BR102012024482B1

BR102012024482B1 - Painel de aglomerado de fibras de média densidade, processo para obtenção de fibras feitas de madeira acetilada para a produção do painel e processo para a obtenção do painel de aglomerado de fibras de média densidade

Info

Publication number: BR102012024482B1
Application number: BR102012024482-9A
Authority: BR
Inventors: Bernardus Jozef Maria Pol; Stefan van Dommele; Theorodus Gerardus Marinus Maria Kappen
Original assignee: Titan Wood Limited
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2021-04-27
Also published as: MY182709A; CO6910042A1; CN103958137B; ECSP12012185A; KR102103559B1; LT2760652T; ES2893223T3; CN103958137A; CA2849809A1; HUE056899T2; UA116094C2; US20140227503A1; PL2760652T3; US20240042647A1; JP2014531348A; PT2760652T; IN2014CN02725A; AU2012314451B2; CR20120500A; PE20130789A1

Abstract

painéis de aglomerado de fibras de média densidade. são revelados painéis de aglomerado de fibras de média densidade (mdf). os painéis compreendem fibras de madeira, cuja maior dimensão é 7mm ou menos, prensadas juntamente com um adesivo. os painéis são de um tipo grande e fino, tendo uma relação de aspectos de pelo menos 100 e uma área de superfície de pelo menos 1m2. problemas típicos associados com tais painéis grandes e finos, por exemplo, comportamento de arqueamento, são abordados ao empregar fibras de madeira que são feitas de madeira acetilada.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção se situa no campo de um tipo de produto de madeira projetado conhecido como aglomerado de fibras de média densidade (MDF), e especificamente diz respeito a painéis de MDF tendo um comprimento e largura de pelo menos 1 m e uma relação de aspectos de pelo menos 100. Particularmente, a invenção diz respeito a painéis de MDF possuindo uma direção de máquina, tais como obteníveis por meio de processamento contínuo em escala comercial.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] MDF (aglomerado de fibras de média densidade) se refere a um produto composto compreendendo fibras de madeira prensadas e coladas juntamente com um adesivo, tipicamente uma resina de fenol formaldeído ou de ureia formaldeído, ou um adesivo de diisocianato de difenilmetano polimérico. Frequentemente, painéis de MDF também compreendem uma cera. MDF comumente é fabricado como placas ou painéis planos de várias espessuras (tipicamente de 3 mm a 25 mm) e várias densidades, e pode ser provido com um papel ou camada superficial de madeira ou acabamento de superfície ou revestimento de superfície de plástico atrativo visualmente. Ele é um material duro, muito rígido, praticamente inflexível. Isto normalmente é vantajoso, uma vez que painéis relativamente finos na extremidade inferior da faixa de espessuras mencionada anteriormente - as espessuras mais típicas na mesma sendo 6 e 9 mm - também são muito adequados para uso em aplicações onde rigidez é desejada. Assim, os painéis encontram ampla aplicação de uso final, por exemplo, em móveis, revestimentos decorativos de paredes internas, portas, paredes de separação e em muitas outras aplicações tipicamente de recinto fechado onde é desejado empregar painéis de boa rigidez.

[003] Painéis de fibras de madeira de uma maneira geral possuem espessuras variando de 2 mm a 60 mm e densidades variando de 600-1.000 kg/m3. MDF em um sentido exato, ao qual a invenção preferivelmente diz respeito, tem uma densidade na faixa de 650 kg/m3 e 800 kg/m3. Acima de 800 kg/m3 ele normalmente é chamado de painel de fibras de alta densidade (HDF). Abaixo de 650 kg/m3 ele é chamado de MDF leve, ou MDF ultraleve (< 550 kg/m3).

[004] Uma característica importante de painel de fibras, e assim também de MDF, é o tamanho das fibras de madeira usadas. Neste aspecto diferentes classes de produto podem ser distinguidas, cada uma tendo seus próprios campos particulares de uso. Assim, painel de fibras é um produto diferente, por exemplo, da placa de partícula de madeira. A última tem partículas de madeira maiores, de uma maneira geral tendo um comprimento de 1,5 a 15 mm, uma largura de 0,15 mm a 1,30 mm e uma espessura de 0,15 a 1,25 mm. As fibras em painéis de fibras, tais como MDF, são consideravelmente menores, tipicamente tendo um comprimento de 7 mm ou menos, preferivelmente de 1 mm a 5 mm, uma largura de 0,05 mm a 0,1 mm e uma espessura também de 0,05 mm a 0,1 mm.

[005] As fibras de madeira em MDF podem se originar basicamente de qualquer material lignocelulósico fibroso, com madeira tipicamente usada sendo abeto (gênero picea), vários tipos de pinho (gênero pínus), ou eucalipto (gênero: eucalipto). Igualmente com outros produtos de madeira projetados, tais como placa de partículas ou placa de fibras orientadas, painéis de fibras também podem ser feitos de madeira modificada (por exemplo, madeira tratada por vapor ou madeira acetilada).

