ES2201488T3 - Procedimiento y dispositivo de moldeo de un tablero de fibra de madera. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para deformar un tablero en bruto de fibra de madera y obtener un producto conformado en una cavidad de molde de una prensa que tiene al menos un molde superior y un molde inferior, siendo al menos uno de los moldes desplazable hacia el otro desde una primera posición abierta, en la que se recibe el tablero en bruto, y una segunda posición cerrada que define la cavidad del molde, cuyo procedimiento incluye: calentar el tablero en bruto hasta un punto de ablandamiento térmico de manera que el material de el tablero en bruto sea plásticamente deformable; dotar a la cavidad del molde en la posición cerrada con al menos una restricción preparada para restringir el flujo lateral de extrusión del material ablandado del tablero en bruto, estando la restricción situada para evitar defectos en el producto conformado; calentar al menos uno de los moldes superior o inferior; y prensar el tablero en bruto en la cavidad del molde en un ciclo de prensado que comprenda al menos un periodode deformación gradual progresiva seguido de al menos un periodo de reposo durante el cual se calienta la cavidad del molde sin abrirla.

Description

Procedimiento y dispositivo de moldeo de un tablero de fibra de madera.

La invención se refiere a un procedimiento para deformar un tablero en bruto de fibra de madera, en particular, aunque no exclusivamente, un panel de fibra de densidad media (MDF), en una cavidad de molde de una prensa para obtener un producto conformado. La deformación del panel de fibra de madera que puede obtenerse con la invención se conoce por extrusión, con la cual se produce una considerable deformación plástica acompañada de fluencia y estiramiento del material.

Se conoce un procedimiento de este tipo por la publicación internacional WO96/03262. Con el procedimiento descrito en esta Solicitud de Patente es posible curvar paneles de fibra de madera con un radio de curvatura mínimo igual a 2,5 veces el espesor del material del panel.

Por otras publicaciones, tales como por ejemplo la solicitud de Patente Europea 0 420 831 se sabe cómo formar una superficie perfilada en un panel de fibra de madera sometiendo este material a una operación de prensado. En este caso el perfil requerido se forma variando localmente la compresión del material.

Con el procedimiento según la invención, según se caracteriza en la reivindicación 1, puede deformarse un tablero en bruto de fibra de madera con unos perfiles muy intrincados y curvas de radio inferior al espesor del material del panel.

La invención también se refiere a la provisión de un dispositivo para formar un tablero en bruto de fibra de madera. Este dispositivo según la invención está caracterizado en la reivindicación 11. En las reivindicaciones secundarias están caracterizadas otras cualidades preferidas.

La invención se describirá a continuación con mayor detalle, haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un dispositivo según una realización preferida de la invención.

La Figura 2 ilustra un revestimiento de puerta fabricado con el dispositivo y el procedimiento según la invención.

La Figura 3 muestra un detalle de la sección tomada por la flecha II de la Figura 2.

La Figura 4 muestra una sección del revestimiento de puerta de la Figura 3 tomada por la línea indicada por las flechas IV-IV, junto con las correspondientes piezas del molde.

La Figura 5 muestra una vista correspondiente a la Figura de otra realización.

La Figura 6 muestra una vista en perspectiva recortada de otra realización de un revestimiento de puerta.

La Figura 7 muestra un ejemplo de un ciclo de prensado que se utiliza con el procedimiento según la invención.

La Figura 8 muestra un detalle de un ciclo de prensado.

La Figura 9 muestra unas vistas parciales en perspectiva del lado delantero y del correspondiente lado trasero de un revestimiento de puerta fabricado con el procedimiento según la invención y según una realización preferida.

La Figura 10 muestra una vista en perspectiva parcialmente recortada de una realización de la prensa según el dispositivo de la invención tal como indica la flecha X de la Figura 1.

La Figura 11 muestra una vista en perspectiva de la sección tomada por la flecha XI de la Figura 1.

La Figura 12 muestra la prensa del dispositivo según la invención en posición cerrada, antes de cambiar los moldes.

La Figura 13 muestra una vista detallada de la sección tomada por la flecha XIII de la Figura 12.

La Figura 14 muestra una vista correspondiente a la vista de la Figura 13 durante otra fase de la acción del medio para cambiar.

La Figura 15 muestra una vista correspondiente a la vista de la Figura 12 durante otra fase de la acción del medio para cambiar.

En general, el dispositivo 1 según se ilustra en la Figura 1 comprende un transportador 4 sobre el cual se transportan paneles de fibra de madera, en particular paneles de fibra de madera de densidad media. El transportador 4 introduce los paneles 2 en una cámara 16 de una estación conformadora 5. En esta cámara 16 los paneles 2 son calentados del modo que se describirá con detalle a continuación y son tratados con vapor de manera que el material alcance su punto de ablandamiento térmico.

En este estado ablandado los paneles pasan desde la estación conformadora 5 hasta el área conformadora 8 de una prensa 7. Esto se realiza mediante un transportador 6.

En la prensa 7, el área de conformación 8 está limitada por arriba y por abajo por un molde superior 9 y un molde inferior 10, respectivamente, que en la posición cerrada de la prensa delimitan una cavidad de molde con una forma específica que se describirá con mayor detalle más adelante.

A continuación se activa la prensa 7, con lo cual el molde superior 9 se desplaza hacia el molde inferior 10 mientras el panel de fibra de madera térmicamente ablandado se encuentra situado entre ambos.

Mediante un desplazamiento cuidadosamente definido del molde superior 9, que se describirá con mayor detalle más adelante, el panel de fibra de madera sufrirá una considerable deformación plástica que le permitirá adquirir un perfil complicado. Con el ejemplo de la realización representada pueden procesarse simultáneamente dos paneles de fibra de madera, en los cuales se formará un total de seis revestimientos de puerta, es decir tres revestimientos de puerta por cada panel de fibra de madera 2.

