ES2292248T3 - Metodo para comprimir con vapor un tablero aglomerado que tiene al menos una superficie acabada. - Google Patents
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Abstract
Un reloj electrónico recargable (100) provisto de unos medios (3) de generación de electricidad, unos medios (7) de almacenamiento de electricidad que almacenan la potencia electromotriz de dichos medios de generación de electricidad, unos medios (5) de prevención del flujo inverso, que impiden el flujo inverso de una corriente de carga a dichos medios de almacenamiento de electricidad, y unos medios (6) de presentación de la información, que utilizan como su fuente de alimentación a dichos medios de almacenamiento de electricidad, que son cargados por dichos medios de generación de electricidad, comprendiendo además dicho reloj electrónico recargable: unos medios (30) de detección de la condición de carga, que detectan una condición de carga en dichos medios de almacenamiento de electricidad.
Description
Método para comprimir con vapor un tablero
aglomerado que tiene al menos una superficie acabada.
La presente invención se refiere de forma
general a métodos para preparar un tablero aglomerado, tal como, un
tablero hecho a partir de partículas de madera, un tablero hecho a
partir de fibras, un tablero hecho a partir de astillas o
similares, y más particularmente a un método para fabricar un
tablero aglomerado que tiene al menos una superficie acabada, por
ejemplo gofrada, pulida o estampada. El tablero se fabrica a partir
de una matriz compuesta por partículas, astillas y/o fibras de
madera y un aglutinante curable o endurecible, por ejemplo, una
resina.
Los productos de madera aglomerados, tales como
tableros, pueden formarse consolidando una matriz suelta de
materiales lignocelulósicos bajo calor y presión, hasta que los
materiales se adhieren juntos para formar un producto sólido de
tipo madera. Los materiales lignocelulósicos pueden tomar la forma
de materiales de madera, tales como, partículas, astillas, fibras
y/o similares y se entenderá que estos términos se usan de forma
intercambiable en este documento. Aunque es posible aglutinar
materiales lignocelulósicos en las condiciones adecuadas de calor y
consolidación sin tratamientos adicionales, típicamente, los
materiales que forman la matriz se tratan con un aglutinante, tal
como una resina, antes de aplicar calor y consolidación, para
potenciar la adherencia de los materiales y mejorar las propiedades
resultantes del producto acabado.
La consolidación de la matriz generalmente se
realiza en una prensa. Una prensa convencional para consolidar una
matriz de aglomerado de madera tratada con aglutinante a una forma
moldeada particular, tal como, por ejemplo, un tablero, incluye dos
rodillos de prensado opuestos espaciados para definir una cavidad de
moldeo. Típicamente, al menos un rodillo se calienta por
conducción, tal como usando bobinas calefactoras eléctricas o
haciendo pasar un fluido calentado o medio gaseoso, tal como vapor,
a través de conductos localizados en el cuerpo del rodillo. Después
de entrar en contacto con la matriz, el calor se transfiere desde el
rodillo hasta la matriz por conducción. Los rodillos de prensado
usados en una prensa convencional, es decir, los rodillos de
prensado convencionales, generalmente tienen una superficie de
contacto con la matriz que está libre de aberturas o puertos de
acceso. Dichas aberturas en la superficie de contacto de un rodillo
provocarían imperfecciones en la superficie de un producto acabado.
De esta manera, los rodillos convencionales son adecuados para
comprimir tableros que tienen una superficie "acabada", por
ejemplo, una superficie que no requiere un trabajado mecánico o
maquinado adicional en operaciones después del prensado tales como
limpieza por chorro de arena o cepillado para llegar a una
superficie lista para el mercado. Como las operaciones de acabado
después del prensado tales como limpieza por chorro de arena o
cepillado no son necesarias para los tableros producidos en una
prensa convencional, el rodillo de la prensa convencional puede
adaptarse para proporcionar una superficie "acabada" pulida, o
una superficie "acabada" gofrada o estampada. Después de
retirarlo de la prensa, el tablero puede comercializarse tal cual, o
la superficie "acabada" del tablero puede tratarse con un
recubri-
miento protector y/o decorativo, tal como pintura o tinte, para producir un producto potenciado listo para el mercado.
miento protector y/o decorativo, tal como pintura o tinte, para producir un producto potenciado listo para el mercado.