[006] Uma referência que fornece antecedentes em placa de partículas, placa de fibras orientadas e painéis de fibras feitos com base em madeira acetilada é a WO 2011/095824. Nela uma faixa de elementos de madeira é discutida para acetilação, os maiores sendo lascas (25-75 mm de comprimento), os menores sendo fibras (1-5 mm de comprimento). Testado são placa de partículas e painéis de placas de fibras de 500 mm x 500 mm x 12 mm (relação de aspectos: 41,7). Está mostrado que, ao contrário de MDF regular ou placa de partículas regular, as placas feitas de madeira acetilada são capazes de sustentar imersão em água. Isto está mostrado com referência para comportamento de crescimento de espessura.

[007] A técnica anterior a respeito de painéis de placas de fibras aos quais a invenção diz respeito, isto é, painéis grandes e relativamente finos, está limitada ao conhecimento convencional sobre painel de fibras de madeira.

[008] Painéis de MDF tais como eles são fornecidos para uso final, e feitos em produção de escala comercial, podem ser caracterizados como sendo relativamente finos. Isto é identificável com referência para uma relação de aspectos de mais de 100, em que a relação de aspectos é a razão entre o comprimento (L) e a espessura (D) do painel, isto é, L/D. O comprimento L é para ser entendido como sendo a dimensão de maior lado do painel, isto é, ele pode ser igual à largura no caso de um painel quadrado, ou maior, no caso de um painel retangular.

[009] MDF convencional, quando fornecido em tais painéis grandes e finos, vem com diversos problemas técnicos.

[0010] Acredita-se que alguns destes problemas estejam relacionados para o comportamento de crescimento linear dos painéis. Crescimento linear, o qual é essencialmente diferente do crescimento de espessura mencionado anteriormente que resulta de imersão em água, se refere às mudanças dimensionais da direção do comprimento e da largura do painel, como resultado de oscilações em temperatura e umidade relativa. Embora isto possa não ser um problema para painéis pequenos relativamente grossos, ele apresenta um verdadeiro desafio no caso de painéis tão grandes quanto tendo um comprimento e largura de pelo menos 1 m, e sendo tão finos quanto tendo uma relação de aspectos de pelo menos 100. Por causa da relativa finura, o comportamento de crescimento linear (expansão e contração) é substancialmente pronunciado nestes painéis. Embora isto seja uma questão técnica por si mesma, os problemas que ele causa também são mais pronunciados no caso de grandes painéis, em virtude do uso típico de tais painéis. Por exemplo, para cobrir uma parede grande com painéis de placas de fibras (selecionados esteticamente) teremos uma necessidade de emendas entre os painéis a fim de acomodar o crescimento linear que pode ocorrer como resultado da sujeição a graus de umidade e temperatura variando. Estas emendas necessitam ser relativamente grandes e, portanto, são propensas a prejudicar o efeito estético desejado, o que em muitos casos é o maior motivo para empregar os painéis. Assim seria desejado fornecer painéis que, apesar de serem grandes e finos, não exigissem emendas substanciais entre eles.

[0011] Neste aspecto, é para ser notado que o tipo de painéis referidos, isto é, painéis grandes e finos, tais como tipicamente produzidos em processos contínuos em escala comercial, têm uma Direção de Máquina. O conceito de uma Direção de Máquina ocorrendo em produtos reforçados com fibras é bem aceito na técnica. Isto corresponde a um grau de orientação imposto ao material fibroso pela direção de produzi-lo. Uma direção de máquina como esta é reconhecível, uma vez que o material inevitavelmente exibirá um grau de “desigualdade ortogonal”.

[0012] Como resultado da presença no material de uma Direção de Máquina, os painéis ficarão propensos para exibir uma resposta desigual involuntária para influências aleatórias de outro modo do ambiente. Com referência para o crescimento linear que exige inclusão de emendas quando painéis grandes são construídos sobre uma superfície de parede, o efeito da Direção de Máquina resulta em inconveniência adicional. Por exemplo, os efeitos de expansão e contração diferirão entre a direção de máquina e a direção transversal. Assim, ao fazer as emendas, uma pessoa necessitará considerar um padrão de orientação dos painéis a fim de assegurar que qualquer efeito de crescimento linear será igual ao longo da mesma borda de uma fileira de painéis, ou necessitará selecionar a largura das emendas a fim de acomodar a direção na qual crescimento pode ser esperado para ser o maior.

[0013] Uma outra desvantagem relacionada a crescimento linear reside nas exigências para manusear os painéis de fibras tradicionais em trabalho de construção: quando painéis finos relativamente grandes são usados em construção, frequentemente é necessário permitir que os painéis se adaptem, isto é, “aclimatizem”, na localização onde eles serão colocados, antes de serem processados adicionalmente. Isto traz inconvenientes para o construtor, o qual não pode planejar o trabalho em uma vez. Seria desejado evitar isto, e ser capaz de prosseguir diretamente com o trabalho de construção.