Las piezas de molde 8, 9 tienen formadas en los bordes unas cuchillas situadas entre los distintos revestimientos de puerta que cortan en los paneles unas ranuras 11 por el borde de los revestimientos de puerta para poder romper fácilmente los paneles a lo largo de las mismas.

El molde inferior 10 y el molde superior 9 que, según se explicó anteriormente, pueden formar en esta realización seis revestimientos de puerta situados unos junto a otros, están preferiblemente constituidos por seis piezas independientes de molde superior e inferior, una por cada panel de puerta que vaya a formarse. De este modo la realización específica de los revestimientos de puerta que deben fabricarse puede alterarse en cada pieza de molde, de manera que la producción puede adaptarse según la demanda de los modelos específicos.

Antes de que los paneles 2 se introduzcan mediante el transportador 6 en el área de conformación 8 de la prensa, puede colocarse encima de los mismos una lámina de plástico que puede unirse durante la operación de prensado a la superficie superior de los paneles 2. Un material muy adecuado para este propósito es el papel de melamina. En este caso el producto acabado tendrá una superficie sintética deseable para ciertas aplicaciones. De este modo ya no se necesitan operaciones de acabado para los objetos fabricados, tales como los revestimientos de puerta 3.

El procedimiento y el dispositivo según la invención han sido descritos en términos muy generales. A continuación se describirán con mayor detalle las diferentes partes.

Un aspecto importante del procedimiento según la invención es la elección del material básico. Tanto en lo que se refiere al material de fibra de madera como al material de papel de melamina, en el caso de que aplique el mismo.

Se ha descubierto que en lo referente a la elección del material de fibra de madera son decisivos el ablandamiento térmico máximo que puede alcanzarse y la temperatura a la cual se alcanza. El punto de ablandamiento térmico depende de la clase de la madera y de las propiedades químicas del material del panel. También son importantes el contenido de humedad celular y la cantidad de calor suministrado. Es favorable que el ablandamiento se produzca a una temperatura lo más baja posible.

La selección de un material básico favorable puede efectuarse experimentalmente utilizando una probeta para averiguar el punto de ablandamiento térmico y el grado de ablandamiento térmico en ese punto. Se ha descubierto que es favorable un material de fibra de madera que tenga fibras largas. En particular el pino es muy adecuado para ser utilizado como material básico. Preferiblemente se utiliza pino radiata, cuyo ablandamiento térmico comienza a 95ºC.

En cuanto a la melamina, se utiliza un tipo de papel que reaccione lentamente, en lugar de la reacción rápida que requieren normalmente los procesos de laminación, etc. El tiempo de endurecimiento deberá ser superior a 10 segundos y preferiblemente del orden de 20 segundos. Así se consigue que el endurecimiento de la melamina se produzca después de que el panel de fibra de madera haya alcanzado su deformación máxima.

Para que pueda absorber la fuerte deformación requerida, se utiliza preferiblemente un material con una base de papel arrugado, es decir papel crepé.

El tratamiento durante el cual el material del panel adopta el estado ablandado tiene lugar en la estación de conformación 5. La cámara 16, en la que se introducen los paneles 2 que deben tratarse, puede cerrarse herméticamente. En la estación de conformación 5 están dispuestas unas bombas de vacío, no representadas, que crean un vacío parcial en el interior de la cámara 16 en cuanto llegan los paneles 2 a la cámara 16 y esta ha sido cerrada. Una vez alcanzada una subpresión adecuada, se introduce en la cámara 16 vapor procedente de una caldera 15. Debido al vapor suministrado, la presión de la cámara 16 volverá a subir hasta aproximadamente la presión atmosférica y a la vez el vapor penetrará rápidamente en los poros del panel de fibra de madera 2.

La salida de vapor en la cámara 16 consiste en un número de boquillas situadas en el fondo de la cámara y apuntadas hacia arriba que lanzan chorros de vapor sobre el lado inferior del panel 2. Como resultado, y junto con la acción de succión debida a la subpresión, se consigue la penetración del vapor.

En la caldera 15 el vapor se genera a una sobrepresión de varios bars, preferiblemente más de 10 bars. Debido a la expansión que se produce en la cámara 16, la temperatura del vapor bajará hasta quedar justo por encima de 100ºC, e inmediatamente parte del vapor se condensará dentro del panel. El panel se calienta y se humedece a la vez.

Además de calentarse debido al contacto directo con el vapor, los paneles 2 situados dentro de la estación de conformación 5 se calientan por el hecho de que las paredes de la cámara 16 están a su vez calentadas y entregan calor por radiación a los paneles 2 alojados en la cámara 16. En el ejemplo de la realización ilustrada, la cubierta 17 de la cámara 16, que puede ser una tapa, es hueca y está conectada a la fuente de vapor. En consecuencia la cubierta de la cámara 16 alcanzará una temperatura elevada, correspondiente a la temperatura que tiene el vapor dentro de la caldera 15, cuya temperatura es consecuentemente superior a la que tiene el vapor expandido en el interior de la cámara 16.

Debido a esta temperatura elevada de la cubierta de la cámara 16, se producirá un adecuado calentamiento del panel 2 por radiación, lo cual evitará además que el vapor expandido se condense sobre esta cubierta. Se ha descubierto que las gotas de agua sobre los paneles 2 producen graves defectos en el producto final. Calentando la cubierta de la cámara 16 hasta que alcance sustancialmente la misma temperatura del vapor utilizado para la expansión, se evita la condensación.

Consecuentemente el vapor generado tiene dos funciones. En el estado a alta presión y alta temperatura sirve para calentar las paredes de la cámara 16 y en particular la cubierta de la misma, y en el estado expandido dentro de la cámara 16, cuando la temperatura y la presión son menores debido a la expansión, sirve para humedecer y calentar los paneles 2.

