Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

urea-formaldehído

La urea-formaldehído ( UF ), también conocida como urea-metanal , llamada así por su vía de síntesis común y su estructura general, [ 1 ] es un polímero termoestable no transpar...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

La urea-formaldehído ( UF ), también conocida como urea-metanal , llamada así por su vía de síntesis común y su estructura general, [ 1 ] es un polímero termoestable no transparente . Se produce a partir de urea y formaldehído . Estas resinas se utilizan en adhesivos , madera contrachapada , tableros de partículas , tableros de fibra de densidad media (MDF) y objetos moldeados. En agricultura, los compuestos de urea-formaldehído son uno de los tipos de fertilizantes de liberación lenta más utilizados . [ 2 ]

Historia

La UF fue sintetizada por primera vez en 1884 por el Dr. Hölzer, quien trabajaba con Bernhard Tollens , ninguno de los cuales se percató de que la urea y el formaldehído se estaban polimerizando. [ 3 ]

En los años siguientes, un gran número de autores trabajaron en la estructura de estas resinas.

En 1896, Carl Goldschmidt investigó más a fondo la reacción. También obtuvo un precipitado amorfo, casi insoluble, pero no se percató de que se estaba produciendo una polimerización ; pensó que dos moléculas de urea se combinaban con tres moléculas de formaldehído. En 1897, Carl Goldschmidt patentó el uso de resinas de UF como desinfectante . A esto le siguió la comercialización generalizada y, en las décadas siguientes, se describieron cada vez más aplicaciones en la literatura. [ 4 ]

En 1919, Hanns John (1891–1942) de Praga, Checoslovaquia, obtuvo la primera patente para la resina UF en Austria. [ 5 ]

El formaldehído urea fue objeto de sentencia del Tribunal de Justicia de la Unión Europea (actualmente TJUE) de 5 de febrero de 1963, asunto 26-62 Van Gend & Loos contra Administración Tributaria de los Países Bajos . [ 6 ]

Propiedades

La urea-formaldehído se utiliza ampliamente debido a su bajo costo, rápido tiempo de reacción, alta fuerza de unión, resistencia a la humedad, falta de color y resistencia a la abrasión y a los microbios. [ 7 ] Las características de la resina de urea-formaldehído incluyen alta resistencia a la tracción , módulo de flexión , alta temperatura de deformación térmica, baja absorción de agua, contracción del molde, alta dureza superficial, elongación a la rotura y resistencia volumétrica. Tiene un índice de refracción de 1,55. [ 8 ]

Producción y estructura

Dos pasos en la formación de resina de urea-formaldehído

La estructura química del polímero UF consiste en unidades repetitivas [(O)CNHCH₂NH ] n . En contraste, las resinas de melamina-formaldehído presentan unidades repetitivas NCH₂OCH₂N . Dependiendo de las condiciones de polimerización, puede producirse cierta ramificación. Las primeras etapas de la reacción de formaldehído y urea producen bis(hidroximetil) urea . [ 9 ]

Anualmente se producen alrededor de 20 millones de toneladas métricas de UF. [ 10 ]

Usos

Una gama de objetos hechos de UF

Tablero de partículas, etc.

Más del 70% de esta producción se utiliza posteriormente en la industria de productos forestales para la unión de tableros de partículas, MDF, contrachapado de madera dura y adhesivos para laminado. [ 11 ]

Uso agrícola

Los compuestos de urea-formaldehído se utilizan ampliamente como fuentes de liberación lenta de nitrógeno en la agricultura. [ 2 ] La tasa de descomposición en CO 2 y NH3 depende de la longitud de las cadenas de urea-formaldehído y se basa en la acción de los microbios que se encuentran naturalmente en la mayoría de los suelos. [ 12 ] La actividad de estos microbios y la tasa de liberación de amoníaco dependen de la temperatura. La temperatura óptima para la actividad microbiana es de alrededor de70–90°F (21–32°C). [ 13 ]  

