ES2219167A1 - Tablero estratificado para revestimientos exteriores. - Google Patents

Tablero estratificado para revestimientos exteriores.

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ES2219167A1 ES200300262A ES200300262A ES2219167A1 ES 2219167 A1 ES2219167 A1 ES 2219167A1 ES 200300262 A ES200300262 A ES 200300262A ES 200300262 A ES200300262 A ES 200300262A ES 2219167 A1 ES2219167 A1 ES 2219167A1
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Abstract

Tablero estratificado para revestimientos exteriores formado por un núcleo (13) de papel kraft impregnado con resina fenólica, al menos una chapa (14) de madera natural y, al menos, una capa de cobertura superficial (15) incluyendo un film de revestimiento (17) y un film de sustrato (16). El film de revestimiento (17) consiste en un film monocapa basado en polimetil-metacrilato (PMMA), un film bicapa con su capa inferior basada en polimetil- metacrilato y su capa superior basada en fluoruro de polivinilideno (PVDF), o un film monocapa PMMA/PVDF. El film de sustrato (16) consiste en un papel impregnado de un compuesto formado por 80-95% en peso de una resina fenólica y 5-20% en peso de un polímero promotor de la adhesión del film de revestimiento (17), tal como un polímero acrílico, melamínico o ureico o una combinación de ellos.

Description

Tablero estratificado para revestimientos exteriores.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un tablero estratificado para revestimientos de superficies situadas a la intemperie y, en particular, a un tablero estratificado con, al menos, una capa de madera natural.
Antecedentes de la invención
Las propiedades estéticas de la madera natural la hacen muy deseable como material básico de diversos tipos de elementos constructivos y muy particularmente de elementos de revestimiento exterior.
Para resolver los problemas derivados del alto coste y la degradabilidad a la intemperie de la madera natural, la técnica ha venido proponiendo varias soluciones.
Una de ellas consiste en la formación de un tablero estratificado prensando, en unas condiciones determinadas de presión y temperatura, un bloque constituido por una capa base formada por un material celulósico, una (al menos) capa intermedia formada por una chapa muy fina de madera natural y una (al menos) capa de cobertura exterior formada por un material apropiado, estando dichos materiales impregnados de unas resinas sintéticas que contribuyen a crear un tablero muy compacto y resistente por la aplicación de presión y calor.
En ese sentido, la patente suiza nº 477272 publicada el 15 de octubre de 1969 ya describe tableros de ese tipo con una capa base de material celulósico, dos capas intermedias de chapa de madera y dos capas de cobertura exterior para proteger adecuadamente la madera natural.
Sobre los distintos materiales utilizados para la conformación del tablero, son conocidas en la técnica diferentes propuestas.
Así, en relación con la capa base, en la patente francesa nº 2096943, cuya solicitud se puso a disposición del público el 3 de marzo de 1972, se describe, en particular, la utilización de un papel kraft impregnado con una resina fenólica como capa base o, utilizando la terminología de esta patente, como elemento de armadura del tablero. Ese material sigue siendo utilizado actualmente con la misma finalidad.
En relación con la capa de cobertura, la tecnología ha ido ofreciendo multitud de materiales con propiedades interesantes para proteger al tablero en las muy distintas condiciones ambientales a las que puede quedar sometido un tablero situado permanentemente a la intemperie.
En este aspecto, son conocidas tanto soluciones propuestas específicamente para tableros que incluyen chapas de madera natural como soluciones referidas a diversos tipos de tableros estratificado de materiales celulósicos formados mediante el prensado de varias capas.
Seguidamente resumiremos brevemente algunas de esas soluciones.
En la patente francesa 2310872, cuya solicitud se puso a disposición del público el 10 de diciembre de 1976 se mencionan capas de cobertura de papel celulósico impregnadas de resina melamina que pueden estar, además, coloreadas.
La solicitud de patente británica GB 2020199 A publicada el 14 de Noviembre de 1979 describe un proceso de fabricación de un papel de celulósico revestido con resina melamina aplicable a diversos tipos de tableros para proporcionarle resistencia a la abrasión y al calor y a la acción de determinados productos químicos.