Las prensas que usan rodillos de prensado
convencionales tienen varios inconvenientes. Las prensas que usan
rodillos de prensado convencionales pueden no ser adecuadas para
curar ciertas resinas de curado a alta temperatura porque la
transferencia de calor desde un rodillo convencional al interior de
una matriz puede ser lento, provocando de esta manera diferenciales
de temperatura a través del espesor de la matriz que no son
adecuados para un curado apropiado. Por ejemplo, los materiales
cerca de la superficie de la matriz pueden exponerse a un calor
excesivo, provocando que la resina se cure demasiado rápidamente y
que los materiales aglomerados se quemen, afectando así
negativamente a propiedades tales como apariencia y resistencia de
enlace. A la inversa, el interior de la matriz puede exponerse a un
calor insuficiente, de manera que el material aglomerado no se
consolida suficientemente y la resina no se cura totalmente,
debilitando de esta manera la resistencia interna del tablero. Por
las razones anteriores, es decir, diferenciales de calentamiento a
través del espesor de una matriz durante la consolidación y/o
curado dando como resultado efectos negativos sobre las propiedades
del tablero, los rodillos de prensado convencionales no son
adecuados para curar productos de tipo tablero relativamente
gruesos.
También, aunque las prensas convencionales han
sido satisfactorias en la fabricación de productos de tablero hecho
a partir de fibras usando únicamente calor por conducción (prensado
en caliente), las demandas de fabricación actuales requieren
tiempos de ciclo más rápidos en la prensa y el uso de resinas de
alta temperatura más fuertes para producir productos de tablero
hecho a partir de fibras muy minuciosos, de mayor densidad, y, en
ocasiones, más gruesos. Se sabe que las desventajas de los rodillos
convencionales pueden superarse suministrando, o inyectando, vapor
directamente a una matriz mediante rodillos de prensado modificados
provistos con puertos de inyección de vapor para este propósito.
Esto se conoce de forma general como prensado por "inyección de
vapor". El vapor pasa desde los puertos de inyección hacia
espacios intersticiales entre las partículas de madera, astillas
y/o fibras que forman la matriz, llevando así el calor más rápido y
uniformemente al interior de la matriz. El prensado por inyección
de vapor tiene diversas ventajas. El prensado por inyección de vapor
acelera el curado de tableros típicamente dimensionados usando
resinas convencionales, acortando así significativamente los ciclos
de prensado. El prensado por inyección de vapor permite también el
uso de resinas de curado a alta temperatura, que típicamente no son
adecuadas para usar en prensado convencional, y que puede ser más
barato, seguro y/o dar como resultado un producto enlazado más
fuerte. Y la inyección de vapor permite la consolidación y el
curado de tableros aglomerados relativamente gruesos, que no se
curan apropiadamente en una prensa convencional o no se curan
suficientemente rápido para proporcionar un producto competitivo
respecto a costes. De esta manera, se sabe que la inyección de
vapor acelera el curado del producto aglomerado, mejora la calidad
del producto y acorta el tiempo de producción para productos
aglomerados de madera, particularmente productos que tienen grandes
dimensiones.
Los beneficios y ventajas de la inyección de
vapor pueden potenciarse significativamente realizando la inyección
en una prensa sellada, es decir, una prensa que aísla la cavidad de
la prensa de la atmósfera circundante. Esto puede realizarse
sellando el perímetro de la cavidad. Como alternativa, toda la
prensa puede aislarse en una cámara sellada. Una prensa sellada
reduce significativamente o elimina la pérdida de vapor valioso y
facilita la inyección de vapor hacia la matriz a elevadas
temperaturas.
El prensado por inyección de vapor se considera
en general poco adecuado para producir una superficie "acabada"
en productos de tipo tablero porque, como se ha indicado
anteriormente, los puertos de acceso en un rodillo de prensa
típicamente provocan imperfecciones en la superficie del producto
moldeado. Las imperfecciones superficiales deben mecanizarse o
retirarse mecánicamente, por ejemplo, mediante limpieza por chorro
de arena o cepillado, en las etapas de fabricación después del
prensado, añadiéndose así al coste y complejidad de la fabricación.
Además de los puertos de inyección de vapor, los rodillos de
inyección de vapor pueden tener canales en la superficie de
contacto de la matriz para dirigir el flujo de vapor inyectado a
diversas partes de la matriz.