Aislamiento de espuma

Aislamiento de urea-formaldehído

La comercialización del aislamiento de espuma de urea-formaldehído (UFFI) se remonta a la década de 1930 como un aislamiento sintético con una conductividad térmica de 0,0343 a 0,0373  W/m⋅K, [ 14 ] lo que equivale a valores U para  un espesor de 50 mm de entre 0,686  W/m 2 K y 0,746  W/m 2 K o valores R entre 1,46  m 2 K/W y 1,34  m 2 K/W (0,26  °F⋅ft 2 ⋅h/BTU y 0,24  °F⋅ft 2 ⋅h/BTU para un espesor de 1,97 pulgadas).

El UFFI es una espuma con una consistencia similar a la de la crema de afeitar, que se inyecta o bombea fácilmente en huecos. Normalmente se fabrica in situ utilizando un equipo de bombeo y una manguera con una pistola mezcladora para combinar el agente espumante , la resina y el aire comprimido. La espuma completamente expandida se bombea a las áreas que necesitan aislamiento. Se endurece en minutos, pero se cura en una semana. El UFFI se encuentra generalmente en casas construidas o reformadas entre las décadas de 1930 y 1970, a menudo en sótanos, cavidades de paredes, espacios de acceso restringido y áticos. Visualmente, parece un líquido rezumante que se ha endurecido. Con el tiempo, tiende a variar en tonalidades de caramelo, pero el UFFI nuevo es de color amarillo claro. Las primeras versiones de UFFI tendían a encogerse significativamente. El aislamiento UF moderno, con catalizadores y tecnología de espumado actualizados, ha reducido la contracción a niveles mínimos (entre un 2 y un 4 %). La espuma se seca con un color mate opaco, sin brillo. Una vez curada, suele tener una textura seca y quebradiza.

Nicho

Otros usos incluyen laminados decorativos, textiles, papel, moldes de arena para fundición, telas resistentes a las arrugas , mezclas de algodón, rayón , pana , etc. También se utiliza como pegamento para madera . En la industria maderera , se utiliza como adhesivo termoestable para unir madera y crear madera contrachapada y aglomerado. La UF se usaba comúnmente en la producción de carcasas de electrodomésticos (por ejemplo, lámparas de escritorio). Las espumas se han utilizado como nieve artificial en películas. El formaldehído de urea se usa ampliamente en la agricultura como fertilizante de liberación lenta, que libera pequeñas cantidades del ingrediente activo con el tiempo. [ 15 ] La UF y las resinas amino relacionadas se utilizan, entre otros, en neumáticos de automóviles para mejorar la unión del caucho, en papel para mejorar la resistencia al desgarro y en el moldeo de dispositivos eléctricos, tapas de frascos, etc. [ 9 ]

Emisiones de formaldehído

Se ha descubierto que las emisiones de la aplicación de fertilizantes a base de UF aumentan temporalmente la concentración atmosférica localizada de formaldehído [ 15 ]. Se ha descubierto que la aplicación de fertilizantes UF en invernaderos provoca concentraciones de formaldehído en el aire significativamente más altas dentro del edificio. [ 15 ].

Las condiciones ambientales, como la temperatura y la humedad, pueden afectar los niveles de formaldehído liberados por los productos de urea-formaldehído. La exposición a mayor humedad y temperaturas más elevadas puede aumentar significativamente la cantidad de emisiones de formaldehído de los productos de UF, como los paneles de madera. [ 16 ]

Debido a la preocupación por las emisiones de formaldehído libre y la contaminación ambiental derivada de los productos de urea-formaldehído, [ 17 ] se han realizado esfuerzos efectivos para reducir el contenido de formaldehído en las resinas UF. [ 18 ] Una menor proporción molar de formaldehído disminuye la emisión de formaldehído libre de los productos UF. Existe una disminución significativa en las emisiones de formaldehído de los tableros de partículas a base de UF al pasar de una proporción molar F/U de 2,0 a 1,0. La norma alemana para resinas UF exige que la proporción molar F/U sea inferior a 1,2. La norma estadounidense NPA exige una proporción molar F/U inferior a 1,3. [ 19 ]