Cuanto mayor sea la subpresión creada en la cámara 16 antes de suministrar el vapor, más corta será la duración del tratamiento de los paneles. Se ha establecido que a la presión de 0,8 bar mencionada, la duración del tratamiento de los paneles de fibra de madera de pino radiata, citado anteriormente, será de 15 a 30 segundos. Esto es ya considerablemente más corto que el tiempo del ciclo de prensado de la prensa 7, de manera que la duración del tratamiento en la estación de conformación 5 no es decisiva para el ciclo de fabricación.

Con otros tipos de madera puede necesitarse una mayor subpresión para obtener la corta duración requerida para el tratamiento, de manera que no afecte a la duración del ciclo de la fabricación. La duración del tratamiento de paneles de densidad media de fibras de madera del árbol del caucho con una subpresión de 0,8 bar es cuatro veces más larga, de tal modo que cuando se utiliza ese material ya no es suficiente una subpresión tan baja. La subpresión tendrá que ser mayor para conseguir un tiempo de tratamiento suficientemente corto.

Para compensar la pérdida de calor que se produce durante la fase de transporte siguiente, el material de fibra de madera se calienta lo más posible en la estación de conformación 5, pero no tanto como para que resulte demasiado débil para manejarlo cuando hay que colocarlo dentro de la prensa.

En la práctica se ha descubierto que una temperatura aproximada de 100ºC es la más adecuada para un panel de densidad media, con un espesor de 3,8 mm, fabricado con la fibra de madera de pino radiata mencionada anteriormente.

Una vez que los paneles de fibra de madera 2 han sido tratados de esta manera, son sometidos propiamente al tratamiento de extrusión en la prensa 7.

Para conseguir una deformación máxima durante el tratamiento de extrusión, es importante un control cuidadoso del ciclo de prensado y un diseño específico de la cavidad del molde, además de la elección del material básico y del ablandamiento.

Este último aspecto será explicado con mayor detalle haciendo referencia a un ejemplo de un producto a fabricar con el procedimiento y el dispositivo según la invención, es decir el revestimiento de puerta 3 mencionado anteriormente, según se ilustra con mayor detalle en la Figura 2.

La Figura 2 muestra el lado delantero 20, el lado trasero 21 y el material básico 22, respectivamente, de un revestimiento de puerta 3 fabricado con el procedimiento y el dispositivo según la invención. Este revestimiento de puerta 3 será colocado sobre un bastidor de madera, de manera conocida por si misma, y sobre el otro lado de este bastidor se colocará un revestimiento de puerta 3 similar o diferente. El conjunto así formado constituye una puerta que tiene el aspecto de una puerta hecha con unos montantes 24, unos travesaños 25 y unos paneles 26 colocados entre los mismos. Este aspecto se obtiene extruyendo de la manera indicada unos perfiles 23 en un panel de material básico 22.

Debe aclararse que la superficie total del revestimiento de puerta 3 es mayor que la del panel de material básico 22. Para formar los perfiles 23, el material del panel se desplaza hasta este perfil desde las zonas adyacentes.

La Figura 3 muestra un detalle de la sección tomada por la flecha II de la Figura 2, en la cual las flechas 26, 27 indican el desplazamiento del material en la dirección del perfil 23 durante la extrusión. Debe aclararse que, especialmente en los cruces en los que se han dibujado las flechas 27, se produce una situación particularmente crítica en lo que respecta al esfuerzo que sufre el material del panel durante la extrusión. El desplazamiento forzado del material podría producir roturas, o en casos menos serios un desprendimiento de las fibras en la superficie.

Con el procedimiento y el dispositivo según la invención es posible someter al material de fibra de madera a un tratamiento de extrusión que aplique esfuerzos muy elevados sobre el material.

Una medida importante de la invención es el control del desplazamiento del material durante la extrusión. Mediante unas medidas aplicadas sobre los moldes, que se explicarán con mayor detalle más adelante, se asegura el control de la dirección desde la cual fluye el material hacia el perfil durante la extrusión, con lo cual se evita por ejemplo que fluya demasiado material desde la sección central del cruce ilustrado en la Figura 3 hacia los perfiles en la dirección indicada por las flechas 27, lo cual podría provocar daños en el material según se mencionó anteriormente.

Este efecto se consigue porque la cavidad del molde, en la posición cerrada del molde, comprende unas restricciones locales que sujetan el material del panel y lo retienen hasta que se haya producido la deformación completa. En consecuencia, el flujo de material se contrarresta mediante esta sección estrechada. En la Figura 4 están representados un molde superior 9 y un molde inferior 10, a una cierta distancia el uno del otro y con un revestimiento de puerta 3 recién moldeado entre ambos. La forma del revestimiento de puerta 3 corresponde a la forma de la cavidad del molde en la posición cerrada de los moldes superior e inferior 9, 10. La sección ilustrada en la Figura 4 corresponde a la sección en la que se ha formado parte del perfil 23. Las restricciones locales de la cavidad del molde se han indicado con las flechas 31, 32 y 33. Para la deformación de un panel de densidad media de 3,8 mm, por ejemplo, la altura general del espacio del molde indicada con el número 30 será de 3,2 mm aproximadamente. Esto significa que en aquellas secciones que no estén directamente extruidas también se producirá una compresión del material.

En las secciones estrechas 31 y 32 la altura del molde es, por ejemplo, de 2,7 mm aproximadamente. En la sección 33 la altura de la cavidad del molde vuelve a ser de 3,2 mm.

Debe aclararse que cuando se cierre el molde por primera vez se producirá en el perfil 23 un estiramiento gradual y un flujo de material desde todas las direcciones. Con el último (3,8 - 2,7 =) 1,1 mm de la carrera de la prensa el panel queda ya retenido en las restricciones 31 y 32. Durante la última parte de la carrera, cuando se están formando los detalles del perfil, y cuando se está ejerciendo el mayor esfuerzo local sobre el material, dejará de producirse flujo hacia el perfil 23 procedente de la derecha. Además el área existente entre las flechas 31 y 32 queda cerrada y ya no puede producirse allí ningún desplazamiento de material. El desplazamiento de material que aún se requiere para la formación de la sección inferior del perfil se efectuará desde la izquierda. Como el lado izquierdo del perfil tiene menos detalles, el esfuerzo que sufre el material durante el flujo desde esa dirección será limitado.