[0014] Será entendido que nenhuma das desvantagens precedentes não ocorre substancialmente em painéis pequenos relativamente grossos, e mais particularmente no caso em que tais painéis são produzidos em um processo que não resulta em impor uma Direção de Máquina ao produto. Por exemplo, o efeito de crescimento linear em um painel grande e fino não é exatamente a expansão ou contração ao longo do comprimento e/ou largura do painel como tal. De forma ainda mais importante, como resultado de qualquer não uniformidade em tal mudança dimensional linear de um painel fino (incluindo efeitos resultando da presença de uma Direção de Máquina), o painel estará propenso para movimentos internos para fora de plano. Este fenômeno, conhecido como “arqueamento”, coloca limites para o uso de MDF. Embora arqueamento possa ser evitado ao usar painéis grossos de menor tamanho (por exemplo, tendo uma relação de aspectos de 50 ou menor e tendo uma área de superfície de 0,25 m2 ou menor), isto não será aceitável para todos os usos. De fato, em muitos campos de uso será desejado empregar painéis grandes de comprimento e largura de pelo menos 1 m (isto é, tendo uma área de superfície de 1 m2 ou maior), e tão finos quanto 9, ou preferivelmente 6 mm (isto é, uma relação de aspectos tão alta quanto 111 ou 167, respectivamente). E particularmente nestes casos será esperado frequentemente que os painéis de MDF forneçam uma vista estética, o que significa que qualquer risco substancial de arqueamento não será aceitável.

[0015] Uma outra questão técnica relacionado com o atrativo estético que frequentemente é esperado alcançar ao usar grandes painéis de MDF é o grau limitado de liberdade na fixação destes painéis. Parafusos, pregos ou outros dispositivos de fixação que penetram no painel necessitam ser colocados bem fora da borda. Uma distância típica é de 25 mm em ambas as direções a partir do canto e de 12 mm a partir da borda. Portanto, é desejado fornecer um painel de fibras que permita uma maior liberdade para posicionamento de tais dispositivos de fixação.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] A fim de melhor abordar um ou mais dos desejos indicados anteriormente, a invenção apresenta, em um aspecto, um painel de aglomerado de fibras de média densidade tendo um comprimento e largura de pelo menos 1 m, e uma relação de aspectos de pelo menos 100, compreendendo fibras de madeira tendo um comprimento de 7 mm ou menos, prensadas juntamente com um adesivo, em que as fibras de madeira são feitas de madeira acetilada.

[0017] Em um outro aspecto, a invenção fornece um painel de aglomerado de fibras de média densidade obtenível por meio de um processo compreendendo as etapas de fornecer fibras de madeira, adicionar adesivo e, preferivelmente, cera às fibras; fundir as fibras sobre uma superfície, a fim de formar uma esteira; pré-prensar a frio, e prensar a quente, em que a superfície sobre a qual as fibras são fundidas é uma correia que se desloca, e em que as fibras compreendem madeira acetilada.

[0018] Também em um outro aspecto, a invenção fornece o uso de fibras de madeira acetilada na fabricação de painéis de aglomerado de fibras de média densidade, os painéis tendo um comprimento e largura de pelo menos 1 m, e uma relação de aspectos de pelo menos 100.

[0019] Em um aspecto adicional, a invenção consiste no uso de fibras de madeira acetilada na fabricação de painéis de aglomerado de fibras de média densidade, os painéis tendo um comprimento e largura de pelo menos 1 m, e uma relação de aspectos de pelo menos 100, para o propósito de reduzir arqueamento do painel quando comparado a um painel similar feito de fibras de madeira não acetilada.

[0020] Ainda em um aspecto adicional, a invenção consiste no uso de fibras de madeira acetilada na fabricação de painéis de aglomerado de fibras de média densidade, os painéis tendo um comprimento e largura de pelo menos 1 m, e uma relação de aspectos de pelo menos 100, para o propósito de capacitar a penetração de dispositivos de fixação em uma distância selecionada do grupo consistindo de menos que 25 mm em ambas as direções a partir de um canto do painel, menos que 12 mm a partir de uma borda do painel e combinações das mesmas.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[0021] A figura 1 mostra o crescimento (%) nas direções X e Y dos painéis de MDF acetilados (TRI) e não acetilados (NA) tendo uma espessura de 25 mm, como uma função do tempo (dias).

[0022] A figura 2 mostra o alongamento d (mm) dos parâmetros d1-d6 medidos em três execuções durante o teste de arqueamento de quatro painéis de MDF (TRI - acetilado, NA - não acetilado) de 6 mm e 15 mm de espessura.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0023] A invenção, em um sentido amplo, é baseada no descobrimento inesperado de que empregar fibras de madeira acetilada em painéis de painéis de fibras do tipo grande e fino é capaz de reduzir ou mesmo evitar problemas típicos que normalmente ocorrem com MDF tradicional, se fornecido em tais painéis grandes e finos.

[0024] Até agora a técnica em MDF convencional não forneceu soluções aceitáveis para estes problemas que existem há muito tempo. O estado da técnica em painéis grandes e finos é limitado a MDF convencional. O estado da técnica em relação à madeira acetilada é limitado a painéis pequenos e grossos, e não fornece qualquer motivo para expectativas se relacionando com os problemas pronunciados em painéis grandes e finos.