La patente española ES8300047 publicada en 1983 describe dos tipos de capas de cobertura: una lámina decorativa impregnada en resina termoestable y una lámina superior que proporciona una superficie resultante protectora a la abrasión constituida por ejemplo por un papel de alfa-celulosa impregnado con una resina termoestable noble como melamina/formaldehido que se torna transparente por consolidación por calor y presión del conjunto laminado.
La patente europea EP0281586 cuya solicitud fue publicada el 10 de Marzo de 1988 describe un tablero estratificado con una capa superior de resina acrílica.
Más recientemente, se están utilizando para la capa de cobertura superficial de los tableros estratificados una o varias películas -a las que llamaremos en adelante filmes, siguiendo la terminología utilizada habitualmente en el sector- proporcionados por la industria química para satisfacer necesidades de recubrimiento de muy diferentes tipos de productos industriales.
Entre esos filmes tienen especial interés para la parte superior de la capa de cobertura de los tableros estratificados que estamos considerando filmes basados en polimetil-metacrilato (PMMA). Ahora bien la adhesión de esos filmes a los filmes utilizados en la parte inferior y en contacto directo con la capa de madera natural como, por ejemplo, filmes impregnados con resinas fenólicas es problemática.
En la solicitud WO 01/05587 publicada el 25 de enero de 2001 se propone solucionar ese inconveniente añadiendo un adhesivo y un film de celulosa absorbente entre el film acrílico y el film situado sobre la capa de madera natural, estando ambos filmes impregnados con una resina de la misma naturaleza.
Esa solución es costosa y, por ello, la presente invención propone una solución alternativa al problema mencionado, con ventajas adicionales.
Sumario de la invención
El objeto de la presente invención es un tablero estratificado para revestimientos exteriores incluyendo un núcleo de papel kraft impregnado con resina fenólica, al menos una chapa de madera natural y, al menos, una capa de cobertura superficial incluyendo un film de revestimiento que proporcione al tablero una alta resistencia frente a los diversos agentes atmosféricos (humedad, radiación solar, etc.) y un film de sustrato que permita una buena adherencia del mencionado film de revestimiento durante la conformación del tablero mediante la consolidación y compactación de sus componentes por la aplicación de presión y calor.
Como filmes de revestimiento se consideran apropiados tanto un film monocapa basado en polimetil-metacrilato (PMMA), que tiene unas buenas propiedades superficiales frente a los diversos agentes atmosféricos, como un film bicapa con su capa inferior basada en polimetil-metacrilato (PMMA) y su capa superior basada en fluoruro de polivinilideno (PVDF), de mejores prestaciones que el anterior como elemento de protección del tablero, ó como un film monocapa PMMA/PVDF (con el PVDF dispersado en el PMMA) de similares prestaciones que el anterior.
Como film de sustrato se propone la utilización de un papel impregnado de un compuesto formado por una resina fenólica, en una proporción comprendida entre el 80 y el 95% en peso, y por un polímero promotor de la adhesión del film de revestimiento en una proporción comprendida entre el 5 y el 20% en peso.
Entre tales polímeros promotores de la adhesión se encuentran los polímeros acrílicos, melamínicos y ureicos así como combinaciones de los mismos.
La ventaja fundamental de la presente invención radica en la posibilidad de utilizar unos filmes de revestimiento de alta calidad proporcionados por la industria química para muy distintas aplicaciones en la fabricación de tableros estratificados con una chapa de madera natural, utilizando el procedimiento tradicional de prensado en una determinadas condiciones de presión y temperatura y sin necesidad de utilizar capas específicas de adhesivo.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada de la invención que se realiza a continuación en referencia a los dibujos que se acompañan.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra una vista esquemática de la sección transversal de un tablero estratificado conocido en la técnica.
La Figura 2 muestra una vista esquemática de la sección transversal de un tablero estratificado según la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención parte de un tablero que su solicitante viene fabricando y comercializando desde el año 1994, con la denominación comercial PARKLEX 1000, y que describiremos brevemente en referencia a la Figura 1.
Los componentes básicos del tablero 1, todos ellos disponibles en el mercado, son un núcleo 3 de papel kraft impregnado con resinas fenólicas, unas chapas finas de madera 4, 4' y unas capas de cobertura 5, 5' formadas por al menos un film impregnado con una resina que le confiere una estética y unas propiedades superficiales apropiadas para su finalidad.
