashiperramificadas", polímeros altamente funcionais, altamente ramificados ehiperramificados que compreendem grupos amino ou amido.
No contexto da invenção, quaisquer poliaminas altamentefuncionais, altamente ramificadas e hiperramificadas que tenham um pesomolecular médio em peso maior do que 500 g/mol e cuja cadeia principal éramificada e que tem um grau de ramificação (DB) maior do que ou igual a0,05 são usadas como poliaminas hiperramificadas. As poliaminashiperramificadas que têm um peso molecular médio em peso maior do que1000 g/mol, de preferência maior do que 1500 g/mole em particular quetenham um peso molecular de desde 1500 até 200 000 g/mol, sãopreferivelmente usadas. O grau de ramificação é vantajosamente 0,1 oumaior. O grau de ramificação das poliaminas hiperramificadas é depreferência desde 0,2 até 0,99, particularmente de preferência desde 0,3 até0,95 e em particular de desde 0,35 até 0,75. Para a definição do "grau deramificação", é feita referência a H. Frey e outros, Acta Polim. 1997, 48, 30.
Vantajosamente, as poliaminas hiperramificadas têm pelomenos quatro grupos terminais funcionais, de preferência pelo menos oitogrupos terminais funcionais, em particular pelo menos vinte grupos terminaisfuncionais. Não há em princípio limite superior para o número de gruposfuncionais, porém as poliaminas hiperramificadas da presente invençãovantajosamente têm menos do que 500 grupos terminais funcionais, depreferência menos do que 300 grupos terminais funcionais, em particularmenos do que 150 grupos terminais funcionais.
O processo de preparação das poliaminas hiperramificadas édescrito, por exemplo, em WO 1996/19537, WO 1999/16810, WO2005/075541, WO 2005/044897, WO 2003/0066702 e no pedido de patentealemã com o número de pedido de patente 102005056592.1 e o título"Herstellung und Verwendung von hochfunktionellen, hoch- oderhyperverzweigten Polily sinen".
Vantajosamente, policondensados e poliadutos, de preferênciapoliuréias, poliamidas, politiuréias e combinações de formas mistas que têmdois ou mais destes grupos funcionais, tais como, por exemplo,poliamidouréias e poliamidotiuréias, poliuréia(tiuréia)s, poliureiauretanos epolitiureiauretanos, poliesteruréias e poliestertiuréias, poliaminouréias epoliaminotiuréias, policarbonatouréias e policarbonatotiuréias, polieteruréiase polietertiuréias, poliamidouretanos, poliamidoésteres, poliamidoaminas,poliamidocarbonatos, poliamidoéteres, poliesteruretanos, poliaminouretanos,policarbonatouretanos, polieteruretanos, poliaminoésteres, poliesteramidas,poliaminocarbonatos, poliaminoéteres ou poliureiauretanoamidas etc., servemcomo poliaminas hiperramificadas. Poliuréias, politiuréias, poliureiauretanos,poliamidas e poliesteramidas são particularmente de preferência usados comopolímeros hiperrramificados, em particular poliuréias, poliureiauretanos,poliamidas e, no caso das poliamidas, particularmente de preferênciapolilisinas.
O uso de polietilenoimina ou de polivinilamina ou misturasdos mesmos é muito particularmente preferido.
O peso molecular médio em peso da polivinilamina évantajosamente de 5000 até 500 000 g/mol, de preferência desde 5000 até 350000 g/mol, em particular desde 5000 até 100 000 g/mol. O peso molecularmédio em peso da polietilenoimina é vantajosamente desde 500 até 100 000g/mol, de preferência desde 500 até 70 000 g/mol, particularmente depreferência desde 500 até 50 000 g/mol, muito particularmente de preferênciadesde 800 até 20 000 g/mol e em particular desde 2000 até 20 000 g/mol.
A polietilenoimina pode ser preparada por polimerização daetilenoimina catalisada com ácido e é obtida como uma regra como umasolução aquosa que tem teores de desde 20 até 100% em peso, de preferênciadesde 40 até 70% em peso, de polietilenoimina. A polivinilamina pode serpreparada por polimerização da vinilformamida e hidrólise subseqüente e éobtida como regra como uma solução aquosa de desde 2 até 50% em peso, depreferência de desde 5 até 25% em peso. O grau de hidrólise pode serestabelecido pelas condições da reação e determina a razão de grupos aminopara grupos formamida. Estas soluções podem ser vantajosamente usadasdiretamente como uma base para as soluções de poliamina de acordo com ainvenção.