[0025] A invenção diz respeito expressamente a painéis que são relativamente grandes e finos. Os painéis da invenção têm um comprimento e largura de pelo menos 1 m, preferivelmente pelo menos 1,2 m, com dimensões mais preferidas sendo 1,22 m x 1,22 m, ou com uma ou outra das duas dimensões sendo 2,44 m. Já para espessura esta se refere à extremidade inferior do espectro de produto de painéis de fibras, e particularmente a painéis tendo uma espessura abaixo de 10 mm. Uma espessura preferida neste aspecto é 9 mm, e mais preferivelmente 6 mm. Será entendido que quanto maior o painel tanto maior pode ser a espessura, embora ainda considerado fino. A relação de aspectos preferivelmente é maior do que 122, mais preferivelmente maior que 200. Painéis de um comprimento de 2,44 m ou mais podem ter relações de aspectos ainda maiores, por exemplo, 2.440/9 (271) ou mesmo 2.440/6 (407).

[0026] A invenção diz respeito particularmente a painéis grandes e finos possuindo uma Direção de Máquina. A expressão “Direção de Máquina” é para ser entendida como se referindo ao fenômeno em que, como resultado de processamento contínuo de uma camada de fibras se deslocando, as fibras assumirão um grau de orientação.

[0027] O conceito de uma Direção de Máquina não implica em uma orientação imposta pelo homem às fibras (tal como seria o caso, por exemplo, em placa de fibras orientadas ou compostos reforçados unidirecionalmente). Em vez disto, o conceito de uma Direção de Máquina se refere a um grau de orientação que por si mesmo é acidental, mas que é o resultado inevitável do movimento de uma camada de fibras em uma direção.

[0028] Isto pode ser visto como significando que as fibras, embora não orientadas rigorosamente, vistas por cima de sua população na placa estão presentes em uma orientação preferida. Assim, uma pluralidade das fibras será orientada por uma maior extensão na direção de movimento durante produção. Ou, colocado de outro modo, uma minoria das fibras será orientada por uma maior extensão na direção transversal, isto é, no mesmo plano ortogonalmente à dita direção de movimento. Será entendido que a orientação de uma fibra, também no caso das fibras pequenas usadas em painéis de fibras, é vista com referência para seu comprimento.

[0029] A orientação de fibra na presente invenção é testada pelo método seguinte por meio de análise microscópica. Em particular, microscopia ótica é usada para construir uma imagem digital de pixels com área de 11,3 x 11,4 mm2 da superfície de cada amostra. Como uma medida para a presença da orientação de fibra a assim chamada de relação de aspectos de textura de acordo com a ISO 25178/EUR 15178N é calculada a partir destas imagens de 11,3 x 11,4 mm2. Este cálculo produz um valor em escala de anisotropia entre 0 e 1, em que 0 significa inteiramente orientado e 1 nenhuma orientação (inteiramente aleatório). Em uma modalidade da invenção, o grau de orientação de fibra no painel de fibras da invenção é menor que 1, preferivelmente menor que 0,95, mais preferivelmente na faixa 0,6-0,9. A interpretação do grau de orientação de fibra pode depender do comprimento das fibras. Para fibras pequenas tendo um comprimento abaixo de 7 mm, um valor de 0,95 já pode evidenciar que uma orientação não aleatória significativa está presente no painel de fibras, a qual corresponde à Direção de Máquina.

[0030] Sem analisar necessariamente a direção de orientação das fibras, uma Direção de Máquina também pode ser vista com referência para certas propriedades sendo desiguais quando medidas no painel ao longo do eixo x e do eixo y (isto é, o comprimento e largura; em outras palavras, as direções perpendiculares à espessura). Propriedades por medição das quais uma Direção de Máquina pode ser avaliada particularmente são propriedades mecânicas tais como módulo de tensão, resistência à tração, módulo de dobramento, resistência ao dobramento, módulo de compressão, ou resistência à compressão. Estas propriedades são bem conhecidas para os versados na técnica, e existem métodos reconhecidos na técnica para medi-las.

[0031] Além disso, para estabelecer a presença de uma Direção de Máquina, não é importante como estas propriedades mecânicas são medidas, contanto que o comprimento e a largura do painel sejam medidos em modo igual, sob as mesmas condições, e em um lado de igual comprimento (que é uma coisa dada para um painel quadrado). No caso de um painel retangular é mais provável que a largura represente a direção de produção, e o comprimento represente a largura do equipamento de produção. Será entendido que a presença de uma Direção de Máquina em um painel retangular, ao medir uma propriedade mecânica em dois lados, será mais bem identificada se primeiro uma parte do lado maior do painel for cortada, a fim de evitar qualquer influência de diferenças de comprimento na medição de propriedades mecânicas.

[0032] Deve ser notado que de uma maneira geral é irrelevante estabelecer qual das direções medidas representa realmente a direção de produção e qual era originalmente a direção transversal. O que importa é o fato de que uma diferença mensurável é estabelecida entre os dois lados de um painel quadrado. A diferença deve ser mensurável e, se uma Direção de Máquina estiver presente, de uma maneira geral será da ordem de 0,5% a 5%.