Gracias a estas restricciones locales 31 y 32 se evita que durante la última etapa de la formación del perfil se arrastre material hacia el perfil desde la derecha, lo cual podría producir un esfuerzo excesivo sobre el material situado a la derecha del perfil, lo cual provocaría la rotura y el desprendimiento de fibras en la superficie del panel 3.

Otra importante medida es que las piezas 9 y 10 del molde han sido calentadas, y en consecuencia, debido al contacto con el panel 3, este panel se calienta aún más. En las secciones más estrechas de la cavidad del molde, identificadas en esta realización mediante las flechas 31 y 32, se produce el primer contacto íntimo entre las piezas de molde 9 y 10 y el panel, con el resultado de que estas áreas se calienten antes, y en mayor medida. La plasticidad del panel aumenta con el aumento de temperatura, lo cual contribuye a que el material fluya lo necesario durante la extrusión.

Un efecto adicional de las restricciones existentes en la cavidad del molde es que las fibras, que a pesar de todo se hayan despegado, son opriimidas a alta presión sobre l superficie del panel. Los paneles de fibra de madera adecuados, tales como los paneles de media densidad, incluyen un agente aglutinante que normalmente aún no se ha endurecido del todo. Debido a la fuerte presión y al calentamiento, se produce un endurecimiento suplementario de este agente aglutinante, por lo cual en el estado siguiente a la extrusión las fibras de madera quedarán bien pegadas. De esta manera, las fibras que se hayan despegado de la superficie después del desplazamiento del material vuelven a quedar firmemente pegadas al material.

En la Figura 5 se muestran unas secciones de un molde superior 35 y de un molde inferior 36, con una sección de un panel 37 recién formado entre ambos. En el caso de esta realización, el perfil 38 es algo más sencillo que el perfil 23 de la Figura 4. En consecuencia bastará una sección estrecha, que se ha indicado mediante la flecha 39 a la derecha del perfil, con la cual se evita que después de la deformación inicial fluya más material desde la derecha hacia la cavidad del molde que está conformando el perfil.

Aunque con el ejemplo de la realización representada la forma de la cavidad del molde es esencialmente siempre la misma, en ciertos casos las restricciones locales de la cavidad del molde pueden variar a lo largo del perfil. Debe aclararse, por ejemplo, que el desplazamiento de material será más crítico en una esquina del perfil, y que en consecuencia el control del desplazamiento del material tiene que ser tratado adecuadamente. En otros puntos del perfil pueden ser menos exigentes los requisitos aplicados a
este control.

Según se ilustró en el ejemplo de la Figura 6, que muestra una sección de un panel extruído 40, el riesgo de que el material sufra daños como consecuencia de haber sido sometido a un esfuerzo excesivo, debido al desplazamiento incontrolado de material, será mayor en la esquina 42 situada entre la parte 41 y la parte 43 del perfil. Ni que decir tiene que junto a esta sección 42 el desplazamiento de material durante la extrusión deberá controlarse mediante restricciones locales en la cavidad del molde.

Según se ha ilustrado con la realización, las restricciones locales pueden formarse dándole una forma fija y adecuada a las paredes de las piezas cooperantes del molde. Sin embargo, también puede controlarse el desplazamiento de material mediante unos elementos móviles alojados en el molde, que retienen de manera adecuada el panel a extruir a cierta distancia del molde superior e inferior, de manera que en ese punto ya no pueda seguir produciéndose un desplazamiento de material durante la extrusión. Estas secciones móviles pueden estar formadas, por ejemplo, por piezas deslizantes de acero, aunque también son factibles piezas de inserción hechas de un material tipo goma.

La posición de las restricciones locales o de las piezas móviles del molde depende obviamente de la forma que deba extruirse. Cuando se diseña esta forma suele ser posible determinar donde se encuentran las secciones más críticas y, en base a ello, determinar en donde hay que retener el panel a extruir con el fin de controlar el flujo de material. Si durante los primeros prensados de prueba se producen en ciertas áreas daños debidos a desplazamientos incorrectos de material, puede ajustarse el molde en consecuencia. Considerando lo anterior, estos ajustes resultarán obvios para un experto en la técnica.

Además de las medidas descritas anteriormente, que ya permiten la extrusión de un panel de fibra de madera con una forma muy complicada, también existen medidas en lo que respecta al ciclo de prensado.

La Figura 7 muestra esquemáticamente un ciclo de prensado adecuado para utilizar con el procedimiento según la invención. En el eje horizontal se representa el tiempo en segundos, y en el eje vertical la presión de moldeo en kg/cm^{2} y a la vez la distancia en milímetros entre las piezas del molde. La línea de trazos indica la distancia entre las piezas del molde, mientras que la línea continua indica la presión.

El ciclo se inicia cuando los paneles de fibra de madera ablandados están colocados dentro del molde. En ese momento la prensa se cerrará muy rápidamente hasta que ambas piezas del molde entren en contacto con el panel. A continnuación el molde se cierra muy lentamente hasta quedar completamente cerrado. Cuando el molde está completamente cerrado la presión aumenta y se mantiene durante un cierto tiempo, tras lo cual la presión desciende prácticamente a cero y vuelve a subir pasado un cierto tiempo. Esto se repite otra vez por razones que se explicarán más adelante. Cuando la presión baja a cero por tercera vez se abre el molde, y el producto estará listo para ser extraído del molde.

Durante la primera parte del ciclo de cierre el molde se cierra rápidamente para que la duración del ciclo sea lo más corta posible. Sin embargo, la segunda parte del ciclo de cierre es crucial para un tratamiento de extrusión adecuado.