Problemas de salud

Las preocupaciones sanitarias llevaron a la prohibición de la UFFI en el estado estadounidense de Massachusetts [ 20 ] [ 21 ] y Connecticut en 1981. [ 22 ] En 1982, la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE. UU. prohibió la UFFI en todo el país, [ 23 ] pero esta prohibición se revocó en 1983. [ 24 ] [ 25 ] La UFFI se prohibió en Canadá en 1980, prohibición que sigue vigente. [ 26 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Usos del formaldehído
  2. 1 2 Guo, Yanle; Zhang, Min; Liu, Zhiguang; et  al. (2018). "Modelado y optimización de la síntesis de fertilizantes de urea-formaldehído y análisis de los factores que afectan estos procesos" . Scientific Reports . 8 (1). Springer Science and Business Media LLC: 4504. Bibcode : 2018NatSR...8.4504G . doi : 10.1038 / s41598-018-22698-8 . ISSN 2045-2322 . PMC 5852125. PMID 29540771 .   
  3. ↑ Ver:
    • Tollens, B. (1884) "Ueber einige Derivate des Formaldehyds" (Sobre algunos derivados del formaldehído), Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft , 17  : 653–659. En la página 659 , Tollens menciona de pasada: "... , aus Harnstoff und Formaldehyd hat dagegen Dr. Hölzer ein festes, schwer lösliches Derivat erhalten". (… por el contrario, a partir de urea y formaldehído el Dr. Hölzer obtuvo un derivado sólido, casi insoluble.)
    • B. Tollens (1896) "Ueber den Metileno-Harnstoff" (Sobre la metileno-urea), Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft , 29 (3)  : 2751–2752. Ni Hölzer ni Tollens se dieron cuenta de que la urea y el formaldehído se estaban polimerizando.
    En 1896, Carl Goldschmidt investigó más a fondo la reacción. También obtuvo un precipitado amorfo, casi insoluble, pero no se percató de que se estaba produciendo una polimerización; pensó que dos moléculas de urea se combinaban con tres moléculas de formaldehído.
    • Goldschmidt, Carl (1896) "Ueber die Einwirkung von Formaldehyd auf Harnstoff" (Sobre el efecto del formaldehído sobre la urea), Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft , 29 (3)  : 2438–2439.
    • Goldschmidt, C. (1897) "Ueber die Einwirkung von Formaldehyd auf Harnstoff", Chemiker-Zeitung , 21 (46)  : 460.
    Goldschmidt había sugerido que la reacción podría usarse para medir la urea, por lo que en 1897, Hermann Thoms (1859-1931) de Berlín investigó más a fondo la reacción: H. Thoms (1897) "Über Harnstoffbestimmung mittelst Formaldehyds" (Sobre la determinación de urea mediante formaldehído), Berichte der Deutschen Pharmaceutischen Gesellschaft , 7  : 161–168. En la página 168, Thoms sugirió que la urea y el formaldehído podrían estar formando un polímero: "( vielleicht auch ein Polymeres dieser Zusammensetzung )" (quizás también un polímero de esta composición).
  4. ↑ Meyer, Carl: Resinas de urea-formaldehído: 1979: Addison-Wesley
  5. ↑ Ver:
    • H. John "Verfahren zur Herstellung von Kondensationsprodukten aus Formaldehyd und Harnstoff bzw. Thioharnstoff oder anderen Harnstoffderivaten" (Proceso para la producción de productos de condensación a partir de formaldehído y urea o tiourea u otros derivados de urea), patente austriaca 78.251, 9 de octubre de 1919.