[0033] Painéis de pequena escala, produzidos no modo de lote fornecendo os componentes (fibras de madeira revestidas com adesivo), normalmente não possuirão uma Direção de Máquina. Painéis grandes de escala comercial produzidos em um processo contínuo tipicamente possuirão uma Direção de Máquina.

[0034] Um processo de fabricar os painéis da invenção de uma maneira geral será o mesmo usado convencionalmente na fabricação de MDF tradicional.

[0035] A composição de uma maneira geral será, em porcentagens em peso, 75%-90% de madeira, 4%-15% de adesivo (cola), 0,5%-2,5% de aditivos e 4%-10% de água.

[0036] Uma grande variedade de tipos de madeira pode ser empregada para fazer as fibras de madeira acetilada. Estas não são diferentes dos tipos de madeira de uma maneira geral conhecidos na técnica como possíveis materiais de partida para MDF convencional. Tipos preferidos de madeira se originam de árvores do gênero de pínus, picea ou eucalipto. Outros tipos de madeira incluem aspen, álamo, faia, cedro japonês (cedro), ou cicuta. Mais preferivelmente a madeira é abeto ou pinheiro radiata. É concebível usar combinações de tipos de madeira igualmente, tais como, por exemplo, uma mistura de acácia e eucalipto.

[0037] O adesivo de uma maneira geral também pode ser selecionado dos mesmos tipos de adesivos que são usados na fabricação de MDF convencional. Adesivos preferidos são selecionados do grupo consistindo de resina de fenol formaldeído, resina de melamina-uréia-formaldeído, ou adesivos à base de isocianato entre os quais diisocianato de difenil metileno (MDI) e diisocianato de difenil metileno polimérico (PMDI).

[0038] Aditivos são opcionais. Eles são usados em pequenas quantidades e para propósitos diferentes. O aditivo mais amplamente usado é cera, preferivelmente parafina, a qual é adicionada como uma cera fundida ou na forma de uma emulsão aquosa. Parafina, ou outras ceras, é adicionada principalmente para melhorar as propriedades de crescimento do MDF. Outros aditivos incluem corantes (por exemplo, para indicar diferentes graus de MDF, ou a fim de colorir inteiramente o painel para propósitos decorativos). Outros aditivos opcionais, dependendo, por exemplo, da área geográfica e do uso pretendido, incluem fungicidas ou inseticidas.

[0039] Os painéis da invenção de uma maneira geral podem ser fabricados em um processo compreendendo as seguintes etapas: - fornecer madeira sólida; - cortar a madeira sólida em lascas de madeira (de uma maneira geral tendo um tamanho de comprimento e largura de 15 mm a 75 mm, e uma espessura de 1,5 a 15 mm); - opcionalmente, mas preferivelmente, purificar as lascas ao remover pequenos contaminantes, tais como os que se originam de pedras ou areia, e metais; - pré-vaporizar as lascas (isto envolve um pré- tratamento hidrotérmico, por meio de aquecimento a 100°C sob pressão atmosférica; - refinar: transformar as lascas de madeira pré- tratados em fibras de madeira; - submeter a madeira, em pelo menos um dos estágios de processo de madeira sólida para fibras de madeira, à acetilação; - adicionar adesivo e, preferivelmente, cera; - secar; - fundir as fibras sobre uma superfície, a fim de formar uma esteira; - pré-prensar a frio; - prensar a quente; - terminar e cortar para o tamanho; - lixar.

[0040] Em processamento contínuo comercial, a superfície sobre a qual as fibras são fundidas de uma maneira geral será uma correia que se desloca, e também com as etapas adicionais, incluindo a prensagem sendo conduzida por meio de uma correia que se desloca, por exemplo, por meio de uma prensa de dupla correia ou uma calandra. É concebível, entretanto, que a esteira seja fornecida em uma correia que se desloca continuamente e a prensagem seja conduzida em uma prensa de vários andares. Em qualquer caso, o processo contínuo de fabricar uma esteira fibrosa de uma maneira geral imporá uma Direção de Máquina ao painel eventual.

[0041] Em conexão com isto, a invenção também diz respeito ao tipo particular de painel de MDF tal como pode ser identificado com referência a ser obtenível por meio de um processo como este. Assim, a invenção fornece um painel de aglomerado de fibras de média densidade obtenível por meio de um processo compreendendo as etapas de fornecer fibras de madeira, adicionar adesivo e, preferivelmente, cera às fibras; fundir as fibras sobre uma superfície, a fim de formar uma esteira; pré-prensar a frio, e prensar a quente, em que a superfície sobre a qual as fibras são fundidas é uma correia que se desloca, e em que as fibras compreendem madeira acetilada. Preferivelmente, um painel como este é obtenível por meio de um processo tal como descrito anteriormente em que a prensagem é conduzida por uma correia que se desloca, por exemplo, por meio de uma prensa de dupla correia ou uma calandra.