El experto en la materia entenderá que el tablero 1 conocido en la técnica puede incluir elementos adicionales a los mencionados como filmes con finalidad decorativa para, por ejemplo, proporcionar al tablero unas determinadas ornamentaciones o tonalidades, ó filmes interpuestos entre el núcleo 3 y las chapas de madera 4, 4' para evitar que las resinas fenólicas del núcleo 3 puedan modificar el color de la madera natural.
Ese conjunto se somete a unas determinadas condiciones de presión y calor que provocan su compactación y consolidación -en lo que juega un papel determinante la polimerización de las resinas mencionadas- resultando un producto con la estética de la madera natural pero con una resistencia a la intemperie muy superior.
De acuerdo con la presente invención, se pueden mejorar las propiedades superficiales de dicho tablero modificando su capa de cobertura de manera que, manteniendo el procedimiento de fabricación del tablero mediante el prensado de sus componentes en unas determinadas condiciones de presión y temperatura, se puedan utilizar en la parte de superior de la capa de cobertura algunos filmes ofrecidos por la industria y cuyas propiedades resultan especialmente apropiadas para los tableros que estamos considerando como, en particular, filmes basados en polimetil-metacrilato (PMMA) y filmes basados en polimetil-metacrilato (PMMA) y en fluoruro de polivinilideno (PVDF).
Un ejemplo de los primeros es el film PLEXIGLAS® 99845 comercializado por Röhm Gmbh & Co. KG.
Como ejemplo de los segundos puede citarse el film EUROPLEX® 99710 comercializado por Röhm Gmbh & Co. KG y los filmes KYNAR®PVDF comercializados por Atofina Chemicals Inc. Como propiedades destacables de estos filmes pueden mencionarse las siguientes:
- Resistencia mecánica y dureza
- Alta resistencia a la abrasión
- Alta estabilidad térmica
- Alta resistencia dieléctrica
- Alto grado de pureza
- Fácil de fundir
- Resistente a la mayoría de los químicos y solventes
- Resistente a rayos ultravioleta y radiación nuclear
- Resistente a los agentes atmosféricos
- Resistente a cualquier tipo de hongos
- Baja permeabilidad para la mayoría de gases y líquidos
- Bajo nivel de flama y humo
Como se ilustra en la Figura 2, el tablero 11 según la invención tiene un núcleo 13 de papel kraft impregnado con resinas fenólicas y unas chapas de madera 14, 14' exactamente igual que el tablero 1 conocido previamente en la técnica. Ahora bien, a diferencia de él, la capa de cobertura 15, 15' está formada por un film de revestimiento externo 17, 17', como los citados, y un film de sustrato 16, 16' que, al mismo tiempo que aporta una determinada estética al producto, permita una buena adhesión del film de revestimiento 17, 17'.
Se pretende con ello que las propiedades barrera del film de revestimiento frente a agentes atmosféricos como la radiación UV y el agua sean conferidas al tablero, mejorando consiguientemente sus propiedades frente a dichos agentes.
El solicitante de la presente invención no conoce ningún producto comercial que pueda actuar como tal film de sustrato 16, 16', facilitando la adhesión del film de revestimiento 17, 17' sin necesidad de una capa adhesiva interpuesta entre ambos filmes, pero ha encontrado que puede cumplir satisfactoriamente esa función una fina hoja de papel impregnado de una resina formada por, como componente mayoritario, una resina fenólica y, como componente minoritario (entre el 5 y el 20% en peso), por un polímero promotor de la adhesión.
Se ha encontrado, de manera sorprendente, que polímeros acrílicos, melamínicos y uréicos, puros o combinados entre sí, en proporciones comprendidas entre el 5 y el 20% en peso como ya se ha dicho, actúan satisfactoriamente como polímeros promotores de la adhesión de filmes de revestimiento monocapa basados en PMMA, como el PLEXIGLAS® 99845, o filmes bicapa con su capa inferior basada en PMMA, como el EUROPLEX® 99710.
Por su solubilidad en agua, la utilización de un polímero melamínico, resulta de especial interés en combinación con resinas fenólicas de base acuosa. Adicionalmente, se ha observado que ese polímero mejora la resistencia a los rayos UV.