En la Figura 8 se ilustra con mayor detalle un ejemplo de ciclo de cierre durante esta segunda parte. La primera etapa está identificada en este caso por el número de referencia 50. Esta es la etapa durante la cual el molde se cierra rápidamente. Al final de esta etapa, las piezas del molde están simplemente en contacto con el panel. A continuación, durante la etapa 51 la velocidad disminuye bruscamente, con objeto de que se produzca un desplazamiento gradual de material hasta obtener la forma tosca del perfil. A continuación vuelve a disminuirse la velocidad durante la etapa 52, y en la etapa 53 el desplazamiento se interrumpe totalmente. En ese momento pueden equilibrarse los esfuerzos creados en el material y, al mismo tiempo, se producirá un calentamiento del panel debido al contacto con las piezas del molde calientes, con el resultado de que la deformabilidad del material del panel aumenta de nuevo. A continuación, durante la etapa 54 el molde se cierra un poco más, y el desplazamiento se detiene de nuevo durante la siguiente etapa 55. En esta etapa los esfuerzos creados en el material se equilibran de nuevo y el material puede fluir y estirarse. La última parte del ciclo de cierre, durante la etapa 56, vuelve a producirse de modo gradual. A continuación se cierra el molde y se eleva la presión.

El curso del gráfico aquí descrito depende del perfil que se forme. En general la velocidad de cierre será mínima, o incluso nula, mientras se estén formando las partes cruciales del perfil. Una velocidad de cierre demasiado elevada durante la fase de moldeo se detectará en el producto final, ya que se producirán defectos de material que serán visibles principalmente en la superficie. Estos defectos de material pueden ser, por ejemplo, fibras sueltas o zonas superficiales desiguales. Basándose en los resultados finales, el experto podrá determinar si durante alguna fase del moldeo la velocidad de cierre fue demasiado elevada o si, por el contrario, aún podría aumentarse. De este modo puede establecerse experimentalmente la curva de cierre adecuada, siendo la premisa que la velocidad deberá ser baja, o incluso casi nula, cuando la deformación provocada por el molde activado provoque los esfuerzos máximos sobre el material. Además, siempre tendrá que existir un tiempo suficiente para la transferencia de calor entre las piezas del molde y ciertas secciones del material que vayan a sufrir una deformación apreciable.

Según se indicó anteriormente, y tal como puede apreciarse en la Figura 7, la presión se aumenta siguiendo este ciclo de cierre específico. En la Figura 7 la presión máxima es ligeramente superior a 60 kg/cm^{2}, pero en muchos casos bastará una presión menor, como por ejemplo 40 kg/cm^{2} más o menos. Así puede obtenerse la compresión necesaria del material para que, en el caso del ejemplo descrito anteriormente, un panel de 3,8 mm de espesor inicial pase a tener 3,2 mm. En este caso se calienta todo el panel a una temperatura más o menos igual a la de las piezas del molde, que será por ejemplo de unos 200ºC. Pasado algún tiempo se bajará la presión casi a cero. Deberá aclararse que la distancia entre las piezas del molde no ha sido alterada.

Debido a la disminución de presión, el agua contenida en el material del panel, que se ha calentado muy por encima del punto de ebullición atmosférico, se convertirá bruscamente en vapor, y este vapor se escapará lateralmente por entre los moldes. A continuación se aumenta de nuevo la presión hasta el valor máximo y se mantiene a este nivel durante algún tiempo, con lo cual el agua que aún quede se calentará de nuevo. La mayor parte de este agua se escapará la siguiente vez que la presión se reduzca a cero, tras lo cual se aumentará por última vez la presión hasta el valor máximo utilizado, y se mantendrá durante algún tiempo a este nivel. Una vez abierto el molde, el contenido en humedad del material de fibra de madera habrá descendido hasta un valor muy bajo de aproximadamente 5%.

El ciclo de secado y desgasificación aquí descrito tiene lugar mientras las piezas del molde permanecen en íntimo contacto con ambos lados del material del panel. De este modo se evita que, debido a la expansión del agua, el material de fibra de madera se separe, lo cual crearía defectos superficiales en el producto. Puesto que la presión disminuye, pero las piezas del molde no se desplazan la una respecto a la otra, el panel permanece apoyado sobre la totalidad de su superficie, por lo cual no puede producirse ningún desplazamiento de las fibras de madera debido a la presión de vapor de agua.

Normalmente se necesitarán entre 2 y 3 etapas de secado y desgasificación dependiendo del contenido en agua del material, de la temperatura del molde y de otras propiedades del material. Dependiendo del material, puede fijarse la temperatura del molde por ejemplo a un valor de 160-200ºC.

El ciclo de cierre descrito con relación a la Figura 8 puede durar entre 20 y 30 segundos, dependiendo, entre otras cosas, de la complejidad del perfil. Durante estos 20 a 30 segundos los últimos 6 a 8 mm de la distancia del cierre se cubren en varias etapas.

Debe aclararse que, considerando la precisión con la que debe efectuarse este desplazamiento, la prensa tendrá que cumplir unos requisitos muy estrictos. Estos requisitos afectan tanto a la precisión con la que pueda controlarse la velocidad de cierre de la prensa como a la precisión con la que puedan mantenerse paralelas entre sí las piezas del molde.

Debe poderse controlar totalmente la velocidad de cierre de la prensa y, preferiblemente, poder variar la velocidad entre 0,1 y 50 mm/s. La velocidad alta es necesaria para limitar las pérdidas de tiempo durante el cierre inicial y durante la apertura de la prensa, lo cual permitirá una producción comercial.

Con una prensa que forma parte del dispositivo según la invención, la precisión del ajuste de la velocidad de cierre es de 0,1 mm/s.

Además, la presión es totalmente ajustable, preferiblemente en escalones de 0,5 kg/cm^{2}, hasta un máximo de 65 kg/cm^{2}, por ejemplo, en la realización aquí descrita.