    • H. John, "Proceso para la fabricación de productos de condensación de formaldehído y carbamida o derivados de carbamida", Patente británica 151.016, 16 de enero de 1922.
    • Hanns John, "Fabricación de un producto de condensación de aldehído apto para su utilización técnica", Patente estadounidense 1.355.834, 19 de octubre de 1920.
  6. ^ NV Algemene Transport- en Expeditie Onderneming van Gend & Loos contra la Administración de Impuestos Internos de los Países Bajos , 5 de febrero de 1963 , consultado el 24 de febrero de 2026
  7. ↑ Moubarik, Amine; Mansouri, Hamid Reza; Pizzi, Antonio; Allal, Ahmed; Charrier, Fatima; Badia, Miguel Angel; Charrier, Bertrand (2013-01-01). "Evaluación de las propiedades mecánicas y físicas de tableros de partículas industriales unidos con un adhesivo de harina de maíz-urea formaldehído" . Composites Part B: Engineering . 44 (1): 48– 51. doi : 10.1016/j.compositesb.2012.07.041 . ISSN 1359-8368 . 
  8. ↑ Brady, George S.; Clauser, Henry R.; Vaccari, A. John (1997). Manual de materiales (14.ª ed.). Nueva York, NY: McGraw-Hill. ISBN  978-0-07-007084-4.
  9. 1 2 H. Deim; G. Matías; RA Wagner (2012). "Resinas amínicas". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a02_115.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2.
  10. ↑ "Informe sobre el tamaño, la cuota de mercado y el crecimiento de las resinas UF: análisis en profundidad y previsiones hasta 2034"" . Pro Market Reports . 30-03-2025 . Consultado el 24-03-2026 .
  11. ↑ Mantanis, George I. ; Athanassiadou, Eleftheria Th.; Barbu, Marius C.; Wijnendaele, Kris (2018). "Sistemas adhesivos utilizados en las industrias europeas de tableros de partículas, MDF y OSB". Ciencia e ingeniería de materiales de madera . 13 (2): 104– 116. doi : 10.1080/17480272.2017.1396622 . ISSN 1748-0272 . 
  12. ↑ Hayatsu, M (2014). "Una nueva función de los fertilizantes nitrogenados de liberación controlada" . Microbes and Environments . 29 (2): 121– 2. doi : 10.1264/jsme2.me2902rh . PMC 4103517. PMID 25047661 .  
  13. ↑ Pietikäinen, Janna; Pettersson, Marie; Bååth, Erland (2005-03-01). "Comparación de los efectos de la temperatura en la respiración del suelo y las tasas de crecimiento bacteriano y fúngico" . FEMS Microbiology Ecology . 52 (1): 49– 58. Bibcode : 2005FEMME..52...49P . doi : 10.1016/j.femsec.2004.10.002 . ISSN 0168-6496 . PMID 16329892 .  
  14. ↑ Weijing Yuan; Decai Li; Yunwen Shen; Yang Jiang; Yanhua Zhang; Jiyou Gu; Haiyan Tan (30 de mayo de 2017). "Preparación, caracterización y análisis térmico de espuma de urea-formaldehído" . RSC Advances . 7 (58). Royal Society of Chemistry: 36223–36230 . Bibcode : 2017RSCAd...736223Y . doi : 10.1039/C7RA06052A .
  15. 1 2 3 Salthammer, Tunga; Gunschera, Jan (2021-01-01). "Liberación de formaldehído y otros compuestos orgánicos de fertilizantes nitrogenados" . Chemosphere . 263 127913. Bibcode : 2021Chmsp.26327913S . doi : 10.1016 /j.chemosphere.2020.127913 . ISSN 0045-6535 . PMID 32822931. S2CID 221240156 .   
  16. ↑ Frihart, Charles; Wescott, James; Chaffee, Timothy; Gonner, Kyle (2012). "Emisiones de formaldehído de tableros de partículas unidos con urea-formaldehído y sin formaldehído añadido, influenciadas por la temperatura y la humedad relativa" . Forest Products Journal .