En un proceso denominado en este documento
inyección de vapor "por un solo lado", una matriz se comprime
entre un único rodillo de inyección de vapor (un rodillo que tiene
puertos de inyección de vapor) y un rodillo convencional sin
puertos de inyección de vapor. El vapor inyectado a través del
rodillo de inyección de vapor único acelera el curado de la matriz
y acorta los ciclos de prensado. El rodillo convencional en un
proceso de inyección de vapor por un solo lado evita las
imperfecciones indeseables en una superficie del producto moldeado
que típicamente serían el resultado de los puertos de inyección de
vapor de un rodillo de inyección de vapor. Sin embargo, en la
inyección de vapor por un solo lado, el aire intersticial en la
matriz no curada se empuja mediante un frente de vapor que se mueve
desde el rodillo de inyección de vapor hacia el rodillo convencional
sin puertos de inyección de vapor. Simultáneamente, un segundo
frente de vapor desde la humedad convertida en vapor por la
conducción de calor del rodillo convencional puede empujar el aire
atrapado hacia el rodillo de inyección de vapor. De esta manera, el
aire queda atrapado en el núcleo de la matriz, generalmente más
cerca del rodillo convencional que del rodillo de inyección de vapor
porque el vapor se inyecta a presión. El aire no puede purgarse o
escapar a través del rodillo convencional, que no tiene puertos de
acceso, y queda atrapado entre el frente de vapor de inyección y el
rodillo convencional, o entre el frente de vapor de inyección y el
segundo frente de vapor. Si el proceso se realiza en una prensa
sellada, el problema se agrava por la incapacidad del aire atrapado
para escapar a través de los bordes de la matriz. El aire atrapado
impide que el vapor entre en contacto y cure totalmente el
aglutinante. Adicionalmente, el aire atrapado puede provocar
"estallidos" y otras imperfecciones en el producto acabado. El
tablero resultante tiene peores propiedades físicas.
La Patente de Estados Unidos Nº 4.162.877,
expedida a D. W. Nyberg describe un sistema de prensado por
inyección de vapor que incluye dos rodillos de prensado opuestos
que definen una cavidad de moldeo en la que se sitúa una matriz
fibrosa y se comprime a una forma deseada. Únicamente un rodillo
inferior es un rodillo de distribución e inyección de vapor que
incluye conductos que suministran a puertos de inyección para
proporcionar comunicación fluida entre la cavidad de moldeo y una
fuente de vapor externa y un sistema de purga, separadas por
válvulas de control. El rodillo superior no incluye puertos de
acceso o boquillas de inyección o purga.
Durante el funcionamiento del sistema del
documento U.S. 4.162.877, después de situar una matriz fibrosa
dentro de la cavidad de moldeo, el vapor del suministro de vapor se
introduce a través de los conductos y puertos de acceso del rodillo
inferior y se inyecta en la matriz fibrosa comprimida localizada
dentro de la cavidad de moldeo. Después de un periodo de tiempo
seleccionado, las válvulas de control funcionan para cerrar el
suministro de vapor y posteriormente abrir la cavidad de moldeo al
sistema de purga. El sistema de purga usa los conductos y puertos
de inyección del rodillo de distribución e inyección para extraer
vapor y humedad de la cavidad de moldeo.
Como el rodillo opuesto (superior) del documento
U.S. 4.162.877 está "limpio", puede usarse como un rodillo de
estampado para imprimir detalles en la matriz fibrosa comprimida,
aunque sólo si la matriz tiene una densidad menor de 0,7. A
cualquier densidad de matriz mayor, de acuerdo con la patente, debe
usarse una malla para ayudar a evitar que el aire quede atrapado
adyacente al rodillo superior. Desafortunadamente, para muchas
aplicaciones de prensa de estampado, la densidad de la matriz
fibrosa es mayor de 0,7 y cualquier uso de un cable de malla, como
se muestra en el documento U.S. 4.162.877 impediría el uso de una
placa con superficie de estampado en el rodillo opuesto.
Se sabe que el aire atrapado puede retirarse o
purgarse de una matriz por "lavado" con vapor a través de la
matriz. El vapor inyectado a una matriz se hace pasar a través del
espesor de la matriz y se saca de la matriz de manera que empuja o
lleva el aire atrapado fuera de la matriz. El aire puede
"descargarse", por ejemplo, a través de los bordes de la
matriz. Sin embargo, descargar hacia fuera el vapor a través de los
bordes de la matriz no es eficaz en la producción de algunos
maderos dimensionales debido al área de borde relativamente pequeña
respecto a un área de mayor superficie de una matriz en contacto con
los rodillos de prensado. Descargar vapor a través de los bordes
tampoco es adecuado en aplicaciones de prensa sellada o en matrices
de alta densidad en las que el flujo está restringido. Como
alternativa, el vapor puede inyectarse en la matriz desde un rodillo
de prensa de inyección y sacarse a través de un rodillo de prensa
opuesto provisto con puertos de acceso para establecer un "flujo
cruzado" de vapor a través del espesor de la matriz. La Patente
de Estados Unidos Nº 4.684.489 para un proceso para preparar
paneles de madera aglomerados exige prensado sin inyección de vapor
a una primera posición de prensado, después prensado con vapor con
"descarga" intermitente de vapor desde un rodillo de inyección
a un rodillo de inyección opuesto, prensado final con inyección de
vapor desde ambos rodillos y una etapa de vacío. Aunque este diseño
de prensa de "flujo cruzado" permite que el vapor caliente
todas las áreas de la matriz uniforme y eficazmente, impide el uso
de un rodillo de estampado en el que una superficie de la cavidad
permanece "limpia", libre de cualquier boquilla de inyección,
mallas, surcos, o aberturas, es decir, de manera que puede gofrarse
con gran detalle sobre la superficie de la matriz comprimida. Este
proceso, por lo tanto, no es adecuado para la producción de un
tablero que tiene al menos una superficie "acabada".