Os tensoativos iônicos e não iônicos, como descritos, porexemplo, em H. Stache, "Tensid-Taschenbuch", Carl Hanser Verlag, Munich,Vienna, 1981, podem ser usados como o componente (b) opcional da soluçãoaquosa de polímero para melhorar a capacidade de umidincação, em umaconcentração de, vantajosamente, desde 0 até 5% em peso, de preferênciadesde 0 até 2% em peso.
O pH pode ser ajustado pelos aditivos a seguir como ocomponente (c) opcional: ácidos minerais ou orgânicos, tais como, porexemplo, ácido sulfurico ou ácido fórmico. O componente (c) pode seradicionado à solução aquosa de polímero em uma quantidade de desde 0 até30% em peso, de preferência desde 0 até 20% em peso.
Outros aditivos podem ser adicionados como o componente(d) opcional à solução aquosa de polímero, por exemplo, aditivos do grupoque consiste de repelentes de água, por exemplo, emulsões e ceras deparafina, fungicidas, solventes orgânicos ou corantes. O componente (d) podeser adicionado à solução aquosa de polímero em uma quantidade de desde 0até 30% em peso, de preferência desde 0 até 10% em peso.
A solução aquosa de poliamina pode vantajosamentecompreender até 20% em peso de uréia, baseado na solução de polímero,como o componente (e) opcional. Particularmente vantajosamente, a soluçãoaquosa de polímero compreende menos do que 15% em peso de uréia, depreferência menos do que 10% em peso de uréia e em particular menos doque 5% em peso de uréia, baseado em cada caso na solução de polímero.Particularmente de preferência, a solução de polímero é isenta de uréia.
A solução de poliamina é vantajosamente aplicada com um pHde desde 3 a 12.
No caso (i), a solução de poliamina é de preferência aplicadacom um pH de desde 7 até 11, particularmente de preferência com um pH dedesde 9 até 11, sendo possível também que a protonação das poliaminasocorra na região ácida menos preferida.
Nos casos case (ii) e (iii), a solução de poliamina é depreferência aplicada com um pH de desde 5 até 10, em particular com um pHde desde 6 até 8.
No caso (iv), a solução de poliamina é, de preferência,aplicada com um pH de desde 6 até 11, em particular com um pH de desde 9até 11.
Uma quantidade suficiente de solução de poliamina é aplicadade modo que a quantidade de poliamina por metro quadrado de superfície domaterial à base de madeira seja vantajosamente de desde 1 g até 200 g, depreferência de desde 2 g até 50 g, particularmente de preferência de desde 3 gaté 30 g (caso (i)).
No caso (ii), uma quantidade suficiente de solução depoliamina é aplicada de modo que a quantidade de poliamina por 100quilogramas de partícula ou torta de fibra seja vantajosamente de desde 0,01kg até 5 kg, de preferência de desde 0,05 kg até 1 kg, em particular de desde0,1 kg até 0,5 kg.
No caso (iii), uma quantidade suficiente de solução depoliamina é aplicada de modo que a quantidade de poliamina por metroquadrado de substrato para revestimento seja vantajosamente de desde 0,1 gaté 100 g, de preferência de desde 0,5 g até 30 g, em particular de desde 1 gaté 15 g.
No caso (iv), uma quantidade suficiente de solução depoliamina é aplicada de modo que a quantidade de substância ativa poliaminapor metro quadrado de superfície da área exposta do material à base demadeira tratado na superfície seja vantajosamente de desde 0,05 g até 200 g,de preferência de desde 0,1 g até 50 g, particularmente de preferência dedesde 0,3 g até 30 g e em particular de desde 0,5 até 10 g.
A solução aquosa de polímero pode ser aplicada ao material àbase de madeira por várias medidas conhecidas da pessoa perita na técnica(caso (i)). Estas incluem, por exemplo, borrifação, aplicação por rolo,imersão, aplicação com uma espátula, difusão ou aplicação por cortina; asolução de poliamina é de preferência aplicada por borrifação e aplicação porrolo.
A aplicação da poliamina ou da solução aquosa de poliamina àtorta de partículas ou de fibras pode ser efetuada por diversas medidasconhecidas da pessoa perita na técnica (caso (ii)). Estas incluem, por exemplo,borrifação, aplicação por rolo, imersão, aplicação com uma espátula, difusãoou aplicação por cortina; a solução de amina é de preferência aplicada porborrifação.
Por exemplo, a solução aquosa de poliamina pode ser aplicadaao topo e/ou ao lado de dentro da torta de fibras. A aplicação da poliamina ouda solução aquosa de polímero pode ser realizada a uma temperatura elevadaou à temperatura ambiente.