Para poder fabricar de manera comercial el producto aquí descrito, es decir, los revestimientos de puertas, se utilizan unos moldes para fabricar simultáneamente seis revestimientos de puerta durante un ciclo de prensado. La superficie de trabajo de la prensa es, por consiguiente, del orden de 2,2 x 5,6 m. En esta superficie relativamente grande, la flexión no puede ser mayor de \pm0,1 mm a la presión máxima de moldeo, de manera que en todas las secciones del molde pueda obtenerse la necesaria precisión del control de la velocidad de cierre en relación con el perfil.

Además, el paralelismo del molde superior y del molde inferior debe cumplir unos valores elevados, tales como \pm0,1 mm.

La temperatura máxima de operación de las secciones de la prensa a las que están unidas las piezas del molde es de unos 200ºC. La variación de temperatura sobre la totalidad del área de trabajo de la prensa debe mantenerse entre \pm2ºC para que, una vez más, puedan alcanzarse en todas las secciones de los moldes las necesarias condiciones de precisión. Preferiblemente, las secciones de la prensa en las que están montados los moldes se calientan mediante aceite térmico. Para obtener la elevada precisión de la temperatura, se han previsto unos conductos a todo lo largo de las platinas por los cuales fluye en paralelo este aceite térmico.

Debe aclararse que cuando el proceso de extrusión sea menos complicado, los requisitos que debe cumplir la prensa serán menos severos.

La Figura 9 muestra una vista parcial a escala ampliada de la sección tomada por la flecha IX de la Figura 9. Se ha representado el lado delantero 20 de un revestimiento de puerta 3, y junto a este el lado trasero 21 del mismo revestimiento de puerta 3.

Puede apreciarse que la madera del lado delantero 20 tiene marcada la veta. A este fin, el molde superior ha sido provisto de un relieve complementario. Este relieve puede formarse adecuadamente sobre la superficie del molde mediante fotograbado. El relieve se transfiere al panel de fibra de madera imprimiéndolo sobre el mismo. En ciertas secciones se comprimirá más el panel, por lo cual se formarán unas ranuras que se corresponderán con las líneas de las vetas de
la madera.

En el lado trasero 21 también se ha formado un dibujo 60. Este también se ha realizado imprimiendo un relieve formado sobre el molde inferior. Este relieve también puede realizarse mediante fotograbado y sirve para que el lado posterior 21 del revestimiento de puerta adquiera una cierta rugosidad. Gracias a esta rugosidad, el adhesivo se agarrará bien al lado posterior 21 del revestimiento de puerta, de manera que una puerta fabricada con el revestimiento de puerta 3 tendrá una larga vida útil, sin riesgo de que los revestimientos se desprendan de la puerta. El dibujo 60 está formado preferiblemente por pequeñas secciones hundidas y protuberantes de varias décimas de milímetro de tamaño. Además de una mayor adherencia de la cola debida a la rugosidad, también se obtiene una mayor adherencia debida al aumento del área.

La Figura 10 muestra una vista detallada y parcialmente recortada de la prensa 7 según una realización preferida de la invención. En esta figura pueden verse con mayor detalle los moldes superior e inferior 9 y 10 así como los medios de sujeción, que aún no se han descrito, con los cuales se montan los moldes en el plato superior o plato de prensado y en el plato inferior, respectivamente, de la prensa 7.

En la parte seccionada del plato de prensado 59 pueden observarse los conductos 60, descritos anteriormente, que sirven para conducir el aceite térmico de calentamiento.

La carga y la descarga de los paneles y de los productos extruídos, respectivamente, se efectúa mediante un carro de carga 62 y un carro de descarga 70, que pueden desplazarse por unos raíles 61 que se extienden a cada lado de la platina inferior y sobresalen por delante y por detrás de la prensa 7. Los raíles 61 son unos perfiles en U, montados sobre sus lados, y sobre los que corren unas ruedas unidas al bastidor de los carros 62, 70. La cuidadosa posición transversal del carro de carga 62 se consigue mediante unas guías transversales 63.

El carro de carga 62 está provisto a su vez de un transportador 64 que puede desplazarse junto con el carro 62.

Según se explicó anteriormente, mediante la cinta 65 del carro de carga 62 se recogen dos paneles 2 en la estación de conformación 5, una vez que estos paneles hayan sido ablandados en la estación de conformación 5. Al salir de la estación de conformación 5, el carro de carga 62 queda situado enfrente de la prensa, lo más a la izquierda posible. Los paneles suministrados por la estación de conformación 5 se encuentran cuidadosamente colocados sobre la cinta 65. A continuación todo el carro 62 entra en la prensa sin que se mueva el transportador 64. En cuanto el carro 62 alcanza la situación en la que los paneles 2 apoyados sobre la cinta 65 se encuentran en su posición relativa correcta con respecto al molde, el carro 62 retrocede, y a la vez el transportador 64 avanza a la misma velocidad pero en sentido contrario. En consecuencia, los paneles 2 mantienen su posición relativa con respecto al molde y quedan situados correctamente sobre el molde inferior 10. El carro 62 retrocede, retirándose de debajo de los paneles.

Una vez situados los paneles sobre el molde inferior y retirado el carro de carga 62, se efectúa el ciclo de prensado descrito anteriormente para extruir el revestimiento de puerta 3.

Cuando la prensa se abre de nuevo, y mediante el carro de descarga 70 ilustrado en la Figura 11, pueden retirarse del área de la prensa los paneles de puerta 3 ya formados. Según se ha mencionado, este carro también puede desplazarse sobre los raíles 61. Según puede apreciarse en la figura, el carro 70 tiene un bastidor en forma de U, cuyas patas pueden desplazarse sobre los raíles 61. El bastidor 69 lleva incorporados unos portabrazos 71. Estos son unas vigas alargadas, que se extienden paralelas a las patas del bastidor 69, y que pueden desplazarse en dirección vertical entre una posición alta y una posición baja mediante unas guías verticales 72. El desplazamiento de estos portabrazos 71 se efectúa por medio de unos cilindros 73.