Una publicación de Ernest W. Hsu titulada A
Practical Steam Pressing Technology for Wood Composites,
Proceedings of the Washington State University Internacional
Particleboard/Composite Materials Symposium, Pullman, Washington,
10 de abril de 1991 (en lo sucesivo en este documento "Hsu
1991"), describe en general que la inyección de vapor es
adecuada para preparar productos gruesos de tipo tablero. En la
página 79 de la referencia, Hsu cita el siguiente ejemplo de un
ciclo de vaporizado adecuado: cerrar la prensa, inyección de vapor a
baja presión (75,8 kPa (11 psi)) durante 30 segundos, sacar el
vapor, inyección de vapor a baja presión, inyección de vapor a alta
presión, sacar el vapor y abrir la prensa. Hsu muestra también que
"si la inyección se retrasa, la matriz para un panel de alta
densidad puede comprimirse demasiado para una penetración eficaz del
vapor, particularmente si la presión de vapor es baja". Sin
embargo, Hsu no muestra un ciclo de prensa adecuado para producir un
tablero fuerte y grueso con al menos una superficie acabada.
De esta manera, hay necesidad de un proceso de
inyección de vapor por un solo lado que puede producir un tablero
grueso con resistencia y consistencia adecuadas y con al menos una
superficie acabada.
La presente invención se refiere a un método
para preparar productos de madera aglomerados en una prensa de
vapor en la que la matriz se consolida totalmente antes de inyectar
nada de vapor. La consolidación total va seguida de inyección de
vapor a baja presión y purga suficiente para purgar el aire de la
matriz, y después se inyecta vapor a mayor presión para curar la
resina.
El método se realiza preferiblemente en una
prensa de inyección de vapor "por un solo lado", es decir, una
prensa que tiene un rodillo de inyección de vapor opuesto al rodillo
plano o estampado convencional. El método tiene las siguientes
etapas de vaporizado:
consolidación total de la matriz;
inyección de vapor a baja presión
(172,4-517,1 kPa (25-75 psi),
prefiriéndose 344,7 kPa (50 psi); 30-120 s,
prefiriéndose 90 s) seguido de purga a través de los puertos de
inyección de vapor del rodillo de inyección de vapor suficiente
para retirar el aire atrapado de la matriz; e
inyección de vapor a alta presión suficiente
para curar el aglutinante (689,5-1723,7 kPa
(100-250 psi), prefiriéndose 1379 kPa (200 psi);
30-120 s, prefiriéndose 90 s).
El método hace posible curar uniformemente
matrices de fibra densificada tratadas con aglutinante utilizando
un rodillo de distribución de vapor y un rodillo convencional. De
esta manera, el proceso hace práctico el estampado de una
superficie acabada en el lado del tablero prensado por el rodillo
convencional.
De acuerdo con el presente método,
preferiblemente, la fibra de madera se prepara por métodos
convencionales para formar una matriz. También por métodos
convencionales, la fibra de madera se trata y se forma en una
matriz de manera que el contenido en peso del tablero prensado
sellado resultante es el siguiente: fibra de madera que tiene un
contenido de humedad del 5-15%; 4-8%
de aglutinante de resina fenólica; 1-4% de cera; y
0,5-1,0% de borato de zinc. Se entenderá que el
contenido en peso es esencialmente igual antes y después del
prensado basado en el peso seco total del tablero. El contenido de
humedad de la matriz antes de la prensado es de aproximadamente el
7-12% y el contenido de humedad del producto de
tablero prensado es de aproximadamente el 4-8%. La
cera proporciona propiedades repelentes del agua al producto
prensado sellado. El borato de zinc actúa como fungicida, y el
cloruro de aluminio potencia la maquinabilidad del producto prensado
sellado. Pueden proporcionarse otros aditivos o tratamientos
conocidos a las fibras de madera según se desee. Como se ha indicado
anteriormente, el método funcionará también con una matriz hecha de
otros materiales lignocelulósicos tales como, por ejemplo, astillas
o partículas de madera.