Por exemplo, a poliamina ou a solução aquosa de poliaminapode ser aplicada antes ou depois da prensagem a frio / pré-compactação.Quando a torta de partículas ou de fibras tiver uma estrutura de camadaexterna - camada do meio - camada externa, a poliamina ou a solução depoliamina pode estar presente em uma ou mais camada e/ou presente entre ascamadas individuais. De preferência, a poliamina é aplicada à (s) camada (s)externa (s), de preferência a ambas as camadas externas, da torta de partículasou de fibras.
A aplicação à camada externa inferior pode ser efetuada, porexemplo, indiretamente pela aplicação à correia transportadora que transportaa torta de fibras para a prensa. A quantidade necessária de solução depoliamina é aplicada à correia transportadora, por exemplo, por borrifação ouaplicação por rolo e as partículas ou as fibras revestidas de cola são entãoespalhadas sobre a correia transportadora.
Por exemplo, a poliamina ou a solução de poliamina pode seraplicada ou borrifada juntamente com o vapor d'água usado para o pré-aquecimento do material da prensa (cf. WO 2004/87388 e referências naquelecaso).
A torta de partículas ou de fibras tratada com poliamina éprensada para fornecer um material à base de madeira pelos métodosconhecidos da pessoa perita na técnica(cf. "MDF - Mitteldichte Faserplatten",Hans-Joachim Deppe, Kurt Ernst, 1996, DRW-Verlag Weinbrenner GmbH &Co., 70771 Leinfelden-Echterdingen, capítulo 4.3, página 81 e seguintes; cf.também a EP 1 192 223 BI, parágrafo [0034] e "Taschenbuch derSpanplattentechnik", Joachim Deppe, Kurt Ernst, 2000, DRW-VerlagWeinbrenner GMbH&Co., 70771 Leinfelden-Echterdingen, capítulo 3.5,página 232 e seguintes).
No caso (iii), a aplicação da solução aquosa de poliamina ouda poliamina ao substrato de revestimento pode ser efetuada por váriasmedidas conhecidas da pessoa perita na técnica. Estas incluem, por exemplo,borrifação, aplicação por rolo, imersão, impregnação, aplicação com umaespátula, difusão ou aplicação por cortina. A solução de amina é depreferência aplicada por borrifação.
A solução de poliamina é de preferência aplicada ao lado doavesso do substrato de revestimento, isto é, ao lado que fica do lado domaterial à base de madeira.
O substrato de revestimento então é prensado com o material àbase de madeira por métodos conhecidos da pessoa perita na técnica.
Por exemplo, no caso de um tratamento de um produtofolheado, a solução aquosa de poliamina pode ser aplicada a o lado de baixodo produto folheado. Depois da aplicação da solução de cola ao materialsubstrato à base de madeira, por exemplo, placa de partículas, o folheadoassim tratado é colocado no topo e prensado com calor e pressão.
Por exemplo, no caso de um tratamento de um filme demelamina, a solução aquosa de poliamina pode
(A) ser aplicada antes da impregnação ao papel,
(B) ser aplicada antes da impregnação ao papei, por exemplo,papel decorativo ou papel de revestimento,
(Bl) ser adicionada à solução de resina para impregnação, parapré- impregnação,
(B2) ser adicionada à solução de resina para impregnação, parapós- impregnação / revestimento,
(C) ser aplicada depois da impregnação do papel ou
(D) ser aplicada depois da secagem do papel impregnado.
A solução aquosa de poliamina é de preferência aplicadadepois da secagem do papel impregnado.
O substratos a serem revestidos de filme ou de laminado deresina são geralmente produzidos por papéis para impregnação, por exemplo,a) papel soda kraft que tem um peso base de desde 50 até 150 g/m2, b) papéisdecorativos impressos que têm um peso base de desde 50 até 150 g/m ou c)papéis para revestimento que têm um peso base de desde 20 até 50 g/m , pormeio de soluções aquosas de resina, os papéis estando impregnados com asolução de resina e/ou a solução de resina sendo aplicada ao papel por meiode uma espátula ou sendo espalhada. Depois disso, o substrato é seco até umteor de umidade residual / teor de água de desde 2 até 8%. Ele iráhabitualmente adquirir um peso base de desde 100 até 250 g/m no caso a) edesde 50 até 150 g/m nos casos b) e c).
No caso a), isto é, no caso de filmes de resina, estes substratossecos são então vantajosamente borrifados com poliamina, secos e prensadossobre HDF, MDF, placa de partículas ou similares. A pressão é habitualmentede desde 5 até 80 bar, o tempo de prensagem é em geral menor do que umminuto, tipicamente de desde 10 até 30 segundos e a temperatura da prensa éde aproximadamente 160 até 200°C.