[0042] Os painéis de MDF de fibras de madeira acetilada da invenção podem ser fabricados, por exemplo, de acordo com os seguintes processos gerais: (a) acetilar madeira sólida; lascar e refinar a madeira acetilada a fim de formar fibras de madeira acetilada; converter as fibras em um painel de MDF tal como descrito anteriormente; (b) lascar madeira sólida; acetilar as lascas; refinar a madeira acetilada a fim de formar fibras de madeira acetilada; converter as fibras em um painel de MDF tal como descrito anteriormente; (c) lascar madeira sólida, refinar a fim de formar fibras de madeira; acetilar as fibras de madeira; converter as fibras em um painel de MDF tal como descrito anteriormente.

[0043] Surpreendentemente, o método (a) é adequado para fornecer MDF tendo um grau suficiente de acetilação nas fibras a fim de abordar os desejos na técnica. Isto é essencialmente diferente da técnica anterior em produtos compostos de madeira compreendendo madeira acetilada. Nela é habitual primeiro converter a madeira para o tamanho desejado, e então submetê-la à acetilação. Estes processos, particularmente no caso de acetilar fibras, são tecnicamente complicados, particularmente em virtude de problemas de manuseio das fibras no processo de acetilação. Os presentes inventores descobriram agora que fibras feitas de madeira sólida acetilada surpreendentemente possuem as propriedades desejadas.

[0044] Em conexão com isto, a invenção também diz respeito a um painel de aglomerado de fibras de média densidade (MDF), compreendendo fibras de madeira cuja maior dimensão é 5 mm ou menos, prensadas juntamente com um adesivo, o painel tendo uma relação de aspectos de pelo menos 100 e uma área de superfície de pelo menos 1 m2, em que as fibras de madeira são feitas de madeira acetilada, obteníveis por meio de um processo compreendendo as etapas de (i) fornecer madeira sólida seca; (ii) submeter a madeira sólida à acetilação por meio de contato com anidrido acético; (iii) lascar a madeira acetilada e submeter as lascas a uma redução de tamanho a fim de obter fibras cuja maior dimensão é 5 mm ou menos.

[0045] A acetilação pode ser conduzida em qualquer modo conhecido no campo. É feita referência, entre outras coisas, para a WO2011/09852, GB 2 456 915, US 5.821.359, US 6.632.326, EP 1 718 442 e EP 0 680 810.

[0046] Os painéis de MDF de acordo com a invenção são judiciosamente providos com uma vista para reduzir ou evitar os efeitos de crescimento linear que normalmente afetam painéis de MDF do tipo grande e fino. Particularmente, isto se refere ao arqueamento reduzido de um painel da invenção quando comparado ao de um painel similar feito de fibras de madeira não acetilada. O arqueamento reduzido pode ser avaliado por meio de um teste de desafio. Desta maneira, o arqueamento reduzido, sendo definido como o desvio da geometria de um painel a partir de um estado inicial de planeza, pode ser avaliado por meio de um teste desafio análogo ao NEN-EN 1121. Nisto uma pessoa determina a estabilidade de forma de um painel grande para expansão e arqueamento quando instalado entre dois conjuntos de condições climáticas. Neste teste, o painel é climatizado antes do teste em umidade relativa de 65% e uma temperatura de 20°C. O painel é então posicionado em uma armação de rigidez adequada e instalado entre dois conjuntos de condições climáticas durante um certo período. O clima 1 consiste de uma temperatura de 23°C e uma umidade relativa de 30%, e o clima 2 consiste de uma temperatura de 3°C e uma umidade relativa de 85%. Durante exposição a ambos os conjuntos de condições climáticas, a distorção do painel é medida. Opcionalmente radiação com lâmpadas infravermelhas adicionais pode ser conduzida para simular a influência de luz solar direta (tal como na NEN-EN-1121).

[0047] Tal como demonstrado nos exemplos, os painéis de MDF de acordo com a invenção mostram uma estabilidade dimensional muito maior que a de painéis de MDF não acetilados comparáveis. Além do mais, o baixo alongamento nos painéis também é praticamente igual em ambas as direções X e Y nos painéis acetilados, enquanto que painéis não acetilados mostram alongamento relativo na direção X diferente daquele na direção Y. Isto é surpreendente uma vez que painéis tanto acetilados quanto não acetilados possuem uma Direção de Máquina, a qual é considerada para causar comportamento anisotrópico em propriedades físicas de painéis produzidos industrialmente. Consequentemente, apesar da presença da Direção de Máquina, os painéis de MDF acetilados da presente invenção são igualmente estáveis dimensionalmente em ambas as direções X e Y. Este aspecto é particularmente importante em painéis grandes e finos com uma alta relação de aspectos tais como esses da invenção.

[0048] Além disso, os exemplos também mostram que os painéis acetilados de acordo com a invenção mostram baixas distorções em molhamento (arqueamento) e o arqueamento permanece baixo mesmo se um painel duas vezes mais fino das mesmas dimensões for usado. Painéis não acetilados convencionais destas dimensões mostram arqueamento considerável já em uma espessura de 15 mm, o qual se torna muito pior quando painéis mais finos de 6 mm são usados.

