ES2893223T3 - Paneles de tablero de fibras de densidad media - Google Patents

Abstract

Un panel de MDF de tablero de fibras de densidad media, que comprende fibras de madera cuya dimensión mayor es de 7mm o menos, prensado junto con un adhesivo, teniendo el panel una relación de aspecto de al menos 100 y un área de superficie de al menos 1m2, en donde las fibras de madera están hechas de madera acetilada; en donde la relación de aspecto es la relación L/D entre la longitud L y el grosor D del panel.

Description

DESCRIPCIÓN

Paneles de tablero de fibras de densidad media

Campo de la invención

La invención está en el campo de un tipo de producto de madera de ingeniería conocido como tablero de fibras de densidad media (MDF), y se refiere específicamente a los paneles de MDF que tienen una longitud y ancho de al menos 1m, y una relación de aspecto de al menos 100.

En concreto, la invención se refiere a los paneles de MDF que poseen una dirección de la máquina, como se puede obtener mediante el procesamiento continuo a escala comercial.

Antecedentes de la invención

MDF (tablero de fibras de densidad media) se refiere a un producto compuesto que comprende fibras de madera presionadas y pegadas junto con un adhesivo, habitualmente una resina de fenol-formaldehído o urea-formaldehído, o un adhesivo de diisocianato de difenilmetano polimérico. Con frecuencia, los paneles de MDF también comprenden una cera. El MDF se fabrica comúnmente como láminas planas o tableros de varios grosores (habitualmente de 3mm a 25mm) y densidades, y se pueden suministrar con una chapa de papel o madera visualmente atractiva o un acabado en la superficie o un recubrimiento de superficie de plástico. Es un material rígido, muy rígido, prácticamente no flexible. Esto es normalmente ventajoso, ya que también los paneles relativamente delgados en el extremo inferior del rango de grosor mencionado anteriormente -los grosores más habituales en los mismos que son 6 y 9 mm- son altamente adecuados para su uso en aplicaciones donde es deseable la rigidez. Por tanto, los paneles encuentran una amplia aplicación de uso final, por ejemplo, en muebles, revestimiento interior decorativo de pared, puertas, paredes de separación y muchas otras aplicaciones generalmente interiores donde es deseable emplear paneles de buena rigidez. Los tableros de fibras de madera vienen generalmente en grosores que van desde 2mm a 60mm y densidades que varían de 600-1000kg/m3 MDF en un sentido estricto, que es a lo que la invención se refiere preferiblemente, tiene una densidad en el intervalo de 650kg/m3 y 800kg/m3. Por encima de 800 kg/m3, se habla normalmente de tablero de fibras de alta densidad (HDF). Por debajo de 650kg/m3, se habla de MDF ligero, o MDF ultra ligero (<550kg/m3).

Una característica importante del tablero de fibras de madera, y por lo tanto también del MDF, es el tamaño de las fibras de madera utilizadas. A este respecto, se pueden distinguir diferentes clases de producto, cada una con sus propios campos concretos de uso. Por tanto, el tablero de fibras de madera es un producto diferente que, por ejemplo, el tablero de partículas de madera. Este último tiene partículas de madera más grandes, generalmente que tienen una longitud de 1,5 a 15mm, un ancho de 0,15mm a 1,30mm, y un grosor de 0,15 a 1,25mm. Las fibras en un tablero de fibras, como un MDF, son considerablemente más pequeñas, generalmente tienen una longitud de 7mm o menos, preferiblemente de 1mm a 5mm, un ancho de 0,05mm a 0,1mm, y un grosor también de 0,05mm a 0,1mm.

Las fibras de madera en MDF pueden originarse a partir de básicamente cualquier material lignocelulósico fibroso, con la madera habitualmente usada que es abeto (género picea), varios tipos de pino (género pinus) o eucalipto (género: eucalyptus). Al igual que con otros productos de madera diseñados, como el tablero de partículas o un tablero de filamentos orientado, el tablero de fibras también se puede hacer de madera modificada (por ejemplo, madera tratada con vapor o madera acetilada).