No caso b), isto é, na produção de laminados, se apropriado,um grande número de filmes é borrifado, seco e então prensado junto parafornecer o laminado. Um laminado habitualmente consiste de um grandenúmero de camadas de papel de núcleo impregnado, de preferência de 2 a 15papéis de núcleo, um ou mais papéis decorativos e/ou de revestimentoimpregnados como a camada da superfície e, se apropriado, um ou maispapéis de ação contrária impregnados que compreendem, por exemplo, papéissoda kraft. Alternativamente, todos os filmes usados, somente filmesindividuais, apenas os papéis de núcleo ou apenas o filme ou filmes junto àinterface podem ser tratados, em particular borrifados, com poliamina. Depreferência, papel ou os papéis externos é ou são tratados.
A pressão para a prensagem está tipicamente abaixo de 100bar, o tempo de prensagem é habitualmente de até 90 minutos e a temperaturada prensa é, como regra mais alta do que 150°C. Os laminadoscorrespondentemente produzidos são então colados por adesão ao material àbase de madeira por métodos conhecidos da pessoa perita na técnica.
No caso (iv), a aplicação da solução aquosa de polímero àsáreas expostas pode ser efetuada por várias medidas conhecidas da pessoaperita na técnica. Estas incluem, por exemplo, borrifação, aplicação por rolo,imersão, aplicação com uma espátula, difusão ou gotejamento. Depreferência, a solução de poliamina é de preferência aplicada por borrifação.
O material à base de madeira com a superfície acabada pode ter umatemperatura elevada durante a aplicação ou pode estar à temperaturaambiente; além disso, a solução de poliamina pode ter uma temperaturaelevada ou uma temperatura ambiente durante a aplicação. De preferência, aaplicação da solução de poliamina ocorre sob condições à temperaturaambiente.
Em escala industrial, por exemplo, durante a perfuraçãoparalela dos orifícios, a aparelhagem para aplicação, em particular, aborrifação, da solução de poliamina pode estar acoplada à aparelhagem paraperfuração ou pode estar disposta lateralmente destacada da mesma. Porexemplo, uma aparelhagem para aplicação com rolo ou para borrifação sobrea solução de poliamina pode estar integrada a uma aparelhagem paraserragem de material à base de madeira para colagem.
Os materiais adequados à base de madeira são todos materiaisque são produzidos em tiras de madeira, tais como, por exemplo, folhas defolheado, placas de compensado, material à base de madeira produzido compartículas de madeira, por exemplo, placas de partícula ou placas OSB emateriais de fibra de madeira, tais como placas LDF, MDF e HDF. Estesmateriais à base de madeiras são produzidos partindo das partículas demadeira correspondentes com adição de aglutinantes naturais e/ou sintéticospor prensagem a quente. Vantajosamente, o material à base de madeiras quecompreende aglutinantes que contenham formaldeído são produzidos pelométodo de acordo com a invenção. Placas de OSB, placas de fibra de madeirae placas de partícula são preferidas.
Os materiais à base de madeiras podem ser tratados nasuperfície por lixamento depois da prensagem. A aplicação de poliaminas deacordo com a invenção pode ser efetuada antes ou depois do lixamento, depreferência depois do lixamento. O material à base de madeira pode ter umatemperatura elevada ou pode estar à temperatura ambiente durante aaplicação. O material à base de madeira também pode ser tratado a quente,por exemplo, por radiação infravermelha, rolos aquecidos ou em um túnel deaquecimento, depois da aplicação. As poliaminas podem ser aplicadas a umlado ou a ambos os lados, de preferência a ambos os lados.
A invenção, além disso, refere-se ao material à base demadeiras que possam ser produzidas pelo processo de acordo com a invenção,em particular material à base de madeiras que compreendem aglutinantes quecontêm formaldeído e, se apropriado, têm superfície acabada. As placas departículas e as placas de fibra de madeira tratadas de acordo com a invençãoe, se apropriado, com superfície acabada, são preferidas.
O material à base de madeiras obtido pelo processo no caso (i)e (ii) pode, se apropriado, subseqüentemente ter a sua superfície acabada. Esteacabamento de superfície pode ser efetuado pelo revestimento com váriosmateriais. Por exemplo, podem ser realizados laqueamento, aplicação defolheado, reforço ou laminação ou revestimento com filmes de melamina,podem ser realizados materiais pré-impregnados ou folhas. A invençãotambém se refere a tal material à base de madeiras com a superfície acabada.
A invenção, portanto, além disso, refere-se não apenas aosmateriais à base de madeiras que, se apropriado, tenham a sua superfícieacabada e possam ser produzidos pelo processo de acordo com a invençãomas também a laminados que compreendam pelo menos um filme tratadocom poliamina selecionado do grupo que consiste de filmes de ação contrária,de filmes de núcleo, de filmes decorativos ou de filmes para revestimento.O material à base de madeira produzido de acordo com ainvenção vantajosamente tem uma emissão de formaldeído de desde 0 até 0,1ppm, de preferência desde 0 até 0,04 ppm, em particular desde 0 até 0,02 ppm(EN 717-1 "Formaldehydabgabe nach der Prüfkammermethode") ou umaemissão de formaldeído, vantajosamente, de desde 0 até 3,5 mg/m h, depreferência de desde 0 até 2 mg/m h, em particular de desde 0 até 1 mg/m h(EN 717-2 "Formaldehydabgabe nach der Gasanalyse-Methode").