Cada portabrazos 71 lleva incorporados tres brazos 74. Estos pueden girar desde una posición proyectada, representada en la Figura 11, hasta una posición girada hacia la derecha, en la cual quedan sustancialmente paralelos a los raíles 61. El movimiento de los brazos 74 se controla mediante una varilla 79 que puede desplazarse hacia delante y hacia atrás por medio de un cilindro 80.

Por sus extremos salientes, los brazos 74 están unidos de manera articulada a un portaventosas alargado 75 que tiene en su lado inferior un gran número de ventosas 76. Estas ventosas están conectadas a un dispositivo de vacío 78 a través del espacio interior hueco del portaventosas 75 y de un conducto flexible 77. La succión del dispositivo de vacío 78 puede conectarse o desconectarse mediante unas válvulas 81.

Para retirar del área de prensado los revestimientos de puerta moldeados, el carro de descarga 70 se introduce entre los moldes, con los brazos 74 vueltos hacia atrás, hasta que queda enrasado con los revestimientos de puerta 3. A continuación se activan los cilindros 73 mediante un control adecuado, con lo cual los portabrazos 71 se desplazan hacia arriba. A continuación se activan los cilindros 80, situados a ambos lados del bastidor, con lo cual los brazos 74 vuelven a su posición representada en la Figura 11. Al bajar de nuevo los cilindros 73, las ventosas 76 entran en contacto con la superficie del borde de los revestimientos de puerta moldeados 3. A continuación se hace el vacío para que las ventosas se sujeten firmemente al revestimiento de puerta 3. Durante la siguiente fase, se activan de nuevo los cilindros 73 para levantar los portabrazos 71, de manera que el revestimiento de puerta 3 se eleva con respecto al molde inferior. El carro de descarga 70, con los revestimientos de puerta sujetos por las ventosas, puede salir entonces del área de prensado hasta que queda situado sobre el transportador de cinta 82 dispuesto sobre el mismo.

A continuación se bajan los revestimientos de puerta 3 sobre el transportador de cinta 82 y se desconectan las ventosas, tras lo cual se pone en marcha el transportador de cinta 82 y se retiran los revestimientos de puerta. Durante este tiempo, el carro de carga puede colocar en la prensa el siguiente panel, con lo cual puede iniciarse el siguiente ciclo de prensado.

Según se mencionó anteriormente, los moldes superior e inferior de la realización preferida del dispositivo ilustrado consisten en seis juegos de moldes independientes, cada uno para extruir un revestimiento de puerta. En las figuras se han ilustrado estos seis juegos de molde como si fueran idénticos, pero obviamente pueden utilizarse diferentes juegos de moldes con una disposición adecuada, dependiendo de la producción requerida.

Para poder cambiar rápidamente la producción de revestimientos de puertas fabricados con una primera serie de juegos de molde y acometer la producción de revestimientos de puerta fabricados con una segunda serie de juegos de moldes, el dispositivo según la invención incluye preferiblemente el sistema de fijación rápida de los platos de molde. Este sistema de sujeción rápida será descrito a continuación, haciendo referencia a las Figuras 10-15.

Cada pieza de molde se coloca independientemente en la prensa mediante unos cilindros. Cada pieza de molde superior 87 y cada pieza de molde inferior 86 está provista de una serie de ranuras situadas a lo largo de su extremo longitudinal. Dos de estas ranuras 90 están diseñadas para que en ellas encajen los cilindros 88 mediante los cuales se sujeta sobre la prensa el plato correspondiente. Además de estos cilindros 88, en cada lado del plato de prensa móvil 59 están dispuestos dos cilindros auxiliares 92 para cada juego de piezas de molde 86, 87. Las cabezas de los mismos, según se describirá más adelante, pueden encajar en las ranuras 93 del tablero de molde inferior 86.

El dispositivo de cambio de moldes 85 funciona del modo siguiente.

El punto de partida es la posición cerrada de la prensa según se ilustra en la Figura 12 y, con mayor detalle, en la Figura 13. Entre las piezas de molde se encuentran los revestimientos de puerta moldeados, de manera que las piezas del molde no hacen contacto directo entre sí, por lo que no pueden dañarse.

Para cambiar las piezas de molde, se activan los cilindros auxiliares 92 de manera que las cabezas giratorias 94 de los mismos giren primero un cuarto de vuelta y luego bajen hasta la ranura 93 del tablero de molde inferior 86. A continuación las cabezas giratorias 94 vuelven a girar un cuarto de vuelta hacia atrás y se activa el cilindro auxiliar 92 para que haga subir la cabeza giratoria 94. Cuando esto ocurre, las secciones protuberantes de la cabeza giratoria 94 quedan ajustadas bajo el resalto 95 de la ranura 93, quedando así encajadas en las piezas de molde inferior.

A continuación se desactivan los cilindros 88 y las cabezas giratorias 89 giran un cuarto de vuelta, por lo que se sueltan de los correspondientes resaltos 91 de las ranuras 90.

A continuación se retraen los vástagos de los cilindros 88 para que las cabezas giratorias 89 se separen de las piezas de molde.

La situación a la que se ha llegado de esta manera está representada en la Figura 14. Los cilindros auxiliares 92 tiran de las piezas de molde inferior 86 y, junto con las piezas de molde superior 87, las mantienen apoyadas contra el plato de prensa móvil 59 de la prensa 7.

A continuación se activa la prensa de manera que el plato de prensa móvil 59 se desplace hacia arriba. El molde superior se desplaza, así como el molde inferior con el plato de prensa 59 colgando del mismo.