El proceso de obtención de dicho film de sustrato 16, 16' es el tradicional: hacer pasar una lámina de papel por un baño de resina con la composición mencionada y por una serie de rodillos de impregnación. A la salida de este baño la lámina húmeda pasa por un túnel de secado donde se ajustan, mediante el control de la temperatura y la velocidad de la lámina, su grado de humedad y el avance de la reacción de polimerización de la resina.
Si bien en la descripción precedente se ha hecho siempre mención a un tablero con estructura simétrica, el experto en la materia entenderá que también están comprendidos dentro de la invención tableros configurados de manera diferente, especialmente en el lado destinado a no ser visto. En esos casos, en la cara no vista, la chapa de madera 14' y la capa de cobertura 15' pueden ser sustituidos por otros elementos. Por ejemplo, en vez de filmes de revestimiento acrílicos o fluorados como los mencionados pueden usarse otros filmes de materiales como el PVC, los polipropilenos o los poliésteres que aún no siendo resistentes a la radiación UV lo sean a la humedad.
Para una mejor ilustración de la invención se describen seguidamente varios ejemplos de realización de la misma.
Ejemplo 1
Sobre la cara exterior de la lámina de madera del tablero se dispone un film de sustrato compuesto por un papel de 42 gr/m^{2} impregnado en una resina fenólica (resina fenol-formaldehído de tipo resol) en base acuosa en la que se ha disuelto una resina de melamina en una proporción del 10% (w/w) y sobre la que, como film de revestimiento, se dispone el film EUROPLEX 99.710 de la casa ROHM, estando en contacto con el film de sustrato su parte acrílica y quedando la capa de PVDF en el exterior del tablero. Este conjunto se somete a una presión entre 5 y 10 MPa y 140ºC durante 15 minutos.
Ejemplo 2
Sobre la cara exterior de la lámina de madera del tablero se dispone un film de sustrato compuesto por un papel de 42 gr/m^{2} impregnado en una resina fenólica en base acuosa en la que se ha disuelto una resina de melamina acrílica en una proporción del 10% (w/w) y sobre el que, como film de revestimiento, se dispone el film PLEXIGLAS 99845 de la casa ROHM. Este conjunto se somete a una presión entre 5 y 10 MPa y 140ºC durante 15 minutos.
Seguidamente mostraremos los resultados de algunos ensayos realizados con distintos tipos de tableros.
En primer lugar, mostraremos en la Tabla 1 los resultados de ensayos de adhesión. La eficacia protectora de los filmes frente a la humedad y la radiación solar pasa por una adecuada adhesión a la superficie del tablero. La evaluación de esta adhesión se realiza por simple observación visual del aspecto superficial del tablero después de ser sometido a distintos tratamientos.
En la Tabla 1 se recogen los resultados de los ensayos de adhesión de:
- Tablero con el film EUROPLEX 99.710 como film de revestimiento dispuesto sobre un film de sustrato impregnado con, exclusivamente, una resina fenólica, (T2)
- Tablero según el ejemplo 1 (T3)
- Tablero según el ejemplo 2 (T4)
Los tratamientos han sido:
- Sin tratamiento (El)
- Inmersión en agua a 65°C durante 48 horas, (E2)
- Inmersión en agua a ebullición durante 2 horas, (E3)
- Sometimiento a cámara de envejecimiento "Solarbox" durante distintos periodos de tiempo comprendidos entre las 100 y las 1500 horas. (E4100 a E41500)
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TABLA 1
T2 T3 T4
E1 Muy bueno Muy bueno Muy bueno
E2 Regular Muy bueno Muy bueno
E3 Malo Muy bueno Bueno
E4_{100} Muy bueno Muy bueno Muy bueno
E4_{500} Regular Muy bueno Muy bueno
E4_{1500} Malo Muy bueno Bueno
Muy bueno: Ningún síntoma de despegado. Inalterado
Bueno: Ampollas muy pequeñas o velado muy suave
Regular: Ampollas pequeñas o velado suave
Malo: Ampollas evidentes o velado
Muy malo: despegue total del film
Estos resultados muestran una mejora evidente en la adhesión de los filmes utilizando filmes de sustrato según la invención. Esta mejora se manifiesta en un mejor aspecto superficial de los tableros sometidos a tratamientos de inmersión en agua.