Una referencia que proporciona antecedentes en el tablero de partículas, el tablero de filamentos orientado y el tablero de fibras hechos sobre la base de madera acetilada, es el documento WO 2011/095824. En el mismo, se menciona una variedad de elementos de madera para la acetilación, el mayor que son las astillas (25-75mm de longitud), los más pequeños que son las fibras (1-5mm de longitud). Los probados son paneles de tablero de partículas y tableros de fibras de 500mmx500mmx12mm (relación de aspecto: 41,7). Se muestra que, en contraste con un MDF regular o tablero de partículas regular, los tableros hechos de madera acetilada son capaces de mantener la sumersión en agua. Esto se muestra con referencia al comportamiento de hinchamiento del grosor. El documento JP-A-2000 052320 divulga un panel de tablero de fibras de densidad media y el uso de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tablero de fibras de densidad media.

Los antecedentes de la técnica en paneles de tablero de fibras al que se refiere la invención, es decir, paneles relativamente grandes y delgados, se limitan al conocimiento convencional sobre tableros de fibras de madera.

Los paneles de MDF como se proporcionan para uso final, y se realizan en producción a escala comercial, pueden caracterizarse como que son relativamente delgados. Esto es identificable con referencia a una relación de aspecto superior a 100, en donde la relación de aspecto es la relación entre la longitud (L) y el grosor (D del panel, es decir, L/D. La longitud L ha de entenderse como que es la dimensión lateral más grande del panel, es decir, puede ser igual al ancho en caso de un panel cuadrado, o mayor, en caso de un panel rectangular.

El MDF convencional, cuando se proporciona en paneles tan grandes y delgados, viene con varios problemas técnicos.

Se cree que algunos de estos problemas están relacionados con el comportamiento de hinchamiento lineal de los paneles. El hinchamiento lineal, que es esencialmente diferente del hinchamiento del grosor mencionado anteriormente que resulta de la sumersión en el agua, se refiere a los cambios dimensionales en la dirección de la longitud y el ancho del panel, como resultado de las fluctuaciones de la temperatura y la humedad relativa. Si bien esto puede no ser un problema para paneles pequeños y relativamente gruesos, presenta un verdadero desafío en caso de paneles tan grandes como los que tienen una longitud y ancho de al menos 1m, y que sean tan delgados como los que tienen una relación de aspecto de al menos 100. Debido a la delgadez relativa, el comportamiento de hinchamiento lineal (expansión y contracción) es considerablemente pronunciado en estos paneles. Si bien esto es un tema técnico propiamente dicho, los problemas que causa también son más pronunciados en el caso de paneles grandes, debido a los usos habituales de dichos paneles. Por ejemplo., para cubrir una pared grande con paneles de tablero de fibras (estéticamente seleccionados) se necesitará de costuras entre los paneles para acomodar el hinchamiento lineal que puede ocurrir como resultado de estar sujetos a diversos grados de humedad y temperatura. Estas costuras han de ser relativamente grandes, y por lo tanto son propensas a perder el efecto estético deseado, que en muchos casos es la razón misma para emplear los paneles. Por tanto, sería deseable proporcionar paneles que, a pesar de ser grandes y delgados, no requieren costuras considerables en los mismos.

A este respecto, cabe señalar que el tipo de paneles a los que se hace referencia, es decir, paneles grandes y delgados, como se producen habitualmente en procesos continuos a escala comercial, tienen una Dirección de la Máquina. El concepto de una Dirección de la Máquina que se produce en productos reforzados con fibras está bien aceptado en la técnica. Esto equivale a un grado de orientación impuesto al material fibroso por la dirección de producción. Dicha dirección de la máquina es reconocible, ya que el material presentará inevitablemente un grado de "desigualdad ortogonal". Como resultado de la presencia en el material de una Dirección de la Máquina, los paneles serán propensos a presentar una respuesta desigual no intencional a las influencias del entorno que de otro modo serían aleatorias. Haciendo referencia al hinchamiento lineal que requiere la inclusión de costuras cuando se construyen paneles grandes en la superficie de una pared, el efecto de la Dirección de la Máquina da como resultado un inconveniente adicional. Porque, los efectos de la expansión y contracción diferirán entre la dirección de la máquina y la dirección transversal. Por tanto, al hacer las costuras, será necesario tener en cuenta un patrón de orientación de los paneles para asegurar que cualquier efecto de hinchamiento lineal será igual a lo largo del mismo borde de una fila de paneles, o se deberá seleccionar el ancho de las costuras para adaptarse a la dirección en la que se puede esperar que el hinchamiento sea mayor.

Otro inconveniente relacionado con el hinchamiento lineal reside en los requisitos para el manejo de los tableros de fibras tradicionales en el trabajo de construcción: cuando se utilizan paneles grandes y relativamente delgados en la construcción, con frecuencia es necesario permitir que los paneles se solidifiquen, es decir, se "aclimaten". en el lugar donde se colocarán, antes de que puedan procesarse más. Esto genera inconvenientes para el constructor, que no puede programar el trabajo de una vez. Sería deseable evitar esto y poder proceder directamente con el trabajo de construcción.

Ha de entenderse que ninguno de los inconvenientes anteriores se produce esencialmente en paneles pequeños y relativamente gruesos, y más concretamente en el caso de que dichos paneles se produzcan en un proceso que no lleve a imponer una Dirección de la Máquina al producto. Porque el efecto del hinchamiento lineal en un panel grande y delgado no es solo la expansión o contracción a lo largo y/o ancho del panel como tal. Aún más importante, como resultado de cualquier falta de uniformidad en dicho cambio dimensional lineal de un panel delgado (incluyendo los efectos resultantes de la presencia de una Dirección de la Máquina), el panel será propenso a movimientos internos fuera de plano. Este fenómeno, conocido como "deformación", limita el uso de MDF. Si bien se puede evitar la deformación mediante el uso de paneles gruesos y de menor tamaño (por ejemplo, que tengan una relación de aspecto de 50 o menos y una superficie de 0,25m2 o menos), esto no será aceptable para todos los usos. De hecho, en muchos campos de uso será deseable emplear paneles grandes de largo y ancho de al menos 1m (es decir, que tengan un área de superficie de 1m2 o más), y tan delgados como 9, o preferiblemente 6mm (es decir una relación de aspecto tan alta como 111 o 167, respectivamente). Y concretamente en estos casos, con frecuencia se esperará que los paneles de MDF proporcionen una vista estética, lo que significa que cualquier riesgo importante de deformación no será aceptable.

Otro problema técnico relacionado con el atractivo estético que con frecuencia se espera lograr con el uso de grandes paneles de MDF, es el grado limitado de libertad para fijar estos paneles. Los tornillos, clavos u otros medios de fijación que penetren en el panel deben colocarse bien alejados del borde. Una distancia habitual es de 25mm en ambas direcciones desde la esquina y 12mm desde el borde. Por tanto, es deseable proporcionar un tablero de fibras que permita una mayor libertad de colocación de dichos medios de fijación.

Resumen de la invención

La invención está definida por un panel de tablero de fibras de densidad media de acuerdo con la reivindicación 1, y el uso de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tablero de fibras de densidad media, de acuerdo con la reivindicación 12. Con el fin de abordar mejor uno o más de los deseos anteriores, la divulgación presenta, en un aspecto, un panel de tablero de fibras de densidad media que tiene una longitud y un ancho de al menos 1m, y una relación de aspecto de al menos 100, que comprende fibras de madera que tienen una longitud de 7mm o menos, prensadas junto con un adhesivo, en donde las fibras de madera están hechas de madera acetilada.

En otro aspecto, la divulgación proporciona un panel de tablero de fibras de densidad media obtenible mediante un proceso que comprende las etapas de proporcionar fibras de madera, añadir adhesivo y, preferiblemente, cera a las fibras; moldear las fibras sobre una superficie, para formar una estera; pre-prensado en frío y prensado en caliente, en donde la superficie sobre la que se moldean las fibras es una banda móvil y en donde las fibras comprenden madera acetilada.

En otro aspecto más, la divulgación proporciona el uso de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tableros de fibras de densidad media, los paneles que tienen una longitud y un ancho de al menos 1m y una relación de aspecto de al menos 100.

En un aspecto adicional, la divulgación reside en el uso de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tableros de fibras de densidad media, los paneles que tienen una longitud y un ancho de al menos 1m, y una relación de aspecto de al menos 100, con el fin de reducir la deformación del panel en comparación con un panel similar hecho de fibras de madera no acetiladas.

En otro aspecto más, la divulgación reside en el uso de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tableros de fibras de densidad media, los paneles que tienen una longitud y un ancho de al menos 1m, y una relación de aspecto de al menos 100, con el fin de permitir la penetración de los medios de fijación a una distancia seleccionada del grupo que consiste en menos de 25mm en ambas direcciones desde una esquina del panel, menos de 12mm desde un borde del panel, y combinaciones de las mismas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra el hinchamiento (%) en las direcciones X e Y de los tableros de MDF acetilados (TRI) y no acetilados (NA) que tienen un grosor de 25mm, en función del tiempo (días).

La figura 2 muestra el alargamiento d (mm) de los parámetros d1-d6 medidos en tres tandas durante la prueba de deformación de cuatro paneles de MDF (TRI- acetilado, NA- no acetilado) de 6mm y 15mm de grosor.

Descripción detallada de la invención

La invención, en un sentido amplio, se basa en el descubrimiento inesperado de que el empleo de fibras de madera acetiladas en paneles de tableros de fibras de tipo grande y delgado es capaz de reducir o incluso evitar los problemas habituales en los que normalmente se incurre con los MDF tradicionales, si se proporcionan en paneles tan grandes y delgados.

Hasta ahora, la técnica de MDF convencional no proporcionaba soluciones aceptables para estos problemas persistentes. El estado de la técnica en paneles grandes y delgados se limita a MDF convencional. El estado de la técnica con respecto a la madera acetilada se limita a paneles pequeños y gruesos, y no ofrece ninguna razón para las expectativas relacionadas con los pronunciados problemas en paneles grandes y delgados.

La invención se refiere expresamente a paneles que son relativamente grandes y delgados. Los paneles de la invención tienen una longitud y un ancho de al menos 1m, preferiblemente al menos 1,2m, siendo las dimensiones más preferidas 1,22mx1,22m, o siendo cualquiera de las dos dimensiones 2,44m. En cuanto al grosor, se refiere al extremo inferior del espectro de productos de tableros de fibras y, en concreto, a los paneles que tienen un grosor inferior a 10mm. Un grosor preferido a este respecto es de 9mm, y más preferiblemente de 6mm. Se entenderá que, cuanto más grande sea el panel, mayor puede ser el grosor, aunque todavía se considere delgado. La relación de aspecto es preferiblemente superior a 122, más preferiblemente superior a 200. Los paneles de una longitud de 2,44m o superior, pueden tener relaciones de aspecto aún mayores, por ejemplo, 2440/9 (271) o incluso 2440/6 (407).

La invención se refiere concretamente a paneles grandes y delgados que poseen una Dirección de la Máquina. El término "Dirección de la Máquina" ha de entenderse como una referencia al fenómeno de que, como resultado del procesamiento continuo de un lecho de fibras en movimiento, las fibras asumirán un grado de orientación.

El concepto de una Dirección de la Máquina no implica una orientación de fibras impuesta por el hombre (como sería el caso, por ejemplo, en tableros de filamentos orientados o compuestos reforzados unidireccionalmente). Más bien, el concepto de Dirección de la Máquina se refiere a un grado de orientación que en sí mismo es accidental, pero que es el resultado inevitable del movimiento de un lecho de fibras en una dirección.

Esto puede apreciarse en el sentido de que las fibras, aunque no están estrictamente orientadas, vistas sobre su conjunto en el tablero están presentes en una orientación preferida. Por tanto, una pluralidad de las fibras se orientará en mayor medida en la dirección del movimiento durante la producción. O, dicho de otro modo, una minoría de las fibras se orientará en mayor medida en la dirección transversal, es decir, en el mismo plano ortogonalmente a dicha dirección de movimiento. Se entenderá que la orientación de una fibra, también en el caso de las fibras pequeñas utilizadas en tableros de fibras, se considera con referencia a su longitud.

La orientación de las fibras en la presente invención se prueba mediante el siguiente método por medio de análisis microscópico. En concreto, la microscopía óptica se utiliza para construir una imagen digital de píxeles con un área de 11,3x11,4mm2 de la superficie de cada muestra. Como medida de la presencia de orientación de la fibra, se calcula la denominada relación de aspecto de textura de acuerdo con ISO 25178/EUR 15178N a partir de estas imágenes de 11,3x11,4mm2. Este cálculo arroja un valor en la escala de anisotropía de entre 0 y 1, en donde 0 significa totalmente orientado y 1 sin orientación (totalmente aleatorio). En un modo de realización de la invención, el grado de orientación de las fibras en el tablero de fibras de la invención es menos de 1, preferiblemente menos de 0,95, más preferiblemente en el rango de 0,6-0,9. La interpretación del grado de orientación de las fibras puede depender de la longitud de las fibras. Para fibras pequeñas que tienen una longitud inferior a 7mm, un valor de 0,95 ya puede evidenciar que está presente una orientación significativa no aleatoria en el tablero de fibras, que corresponde a la Dirección de la Máquina.