La siguiente fase está representada en la Figura 15. En esta figura puede apreciarse que el carro de carga 62 ha penetrado en el área de prensado, y que sobre el carro 62 está montado un bastidor transportador 97. Cuando el carro 62, junto con el bastidor transportador 97, se encuentra situado al nivel del molde, se activa la prensa 7 para que el plato de prensa 59 descienda gradualmente hasta que las piezas de molde inferior 86 reposen sobre las vigas de apoyo 98 del bastidor transportador 97. Entonces se activan los cilindros auxiliares 92 para que desplacen ligeramente hacia abajo las correspondientes cabezas giratorias, las hagan girar un cuarto de vuelta y las desplacen hacia arriba. En ese momento la conexión con el plato de prensa 59 se ha deshecho, y la prensa es activada para que se eleve el plato de prensa 59. En ese momento las piezas de molde se encuentran apoyadas sobre el bastidor transportador 97, y pueden extraerse del área de prensado mediante el carro 62.

Un mecanismo de grúa, no representado, puede levantar del carro de carga 62 el bastidor transportador 97 y sustituirlo por otro bastidor transportador 97 cargado con otro juego de piezas de molde, que pueden ser introducidas de nuevo en el área de prensado de la prensa 7 y en las cuales se encajarán los cilindros auxiliares 92 cuando haya bajado el plato de prensa 59. A continuación el plato de prensa 59 levanta las piezas de molde del bastidor transportador 97, y este bastidor 97, junto con el carro 62, es retirado del área de prensado. A continuación el plato de prensa 59 puede descender de nuevo hasta que las piezas de molde inferior queden apoyadas sobre la prensa. Tras activar los correspondientes cilindros 88 y desactivar los cilindros auxiliares 92, la prensa queda preparada para ser utilizada de nuevo.

Claims (17)

1. Un procedimiento para deformar un tablero en bruto de fibra de madera y obtener un producto conformado en una cavidad de molde de una prensa que tiene al menos un molde superior y un molde inferior, siendo al menos uno de los moldes desplazable hacia el otro desde una primera posición abierta, en la que se recibe el tablero en bruto, y una segunda posición cerrada que define la cavidad del molde, cuyo procedimiento incluye:

calentar el tablero en bruto hasta un punto de ablandamiento térmico de manera que el material de el tablero en bruto sea plásticamente deformable;

dotar a la cavidad del molde en la posición cerrada con al menos una restricción preparada para restringir el flujo lateral de extrusión del material ablandado del tablero en bruto, estando la restricción situada para evitar defectos en el producto conformado;

calentar al menos uno de los moldes superior o inferior; y

prensar el tablero en bruto en la cavidad del molde en un ciclo de prensado que comprenda al menos un periodo de deformación gradual progresiva seguido de al menos un periodo de reposo durante el cual se calienta la cavidad del molde sin abrirla.

2. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, en el cual el calentamiento del panel incluye un tratamiento del mismo con vapor.

3. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 2, que incluye calentar el panel en un espacio cerrado y, antes de calentarlo, reducir la presión en el espacio e introducir el vapor en el espacio con flujo libre.

4. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 3, que incluye además calentar al menos el techo del espacio a una temperatura superior a la existente en el espacio.

5. Un procedimiento según se reivindica en las reivindicaciones 3 ó 4, que incluye además calentar adicionalmente las paredes del espacio.

6. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, en el cual el prensado tiene lugar conjuntamente con el calentamiento de las piezas de molde o los soportes para las mismas que se aplican durante el prensado.

7. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, en el cual el prensado incluye como mínimo un ciclo de bajada de la presión en las piezas de molde utilizadas para el prensado, hasta aproximadamente el estado de vacío, seguido de un aumento de la presión.

8. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, en el cual el prensado incluye un cierre rápido de las piezas de molde utilizadas para el mismo y un aumento y disminución relativamente lentos de la presión.

9. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, que incluye además prensar, junto con el panel, una capa de forro para forrar el panel sometido al prensado.

10. Un procedimiento según se reivindica en la reivindicación 1, que incluye además la creación de un relieve, durante el prensado, en la superficie visible del panel sometido al prensado.

11. Un dispositivo para deformar un tablero en bruto de fibra de madera y obtener un producto conformado, que comprende:

un medio para calentar el tablero en bruto hasta un punto de ablandamiento térmico de manera que el material del tablero en bruto sea plásticamente deformable;

una prensa que tiene la menos un molde superior y un molde inferior, pudiéndose desplazar al menos uno de los moldes superior o inferior hacia el otro desde una primera posición abierta en la que recibe el tablero en bruto hasta una segunda posición cerrada que define una cavidad de molde; y

al menos una restricción en la cavidad del molde en la posición cerrada, estando la restricción preparada para restringir el flujo lateral de extrusión del material ablandado del tablero en bruto, estando la restricción situada para evitar defectos en el producto conformado;

de cuyos moldes superior o inferior al menos uno está preparado para ser calentado y cuyo aparato está preparado para prensar el tablero en bruto en la cavidad de molde con un ciclo de prensado que comprende al menos un periodo de deformación gradual progresiva seguido de al menos un periodo de reposo durante el cual se calienta la cavidad del molde sin abrirla.

12. Un dispositivo según se reivindica en la reivindicación 11, que incluye un medio de calentamiento al menos en el techo de la estación de conformación.

13. Un dispositivo según se reivindica en las reivindicaciones 11 ó 12, que comprende además un medio de calentamiento en el interior de las piezas del molde o de los soportes aplicados sobre las mismas para el prensado.

14. Un dispositivo según se reivindica en la reivindicación 13, en el cual el medio de calentamiento incluye unos canales para la conducción de aceite caliente.

15. Un dispositivo según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el cual la prensa incluye un medio de acoplamiento rápido para enganchar las piezas de molde seleccionadas.

16. Un dispositivo según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en el cual las piezas de molde están subdivididas al menos en dos componentes de molde que se energizan independientemente la una de la otra.

17. Un dispositivo según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, que incluye además un medio de transporte para transportar los paneles hacia y desde la prensa.