En segundo lugar y en la Tabla 2 mostraremos los resultados de los ensayos de absorción de humedad en términos del incremento en peso de las probetas tras su inmersión en agua a ebullición durante 2 horas. La absorción de humedad es un parámetro de vital importancia ya que es la acción combinada del agua, el oxígeno y radiación solar la que desencadena los principales procesos de degradación de los componentes del tablero. Se añade a los tableros ensayados un tablero sin film de revestimiento (T1).
TABLA 2
T1 T2 T3 T4
E3 1.28% 1.17% 0.66% 0.71%
Esos resultados muestran que la incorporación de filmes de revestimiento 5 reduce la absorción de agua y que esta reducción es tanto mayor cuanto mejor es el nivel de adhesión con el film de sustrato. Los filmes bicapa con superficies fluoradas, y por tanto muy hidrófugas presentan las mejores prestaciones.
Finalmente mostraremos en la Tabla 3 los resultados de los ensayos de envejecimiento acelerado realizados en cámaras "Solarbox 1500" y sometidas a dos tipos de ciclos "período seco/período húmedo" diferentes (en el período seco las probetas están bajo radiación UV en seco y en el período húmedo están bajo la misma radiación pero sumergidas en 1 mm de agua). Los ciclos fueron 2horas/2 horas; y 3horas/1 hora.
Aunque la agresividad de los dos ciclos es diferente y el nivel de degradación también, las diferencias de comportamiento entre unos y otros tableros se repiten, por lo que los resultados de los dos tipos de ensayo se resumen en la Tabla 3. En este caso la evaluación se hace según la norma ISO 105-A02 ("Escala de Grises"), que mide el blanqueamiento progresivo de la superficie desde la inalterabilidad (5) hasta el blanqueamiento total (1).
TABLA 3
T1 T2 T3 T4
E4_{100} 4 5 5 5
E4_{500} 3-2 4* 5 5
E4_{1500} 1 3** 5 4
\text{*}: Comienza desencolado film (pequeñas ampollas en los bordes)
\text{**}: Desencolado film (ampollas evidentes y despegue en los bordes)
Los resultados muestran que la incorporación de filmes de revestimiento que actúen como filtros a la radiación UV y al agua mejoran notablemente la resistencia a la intemperie de los tableros y que esta resistencia es tanto mayor cuanto mejor es el nivel de adhesión con el film de substrato. Los filmes acrílicos bicapa con superficies fluoradas presentan las mejores prestaciones.
Aunque se ha descrito y representado una realización del invento, es evidente que pueden introducirse en ella modificaciones comprendidas dentro del alcance del mismo, no debiendo considerarse limitado éste a dicha realización, sino únicamente al contenido de las reivindicaciones siguientes:

Claims (7)

1. Tablero estratificado (11) para revestimientos exteriores configurado por un núcleo (13) de papel kraft impregnado con resina fenólica, al menos una chapa de madera natural (14) y, al menos, una capa de cobertura superficial (15) que incluye un film de revestimiento (17) y un film de sustrato (16), caracterizado porque:
a) el film de revestimiento (17) es un film con, al menos, una capa basada en polimetil-metacrilato (PMMA) puro o modificado con la adición de otros polimeros;
b) el film de sustrato (16) es un papel impregnado de un compuesto formado por una resina fenólica, en una proporción comprendida entre el 95 y 80% en peso, y por un polímero promotor de la adhesión de dicho film de revestimiento (17) en una proporción comprendida entre el 5 y el 20% en peso.
2. Tablero estratificado (11) según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero promotor de la adhesión es un polímero acrílico.
3. Tablero estratificado (11) según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero promotor de la adhesión es un polímero melamínico.
4. Tablero estratificado (11) según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero promotor de la adhesión es un polímero ureico.
5. Tablero estratificado (11) según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero promotor de la adhesión es una combinación de un polímero acrílico y/o un polímero melamínico y/o un polímero ureico.
6. Tablero estratificado (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el film de revestimiento (17) es un film monocapa basado en polimetil-metacrilato (PMMA) modificado con fluoruro de polivinilideno (PVDF).
7. Tablero estratificado (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el film de revestimiento (17) es un fim bicapa con una capa superior basada en fluoruro de polivinilideno (PVDF).
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