  17. ↑ "Formaldehído en el aire interior de apartamentos nuevos en Grecia" (PDF) . Consultado el 24 de diciembre de 2024 .Por George Mantanis , Eleni Vouli, Chariclea Gonitsioti y Georgios Ntalos; Presentación en la Conferencia de la Acción COST E49 "Medición y control de las emisiones de COV de paneles a base de madera", 28-30 de noviembre de 2007, WKI, Braunschweig, Alemania.
  18. ↑ Ayrilmis, Nadir; Lee, Young-Kyu; Kwon, Jin Heon; Han, Tae-Hyung; Kim, Hyun-Joong (2016-02-15). "Emisión de formaldehído y COV de LVL producidos con tres grados de resina de urea-formaldehído modificada con nanocelulosa" . Building and Environment . 97 : 82–87 . Bibcode : 2016BuEnv..97...82A . doi : 10.1016/j.buildenv.2015.12.009 . ISSN 0360-1323 . 
  19. ↑ Meyers, George E. (mayo de 1984). "Cómo afecta la relación molar de la resina UF a la emisión de formaldehído y otras propiedades" ( PDF) . Forest Products Journal . 34 (5). Forest Products Research Society: 35–41 – vía USDA .
  20. ↑ Elinson, Lynn (1984). "Política sanitaria y epidemiología: la evidencia científica para la prohibición del aislamiento de espuma de urea-formaldehído". Journal of Public Health Policy . 5 (4): 513– 537. doi : 10.2307/3342418 . JSTOR 3342418. PMID 6526937. S2CID 19201091 .   
  21. ↑ "Sustancias químicas tóxicas y pesticidas" . McGregor Legere & Stevens, PC.
  22. ↑ "HOJA INFORMATIVA: AISLAMIENTO DE ESPUMA DE UREA FORMALDEHÍDO (UFFI)" (PDF) . Departamento de Salud Pública de Connecticut. Agosto de 2015. Consultado el 23 de noviembre de 2023 .
  23. ↑ "La CPSC prohíbe el aislamiento de espuma de urea-formaldehído (UFFI)" . Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE. UU. 1 de marzo de 1982. Consultado el 23 de noviembre de 2023 .
  24. ↑ "La CPSC solicita una nueva audiencia en el caso UFFI" . Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE. UU. 5 de mayo de 1983. Consultado el 23 de noviembre de 2023 .
  25. ↑ "Se levanta la prohibición de UFFI" . Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE. UU. 25 de agosto de 1983. Consultado el 23 de noviembre de 2023 .
  26. ↑ "Prohibición canadiense del aislamiento de espuma de urea-formaldehído" . Salud Canadá. 2 de septiembre de 2010. Consultado el 23 de noviembre de 2023 .
  • Formaldehído de urea (Sociedad Histórica de Plásticos)
  • Historia de la urea-formaldehído: Capítulo 1 de: Carl Meyer, Resinas de urea-formaldehído (Reading, Massachusetts: Addison-Wesley, 1979)
  • Aislamiento de espuma de urea-formaldehído ( Corporación Canadiense de Hipotecas y Vivienda )
  • Calidad del aire interior: Formaldehído ( Agencia de Protección Ambiental de EE. UU .)
  • Formaldehído... su uso seguro en fundiciones ( Servicio Ejecutivo de Salud y Seguridad del Reino Unido )
  • Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos: Formaldehído
  • (Programa de Evaluación de la Salud Ambiental y Ocupacional | Departamento de Salud Pública de Connecticut)
  • Comisión de Seguridad de Productos de Consumo
  • (Laboratorio de Productos Forestales: Servicio Forestal del USDA)
  • [Dunky, M., "Resinas adhesivas de urea-formaldehído (UF) para madera", International Journal of Adhesion and Adhesives, 1998. (18:2).]
  • (Enciclopedia Británica)
  • (PropEx.com)
  • (Departamento de Trabajo de los Estados Unidos, Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA))