ES2632426T3 - Paneles a base de madera, método para su fabricación y su uso - Google Patents

Paneles a base de madera, método para su fabricación y su uso Download PDF

Info

Publication number
ES2632426T3
ES2632426T3 ES13194476.1T ES13194476T ES2632426T3 ES 2632426 T3 ES2632426 T3 ES 2632426T3 ES 13194476 T ES13194476 T ES 13194476T ES 2632426 T3 ES2632426 T3 ES 2632426T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
wood
mineral binder
particles
materials
binder composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13194476.1T
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Dr. Welling
Ali Dr. Shalbafan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Swiss Krono Tec AG
Original Assignee
Swiss Krono Tec AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Swiss Krono Tec AG filed Critical Swiss Krono Tec AG
Application granted granted Critical
Publication of ES2632426T3 publication Critical patent/ES2632426T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/002—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres characterised by the type of binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1055—Coating or impregnating with inorganic materials
    • C04B20/1077—Cements, e.g. waterglass
    • C04B20/1081—Mineral polymers, e.g. geopolymers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/10—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00612—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as one or more layers of a layered structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Abstract

Un proceso para la fabricación de un panel a base de madera que comprende las siguientes etapas: a) resinar por pulverización partículas de madera con una composición de aglomerante mineral; b) proporcionar al menos una capa de las partículas de madera resinadas, c) compactar la plancha de partículas dispersadas/aglomerante mineral en una prensa caliente a una temperatura de la prensa en el intervalo de 81 a 220 °C, d) opcionalmente, endurecer/curar por medio de calor los paneles compuestos de partículas de madera/aglomerante mineral prensados planos, e) opcionalmente, además, curar y estabilizar posteriormente los tableros compuestos de partículas de madera/aglomerante mineral, en el que la composición de aglomerante mineral utilizada en la etapa a) comprende al menos un material de vidrio soluble seleccionado de silicato de sodio (Na2SiO3), silicato de potasio (K2SiO3), silicato de litio (Li2SiO3) y/o una mezcla de los mismos, al menos una base química, preferiblemente seleccionada de hidróxido de sodio (NaOH) e hidróxido de potasio (KOH) y/o una mezcla de los mismos, agua o agua destilada, al menos un polvo de aluminosilicato que tiene aluminio y silicio como componentes principales, preferiblemente seleccionado de micropolvo de escoria, cenizas volantes, cenizas de lodos de la fabricación de papel, humo de sílice, minerales a base de caolín (por ejemplo, metacaolín), minerales a base de silicato de calcio, minerales a base de aluminato de calcio, arcilla plastificada y triturada, ceniza de esquisto bituminoso y/o una mezcla de estos materiales; en el que las partículas de madera se resinan por pulverización con la composición de aglomerante mineral, y en el que · el contenido de sólidos final de la composición de aglomerante mineral varía en el intervalo del 40-85 % (p/p); y · la relación en peso de la composición de aglomerante mineral está en el intervalo del 10 al 30 % basado en la masa seca de los materiales de madera.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Paneles a base de madera, metodo para su fabricacion y su uso
La invencion se refiere a un proceso para la preparacion de un panel a base de madera que comprende las etapas de resinar laminillas de madera, chapas, virutas, partlculas, polvos y fibras con un aglomerante mineral y el subsiguiente proceso de fabricacion de paneles a base de madera.
Aproximadamente se producen anualmente en Alemania 6 millones de m3 de tableros aglomerados (PB), 4 millones de m3 de tableros de fibra de densidad media (MDF)/tableros de fibra de alta densidad (HDF), 1,5 millones de m3 de tableros de virutas orientadas (OSB), as! como otros diversos materiales de construccion altamente especializados a base de madera. Actualmente, para la production de estos materiales a base de madera, se utilizan principalmente aglomerantes basados en fuentes de carbono organico fosil, tales como petroleo, gas, carbon y recientemente materias primas renovables. Estas fuentes fosiles de carbono organico no solo se utilizan como materias primas qulmicas, sino que siguen siendo los principales vectores de energla. Los precios de estos aglomerantes organicos han aumentado continuamente en los ultimos anos debido al continuo aumento de los costos de los vectores de energla fosil. En la actualidad, los precios de los aglomerantes representan aproximadamente el 30-40 % de los costos de los materiales de madera y, por lo tanto, los precios de los productos de paneles de madera estan directamente relacionados con los fluctuantes precios de mercado de los combustibles fosiles.
Se pueden producir diferentes productos con virutas y/o partlculas de madera. Tales productos de paneles a base de madera son, por ejemplo, tableros aglomerados (PB), tableros de fibra (FB) y paneles estructurales como perfiles de astillas orientadas (OSL), perfiles de astillas paralelas (PSL), perfiles de madera laminada (LSL) y tableros de virutas orientadas (OSB).
El tablero de virutas orientadas (OSB), por ejemplo, es un tablero fabricado en forma de plancha a partir de virutas, copos u obleas cortados a partir de trozos redondos de madera de pequeno diametro y unidos con un aglomerante adecuado en presencia de calor y presion.
El tablero de virutas orientadas consiste en varias capas de virutas tambien conocido como plancha de virutas. Las capas exteriores o superficiales estan formadas por virutas alineadas en la direction del tablero mas larga y generalmente representan aproximadamente el 55 % del peso total del tablero. Las capas internas o de nucleo consisten en virutas cruzadas o alineadas aleatoriamente y representan el equilibrio de aproximadamente el 45 % del peso del tablero. Una vez que se ha formado la plancha, por ej., que todas las capas se han juntado, se somete a intenso calor y presion para convertirse en una placa maestra que posteriormente se corta a medida.
La resistencia de los tableros de virutas orientadas proviene principalmente de la fibra de madera ininterrumpida, el entretejido de las virutas largas y el grado de orientation de las virutas. Los aglomerantes de resina adecuados se combinan con las virutas para proporcionar las propiedades mecanicas y la resistencia a la humedad del tablero deseadas.
Los tableros de virutas orientadas que se preparan comercialmente en el momento comprenden una capa central de virutas de madera combinadas con una composition adhesiva, cubierta por capas de dos superficiales de virutas de madera combinadas con otra composicion adhesiva. Las virutas en el OSB tienen generalmente las siguientes dimensiones; longitud entre 5 y 150 mm, ancho entre 1 y 50 mm y espesor entre 0,1 y 2 mm. El nucleo puede representar entre el 10 y el 90 % en peso del OSB, preferiblemente entre el 40 y el 70 % del OSB. La composicion adhesiva de la capa de nucleo del OSB conocido comprende 2-8 % en peso (resina seca/madera seca) de un metilen difenil diisocianato polimerico (pMDI) o una resina de fenol formaldehldo (PF). La composicion adhesiva en las capas superficiales comprende una resina de melamina-urea-formaldehldo (MUF) y puede comprender tambien una pequena cantidad de fenol o una resina de fenol formaldehldo o resina pMDI con un agente de liberation anadido a la misma. Las capas superficiales tienen un contenido de resina generalmente de 9-12 % en peso de resina seca/madera seca para MUF y generalmente de 2-6 % en peso de resina seca/madera seca para PF. Como son practicas comunes, los adhesivos en un OSB preparado estan al menos parcialmente curados, preferiblemente completamente curados. Es una desventaja de los oSb conocidos la necesidad de una cantidad relativamente alta de resina basada en fuentes de carbono organico, en particular en las capas superficiales, con el fin de asegurar que se cumplen los requisitos de la norma de calidad.
La fabricacion de materiales compuestos moldeados por compresion a partir de una mezcla de astillas o fibras de madera y un aglomerante de poliisocianato es bien conocida. Los aglomerantes de isocianato son excelentes adhesivos para las astillas o fibras de madera, pero requieren el uso de altas temperaturas de prensado durante la fabricacion de los tableros compuestos a partir de estos sustratos particulados lignocelulosicos. A menudo se necesitan temperaturas de presion superiores a 200 °C, a menudo tan altas como 220 °C o incluso mayores, para conseguir un curado eficaz del adhesivo en un periodo de tiempo razonable. Hay una compensation entre la temperatura de la prensa y el tiempo de residencia en la prensa. Las temperaturas mas bajas de la prensa equivalen generalmente a tiempos de residencia mas largos. Los tiempos de residencia mas largos son indeseables en la industria porque reducen el rendimiento del proceso de fabricacion. Las altas temperaturas de la prensa requieren mas energla y a menudo causan cantidades indeseables de emisiones de COV (compuestos organicos volatiles) del sustrato durante el prensado. Ademas, las altas temperaturas causan a menudo dano termico a los tableros compuestos, y, en algunas circunstancias, incluso incendios en la prensa. Los altos requerimientos de calor tienden
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
a conducir el contenido de humedad del producto final (tablero) a niveles indeseablemente bajos.
Durante muchos anos los productos de tableros de fibra han sido fabricados a partir de madera o sustratos agricolas utilizando varios adhesivos. Las resinas a base de formaldehldo tales como fenol formaldehldo (PF), urea formaldehldo (UF) y melamina formaldehldo (MF) son extremadamente comunes y se usan para diferentes propositos tales como la fabricacion de paneles de carcasas y muebles tales como paneles de fibra de densidad media (MDF), tableros de virutas orientadas (OSB), madera contrachapada y tableros aglomerados (PB). Los problemas asociados a la toxicidad del formaldehldo han llevado a las autoridades reguladoras a exigir la reduction de las emisiones de formaldehldo.
El uso de aglomerantes minerales ya es conocido en la tecnica. Los tableros de partlculas de cemento y tableros de fibra, as! como los tableros de fibra unidos por yeso se estan usando durante decadas, pero han sido reemplazados en los ultimos anos por materiales de madera unidos por MDI (metilen difenil diisocianato) resistentes a la intemperie. Los metodos que se han utilizado previamente para la production de compuestos de madera unidos por minerales se basan en la formation de estructuras cristalinas (mineralization) en relation con la intercalation del agua de constitution. El curado subsiguiente es relativamente lento a bajas temperaturas. El exceso de agua debe ser expulsado despues del curado de los paneles producidos, que es un proceso que consume mucha energla.
Los materiales de geopollmero (tambien conocidos como materiales de aluminosilicato activados con alcali y/o pollmero mineral) son pollmeros inorganicos sintetizados por reaction de una solution de silicato fuertemente alcalina y una fuente de aluminosilicato a una temperatura proxima a la ambiente. La reaccion da lugar a un material que presenta caracterlsticas de fraguado y de endurecimiento rapido. Los geopollmeros han sido investigados para su uso en una serie de aplicaciones, incluyendo el uso como nuevos sistemas de cementation dentro de la industria de la construction, como materiales refractarios y como encapsulantes para corrientes de desechos peligrosos y radiactivos. La caracterizacion estructural de los geopollmeros revela que estos materiales no presentan un orden de largo alcance y son, por tanto, amorfos frente a los rayos X. Se basan en un armazon de aluminosilicato en el que el aluminio esta principalmente en coordination tetraedrica y el silicio tiene varias geometrlas de coordination. Un cation, comunmente sodio o potasio, proporciona el equilibrio de carga. Las unidades estructurales incluyen sialato [- Si-O-Al-O-], sialato siloxo [-Si-O-Al-O-Si-O-] y sialato disiloxo [-Si-O-AI-O-Si-O-Si-O-].
AL BAKRI A.M.M et al. en “Feasibility of producing wood fibre-reinforced geopolymer composites (WFRGC)” en ADVANCED MATERIALS RESEARCH; ADVANCED MATERIALS ENGINEERING AND TECHNOLOGY: ARTICULOS REVISADOS POR EXPERTOS SELECCIONADOS DE LA CONFERENCIA INTERNACIONAL DE 2012 SOBRE INGENIERIA Y TECNOLOGIA DE MATERIALES AVANZADOS (ICAMET 2012), TRANS TECH PUBLICATIONS LTD, CH; PENANG, vol. 626, 1 de enero de 2012 (2012-01-01), paginas 918-925 divulgan una composition para fabricar un cuerpo compuesto que comprende un aglomerante de geopollmero y fibras de madera donde el aglomerante de geopollmero, que comprende vidrio soluble, seleccionado de silicato de sodio, una base qulmica (NaOH), agua y al menos un aluminosilicato seleccionado de cenizas volantes. El activador alcalino se diluye primero para obtener una concentration de 12 M, se anade silicato de sodio, se anade ceniza volante y se anaden fibras de madera. El documento DE2636313A1 divulga un panel hecho de una composicion que comprende un aglomerante mineral y fibras de madera. En los ejemplos 3, 6 y 8 se desvela una composicion que comprende vidrio soluble, seleccionado de silicato de sodio, una base qulmica (NaOH), agua y virutas de madera, donde mediante el afeitado de la madera se resinan dentro de la mezcla, mezclando (ejemplos 3 y 8 ) y pulverizando (ejemplo 6). La composicion del ejemplo 1 se conforma en paneles y se moldea con aplicacion de calor en una prensa caliente a 175 °C. El panel tiene una densidad de 714 kg/m3. El documento WO 86/01766 A1 divulga un material compuesto de madera resistente al fuego fabricado a partir de una composicion que comprende un aglomerante mineral y fibras de madera. En los ejemplos 1-4 se divulgan composiciones aglomerantes minerales que comprenden vidrio soluble, seleccionado de vidrio soluble de sodio, una base qulmica (NaOH), agua, al menos un aluminosilicato, seleccionado de escorias de alto horno finamente divididas y partlculas de madera, tales como astillas de madera, fibras de madera, serrln, lana de madera, etc., los cuales se mezclan con la composicion de aglomerante mineral y se fabrican en tableros. Las composiciones se depositan como capas sobre la cinta transportadora de placas y finalmente se prensan a 135-140 °C. Los tableros tienen densidades de aproximadamente 1200 kg/m3. El documento US2012/237784A1 divulga un tablero inorganico hecho de una composicion que comprende un aglomerante mineral, un agente de agregacion elegido entre polialilamina, resinas de anilina, etc. y 1-30 % en peso de fibras de refuerzo de madera. El material de madera se cubre con el agente de agregacion y este se cubre con el aglomerante de aluminosilicato. La composicion de aglomerante mineral comprende vidrio soluble, seleccionado de silicato de sodio, una base qulmica (KOH), agua, al menos un aluminosilicato, seleccionado de cenizas volantes y partlculas de madera. Las partlculas de madera se esparcen sobre un carton en un molde y se mezclan primero con el agente de agregacion y luego con los componentes minerales aglomerantes. La mezcla se endurece en el molde a 80 °C, seguido de autoclave a 160 °C. El documento US2008/185749A1 divulga un panel de material compuesto ligero que incluye una mezcla de revestimiento fibroso no tejido que comprende mas del 50 % en peso de fibras sinteticas y un geopollmero dispuesto sobre o dentro del revestimiento fibroso para impartir rigidez. La composicion de aglomerante mineral es una solucion de precursor geopolimerico que comprende vidrio soluble, seleccionado de silicato de potasio o de sodio, una base qulmica (KOH), agua y al menos un aluminosilicato, seleccionado de metacaolln. La solucion de precursor de geopollmero esta recubierta o impregnada sobre el revestimiento fibroso no tejido sobre uno o ambos lados del revestimiento
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
fibroso no tejido para entrar en contacto con las regiones del revestimiento. Esto puede hacerse por cualquier tecnica de aplicacion conocida en la tecnica: inmersion, recubrimiento de volteo, recubrimiento de ranuras, pulverization, etc.
Gran parte del interes se ha centrado en los tipos de fuentes de aluminosilicato que se pueden utilizar con exito en la reaction de geopolimerizacion. Se han investigado minerales naturales, como arcillas y piedra pomez, as! como desechos industriales como cenizas volantes y escorias. Hay una ventaja considerable en poder utilizar los ultimos tipos de materiales de desecho y se ha dedicado mucho esfuerzo a desarrollar geopollmeros sintetizados a partir de las cenizas volantes obtenidas como subproducto de la combustion del carbon.
Los problemas tecnicos asociados a la fabrication de materiales a base de madera que utilizan aglomerantes minerales convencionales se resuelven en gran parte. Sin embargo, su alto peso y el agua contenida en los tableros en el momento de la fabricacion son los principales problemas en la production de materiales a base de madera unidos por minerales. El uso de altas temperaturas para el secado de los paneles y para acortar el tiempo de secado no es adecuado, porque no solo el exceso de agua, sino tambien el agua de constitution serlan expulsados de las estructuras cristalinas, lo que conducirla en ultima instancia a una perdida de resistencia de los paneles.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invention es superar las desventajas de los aglomerantes organicos y/o minerales convencionales utilizados en la produccion de paneles a base de madera.
Descripcion de la invencion
El objetivo de la invencion se consigue mediante un proceso de acuerdo con la revindication 1, que comprende el uso de una composition de aglomerante mineral, que se denomina geopollmero y que es adecuada para su uso como aglomerante mineral para paneles a base de madera. Los geopollmeros son conocidos en la tecnica desde hace mucho tiempo. Sin embargo, su uso no ha sido descrito ni probado previamente para la produccion de aglomerantes para paneles de madera.
El geopollmero es un aglomerante producido por la activation de los materiales en polvo de aluminosilicato con la solution alcalina. La no inflamabilidad y la no combustibilidad son los dos principales criterios de este tipo de aglomerante. La reaccion del aglomerante implica la lixiviacion del SiO4 y AlO4 debido a la solucion alcalina con alto contenido de hidroxido de sodio o de potasio y del silicato de sodio o de potasio resultante. Mediante la elimination del agua, el SiO4 tetraedrico y el AlO4 se unen entre si y forman un nuevo precursor de pollmero. La composicion variable de los materiales utilizados para producir el aglomerante puede afectar significativamente a la caracterlstica geopollmera final. Un objeto de la presente invencion era investigar la idoneidad de estos tipos de aglomerantes para producir diferentes tipos de paneles a base de madera (PB, MDF, OSB, etc.) que todavla no se han probado hasta el momento y tambien para caracterizar las propiedades del panel.
Cuando se utiliza la composicion de aglomerante mineral de acuerdo con la invencion, las altas temperaturas, que se aplican durante la operation de prensado, afectan positivamente al endurecimiento del aglomerante mineral. Debido a la naturaleza especial de la reaccion qulmica durante el curado, no se ha encontrado una estructura cristalina tlpica con intercalation del agua de constitucion. En cambio, se forma una especie de pollmero mineral. En los materiales de madera unidos por minerales producidos anteriormente, la madera se ha utilizado mas bien como relleno y para la mejora estructural. Los paneles unidos por minerales tenlan una densidad de 1000-1500 kg/m3 en comparacion con los materiales convencionales a base de madera (550-850 kg/m3) y por lo tanto eran de un peso elevado. Mediante el uso de la composicion de aglomerante mineral y los procesos de la invencion, la densidad de los paneles a base de madera unidos a minerales puede reducirse. Adecuadamente, la densidad de los paneles a base de madera unidos a minerales puede reducirse al intervalo de 550-1300 kg/m3. Preferiblemente, la densidad de paneles a base de madera unidos a minerales puede reducirse al intervalo de 550-1150 kg/m3, mas preferiblemente al intervalo de 550-1000 kg/m3. Lo mas preferiblemente, la densidad de los paneles a base de madera unidos a minerales puede reducirse a la de los paneles producidos convencionalmente, es decir (550-850 kg/m3). En una realization aun mas preferida, la densidad de los paneles a base de madera unidos a minerales puede reducirse al intervalo de 550-650 kg/m3.
El proceso para la produccion de la composicion de aglomerante mineral se puede describir generalmente como sigue: Al menos 1 componente de origen mineral se mezcla en polvo con un iniciador de la reaccion llquido. Esto da como resultado una mezcla viscosa pulverizable que se puede pulverizar sobre laminillas de madera, chapas, virutas, partlculas, polvos y fibras usando procesos similares establecidos como para los aglomerantes convencionales que se utilizaran en la fabricacion de paneles a base de madera. Las laminas de madera, chapas, virutas, partlculas, polvos y fibras se resinan con la composicion de aglomerante mineral de acuerdo con la invencion. Las partlculas de madera as! encoladas estan ligeramente humedecidas, lo que es una gran ventaja del proceso de acuerdo con la presente invencion. Las partlculas de madera resinadas (es decir, encoladas) pueden entonces extenderse en dispositivos de dispersion convencionales para formar una plancha que puede ser prensada para obtener materiales a base de madera unidos a minerales usando una prensa caliente convencional.
“Resinacion” en el contexto de la presente invencion significa el tratamiento de partlculas de madera, tales como
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
laminillas, chapas, virutas, polvos y fibras, con el aglomerante mineral de la invencion. El tratamiento se realiza preferiblemente por medio de pulverizacion.
Las “partlculas de madera resinadas” son partlculas de madera, tales como laminillas, chapas, virutas, polvos y fibras, que han sido tratadas con el aglomerante mineral de la invencion, preferiblemente por pulverizacion.
Los aglomerantes alternativos, que son independientes de los precios del petroleo y del gas, aliviarlan la industria maderera, se estabilizarlan los costos de produccion de los productos madereros y se podrla asegurar el uso de la madera en este campo a largo plazo.
Las caracterlsticas especiales de la composicion mineral aglomerante deben tenerse en cuenta durante el proceso de prensado. Esto puede dar como resultado procesos de prensado especlficos, que han de adaptarse al tipo de aglomerante mineral utilizado, en el que dichos procesos de prensado especlficos se caracterizan por variaciones de temperatura y presion en el tiempo en la prensa caliente. En comparacion con los aglomerantes minerales utilizados anteriormente, la principal ventaja de las composiciones aglomerantes de la invencion es que el contenido de agua en el aglomerante pulverizable es tan bajo que se puede evitar en gran medida el secado despues del curado en la prensa en caliente.
El aglomerante mineral comprende diferentes materiales que pueden clasificarse en 4 grupos: Grupo A, Grupo B, Grupo C y Grupo D.
Grupo A:
Los materiales denominados “Vidrio soluble o Cristal llquido” pertenecen a este grupo. Silicato de sodio (Na2SiO3), silicato de potasio (K2SiO3), silicato de litio (Li2SiO3) y/o una mezcla entre ellos se utilizan como materiales en el grupo A.
Grupo B: Los materiales denominados “base qulmica” pertenecen a este grupo. Materiales adecuados de este grupo son por ejemplo NaOH, NaA^O3, Na2CO3, Na2SO4, Na2SO4, KOH, KAl2(OH)3 y Ca(OH)2. En una realizacion preferida de la invencion, se utilizan hidroxido de sodio (NaOH) e hidroxido de potasio (KOH) y/o una mezcla entre ellos como el grupo de materiales B.
Grupo C:
En este grupo solamente esta comprendida el agua o el agua destilada. Se utiliza agua para controlar el contenido de solidos final del aglomerante y para hacer una solucion/emulsion de otros componentes.
Grupo D:
Los materiales denominados “polvo de aluminosilicato” que tienen el aluminio y el silicio como componentes principales por ej., micropolvo de escoria, cenizas volantes, cenizas de lodos de la fabricacion de papel, sllice de humo, minerales a base de caolln (por ej., metacaolln), minerales de silicato de calcio, minerales a base de aluminato de calcio, arcilla plastificada y triturada, ceniza de esquisto bituminoso y/o una mezcla de estos materiales con diferentes relaciones entre ellos son materiales clasificados en este grupo.
Opcionalmente, los aglomerantes minerales pueden usarse en combinacion con materiales adicionales con el fin de modificar o adaptar adicionalmente los rendimientos y las propiedades del aglomerante. Dichos materiales adicionales son materiales convencionales que se utilizan actualmente en la industria de la madera para producir paneles a base de madera y se pueden seleccionar entre aglomerantes y aditivos convencionales para mejorar los rendimientos del aglomerante.
Los aglomerantes convencionales adecuados son, por ejemplo, urea-formaldehldo, fenol-formaldehldo, melamina- formaldehldo, melamina-urea-formaldehldo, metilen difenil diisocianato (MDI) y MDI polimerico y materiales a base de tanino.
Los aditivos adecuados para mejorar los rendimientos del aglomerante son, por ejemplo, materiales organicos y/o inorganicos tales como poli(alcohol vinllico), polietilenglicol, acido poliacrllico, acido poliacrllico de sodio, polivinil butiral, poli(estireno-co-anhldrido)maleico, dextrano, gelatina y carboximetilcelulosa, latex acuoso, silicato de ester etllico, silanos, epoxidos, diferentes tipos de repelentes de agua y endurecedores utilizados para materiales del grupo A, diferentes tipos de materiales tampon (para controlar el valor de pH del aglomerante) y diferentes tipos de lignina (por ejemplo, organosolv lignina, amino lignina, etc.).
Estos materiales pueden anadirse directamente a la mezcla de aglomerante final o bien disolverse en primer lugar en el agua y luego anadirse en cualquier momento de la preparacion de aglomerante o pulverizarse sobre las partlculas de madera antes, durante o despues de que el aglomerante de geopollmero haya sido aplicado a las partlculas.
En una realizacion preferida de la composicion de aglomerante mineral usada en la presente invencion, se disuelve al menos un material del Grupo B en agua (Grupo C), se anade al menos un material del Grupo A y ademas, al
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
menos un material del Grupo D se anade a esta solucion.
Opcionalmente, se puede anadir al menos un material adicional como se ha enumerado anteriormente a las soluciones con el fin de modificar o adaptar adicionalmente el rendimiento y las propiedades del aglomerante.
Dependiendo del tipo y cantidad de los materiales a utilizar para la preparacion de aglomerante mineral (del grupo A, B, C y D), pueden aplicarse diferentes relaciones de peso entre los materiales que influyen significativamente en los rendimientos del aglomerante.
En el grupo A, la relacion en peso del SiO2/Na2O o SiO2/K2O o SiO2/Li2O y/o una mezcla entre ellos puede variarse en el intervalo de 0,1-5, preferiblemente 1-4,5, mas preferiblemente 1,5 - 4 o 2 - 3,5, lo mas preferiblemente 2,5 - 3,3.
La relacion en peso entre la parte solida del vidrio soluble (SiO2 + Na2O o SiO2 + K2O o SiO2 + U2O) y el hidroxido de sodio y/o el hidroxido de potasio se puede variar entre 0,1 - 2 preferiblemente entre 0,5 - 1,66, mas preferiblemente entre 0,66 - 1,5, lo mas preferiblemente entre 0,83 - 1,33.
La relacion entre la solucion alcalina (grupo A + grupo B + grupo C) y el polvo de aluminosilicato (grupo D) se puede variar en el intervalo de 0,51 - 2, preferiblemente en el intervalo de 0,66 - 1,8, mas preferiblemente en el intervalo de 0,83 - 1,6, lo mas preferiblemente en el intervalo de 1 - 1,33.
El contenido en solidos final de la composicion de aglomerante mineral puede variarse en el intervalo de 40-85 % en masa (p/p), preferiblemente en el intervalo de 45-80 % (p/p), mas preferiblemente en el intervalo de 50- 75 % (p/p), lo mas preferiblemente en el intervalo de 55-70 % (p/p).
La proporcion entre Si/Al (silicio/aluminio) en la composicion mineral aglomerante final puede variarse en el intervalo de 1/1 <Si/Al <50/1. Los intervalos preferidos de la relacion de Si/Al (silicio/aluminio) en la formulacion de aglomerante mineral final de acuerdo con la invencion son por ejemplo 1/1, 3/1, 5/1, 10/1, 15/1, 20/1, 25/1, 30/1, 35/1,40/1 y 45/1.
Un metodo general para preparar el aglomerante mineral se puede describir como sigue: el hidroxido de sodio y/o el hidroxido de potasio se disuelven en primer lugar en agua. La cantidad de agua depende del contenido final de solidos del aglomerante. Justo despues de la disolucion de NaOH y/o KOH, se anade la cantidad apropiada de vidrio soluble segun la receta y se mezcla en la solucion acuosa. Esta mezcla se debe enfriar hasta aproximadamente 15 - 40 °C (temperatura ambiente) debido a la reaccion exotermica de la disolucion de NaOH y/o KOH en el agua.
El polvo de aluminosilicato (grupo D) se anade gradualmente a la solucion alcalina preparada (solucion activadora) y se mezcla con un mezclador. La mezcla se realiza hasta que se ha conseguido el mezclado completo de los ingredientes. La relacion en peso de todos los ingredientes depende de la aplicacion deseada del aglomerante y los intervalos permitidos son como se menciono anteriormente.
Dependiendo de las caracterlsticas deseadas del aglomerante y/o para una mejor procesabilidad, los materiales adicionales mencionados anteriormente se pueden anadir durante la preparacion del aglomerante.
De acuerdo con la presente invencion, la composicion de aglomerante mineral se utiliza en la fabrication de paneles a base de madera. Un proceso general de fabricacion de paneles a base de madera que utiliza el aglomerante mineral de la invencion se puede describir como sigue: el aglomerante mineral preparado se aplica sobre las partlculas de madera, fibras, virutas, polvo o cualquier otro material lenoso o lignoceluloso o residuos agricolas usados en las industrias de paneles a base de madera. Preferiblemente, la aplicacion del aglomerante mineral preparado se realiza en una unidad mezcladora mediante pulverization, preferiblemente sobre una corriente continua de partlculas en una unidad de mezcla en la que las partlculas individuales se mezclan mediante agitation mecanica o en flujos de gas turbulento. Las partlculas de madera as! encoladas estan solo ligeramente humedecidas, lo cual es una ventaja principal del proceso de fabricacion de acuerdo con la presente invencion en comparacion con los metodos convencionales para fabricar tableros unidos a minerales.
El material de madera, que se resina con el aglomerante mineral, se forma a continuation en una o mas capas, opcionalmente resinadas de nuevo con el mismo o con porcentajes diferentes del aglomerante geopollmero de la invencion y se prensa en caliente mediante una prensa de una sola abertura, multiabertura o en una prensa continua o cillndrica. El aglomerante mineral de la invencion puede estar comprendido en todo el sistema de paneles, es decir, en todas las capas de los paneles, o como alternativa en al menos una capa separada de los paneles, la cual puede comprender ademas al menos un material adicional como un aglomerante convencional, tal como urea- formaldehldo, fenol-formaldehldo, melamina-formaldehldo, melamina-urea-formaldehldo, metilen difenil diisocianato (MDI) o MDI polimerico o un material a base de tanino y/o un aditivo seleccionado de materiales organicos y/o inorganicos como poli(alcohol vinllico), polietilenglicol, acido poliacrllico, acido poliacrllico de sodio, polivinil butiral, anhldrido de poliestireno-co-maleico, dextrano, gelatina y carboximetilcelulosa, latex acuoso, silicato de ester etllico, silanos, epoxidos, diferentes tipos de repelentes de agua y endurecedores, diferentes tipos de materiales tampon y/o diferentes tipos de lignina (por ejemplo, organosolv lignina, amino lignina, etc.).
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
La temperatura de prensado utilizada para fabricar los paneles se puede variar entre 81 - 220 °C. Adecuadamente, se pueden aplicar procesos adicionales a los paneles prensados, que mejoran las propiedades de los paneles y/o el rendimiento del aglomerante mineral de la invention. Tales procesos adicionales son, por ejemplo, un apilamiento en caliente o el almacenamiento de los paneles en una camara caliente con una temperatura que oscila de 30 °C - 150 °C durante un tiempo deseado.
Un proceso particular para la fabrication de un panel a base de madera de acuerdo con la invencion comprende las siguientes etapas:
a) resinar las partlculas de madera con al menos un aglomerante mineral de la invencion, preferentemente por pulverization;
b) proporcionar al menos una capa de partlculas de madera,
c) compactar la plancha de partlculas dispersadas/aglomerante mineral en una prensa, preferiblemente una prensa caliente,
d) opcionalmente endurecer/curar los paneles compuestos de partlculas de madera/aglomerante mineral prensados planos por medio de calor, por ej., en una prensa,
e) opcionalmente curar y estabilizar posteriormente los tableros compuestos de partlculas de madera/aglomerante mineral, por ej., por almacenamiento en una estrella de refrigeration, en una camara caliente o en un proceso de apilamiento en caliente.
La cohesion de las partlculas de madera en el proceso de fabricacion de paneles a base de madera se consigue adecuadamente por medio del aglomerante mineral de la invencion.
Las partlculas de madera, que forman el material de matriz de los paneles a base de madera, son preferiblemente capaces de triturarse y son, por ej., seleccionados de laminillas, chapas, virutas, partlculas, polvos y fibras y cualquier otro material de madera adecuado.
La relation en peso entre el aglomerante mineral utilizado en los paneles a base de madera esta preferiblemente en el intervalo de 15 - 30 % del aglomerante mineral basado en la masa seca de la madera.
En una realization preferida de la invencion, hay un activador de alcali usado para activar el aglomerante mineral en el proceso de fabricacion de los paneles a base de madera. Mas preferiblemente, se utilizan hidroxido de sodio (NaOH) y/o hidroxido de potasio (KOH) como activador alcalino en el proceso de fabricacion.
Por consiguiente, la invencion proporciona un proceso para la fabricacion de un panel a base de madera que comprende las siguientes etapas:
a) resinar las partlculas de madera con una composition de aglomerante mineral de la invencion por pulverizacion;
b) proporcionar al menos una capa de las partlculas de madera resinadas,
c) compactar la plancha de partlculas dispersadas/aglomerante mineral en una prensa caliente a una temperatura en el intervalo de 81 a 220 °C,
d) opcionalmente endurecer/curar los paneles compuestos de partlculas de madera/aglomerante mineral prensados planos por medio de calor,
e) opcionalmente curar y estabilizar posteriormente los tableros compuestos de partlculas de madera/aglomerante mineral,
en el que la composicion de aglomerante mineral utilizada en la etapa a) comprende
al menos un material de vidrio soluble seleccionado de silicato de sodio (Na2SiO3), silicato de potasio (K2SiO3), silicato de litio (Li2SiO3) y/o una mezcla de los mismos,
al menos una base qulmica, preferiblemente seleccionada de hidroxido de sodio (NaOH) e hidroxido de potasio (KOH) y/o una mezcla de los mismos,
agua o agua destilada,
al menos un polvo de aluminosilicato que tiene aluminio y silicio como componentes principales, preferiblemente seleccionado de micropolvo de escoria, cenizas volantes, cenizas de lodos de la fabricacion de papel, humo de sllice, minerales a base de caolln (por ejemplo metacaolln), minerales a base de silicato de calcio, minerales a base de aluminato de calcio, arcilla plastificada y triturada, ceniza de esquisto bituminoso y/o una mezcla de estos materiales;
y en el que
• el contenido de solidos final de la composicion de aglomerante mineral varla en el intervalo de 40-85 % (p/p) y
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
• la relacion en peso de la composicion de aglomerante mineral esta en el intervalo de 10 a 30 % basado en la masa seca de los materiales de madera.
El panel a base de madera utilizado en el proceso de la invencion consiste en al menos una capa, preferiblemente dos, tres o mas capas, en el que el aglomerante mineral puede estar comprendido preferiblemente en todo el panel a base de madera. En una realizacion preferida adicional, el aglomerante mineral esta comprendido en al menos una capa separada del panel a base de madera y en el que al menos otro material puede estar comprendido en al menos otra capa.
El proceso de la invencion es adecuado para la fabrication de cualquier tipo de paneles a base de madera, en particular tableros de fibras de madera, tableros de partlculas o tableros de virutas orientadas (OSB), preferiblemente tableros de fibras de densidad media (MDF) o tableros de fibras de alta densidad (HDF).
El proceso de la invencion puede realizarse como un proceso discontinuo o de una manera continua. En una realizacion preferida, el proceso de la invencion esta disenado de tal manera que los paneles a base de madera se producen como paneles sin fin. Con el fin de conseguir la production de paneles sin fin, la etapa de compactacion de las planchas de partlculas dispersadas/aglutinante mineral se realiza usando una prensa de trabajo continuo, por ej., una prensa que tiene dos placas de prensa en movimiento continuo. Dicha prensa es preferiblemente una prensa caliente. Si se producen paneles sin fin, el proceso de la invencion comprende adecuadamente la etapa adicional de cortar el panel sin fin en tableros a base de madera de dimensiones fijas, por ej., longitud y/o anchura fijas.
La presente invencion se refiere ademas a un panel a base de madera, que se puede obtener mediante el proceso de fabricacion de acuerdo con la invencion.
En otra realizacion, la presente invencion proporciona un panel a base de madera que comprende partlculas de madera como material de matriz y un aglomerante mineral, que comprende:
al menos un material de vidrio soluble seleccionado de silicato de sodio (Na2SiO3), silicato de potasio (K2SiO3), silicato de litio (Li2SiO3) y/o una mezcla de los mismos,
al menos una base qulmica, preferiblemente seleccionada de hidroxido de sodio (NaOH) e hidroxido de potasio (KOH) y/o una mezcla de los mismos,
agua o agua destilada y
al menos un polvo de aluminosilicato que tiene aluminio y silicio como componentes principales, preferiblemente seleccionado de micropolvo de escoria, cenizas volantes, cenizas de lodos de la fabricacion de papel, humo de sllice, minerales a base de caolln (por ejemplo metacaolln), minerales a base de silicato de calcio, minerales a base de aluminato de calcio arcilla plastificada y triturada, ceniza de esquisto bituminoso y/o una mezcla de estos materiales
en el que la cohesion de las partlculas de madera se logra mediante el aglomerante mineral.
Opcionalmente, el aglomerante mineral en los paneles a base de madera puede comprender ademas al menos un material adicional como un aglomerante convencional, tal como urea-formaldehldo, fenol-formaldehldo, melamina- formaldehldo, melamina-urea-formaldehldo, metilen difenil diisocianato (MDI) o MDI polimerico o un material a base de tanino y/o un aditivo seleccionado de materiales organicos y/o inorganicos tales como poli(alcohol vinllico), polietilenglicol, acido poliacrllico, acido poliacrllico de sodio, polivinil butiral, poli(estireno-co-anhldrido)maleico, dextrano, gelatina y carboximetilcelulosa, latex acuoso, silicato de ester etllico, silanos, epoxidos, diferentes tipos de repelentes de agua y endurecedores, diferentes tipos de materiales tampon y/o diferentes tipos de lignina (por ejemplo, lignina organosolv, amino lignina, etc.).
El panel a base de madera, que comprende el aglomerante mineral, puede ser cualquier tipo de paneles a base de madera, preferiblemente un tablero de fibra de madera, tablero aglomerado o un tablero de virutas orientadas (OSB), madera contrachapada o diferentes tipos de productos fabricados con madera, por ej., perfiles de madera microlaminada (LVL), tableros contralaminados (CLT), madera laminada encolada (GLT), etc., mas preferiblemente un tablero de virutas orientadas (OSB), tableros de fibra de densidad media (MDF) o tableros de fibra de alta densidad (HDF).
Los paneles a base de madera que comprenden el aglomerante mineral se utilizan adicionalmente de manera adecuada para la produccion de cualquier tipo de materiales de construction, especialmente para aplicaciones arquitectonicas, automotrices y de mobiliario para aplicaciones interiores o exteriores.
Para aplicaciones interiores, los paneles a base de madera que componen el mineral se utilizan para la fabricacion de, por ejemplo, paredes divisorias industriales para sonido y fuego, puertas resistentes al fuego, muebles incorporados, elementos estructurales laminados encolados, pavimentos en invernaderos, etc.
Para las aplicaciones exteriores, los paneles a base de madera que comprenden el aglomerante mineral se utilizan
para la fabricacion de, por ejemplo, carcasas prefabricadas y como revestimientos, terrazas, pisos, tejados, techos, sotanos, barreras acusticas, muros y vallas para jardines, barreras contra el fuego, etc.
La invencion se explicara adicionalmente con referencia a los ejemplos de trabajo que siguen a continuacion.
5
Ejemplos
Ejemplo 1: Formulacion del aglomerante mineral
10 Se disolvio primero NaOH o KOH en agua. Justo despues de la disolucion del NaOH o KOH, se anadio la cantidad apropiada de vidrio soluble segun la receta y se mezclo en la solucion acuosa. Esta mezcla se enfrio hasta temperatura ambiente debido a la reaccion exotermica de la disolucion de NaOH o KOH en el agua. A continuacion, se anadio gradualmente polvo de aluminosilicato a esta solucion alcalina preparada y se mezclo con un mezclador hasta que se alcanzo la mezcla completa de los ingredientes. El tiempo de mezclado vario entre 1 min y 60 min, 15 dependiendo del tipo y cantidad de polvo de aluminosilicato utilizado.
Se han preparado las siguientes formulaciones del aglomerante mineral a modo de ejemplo.
Formulacion A
20
Componente
Relacion de peso
SiO2/Na2O
3,3
(SiO2 + Na2O) / NaOH
1,0
(SiO2 + Na2O + NaOH + agua) / metacaolln
1,33
Si/Al (silicio/aluminio)
1/1
El contenido de solidos final de esta formulacion de aglomerante mineral era 68 % (p/p).
Formulacion B
25
Componente
Relacion de peso
SiO2/K2O
1,9
(SiO2 + K2O) / KOH
0,66
(SiO2 + K2O + KOH + agua) / cenizas volantes
1,0
Si/Al (silicio/aluminio)
2/1
El contenido de solidos final de esta formulacion de aglomerante mineral era 75 % (p/p).
Formulacion C
30
Componente
Relacion de peso
SiO2/Li2O
2,5
(SiO2 + U2O) / KOH
1,33
(SiO2 + K2O + KOH + agua) / humo de sllice
0,66
Si/Al (silicio/aluminio)
5/1
El contenido de solidos final de esta formulacion de aglomerante mineral era 60 % (p/p).
Ejemplo 2: Preparacion de paneles a base de madera
35
2.1 Tableros aglomerados
Para la production de tableros de partlculas, se resinaron por pulverization partlculas de 0,3-2 mm de longitud con la formulacion A descrita en el Ejemplo 1 en una unidad mezcladora. Las partlculas as! resinadas se dispersaron 40 sobre un transportador giratorio para formar una primera capa externa de las virutas resinadas. De la misma manera, las partlculas de 3-10 mm de longitud se resinaron por pulverizacion con la formulacion A descrita en el Ejemplo 1 y se dispersaron sobre la primera capa externa para formar una capa central. Finalmente, se formo una segunda capa externa por dispersion de las partlculas de 0,3-2 mm de longitud, que se resinaron por pulverizacion con la formulacion A descrita en el Ejemplo 1, sobre la capa central. Las tres capas se compactaron hasta un
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
espesor de 20 mm en una prensa caliente a una temperatura de 150 °C. El panel de partlculas prensado plano resultante se corto posteriormente para obtener tableros aglomerados de un tamano de 2050 mm x 925 mm. Los paneles de partlculas se recogieron y se almacenaron para curado adicional en una camara caliente a 80 °C durante 3 horas.
La cantidad final del aglomerante mineral en estos tableros aglomerados era 30 % basado en la masa seca de los materiales de madera. Los tableros aglomerados tenlan una densidad de 680 kg/m3, que es comparable a la de los tableros de partlculas que se han producido usando materiales aglomerantes convencionales.
2.2 Tableros OSB
Para la production de tableros de virutas orientadas, se resinaron por pulverization virutas de 20 a 70 mm de longitud, anchura de 3 a 10 mm y espesor de 0,3 a 0,6 mm con la formulation B descrita en el Ejemplo 1 en una unidad de mezcla. Las virutas as! resinadas se dispersaron sobre un transportador giratorio. El panel OSB constaba de 4 capas. Para producir una primera capa externa, las virutas resinadas se dispersaron en direction longitudinal. A continuation, se formo una primera capa intermedia por dispersion de las virutas resinadas en direccion transversal sobre la primera capa externa, seguido por la formation de una segunda capa media con las virutas resinadas en direccion transversal. Finalmente, se formo una segunda capa externa dispersando las virutas resinadas de nuevo en direccion longitudinal sobre la segunda capa media previamente formada. Las cuatro capas se compactaron juntas hasta un grosor de 18 mm en una prensa caliente a una temperatura de 170 °C. El panel OSB prensado plano resultante se corto posteriormente para obtener tableros OSB con un tamano de 2500 mm x 1250 mm. Los tableros OSB se recogieron y almacenaron para curado adicional en una camara caliente a 80 °C durante 5 horas.
La cantidad final del aglomerante mineral en estos tableros de partlculas era 20 % basado en la masa seca de las virutas de madera. Los tableros OSB tenlan una densidad de 650 kg/m3, que es comparable a los tableros OSB que se han producido usando materiales aglomerantes convencionales.
2.3 Tableros de fibras
Para la produccion de tableros de fibras de densidad media (MDF), las virutas de aproximadamente 20 mm de longitud se calentaron adicionalmente para producir fibras de madera. Las fibras de madera se resinaron por pulverizacion con la formulacion C descrita en el Ejemplo 1 en una unidad de mezcla. Las fibras de madera as! resinadas se dispersaron sobre un transportador de cinta sin fin para formar dos capas de las fibras resinadas. Estas capas se compactaron juntas hasta un espesor de 10 mm en una prensa caliente a una temperatura de la prensa de 220 °C. El panel de partlculas prensadas plano resultante se corto posteriormente para obtener tableros MDF de un tamano de 2050 mm x 925 mm. Debido a la alta temperatura en la prensa caliente, no fue necesario realizar una etapa de curado adicional.
La cantidad final del aglomerante mineral en estos tableros MDF era del 25 % basado en la masa seca de los materiales de madera. Los tableros MDF tenlan una densidad de 700 kg/m3, que es comparable a la de los tableros MDF que se han producido usando materiales aglomerantes convencionales.
Ejemplo 3: Fabricacion de tableros aglomerados en un proceso por lotes
Se ha fabricado un tablero aglomerado de tres capas con las dimensiones de 600 mm x 400 mm x 19 mm usando un geopollmero como aglomerante. En los tableros aglomerados producidos, cada una de las capas superficiales era de 3 mm y, en consecuencia, la capa central tenia 13 mm de espesor. Se produjeron tres variaciones de panel (Panel A, Panel B, Panel C) a una temperatura de prensa de 130 °C. Se calculo que el factor de presion era de 20 s/mm.
Mas detalles sobre la variation del panel se muestran en la tabla siguiente.
Densidad (kg/m3) Contenido de resina (%) Solucion alcalina (gramos) Metacaolin (gramos)
Panel A
650 30 691 518
Panel B
650 50 984 737
Panel C
900 40 983 887
Para el panel A se mezclaron 691 gramos de solution alcalina consistente en agua de vidrio (346 gramos), hidroxido de potasio (152 gramos) y agua (193 gramos) con 518 gramos de metacaolin. Para el panel B y C, se utilizo la misma tendencia mencionada en la tabla. El proceso de mezclado se ha hecho utilizando un mezclador convencional. El tiempo de pulverizacion de la resina depende de la presion de aire utilizada y de la cantidad de resina utilizada para las capas superficiales y la capa del nucleo. En el presente caso, el tiempo de pulverizacion era de 5 - 10 minutos para cada capa.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un proceso para la fabricacion de un panel a base de madera que comprende las siguientes etapas:
    a) resinar por pulverizacion particulas de madera con una composition de aglomerante mineral;
    b) proporcionar al menos una capa de las particulas de madera resinadas,
    c) compactar la plancha de particulas dispersadas/aglomerante mineral en una prensa caliente a una temperatura de la prensa en el intervalo de 81 a 220 °C,
    d) opcionalmente, endurecer/curar por medio de calor los paneles compuestos de particulas de madera/aglomerante mineral prensados planos,
    e) opcionalmente, ademas, curar y estabilizar posteriormente los tableros compuestos de particulas de madera/aglomerante mineral,
    en el que la composicion de aglomerante mineral utilizada en la etapa a) comprende
    al menos un material de vidrio soluble seleccionado de silicato de sodio (Na2SiO3), silicato de potasio (K2SiO3), silicato de litio (Li2SiO3) y/o una mezcla de los mismos,
    al menos una base quimica, preferiblemente seleccionada de hidroxido de sodio (NaOH) e hidroxido de potasio (KOH) y/o una mezcla de los mismos, agua o agua destilada,
    al menos un polvo de aluminosilicato que tiene aluminio y silicio como componentes principales, preferiblemente seleccionado de micropolvo de escoria, cenizas volantes, cenizas de lodos de la fabricacion de papel, humo de silice, minerales a base de caolin (por ejemplo, metacaolin), minerales a base de silicato de calcio, minerales a base de aluminato de calcio, arcilla plastificada y triturada, ceniza de esquisto bituminoso y/o una mezcla de estos materiales;
    en el que las particulas de madera se resinan por pulverizacion con la composicion de aglomerante mineral, y en el que
    • el contenido de solidos final de la composicion de aglomerante mineral varia en el intervalo del 40-85 % (p/p);
    y
    • la relation en peso de la composicion de aglomerante mineral esta en el intervalo del 10 al 30 % basado en la masa seca de los materiales de madera.
  2. 2. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la cohesion de las particulas de madera se consigue por medio de la composicion de aglomerante mineral.
  3. 3. El proceso de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que las particulas de madera que forman el material de matriz se pueden triturar y se seleccionan, por ejemplo, de laminillas, chapas, virutas, particulas, polvos y fibras.