El aglutinante preferido es una resina fenólica
que cura lentamente y tiene una alcalinidad menor del 2,5% y un pH
menor de 10. El tiempo de gelificación en agua en ebullición de la
resina preferida debería ser mayor de 20 minutos y preferiblemente
en el intervalo de 20-60 minutos. El tiempo de
gelificación en agua en ebullición se determina mediante un ensayo
convencional de resina usado para establecer velocidades de curado
relativas de diversos tipos de resina o de diversas formulaciones
de resina midiendo la velocidad de curado de resina a 100ºC
(212ºF). El aglutinante se añade a las fibras de madera, y la mezcla
se forma en una matriz fibrosa que se comprime totalmente entre los
rodillos de la prensa. Después de que la matriz se haya comprimido
totalmente, se aplica calor en forma de vapor en una primera
inyección para purgar el aire y en una segunda inyección por toda
la matriz para curar la resina. Otros aglutinantes tales como, por
ejemplo, resinas termoestables tales como
urea-formaldehído,
fenol-formaldehído,
resorcinol-formaldehído, resinas de alcohol
furfurílico condensadas o poliisocianatos orgánicos, son adecuados
para usar en el proceso. El aglutinante adhiere juntas las fibras
de madera para dar integridad estructural a una matriz fibrosa
comprimida y la mantiene en la forma moldeada deseada.
Anteriormente se pensaba que la inyección de
vapor por un solo lado no podía realizarse en una matriz altamente
densificada, particularmente una matriz que tiene una dimensión
gruesa de sección transversal, debido a los problemas asociados con
la penetración de vapor, aire atrapado y estallido de la resina. Se
creía que la consolidación evitaba la penetración eficaz de vapor.
Aumentar la presión del vapor inyectado para facilitar la
penetración del vapor conduce a un frente de vapor que se mueve
desde el rodillo de inyección de vapor hacia el rodillo
convencional que se sabe que atrapa aire. El aire atrapado no puede
escapar a través del rodillo convencional y alcanza una presión
igual a la del vapor inyectado. El aire atrapado impide que el vapor
entre en contacto con el aglutinante en algunas partes de la
matriz, evitando de esta manera el curado de esas partes de la
matriz. Adicionalmente, cuando la cavidad de moldeo está abierta, la
liberación repentina de la presión acumulada en el aire atrapado en
el producto consolidado y curado puede provocar defectos, por
ejemplo, defectos o imperfecciones en el producto acabado.
Adicionalmente, se cree que la inyección de vapor a alta presión
provoca el estallido de la resina, es decir, la retirada no deseada
de resina desde partículas de madera o fibras mediante la fuerza de
inyección de vapor, normalmente en las partes de la matriz más cerca
de los puertos de inyección. El estallido de la resina conduce a
defectos en el producto acabado.
Se ha descubierto que el presente método
resuelve el problema de aire atrapado mientras que evita el
estallido de la resina. La inyección de vapor a baja presión
seguido de purga, purga el aire atrapado de la matriz. El estallido
de la resina se evita consolidando totalmente la matriz y
manteniendo la prensa cerrada antes de aplicar cualquier inyección
de vapor. El estallido de la resina se evita adicionalmente purgando
minuciosamente la presión de purga de la matriz consolidada,
preferiblemente a través de los puertos de inyección de vapor,
antes de la abertura de la cavidad de la prensa para liberar el
producto acabado. La prevención del estallido de la resina y
eliminación de aire atrapado permite la aplicación de vapor a alta
presión que penetra minuciosamente en la matriz para curar el
aglutinante. El vapor a alta presión a su vez permite el curado
rápido de aglutinantes que tienen un tiempo de curado lento y/o
alta temperatura de curado, tal como, por ejemplo resinas fenólicas.
Las resinas fenólicas aplicadas en pequeñas cantidades proporcionan
propiedades de curado comparables a otras resinas conocidas, y de
esta manera son más económicas de usar. Las resinas fenólicas son
más seguras que las resinas MDI preferidas actualmente. De esta
manera, el tablero acabado resultante presenta propiedades de
tablero mejoradas y se produce de una manera más barata y segura en
un tiempo de prensado comparable al de los métodos
convencionales.
Después de que la matriz se haya tratado y
formado, se carga en la prensa. Una prensa de vapor por un solo
lado que puede usarse para comprimir la matriz y el aglutinante a
una forma moldeada particular incluye dos rodillos con superficies
opuestas que definen respectivamente la parte superior y la parte
inferior de una cavidad de moldeo. La prensa tiene un rodillo de
prensado en caliente convencional con una superficie de prensado
"limpia" sin puertos de inyección o venteo. La superficie de
prensado "limpia" del rodillo convencional está orientada
hacia una superficie de prensado con orificios de un rodillo de
inyección de vapor. Un marco de parada está unido a lo largo del
perímetro del rodillo convencional. Los bordes de la cavidad de
moldeo están definidos, por lo tanto, por el marco de parada.
Cuando la prensa está cerrada, una junta tórica sella el marco de
parada al perímetro del rodillo de inyección de vapor para formar
una cavidad de moldeo/cámara de vaporización sellada. El marco de
parada puede servir para diversas funciones incluyendo, establecer
el espesor de rodillo a rodillo de la cavidad de moldeo,
minimizando la pérdida de vapor en los bordes de la matriz, y
estabilizando de otra manera la matriz durante el prensado.
El rodillo convencional, como tiene una
superficie sin puertos de acceso, es adecuado para prensar una
superficie "acabada" en un lado de la matriz consolidada. Como
se ha indicado anteriormente, la superficie acabada del tablero
consolidado puede estar pulida, o puede gofrarse con un dibujo muy
detallado transferido desde la superficie de prensado del rodillo
convencional. El rodillo de inyección de vapor tiene una pluralidad
de puertos de inyección de vapor en la superficie de prensado que
están suministrados por conductos de distribución de vapor en el
cuerpo del rodillo. La pluralidad de puertos de inyección de vapor y
los conductos proporcionan comunicación fluida entre la cavidad de
moldeo y una fuente de vapor externa y un sistema de purga,
separados por válvulas de control. El rodillo se adapta así,
manipulando las válvulas de control, para inyectar vapor en la
matriz a través de los puertos de inyección de vapor, y purga vapor,
exceso de humedad y aire de la matriz a través de los mismos
puertos de inyección de vapor. Como alternativa, los puertos de
inyección de vapor conectados a un suministro de vapor, y los
puertos de acceso de purga conectados a un sistema de purga pueden
proporcionarse en la superficie de prensado del rodillo de inyección
de vapor, de manera que las operaciones de inyección y purga están
aisladas entre sí y pueden controlarse por separado. En esta
disposición alternativa, la única comunicación entre el sistema de
suministro de vapor y el sistema de purga es a través de la matriz
en la cavidad de la prensa.
Durante el proceso de inyección de vapor, cada
rodillo debe ser capaz de calentarse, por ejemplo, mediante bobinas
calefactoras eléctricas o haciendo pasar vapor a través de los
conductos apropiados localizados en el cuerpo del rodillo, a una
temperatura mayor de o igual a la temperatura del vapor inyectado.
Manteniendo la temperatura de los rodillos a o por encima de la del
vapor inyectado, se evita la condensación del vapor inyectado
dentro de la matriz y el exceso de humedad en la matriz se convierte
en vapor.
Con la matriz cargada y situada entre los
rodillos de prensado, la prensa se cierra y la matriz se consolida
totalmente moviendo al menos uno de los dos rodillos de prensado
hacia el otro rodillo de prensado hasta una posición de
consolidación final. El espesor de la matriz totalmente consolidada
es sustancialmente el mismo espesor que el espesor del producto
final. Por ejemplo, un producto de tablero para forrar paredes puede
tener un espesor de aproximadamente 1,27 cm (0,5 pulgadas),
mientras que un producto de tablero de ajuste puede tener un
espesor de 2,54 cm (1 pulgada) o mayor. La matriz totalmente
consolidada, es decir, el tablero aglomerado, tiene una densidad en
el intervalo de 0,65 a 0,85 g/cm^{3}. La densidad preferida de la
matriz consolidada es de 0,80 para un tablero con un espesor de
1,27 cm (tablero de media pulgada) y 0,70 para un tablero con un
espesor de 2,54 cm (tablero de una pulgada).
\newpage
Después de que la matriz esté totalmente
consolidada, se aplica una primera inyección de vapor a la matriz a
una baja presión en una cantidad suficiente y durante una cantidad
de tiempo suficiente para subir a al menos 100ºC la temperatura del
espesor de la matriz que el vapor puede penetrar, es decir, el
espesor de la matriz que no tiene aire intersticial atrapado. En el
presente contexto, se contempla que "una baja presión" es
menor de 689,5 kPa (100 psi). Para el contenido en peso del producto
propuesto anteriormente, se inyectó vapor a una temperatura de
aproximadamente 121,1-148,9ºC
(250-300ºF) a 344,7 kPa (50 psi) durante 90 segundos
para subir la temperatura de sustancialmente todo el espesor de la
matriz a 100ºC (212ºF). Sin embargo, con el material preferido, es
decir, fibra de madera, variables tales como, por ejemplo, espesor y
densidad de la matriz, la resina usada, etc., influirán en el
primer ciclo de inyección de vapor que puede estar en un intervalo
de presión de 172,4-517,1 kPa (25-75
psi) durante un periodo de 30-120 segundos. Se
entenderá que se contemplan otras combinaciones de materiales
lignocelulósicos y resinas que requerirán una presión de inyección
de vapor adecuada menor de 689,5 kPa (100 psi) aplicada durante una
cantidad de tiempo adecuada para penetrar en aquellas partes de la
matriz que no tienen aire atrapado.
Cuando la temperatura de una parte suficiente de
la matriz ha alcanzado 100ºC (212ºF), se detiene la inyección de
vapor a baja presión. Manipulando las válvulas de control para la
inyección de vapor y sistemas de purga, los puertos de inyección de
vapor en la superficie de prensado del rodillo de inyección de vapor
están conectados a una función de purga de vapor, y abiertos a
presión casi atmosférica. La acumulación de vapor a baja presión
vapor contenido en la matriz sale a través de los puertos de acceso,
llevando consigo el exceso de humedad y aire. Adicionalmente, la
temperatura del rodillo convencional es al menos igual a o mayor que
la temperatura del vapor inyectado. De esta manera, el calor
conducido a la matriz desde el rodillo convencional convierte el
exceso de humedad en la matriz en vapor que fuerza también al aire
fuera a través de los puertos de inyección de purga. Los puertos de
inyección de vapor se mantienen casi a presión atmosférica hasta que
la matriz se purga de aire. Después de que el aire que queda
atrapado en la matriz
se haya purgado, los puertos de acceso se conectan desde la función de purga a la función de inyección de vapor.
se haya purgado, los puertos de acceso se conectan desde la función de purga a la función de inyección de vapor.
Se aplica una segunda inyección de vapor a la
matriz a una presión suficiente para curar el aglutinante y
solidificar la matriz. La segunda inyección de vapor es
preferiblemente a una alta presión. En el presente contexto, "una
alta presión" es 689,5 kPa (100 psi) o mayor. Para el contenido
en peso del producto descrito anteriormente, se inyectó vapor a una
temperatura de aproximadamente 165,6-204,4ºC
(330-400ºF) a 1379 kPa (200 psi) durante 90
segundos, aunque puede inyectarse en un intervalo de
689,5-1723,7 kPa (100 a 250 psi) durante 30 a 120
segundos. Cuando se ha inyectado suficiente vapor a alta presión
para obtener el grado deseado de curado del aglutinante, se detiene
la inyección de vapor.
Los puertos de acceso del rodillo se conectan de
nuevo a la función de purga, y la presión en la matriz se agota
antes de que la cavidad de la prensa se abra. Después de una purga
suficiente para evitar defectos en el producto, la cavidad de la
prensa se abre. El producto de tablero hecho a partir de fibras
moldeado, curado, se retira.
Se prepararon tableros de muestra con un espesor
de 1,27 cm (tableros de media pulgada) en una prensa convencional
por métodos conocidos, y en una prensa sellada por el método de la
presente invención. En la Tabla 1, a continuación, se resume una
comparación de las propiedades. Las normas de la American Hardboard
Association se muestran en la columna derecha de la tabla.
El "hinchado durante una hora en
ebullición" es un ensayo usado por los inventores para determinar
la durabilidad relativa de un producto de tablero aglomerado
calculando el porcentaje de cambio en el espesor del tablero
después de sumergir una muestra de 2,54 cm (1 pulgadas) por 30,48 cm
(12 pulgadas) del tablero en agua en ebullición durante una hora.
Después de retirarlo del agua en ebullición, el espesor de la
muestra de tablero se mide y se compara con el espesor de la
muestra de tablero antes de la ebullición. La diferencia entre las
medidas se usa para calcular un porcentaje de cambio.
Los resultados de los datos comparativos en la
Tabla 1 demuestran que las muestras de producto prensado sellado
hechas de acuerdo con la presente invención presentaban un hinchado
en ebullición (menor) y resistencia a la putrefacción
significativamente mejorada, menor gravedad específica (densidad),
reducción o eliminación de humidificación después del prensado, y
tiempo de prensado significativamente más corto.
La reducción o eliminación de humidificación
después del prensado es una ventaja importante de la presente
invención respecto al prensado convencional. Las fluctuaciones en el
contenido de humedad de un producto de tablero aglomerado después
de la fabricación se sabe que provocan cambios dimensionales
indeseables, tales como, por ejemplo, expansión lineal o
deformación del producto. Durantes las exposiciones de uso final
típicas, los productos se recogen y pierden humedad basándose en
factores medioambientales, tales como, por ejemplo, humedad,
lluvia, sequía, etc. Para evitar cambios dimensionales indeseables
en una exposición de uso final, típicamente, los productos de
tablero aglomerado se humidifican después de los métodos de prensado
convencionales para aumentar el contenido medio de humedad del
producto a un nivel adecuado para un área geográfica o climática
particular para minimizar la fluctuación del contenido de humedad.