O material à base de madeiras de acordo com a invenção podeser usado para a produção de peças de mobília, de materiais para embalagem,em construção de residências, em construção de paredes de gesso ou emacabamento de interiores, por exemplo, como laminado, material isolante,elementos de parede ou de teto.
Exemplos
Caso (i)
As investigações foram realizadas com placas de partículaslixadas coladas com cola de uréia-formaldeído que têm uma espessura de 16mm e urna densidade de 650 kg/m3.
Tratamento
Exemplo 1: nenhum (sem ser de acordo com a invenção)
Exemplo 2: Solução de uréia pura (sem ser de acordo com a invenção)
Uma solução de uréia com uma concentração de 30% foiaplicada à placa de partículas em uma quantidade que leva a uma quantidadede 40 g/m de uréia, aquecida até 60°C durante 150 segundos e entãoarmazenada durante 1 dia a 20°C/ 65% de umidade relativa.
Exemplo 3: Solução de polietilenoimina (de acordo com a invenção)
Uma solução aquosa com uma concentração de 30% de umapolietilenoimina que tem um peso molecular médio de 5000 g/mol foiborrifada sobre a placa de partículas de modo que 40 g/m2 de polietilenoiminaforam aplicados à placa de partículas. Depois disso, a superfície foi aquecidaaté 60°C durante um período de 150 segundos e então armazenada durante 1dia a 20°C / 65% de umidade relativa.
Exemplo 4: Solução de polietilenoimina (de acordo com a invenção)
Uma solução aquosa com uma concentração de 25% de umapolietilenoimina que tem um peso molecular médio de 5000 g/mol foiborrifada sobre a placa de partículas de modo que 5 g/m2 de polietilenoiminaforam aplicados à placa de partículas. Depois disso, a armazenagem foiefetuada durante 1 dia a 20°C / 65% de umidade relativa.
Exemplo 5: Reprocessamento do agente de expulsão do formaldeído dosExemplos 4 a 6 da JP 2002 273145 (exemplo comparativo)
Uma solução aquosa que compreende, de acordo com a JP2002 273145, 50% em peso de uma mistura de:
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e 50% em peso de água, isto é, uma solução aquosa com concentração de 26%(baseada nas substâncias ativas) foi borrifada sobre a placa de partículas demodo que 5 g/m de substância ativa foram aplicados à placa de partículas.Depois disso, a armazenagem foi efetuada durante 1 dia a 20°C / 65% deumidade relativa.Emissão de formaldeído:
A emissão de formaldeído com ou sem pós-tratamento foideterminada de acordo com o padrão de DIN - DIN EN717-2 (Determinaçãoda emissão de formaldeído, Parte 2: Emissão de formaldeído pelo método deanálise de gás) do ano 1994 e o padrão DIN - DIN-EN717-1 (Determinaçãoda emissão de formaldeído, Parte 1: Emissão de formaldeído pelo método doteste na câmara) do ano 2004 e o padrão DIN - DIN-EN 120 (Determinaçãodo teor de formaldeído: Processo de extração, denominado método doperfurador) do ano 1992.
No caso de EN717-2, um corpo de prova que tem asdimensões de 0,4 m χ 0,05 m χ (espessura do corpo de prova em m), comsuperfícies limitadas, é investigado em uma câmara que tem um volume de0,004 m3 a 60°C q 2+1- 1% de umidade relativa durante 4 horas. O fluxo dear é ajustado até 60 l/hora. O ar que emerge é coletado durante 1 hora em cadacaso com um frasco de lavagem de gás que compreende uma solução aquosade acetilacetona e acetato de amônio. O formaldeído reage em solução aquosacom íons de amônio e acetilacetona para fornecer a diacetii diidrolutidina(DDL). Esta reação é altamente específica para formaldeído. A DDL tem ummáximo de absorção a 412 nm e pode ser detectada quantitativamente porespectroscopia. Para determinar a concentração de formaldeído, foi calculadaa média dos valores paras as últimas 3 horas.