  4. 4. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aglomerante mineral se utiliza en combination con al menos otro material seleccionado de aglomerantes convencionales, tales como urea- formaldehido, fenol-formaldehido, melamina-formaldehido, melamina-urea-formaldehido, metilen difenil diisocianato (MDI) o MDI polimerico o un material a base de tanino y/o un aditivo seleccionado de materiales organicos y/o inorganicos tales como poli(alcohol vimlico), polietilenglicol, acido poliacrtlico, acido poliacnlico de sodio, polivinil butiral, poli(estireno-co-anhidrido)maleico, dextrano, gelatina y carboximetilcelulosa, latex con base de agua, silicato de ester etilico, silanos, epoxidos, diferentes tipos de repelentes de agua y endurecedores, diferentes tipos de materiales tampon y/o diferentes tipos de lignina.
  5. 5. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el panel a base de madera consiste en al menos una capa, preferiblemente dos, tres o mas capas.
  6. 6. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el aglomerante mineral esta comprendido en el panel entero a base de madera, por ejemplo, todas las capas del panel a base de madera,
    o
    en el que el aglomerante mineral esta comprendido en al menos una capa separada del panel a base de madera y en el que al menos otro material esta comprendido en al menos otra capa.
  7. 7. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el panel a base de madera se produce en un proceso discontinuo o como un panel sin fin.
  8. 8. Un panel a base de madera que puede obtenerse mediante el proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
  9. 9. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, o el panel a base de madera de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que dicho panel a base de madera es un tablero de fibra de madera, tablero aglomerado o un tablero de virutas orientadas (OSB), madera contrachapada o un producto fabricado con madera, por ejemplo, perfiles de madera microlaminada (LVL), tableros contralaminados (CLT), madera laminada encolada
    (GLT), preferiblemente un tablero de virutas orientadas (OSB), tableros de fibra de densidad media (MDF) o tableros de fibra de alta densidad (HDF).
  10. 10. Uso de un panel a base de madera de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9 para la fabrication de materiales 5 de construction para su uso en la industria de la construction, de la automocion y/o de muebles.
ES13194476.1T 2013-11-26 2013-11-26 Paneles a base de madera, método para su fabricación y su uso Active ES2632426T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13194476.1A EP2875924B1 (en) 2013-11-26 2013-11-26 Wood-based panels, method for manufacturing them and their use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2632426T3 true ES2632426T3 (es) 2017-09-13

Family

ID=49667034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13194476.1T Active ES2632426T3 (es) 2013-11-26 2013-11-26 Paneles a base de madera, método para su fabricación y su uso

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2875924B1 (es)
ES (1) ES2632426T3 (es)
PL (1) PL2875924T3 (es)
PT (1) PT2875924T (es)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3383955A1 (en) * 2015-11-02 2018-10-10 Bradley University Lignocellulosic and geopolymer composite synergies and polymer-based additives for geopolymer composite
US10995452B2 (en) 2016-02-09 2021-05-04 Bradley University Lignocellulosic composites prepared with aqueous alkaline and urea solutions in cold temperatures systems and methods
US9487442B1 (en) * 2015-12-17 2016-11-08 Mongoose Pictures Limited Raw mixture and method for producing gas concrete
WO2018193398A1 (en) * 2017-04-20 2018-10-25 Zetland Technologies Limited Pressed board products
CN107556053A (zh) * 2017-08-17 2018-01-09 李梅英 引入铝型材厂污泥配制的中温无光釉及其陶瓷的制作方法
PT110389B (pt) * 2017-11-06 2023-12-13 Minercell Ind Composites Lda Painéis minerais multifuncionais e respetivo processo de fabrico
CN108556425B (zh) * 2018-04-20 2020-01-17 南京曼式声学技术有限公司 一种层合隔声材料的制备方法
FR3104154B1 (fr) * 2019-12-05 2022-12-02 Isolfeu Creation Procédé d’ignifugation de matériau
EP4069654A1 (fr) 2019-12-05 2022-10-12 Isolfeu-Creation Procede d'ignifugation de materiau
CN114455838B (zh) * 2022-02-22 2023-07-25 浙江工商大学 一种飞灰或二次飞灰的易挥发重金属固定方法
DE102022113440A1 (de) * 2022-05-27 2023-11-30 INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gemeinnützige Gesellschaft mit beschränkter Haftung Witterungsbeständiger, flammfester Kompositwerkstoff

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2636313A1 (de) * 1976-08-12 1978-02-16 Novopan Gmbh Verfahren zur herstellung von mineralisch gebundenen platten unter einsatz von holzspaenen
FI69270C (fi) * 1984-09-21 1986-01-10 Metsaeliiton Teollisuus Oy Brandbestaendiga traekompositer speciellt inredningsskivor ochfoerfarande foer framstaellning av dessa
US20080185749A1 (en) * 2007-02-01 2008-08-07 Kastner Kenneth P Sodium silicate treated fibrous composites
JP5714947B2 (ja) * 2011-03-16 2015-05-07 ニチハ株式会社 無機質板、及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
PL2875924T3 (pl) 2017-12-29
EP2875924A1 (en) 2015-05-27
PT2875924T (pt) 2017-07-14
EP2875924B1 (en) 2017-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2632426T3 (es) Paneles a base de madera, método para su fabricación y su uso
US20060043627A1 (en) Wood cement board and method for the manufacturing thereof
KR101291337B1 (ko) 친환경 건축용 보드 및 그 제조방법
KR101468780B1 (ko) 친환경 건축 불연과 단열과 흡음과 보온과 방수성과 미네랄 바이오 기능성 내장 마감 보드 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 친환경 건축 불연과 단열과 흡음과 보온과 방수성과 미네랄 바이오 기능성 내장 마감 보드
CN107216814B (zh) 一种环保阻燃无机胶黏剂及其制备方法
Sarmin et al. Investigating the possibility of geopolymer to produce inorganic-bonded wood composites for multifunctional construction material–a review
CN100396459C (zh) 一种阻燃刨花板的制造方法
WO2014015818A1 (zh) 一种环保型建材及其制备方法
CN105936751A (zh) 一种阻燃效果好的人造板材
CN104891804A (zh) 一种空心玻璃微珠及其制备方法
KR101810089B1 (ko) 규조토를 이용한 벽마감재 조성물
CN103386701A (zh) 阻燃刨花板及其制造方法
Gürü et al. Processing of urea‐formaldehyde‐based particleboard from hazelnut shell and improvement of its fire and water resistance
Özdemir Effect of mineral materials content as filler in medium density fiberboard
CN111037701A (zh) 一种生态环保装配式建筑墙板及其湿法制备工艺
WO2018193398A1 (en) Pressed board products
CN108793914A (zh) 一种环保板材及其制备方法
CN105712677A (zh) 一种以硅藻土为基材的高端轻质墙体及其制备方法
CN103274660A (zh) 一种轻质建筑复合材料及其制备方法
CN109369141B (zh) 一种生土基硫氧镁生态防火板及其制备方法
KR102129815B1 (ko) 방화문용 단열재 조성물 및 방화문용 단열재의 제조 방법
US20220018138A1 (en) Mineral wool board with fillers
CN111187048A (zh) 一种复合矿物板材及其制备方法
RU2323185C2 (ru) Состав для изготовления плит несъемной опалубки
CN115448686B (zh) 一种耐火墙板及其制备方法