La humidificación después del prensado añade contenido de humedad a
los productos de tablero aglomerado. La humidificación después del
prensado es particularmente importante para productos producidos en
una prensa de rodillo caliente convencional, en los que toda la
humedad se "elimina por cocción" sustancialmente durante el
prensado, y de esta manera salen de la prensa con casi el 0% de
humedad.
El contenido ideal de humedad de productos de
madera aglomerados será típicamente del 7% (con un intervalo del
2%) en áreas medioambientalmente secas y del 12% o mayor en áreas
medioambientalmente húmedas. Como se ha indicado anteriormente, los
tableros producidos de acuerdo con la presente invención tienen un
contenido de humedad del 4-8%. De esta manera, los
tableros producidos de acuerdo con la presente invención son
particularmente adecuados para aplicaciones interiores o exteriores
en diversos climas con poca o ninguna humidificación después del
prensado. Las aplicaciones contempladas para los productos de tipo
tablero incluyen, aunque sin limitación, tablero de ajuste,
vallado, forro de paredes, forro de cubiertas, componentes de
puertas y ventanas, sustrato de envoltura de bienes para la
industria del mueble, paletas y contenedores, molduras de interior y
carpintería mecánica, productos ornamentales tales como cenadores,
contraventanas, y panelado de paredes y sistemas de pared. Se
entenderá que se contemplan también otras numerosas aplicaciones,
aunque no se mencionen específicamente.
Claims (9)
1. Un método para preparar un producto
aglomerado de madera, que comprende las etapas de:
- -
- formar una matriz que comprende partículas de madera tratadas con aglutinante no curado;
- -
- poner dicha matriz en una cavidad de la prensa definida entre el primer y el segundo rodillos de prensado;
- -
- cerrar la cavidad de la prensa;
- -
- consolidar la matriz totalmente moviendo al menos uno del primer y segundo rodillos de prensado hacia el otro primer y segundo rodillos de prensado hasta una posición de prensado final;
- -
- suministrar una primera cantidad de vapor a la matriz a través de al menos un puerto de vapor en el primer rodillo de la prensa y purgar dicha primera cantidad de vapor desde la matriz a través de dicho al menos un puerto de vapor en dicho primer rodillo de la prensa, suministrando dicha primera cantidad de vapor a una presión y durante un periodo de tiempo y purgado de manera que el exceso de aire se purga desde la matriz; y
- -
- suministrar una segunda cantidad de vapor a la matriz a través de al menos un puerto de vapor en el primer rodillo de la prensa, suministrando la segunda cantidad de vapor a una temperatura y presión suficientes para curar el aglutinante.
2. El método de preparación de un producto
aglomerado de madera de acuerdo con la reivindicación 1 que
comprende adicionalmente las etapas de:
- -
- purgar el exceso de presión de la matriz antes de abrir la cavidad de la prensa; y
- -
- abrir la cavidad de la prensa.
3. El método de preparación de un producto
aglomerado de madera de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la primera cantidad de vapor se
suministra a una presión menor de 689,5 kPa (100 psi),
preferiblemente a una presión en un intervalo de 172,4 a 517,1 kPa
(25 a 75 psi).
4. El método de preparación de un producto
aglomerado de madera de acuerdo con al menos una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la primera
cantidad de vapor se suministra durante un periodo de 30 a 120
segundos.
5. El método de preparación de un producto
aglomerado de madera de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la segunda cantidad de vapor se
suministra a una presión mayor que una presión de la primera
cantidad de vapor.
6. El método de preparación de un producto
aglomerado de madera de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la segunda cantidad de vapor se
suministra a una presión igual a o mayor de 689,5 kPa (100 psi),
preferiblemente a una presión en un intervalo de 689,5 kPa a 1723,7
kPa (100 a 250 psi).
7. El método de preparación de un producto
aglomerado de madera de acuerdo con al menos una de las
reivindicaciones 1, 2 y 6, caracterizado porque la segunda
cantidad de vapor se suministra durante un periodo de 30 a 120
segundos.
8. El método de preparación de un producto
aglomerado de madera de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque el aglutinante es un aglutinante de
fenol formaldehído de curado lento, que tiene una alcalinidad menor
del 2,5% y un pH menor de 10 y porque la primera cantidad de vapor
se suministra a una presión en el intervalo de 172,4 a 517,1 kPa
(25 a 75 psi) y durante un periodo de tiempo en el intervalo de 30 a
120 segundos, y porque la segunda cantidad de vapor se suministra a
una presión en el intervalo de 689,5 a 1723,7 kPa (100 a 250
psi).
9. El método de preparación de un producto
aglomerado de madera de acuerdo con al menos una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo
rodillo de la prensa no tiene puertos de inyección de vapor para
suministrar o purgar vapor.
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