De acordo com EN717-1, dois corpos de prova que têm asdimensões de 0,5 χ 0,5 χ espessura χ m com 0,75 m de borda exposta sãocolocados em uma câmara para teste que tem um volume de 1 m3. A medida érealizada durante pelo menos 10 até não mais do que 28 dias a 230C e umaumidade relativa de 45 +/- 3%. O suprimento de ar e a descarga sãoescolhidos de modo que o ar total é trocado uma vez dentro de 1 hora. Paraamostragem, 120 1 de ar são passados e uma velocidade de 2 litros/minuto emum frasco para lavagem de gás que está cheio com solução aquosa de acetatode amônio e de acetilacetona. A concentração de formaldeído é similarmentedeterminada espectroscopicamente. A emissão de formaldeído é obtida poreste método de uma curva de adaptação; 4 valores sucessivos são permitidosvariar por não mais do que 5%. Se esta condição não foi satisfeita depois de28 dias, são usados os últimos 4 valores para calcular o valor médio.
No caso de EN 120, são usados corpos de prova que têm asdimensões de 25 mm χ 25 mm χ espessura. Aproximadamente 110 g de corpode prova são colocados juntamente com 600 ml de tolueno na conexão dofrasco com o perfurador. O tolueno é levado até o ponto de ebulição. Oformaldeído é liberado para a água no perfurador e determinadofotometricamente.
Tabela IA: Resultados de medidas de emissão de formaldeído dos Exemplos 1 a 3
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Tabela 1B: Resultados das medidas de emissão de formaldeído dos Exemplos1, 4 e 5
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Capacidade de aplicação de revestimento
Depois de 24 horas sob condições padronizadas detemperatura e de umidade (20°C / 65% de umidade relativa), as placas departículas 1-3 foram revestidas como a seguir:Um papel decorativo branco (80 g/m2) foi impregnado com100 g/m2 de uma solução de resina que compreende resina de impregnaçãoKauramina 792 e agente de cura 529 (100: 0,3) e seco em uma estufa a160°C. O filme assim obtido é colocado sobre a superfície da placa departículas e prensado (190°C, 25 bar, 35 segundos). Para estabilizar o corpode prova, um filme de ação contrária é prensado simultaneamente sobre olado do avesso.
Para avaliar a capacidade de aplicação de revestimento, érealizado um teste de hachuriado. Para esta finalidade são feitos quatro corteslineares paralelos duas vezes (espaçamento 0,5 cm) através da superfície pormeio de uma lâmina de barbear de modo que se forme um padrão rômbico.
Nos cantos dos rombos, ocorre uma descamação parcial do revestimento. Edeterminada a percentagem de área da superfície destruída. Quando menor ovalor, melhor é a capacidade de aplicação de revestimento da placa departículas.
Tabela 2: Resultados dos testes de capacidade de aplicação de revestimentodos Exemplos 1 a 3:
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Caso (iii)
Exemplo 6: Formação de folhado
Um folhado de faia de 0,6 mm foi borrifado sobre o lado debaixo com a) 10 g/m2 (3 g/m2 de substância ativa) e b) 20 g/m2 (6 g/m2 desubstância ativa) de solução aquosa a uma conc. de 30% de polietilenoimina(peso molecular médio em peso da polietilenoimina: 5000 g/mol) e então seco.100 g/m2 de uma solução de cola que compreende 100 partesde cola Kaurit® 329 e 20 partes de agente de cura Bonit® 12926 foramaplicados a uma placa de partículas comercialmente disponível (espessura de16 mm e densidade de 650 kg/m3). O folhado foi colocado no topo e prensadoa uma temperatura da prensa de 105°C e a uma pressão de 0,6 N/mm2 paraprensagem. O tempo de prensagem foi de 100 segundos.
Exemplo 7: Filme decorativo
Papel decorativo comercialmente disponível (70 g/m dedecoração de faia da Siiddekor) foi cortado até um tamanho de em torno de 30cm χ 20 cm e impregnado colocando uma cuba de folha de metal que foicarregada com uma solução de resina para impregnação (em torno de 55% deconcentração, baseado na resina para impregnação 792 de resina Kauramin®de melamina-formaldeído, 0,3% de agente de cura H 529, 0,1% deKauropal® 933 da BASF AG). A quantidade de resina aplicada foi ajustadapuxando o papel sobre uma espátula. Depois disso, o papel decorativoimpregnado foi seco a 120°C em uma estufa de secagem de laboratório.
Depois da secagem, o peso do filme decorativo era de 120 g/m" e a umidaderesidual era de 6,5%.
O filme decorativo foi borrifado no lado do avesso com a) 10g/m2 (3 g/m2 de substância ativa) e b) 20 g/m2 (6 g/m2 de substância ativa) deuma solução aquosa com uma concentração de 30% de polietilenoimina (pesomolecular médio em peso da polietilenoimina: 5000 g/mol) e então seco.
O filme decorativo tratado com poliamina foi prensado sobreuma placa de partículas comercialmente disponível (espessura de 16 mm,densidade de 650 kg/m3) por meio de uma prensa de laboratório a 180°C e apressão para prensagem era de 25 bar e o tempo de prensagem de 30segundos.
Exemplo 8: Material à base de madeira de acordo com a técnica anterior pós-tratado com uréiaUma solução de uréia com uma concentração de 30% foiaplicada a uma placa de partículas comercialmente disponível (espessura de16 mm, densidade de 650 kg/m3) em uma quantidade que levou a umaquantidade de 40 g/m de uréia, aquecida até 60°C em 150 segundos e entãoarmazenada durante 1 dia a 20°C / 65% de umidade relativa.
Um papel decorativo branco (80 g/m2) foi impregnado com100 g/m2 de uma solução de resina que compreende resina para impregnação792 Kauramin® e agente de cura 529 em uma razão de 100:0,3 e seco emuma estufa a 160°C. O filme assim obtido foi colocado sobre a superfície daplaca de partículas e prensado (190°C, 25 bar, 35 segundos). Paraestabilização do corpo de prova, um filme de ação contrária foi prensadosimultaneamente no lado do avesso.
Emissão de formaldeído:
A emissão de formaldeído das placas de partículas revestidas enão revestidas produzidas de acordo com os exemplos foi determinada com aajuda de análise de gás (EN 717-2). Os resultados estão resumidos na Tabela 3.
Tabela 3: Revisão da emissão de formaldeídos das placas de partículas dosExemplos 6 a 8
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PEI: polietilenoimina
U: uréia
Capacidade de aplicação de revestimento:
Para avaliar a capacidade de aplicação de revestimento, foirealizado um teste de hachuriado. Para esta finalidade, foram feitas duas vezescortes lineares paralelos (espaçamento 0,5 cm) através da superfície dasplacas de partículas com superfície acabada de acordo com os Exemplos 2 e 3por meio de uma lâmina de barbear de modo se formasse um padrão rômbico.
Um descascamento parcial do revestimento ocorreu nos cantos dos rombos.Foi determinada a percentagem da área da superfície destruída. Quandomenor o valor, melhor era a capacidade de aplicação de revestimento da placade partículas. Os resultados da capacidade de aplicação de revestimento estãoresumidos na Tabela 4.
Tabela 4: Resultados dos testes para a capacidade de aplicação derevestimento dos Exemplos 7 e 8:
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Caso (iv)
Exemplo 9
A emissão de formaldeído da placa de partículas revestida comum filme de melamina (El placa de partículas, 400 mm χ 50 mm χ 16 mm) ecujas bordas foram fechadas com folha de alumínio auto-adesiva (área daborda de 0,014 m2) foi medida por meio de análise de gás (EN 717-2).
Exemplo 10
Analogamente ao Exemplo 9, foi medida a emissão deformaldeído da placa de partículas que era idêntica à placa de partículas doExemplo 9 além do fato de que as bordas não tinham nenhum revestimento defolha de alumínio.
Exemplo 11As bordas expostas da placa de partículas do Exemplo 10foram borrifadas com uma solução aquosa de polietilenoimina com umaconcentração de 20% em peso (peso molecular médio em peso dapolietilenoimina: 5000 g/mol) em uma quantidade de 4 g de substância ativade polietilenoimina/m de área da superfície da borda. A emissão deformaldeído foi medida analogamente ao Exemplo 9.
Tabela 5: Resultados das análises de gás dos Exemplos 9 a 11
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Exemplo 12
5 orifícios que têm um diâmetro de 5 mm e uma profundidadede penetração de 9 mm foram perfurados na placa de partículas de acordocom o Exemplo 9. A emissão de formaldeído foi medida analogamente aoExemplo 9.
Exemplo 13
No caso da placa de partículas de acordo com o Exemplo 12,uma solução aquosa de polietilenoimina com uma concentração de 5% empeso (peso molecular médio em peso da polietilenoimina: 5000 g/mol) foigotejada nos 5 orifícios em uma quantidade de 5 g de substância ativa depolietilenoimina/m2 de área da superfície interna do orifício (isto é, em umaquantidade de 0,72 g de solução por orifício perfurado). A emissão deformaldeído foi medida analogamente ao Exemplo 9.
Tabela 6: Resultados das análises de gás dos Exemplos 12 e 13
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Claims (19)
1. Processo para a redução da emissão de formaldeído dematerial à base de madeiras por aplicação de compostos que contêmnitrogênio, caracterizado pelo fato de que(i) uma mistura que compreende pelo menos uma poliamina e,se apropriado, até 20% em peso, baseado na mistura, de uréia é aplicada aomaterial à base de madeira;(ii) a poliamina é aplicada sobre ou na partícula ou na torta defibra;(iii) a poliamina é aplicada ao substrato de revestimento usadopara o acabamento da superfície e/ou(iv) a poliamina é aplicada às áreas expostas;as poliaminas tendo um peso molecular de pelo menos 500g/mol e pelo menos 6 grupos amino primários ou secundários.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a poliamina é aplicada como solução aquosa de polímero quepode ser obtida por misturação de — baseado na solução de polímero -(a) de 1 a 99% em peso de poliamina(b) de 0 a 5% em peso de aditivos para melhorar a capacidadede umectação(c) de 0 até 30% em peso de aditivos para ajuste do pH(d) de 0 até 30% em peso de outros aditivos, tais comofungicidas, repelentes de água, corantes, solventes orgânicos(e) de 0 até 50% em peso de uréiae água para completar 100% em peso, as quantidades citadasestando baseadas no início da misturação.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que a poliamina tem um peso molecular de pelomenos 800 g/mol e de pelo menos 6 grupos amino primários ou secundários.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 3, caracterizado pelo fato de que a poliamina usada é poliaminahiperramificada e/ou polivinilamina.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que a poliamina hiperramificada tem um peso molecular médioem peso maior do que 1000 g/mol e um grau de ramificação maior do que ouigual a 0,1.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 3, caracterizado pelo fato de que a poliamina usada é a polivinilamina e/ou apolietilenoimina.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de que a polivinilamina tem um peso molecular médio em peso dedesde 5000 até 500 000 g/mol e a polietilenoimina tem um peso molecularmédio em peso de desde 500 até 100 000 g/mol.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 7, caracterizado pelo fato de que a quantidade de poliamina aplicada(i) é de desde 1 g até 200 g por metro quadrado de superfíciedo material à base de madeira;(ii) é de desde 0,01 kg até 5 kg por 100 kg de torta departículas ou de fibras;(iii) é de desde 0,1 g até 100 g por metro quadrado de substratode revestimento e/ou(iv) é vantajosamente de desde 0,05 até 200 g por metroquadrado de superfície da área exposta do material à base de madeira tratadona superfície.
9. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a solução aquosa de poliamina(i) é aplicada ao material à base de madeira por borrifação,aplicação por rolo, imersão, aplicação com uma espátula ou difusão;(ii) é aplicada sobre ou na torta de partículas ou de fibras porborrifação, aplicação por rolo, imersão, aplicação com uma espátula oudifusão ou a solução aquosa de poliamina é aplicada à correia transportadoraantes de as fibras ou as fibras revestidas de cola terem sido espalhadas;(iii) é aplicada ao substrato de revestimento por borrifação,aplicação por rolo, imersão, aplicação com uma espátula ou difusão e/ou(iv) é aplicada às áreas expostas por borrifação, aplicação porrolo, aplicação com uma espátula ou difusão.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 9, caracterizado pelo fato de que madeira folheada, compensado, OSB,placas de fibra de madeira e placas de partículas que compreendam, seapropriado, aglutinantes que contêm formaldeído são usados como material àbase de madeiras.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 10, caracterizado pelo fato de que, no caso (i), o material à base de madeiraé tratado com calor depois da aplicação da poliamina ou das poliaminas.
12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que, no caso (ii), a poliamina ou a solução de poliamina éaplicada juntamente com o vapor d'água usado para o pré-aquecimento domaterial da prensa.
13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a torta de partículas ou de fibra é prensada para fornecer omaterial à base de madeira.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 9, caracterizado pelo fato de que são usados filmes de melamina, materiaispré-impregnados, folhas, laminados ou folheados como substratos derevestimentos.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 9, caracterizado pelo fato de que os orifícios ou as áreas ou bordas nãorevestidas no caso (iv) são pós-tratados.
16. Material à base de madeira, caracterizado pelo fato de quepode ser produzido pelo processo como definido em qualquer uma dasreivindicações 1 a 15, que tem uma emissão de formaldeído de desde 0 até 0,1 ppm.
17. Material à base de madeira com a superfície acabada,caracterizado pelo fato de que pode ser produzido por um processo comodefinido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, que tem uma emissão deformaldeído de desde 0 até 0,1 ppm.
18. Laminado, caracterizado pelo fato de que pode serproduzido por um processo como definido em qualquer uma dasreivindicações 1 a 15, que compreende pelo menos um filme tratado compoliamina e selecionado do grupo que consiste de filmes de ação contrária,filmes de núcleo, filmes decorativos ou filmes para revestimento.
19. Uso do material à base de madeira como definido nareivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de ser para a produção depeças de mobília, de materiais para embalagem, em construção de residências,em construção de paredes de gesso ou em acabamento de interiores.
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