[0049] Em conexão com isto, a invenção também diz respeito ao uso de fibras de madeira acetilada na fabricação de painéis de aglomerado de fibras de média densidade, os painéis tendo um comprimento e largura de pelo menos 1 m, e uma relação de aspectos de pelo menos 100, para o propósito de reduzir arqueamento do painel quando comparado a um painel similar feito de fibras de madeira não acetilada.

[0050] Surpreendentemente, os painéis de MDF de acordo com a invenção permitem um maior grau de liberdade no uso de dispositivos de fixação tais como parafusos, pregos, ou pinos que penetram no painel. O maior grau de liberdade é exibido quando tais dispositivos de fixação são fornecidos mais próximos da borda do que é recomendável para MDF convencional.

[0051] Em conexão com isto, a invenção diz respeito adicionalmente ao uso de fibras de madeira acetilada na fabricação de painéis de aglomerado de fibras de média densidade, os painéis tendo um comprimento e largura de pelo menos 1 m, e uma relação de aspectos de pelo menos 100, para o propósito de capacitar a penetração de dispositivos de fixação em uma distância selecionada do grupo consistindo de menos que 25 mm em ambas as direções a partir de um canto do painel, menos que 12 mm a partir de uma borda do painel e combinações das mesmas.

[0052] O exposto a seguir pode ser feito para testar uma capacidade de fixação do painel. Os painéis grandes a ser testados em fixação são condicionados em 20°C com uma umidade relativa de 65%. Tal painel grande é então montado rigidamente em uma armação inflexível de dimensões de 122 cm x 244 cm com dispositivos de fixação a menos que 25 mm em ambas as direções a partir dos quatro cantos do painel, ou menos que 12 mm a partir das quatro bordas do painel. A integridade estrutural da área de painel circundando os dispositivos de fixação é analisada, por meio de inspeção visual, após múltiplos ciclos entre 3°C com uma umidade relativa de 30% e 40°C com uma umidade relativa de 60%. Opcionalmente, o teste executado pode ser irradiado com uma lâmpada IR adicional para simular a influência de iluminação solar direta.

[0053] A invenção é agora ilustrada pelos exemplos não limitativos expostos a seguir.

Exemplo 1: Direção de Máquina

[0054] Três painéis acetilados com dimensões de 2.440 x 1.220 x 15 mm3 foram preparados em um processo contínuo de acordo com processamento de MDF industrial. Este processamento de MDF industrial inclui formação de esteira contínua de fibras de madeira acetilada sobre uma correia que se desloca, após o que prensagem contínua é realizada. A esteira de fibras formada é passada através de uma prensa de correia contínua para pré-prensagem da esteira para espessura reduzida; após esta pré-prensagem a esteira é enviada continuamente para a prensagem principal contínua entre duas correias de aço que se deslocam, a qual passa pela prensagem contínua em alta temperatura e alta pressão. No final desta prensagem contínua os painéis de MDF produzidos são serrados para o comprimento desejado.

[0055] Os painéis foram analisados com relação à orientação de fibra por meio de análise microscópica. Microscopia ótica foi usada para construir uma imagem digital de pixels com área de 11,3 x 11,4 mm2 da superfície de cada amostra. Como uma medida para a presença de orientação de fibra a assim chamada de relação de aspectos de textura de acordo com a ISO 25178/EUR 15178N foi calculada a partir destas imagens de 11,3 x 11,4 mm2. Este cálculo produz um valor em escala de anisotropia entre 0 e 1, em que 0 significa inteiramente orientado e 1 nenhuma orientação (inteiramente aleatório). Os painéis registraram 0,85, 0,84 e 0,89, o que dá em média 0,86.

[0056] Um painel comparável produzido manualmente, por lote, corresponde a um valor de 1 por causa da ausência da Direção de Máquina mencionada anteriormente no processo.

Exemplo 2: Estabilidade de Dimensão

[0057] Painéis tanto acetilados quanto não acetilados foram preparados no processo contínuo tal como descrito no Exemplo 1, com a diferença em que em painéis não acetilados fibras não acetiladas foram usadas.

[0058] De cada um dos painéis de MDF acetilados e não acetilados com dimensões 2.440 x 1.220 x 12 mm3 (comprimento x largura x altura) amostras com dimensões de 1.000 x 25 x 12 mm3 foram cortadas no comprimento assim como na direção de largura do painel (pelo menos 100 mm para longe do perímetro do painel).

[0059] Amostras foram aclimatadas de acordo com a EN 318, até que todas as amostras de painel tivessem alcançado Teor de Umidade de Equilíbrio (EMC) em 65% de umidade relativa e 20°C. Amostras foram medidas na direção de comprimento da amostra e então imersas por 14 dias em água a 20°C e medidas de novo; então as amostras foram aclimatadas em 65% de umidade relativa e 20°C de novo por um período de 37 dias (“tempo de imersão + secagem” total de 51 dias). As amostras foram medidas de novo.

[0060] O procedimento resultou nos dados expostos a seguir. Todos os dados foram calculados a partir da condição de EMC antes do início do teste de imersão.

[0061] O resultado está mostrado na figura 1. Tal como pode ser visto a partir desta figura, os painéis não acetilados (NA) apresentam um crescimento consideravelmente maior em ambas as direções X e Y do que apresentam os painéis acetilados (TRI). Além do mais, o alongamento nos painéis não acetilados é desigual, ou seja, existe um alongamento significativamente maior na direção Y do que na direção X (comportamento anisotrópico). Os painéis de fibras acetilados mostram um alongamento muito menor e, além disso, um alongamento igual em ambas as direções (comportamento isotrópico).

Exemplo 3: Arqueamento

[0062] Um total de quatro painéis de fibras, sendo painéis de fibras acetilados (TRI) e não acetilados (NA) em duas espessuras (15 e 6 mm), foram testados com relação a arqueamento. Os painéis de fibras foram produzidos no processo contínuo tal como descrito no Exemplo 1. As dimensões dos painéis foram de 2.440 x 1.220 x Z mm3, onde Z denota a espessura do painel tal como mencionado anteriormente.

[0063] A distorção do painel em seis direções foi medida para produzir os parâmetros d1-d6. Os parâmetros d1, d2, d3 e d4 correspondem aos lados do painel na ordem de perímetro e d5 e d6 às diagonais do painel. Estes foram medidos por meio de um cordão elástico fixado nos cantos, mas estando livre para expandir ou contrair. A medida da curvatura do painel foi determinada ao medir a distância do cordão (no centro) ao painel com um medidor de marcação. Cada medição subsequente foi executada na mesma posição.

[0064] Durante o teste, um painel foi suspenso verticalmente (orientação de retrato) usando um cordão e foi pulverizado com água com uma taxa de cerca de 0,1 litro por minuto em um lado durante 90 minutos, com um total de 9.000 mL. Após isto ele foi deixado para secar por pelo menos 24 horas em 20°C até que a massa do painel fosse igual à massa inicial antes do teste. Os parâmetros d1-d6 foram medidos no painel seco. O painel foi então molhado novamente e secado de novo de acordo com o mesmo procedimento e os parâmetros foram medidos de novo. Após um outro ciclo de novo molhamento, os parâmetros foram medidos pela terceira vez.

[0065] Os resultados estão mostrados na figura 2. Tal como pode ser visto a partir da figura, o painel não acetilado de 15 mm (NA 15 mm) mostra alto arqueamento, em algumas dimensões de até cerca de 30 mm. O arqueamento é pior se um painel mais fino de 6 mm é usado (NA 6 mm), em que a distorção pode ser tão alta quanto 80 mm e mesmo maior. O painel acetilado TRI 15 mm mostra baixo arqueamento (dentro de 20 mm em todas as direções), cujo arqueamento também é baixo para o painel mais fino TRI 6 mm.

Claims

1. Painel de aglomerado de fibras de média densidade (MDF) caracterizadopor compreender fibras de madeira cuja maior dimensão é 7 mm ou menos, prensadas juntamente com um adesivo, o painel tendo uma relação de aspectos de pelo menos 100 e uma área de superfície de pelo menos 1 m2, em que as fibras de madeira são feitas de madeira acetilada.

2. Painel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor possuir uma Direção de Máquina.

3. Painel, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato do referido painel mostrar uma relação de aspectos maior que 122.

4. Painel, de acordo com a reivindicação 3, caracterizadopelo fato de a relação de aspectos ser maior que 200.

5. Painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizadopelo fato das fibras terem comprimento de 1 a 5 mm.

6. Painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato do adesivo ser selecionado do grupo consistindo em resina de fenol formaldeído, resina de melamina-uréia-formaldeído, diisocianato de difenil metileno (MDI) e diisocianato de difenil metileno polimérico (PMDI).

7. Painel, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato do tipo da madeira ser pínus, eucalipto ou picea.

8. Painel, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que o tipo de madeira é abeto ou pinheiro radiata.

9. Processo para obtenção de fibras feitas de madeira acetilada para a produção do painel, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopor compreender as etapas de (a) fornecer madeira sólida seca; (b) sujeitar a madeira maciça à acetilação por contato com anidrido acético; c) estilhaçar a madeira acetilada e sujeitar as aparas a uma redução de tamanho, de modo a obter fibras cuja maior dimensão seja igual ou inferior a 5 mm.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopor compreender as etapas de (a) lascar madeira sólida; (b) acetilar as lascas; e (c) refinar as lascas de madeira acetilada a fim de formar fibras de madeira acetilada.

11. Processo para obtenção do painel de aglomerado de fibras de média densidade (MDF), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadopor compreender as etapas de fornecer fibras de madeira, adicionar adesivo e cera às fibras; fundir as fibras sobre uma superfície, a fim de formar uma esteira; pré-prensar a frio, e prensar a quente, em que a superfície sobre a qual as fibras são fundidas é uma correia que se desloca, e em que as fibras compreendem madeira acetilada.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato da prensagem ser conduzida por uma correia que se desloca.