Sin analizar necesariamente la dirección de orientación de las fibras, una Dirección de la Máquina también se puede apreciar con referencia a ciertas propiedades que son desiguales cuando se miden en el panel a lo largo del eje x y el eje y (es decir, la longitud y el ancho; dicho de otro modo, las direcciones perpendiculares al grosor). Las propiedades mediante la medición de las cuales se puede evaluar la Dirección de la Máquina son, en concreto, propiedades mecánicas como el módulo de tracción, la resistencia a la tracción, el módulo de flexión, la resistencia a la flexión, el módulo de compresión o la resistencia a la compresión. Estas propiedades son bien conocidas por los expertos y existen métodos reconocidos en la técnica para medirlas.

Además, para establecer la presencia de una Dirección de la Máquina, no es importante cómo se miden estas propiedades mecánicas, siempre que la longitud y el ancho del panel se midan de igual manera, en las mismas condiciones y sobre lados de igual longitud (que es algo determinado para un panel cuadrado). En el caso de un panel rectangular, normalmente es probable que el ancho represente la dirección de producción y el largo represente el ancho del equipo de producción. Se entenderá que la presencia de una Dirección de la Máquina en un panel rectangular, midiendo una propiedad mecánica sobre dos lados, se hará mejor si primero se corta una parte del lado más largo del panel, para evitar cualquier influencia de diferencias de longitud en la medición de propiedades mecánicas.

Cabe señalar que generalmente es irrelevante establecer cuál de las direcciones medidas representa realmente la dirección de producción y cuál fue originalmente la dirección transversal. Lo que importa es el hecho de que se establece una diferencia medible entre los dos lados de un panel cuadrado. La diferencia ha de ser medible y, si hay una Dirección de la Máquina, generalmente será del orden de 0,5 a 5%.

Los paneles a pequeña escala, producidos por lotes que proporcionan los componentes (fibras de madera recubiertas con adhesivo), normalmente no poseerán una Dirección de la Máquina. Los paneles a gran escala comercial producidos en un proceso continuo normalmente poseerán una Dirección de la Máquina.

Un proceso para fabricar los paneles de la invención será generalmente el mismo que el usado convencionalmente para fabricar MDF tradicional.

La composición será generalmente, en porcentajes en peso, 75-90% de madera, 4-15% de adhesivo (cola), 0,5-2,5% de aditivos y 4-10% de agua.

Puede emplearse una gran variedad de tipos de madera para fabricar las fibras de madera acetiladas. Estos no son diferentes de los tipos de madera generalmente conocidos en la técnica como posibles materiales de partida para MDF convencional. Los tipos de madera preferidos proceden de árboles de los géneros de pinus, picea o eucalyptus. Otros tipos de madera incluyen álamo, chopo, haya, sugi japonés (cedro) o cicuta. Lo más preferiblemente, la madera es abeto o pino radiata. También es posible utilizar combinaciones de tipos de madera, como, por ejemplo, una mezcla de acacia y eucalipto.

El adhesivo también puede seleccionarse generalmente de los mismos tipos de adhesivos que se utilizan para fabricar MDF convencional. Los adhesivos preferidos se seleccionan del grupo que consiste en resina de fenol-formaldehído, resina de melamina-urea-formaldehído o adhesivos basados en isocianato entre los que se encuentran el metilendifenil diisocianato (MDI) y el diisocianato de difenilmetileno polimérico (PMDI).

Los aditivos son opcionales. Se utilizan en pequeñas cantidades y para diferentes propósitos. El aditivo más utilizado es la cera, preferiblemente parafina, que se añade en forma de cera fundida o en forma de emulsión acuosa. La parafina u otras ceras se agregan principalmente para mejorar las propiedades de hinchamiento del MDF. Otros aditivos incluyen colorantes (por ejemplo, para indicar diferentes grados de MDF, o para colorear completamente el panel con fines decorativos). Otros aditivos opcionales, dependiendo por ejemplo de la zona geográfica y el uso previsto, incluyen fungicidas o insecticidas.

Los paneles de la divulgación se pueden realizar generalmente en un proceso que comprende las siguientes etapas:

- suministrar madera maciza;

- cortar la madera maciza en astillas de madera (generalmente con un tamaño de largo y ancho de 15mm a 75mm, y un grosor de 1,5 a 15mm);

- opcionalmente, pero preferiblemente, purificar las astillas eliminando pequeños contaminantes, como los que se originan a partir de piedras o arena, y metales;

- pre-vaporizar las astillas (esto implica un pretratamiento hidrotermal, mediante calentado a 100°C bajo presión atmosférica;

- refinar: transformar las astillas de madera pretratadas en fibras de madera;

- someter la madera, en al menos una de las etapas del proceso de madera maciza a fibras de madera, a acetilación;

- añadir adhesivo y, preferentemente, cera;

- secar;

- moldear las fibras sobre una superficie para formar una estera;

- pre-prensado en frío;

- prensado en caliente;

- acabado y corte a medida;

- lijar.

En el procesamiento continuo comercial, la superficie sobre la que se moldean las fibras será generalmente una banda en movimiento, realizándose también las etapas adicionales, incluyendo el prensado a través de una banda en movimiento, por ejemplo, a través de una prensa de banda doble o una calandra. Sin embargo, es concebible que la estera se proporcione sobre una banda en movimiento continuo y que el prensado se lleve a cabo en una prensa de planchas múltiples. En cualquier caso, el proceso continuo de fabricación de una estera fibrosa generalmente impondrá una Dirección de la Máquina en el panel eventual.

En relación con esto, la divulgación también se refiere al tipo concreto de panel de MDF que puede identificarse con referencia a que puede obtenerse mediante dicho proceso. Por tanto, la invención proporciona un panel de tablero de fibras de densidad media obtenible mediante un proceso que comprende las etapas de proporcionar fibras de madera, añadir adhesivo y, preferiblemente, cera a las fibras; moldear las fibras sobre una superficie, para formar una estera; pre-prensado en frío y prensado en caliente, en donde la superficie sobre la que se moldean las fibras es una banda móvil y en donde las fibras comprenden madera acetilada. Preferiblemente, dicho panel se puede obtener mediante un proceso como el descrito anteriormente en donde el prensado se realiza a través de una banda en movimiento, por ejemplo, a través de una prensa de banda doble o una calandra.

Los paneles de MDF de fibras de madera acetiladas de la invención se pueden fabricar de acuerdo con, por ejemplo, los siguientes procesos generales:

(a) acetilar madera maciza; astillar y refinar la madera acetilada para formar fibras de madera acetiladas; transformar las fibras en un panel de MDF como se describió anteriormente;

(b) astillar madera maciza; acetilar las astillas; refinar la madera acetilada para formar fibras de madera acetiladas, transformar las fibras en un panel de MDF como se describió anteriormente;

(c) astillar madera maciza, refinar para formar fibras de madera; acetilar las fibras de madera; convertir las fibras en un panel de MDF como se describió anteriormente.

De manera sorprendente, el método (a) es adecuado para proporcionar MDF que tiene un grado suficiente de acetilación en las fibras para hacer frente a lo deseable en la técnica. Esto es esencialmente diferente de la técnica anterior sobre productos de madera compuestos que comprenden madera acetilada. En este caso, se acostumbra a hacer primero la madera en el tamaño deseado y luego someterla a acetilación. Estos procesos, concretamente en el caso de acetilación de fibras, son técnicamente complicados, concretamente en vista de los problemas de manipulación de las fibras en el proceso de acetilación. Los presentes inventores han descubierto ahora que las fibras fabricadas a partir de acetilación de madera maciza poseen sorprendentemente las propiedades deseadas.

En relación con esto, la invención también se refiere a un panel de tablero de fibras de densidad media (MDF), que comprende fibras de madera cuya dimensión más grande es de 5mm o menos, prensado junto con un adhesivo, el panel que tiene una relación de aspecto de al menos 100 y un área superficial de al menos 1m2, en donde las fibras de madera están hechas de madera acetilada, obtenible mediante un proceso que comprende las etapas de (i) proporcionar madera maciza seca; (ii) someter la madera maciza a acetilación por contacto con anhídrido acético; (iii) astillar la madera acetilada y someter las astillas a una reducción de tamaño para obtener fibras cuya dimensión mayor sea de 5mm o menos.

La acetilación se puede realizar de cualquier manera conocida en el campo. Se hace referencia, entre otros, a los documentos WO2011/09852, GB 2456915, US 5,821,359, US 6,632,326, EP 1718442; EP 0680810.

Los paneles de MDF de acuerdo con la invención se proporcionan con criterio con el fin de reducir o evitar los efectos de hinchamiento lineal que normalmente afectan a los paneles de MDF del tipo grande y delgado. En concreto, esto se refiere a una deformación reducida de un panel de la invención en comparación con un panel similar hecho de fibras de madera no acetiladas. La deformación reducida se puede evaluar mediante una prueba de exposición. Por consiguiente, la deformación reducida, definida como la desviación de la geometría de un panel de un estado inicial de planitud, puede evaluarse mediante una prueba de exposición análoga a NEN-EN 1121. En el presente documento se determina la estabilidad de forma de un panel grande a la expansión y deformación cuando se instala entre dos conjuntos de condiciones climáticas. En esta prueba, el panel se climatiza antes de realizar la prueba a una humedad relativa del 65% y una temperatura de 20°C. Luego, el panel se coloca en un marco de rigidez suficiente y se instala entre dos conjuntos de condiciones climáticas durante un período determinado. El clima 1 consta de una temperatura de 23°C y una humedad relativa del 30%, y el clima 2 consta de una temperatura de 3°C y una humedad relativa del 85%. Durante la exposición a ambos conjuntos de condiciones climáticas, se mide la distorsión del panel. Opcionalmente, se puede conducir radiación con lámparas infrarrojas adicionales para simular la influencia de la luz solar directa (como en NEN-EN-1121).

Como se demuestra en los ejemplos, los paneles de MDF de acuerdo con la invención muestran una estabilidad dimensional mucho mayor que los paneles de MDF no acetilados comparables. Además, el bajo alargamiento en los paneles también es prácticamente igual en ambas direcciones X e Y en los paneles acetilados, mientras que los paneles no acetilados muestran un alargamiento relativo diferente en la dirección X que en la dirección Y. Esto es sorprendente ya que tanto los paneles acetilados como los no acetilados poseen una Dirección de la Máquina, que se considera que causa un comportamiento anisotrópico en las propiedades físicas de los paneles producidos industrialmente. Por tanto, a pesar de la presencia de la Dirección de la Máquina, los paneles de MDF acetilados de la presente invención son igualmente estables dimensionalmente en ambas direcciones X e Y. Este aspecto es específicamente importante en paneles grandes y delgados con una relación de aspecto alta como los de la invención.

Además, los ejemplos también muestran que los paneles acetilados de acuerdo con la invención muestran bajas distorsiones al humedecerse (deformación) y la deformación permanece baja incluso si se usa un tablero dos veces más delgado de las mismas dimensiones. Los tableros convencionales no acetilados de estas dimensiones muestran una deformación considerable ya con un grosor de 15mm, que se vuelve mucho peor cuando se utilizan tableros más delgados de 6mm.

En relación con esto, la divulgación también se refiere al uso de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tableros de fibras de densidad media, los paneles que tienen una longitud y un ancho de al menos 1m, y una relación de aspecto de al menos 100, con el fin de reducir la deformación del panel en comparación con un panel similar hecho de fibras de madera no acetiladas.

De mamera sorprendente, los paneles de MDF de acuerdo con la invención permiten un mayor grado de libertad en el uso de medios de fijación, como tornillos, clavos o tacos, que penetran en el panel. El mayor grado de libertad se presenta cuando dichos medios de fijación se proporcionan más cerca del borde de lo que es recomendable para MDF convencional.

En relación con esto, la divulgación se refiere además al uso de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tableros de fibras de densidad media, los paneles que tienen una longitud y un ancho de al menos 1m, y una relación de aspecto de al menos 100, con el fin de permitir la penetración de medios de fijación a una distancia seleccionada del grupo que consiste en menos de 25mm en ambas direcciones desde una esquina del panel, menos de 12mm desde un borde del panel, y combinaciones de las mismas.

Se puede hacer lo siguiente para probar la capacidad de fijación de un panel. Los paneles grandes para probar en fijación se acondicionan a 20°C con una humedad relativa del 65%. A continuación, dicho panel grande se monta rígidamente en un marco no flexible de dimensiones de 122cmx244cm con medios de fijación a menos de 25mm en ambas direcciones desde las cuatro esquinas del panel, o menos de 12mm desde los cuatro bordes del panel. La integridad estructural del área del tablero que rodea los medios de fijación se analiza, mediante inspección visual, después de múltiples ciclos entre 3°C con una humedad relativa del 30% y 40°C con una humedad relativa del 60%. Opcionalmente, la configuración de prueba se puede irradiar con una lámpara de infrarrojos adicional para simular la influencia de la luz solar directa.

La invención se ilustra ahora en los siguientes ejemplos no limitativos.

Ejemplo 1 Dirección de la Máquina

Se prepararon tres tableros acetilados con dimensiones de 2440x1220x15mm3 en un proceso continuo de acuerdo con el procesamiento industrial de MDF. Este procesamiento industrial de MDF incluye la formación continua de una estera de fibras de madera acetiladas sobre una banda en movimiento, después de lo cual se logra un prensado continuo. La estera de fibra formada se pasa a través de una prensa de banda continua para pre-prensar la estera hasta un grosor reducido; después de este pre-prensado, la estera se envía de manera continua a la prensa principal continua entre dos bandas de acero en movimiento, que pasan a través de la prensa continua a alta temperatura y alta presión. Al final de este prensado continuo, los paneles de MDF producidos se cortan a la longitud deseada.

Los tableros se analizaron para determinar la orientación de las fibras mediante análisis microscópico. Se utilizó microscopía óptica para construir una imagen digital de píxeles con un área de 11,3x11,4mm2 de la superficie de cada muestra. Como medida de la presencia de orientación de la fibra, se calculó la denominada relación de aspecto de textura de acuerdo con ISO 25178/EUR 15178N a partir de estas imágenes de 11,3x11,4mm2. Este cálculo produce un valor en la escala de anisotropía de entre 0 y 1, en donde 0 significa totalmente orientado y 1 sin orientación (totalmente aleatorio). Los tableros obtuvieron una puntuación de 0,85, 0,84 y 0,89, que es un promedio de 0,86.

Un tablero comparable producido manualmente, por lotes, corresponde a un valor de 1 debido a la ausencia del sentido de la máquina antes mencionado en el proceso.

Ejemplo 2 Estabilidad dimensional

Se prepararon paneles tanto acetilados como no acetilados en el proceso continuo como se describe en el Ejemplo 1, con la diferencia de que en los tableros no acetilados se utilizaron fibras no acetiladas.

De los paneles de MDF acetilados y no acetilados con dimensiones de 2440x1220x12mm3 (largo x ancho x alto), se cortan muestras con dimensiones de 1000x25x12mm3 tanto a lo largo como a lo ancho del panel (al menos a 100mm del perímetro del panel).

Las muestras se aclimatan de acuerdo con EN 318, hasta que todas las muestras de panel hayan alcanzado el contenido de humedad de equilibrio (CHE) al 65% de humedad relativa, 20°C). Las muestras se midieron en la dirección de la longitud de la muestra y luego se emergieron durante 14 días en agua a 20°C y se midieron nuevamente; luego, las muestras se aclimataron al 65% de humedad relativa, nuevamente a 20°C durante un período de 37 días (51 días en total "tiempo de emersión secado"). Las muestras se volvieron a medir.

El procedimiento dio como resultado los siguientes datos. Todos los datos se calculan a partir de la condición CHE antes del inicio de la prueba de emersión.

El resultado se muestra en la figura 1. Como puede apreciarse en esta figura, los tableros no acetilados (NA) muestran un hinchamiento considerablemente mayor en ambas direcciones X e Y que los tableros acetilados (TRI). Además, el alargamiento en los tableros no acetilados es desigual, es decir, hay un alargamiento considerablemente mayor en la dirección Y que en la dirección X (comportamiento anisotrópico). Los tableros de fibras acetiladas muestran un alargamiento por hinchamiento mucho menor y, además, un alargamiento igual en ambas direcciones (comportamiento isotrópico).

Ejemplo 3 Deformación

Un total de cuatro tableros de fibras, que son tableros de fibras acetiladas (TRI) y no acetiladas (NA) en dos grosores (15 y 6mm), se probaron sobre deformación. Los tableros de fibras se produjeron en el proceso continuo como se describe en el Ejemplo 1. Las dimensiones de los tableros son 2440x1220xZmm3, donde Z indica el grosor del tablero como se mencionó anteriormente.

Se midió la distorsión del tablero en seis direcciones para producir los parámetros d1-d6. Los parámetros d1, d2, d3, d4 corresponden a los lados del tablero en el orden del perímetro y d5 y d6 a las diagonales del tablero. Estos se midieron mediante un cordón elástico fijado en las esquinas pero quedando libre para expandirse o contraerse. La medida de la curvatura del tablero se determinó midiendo la distancia del cordón (en el centro) al tablero con un calibre de marcado. Todas las mediciones posteriores se realizaron en la misma posición.

Durante la prueba, se colgó un tablero verticalmente (orientación vertical) usando un cordón y se roció con agua a una velocidad de aproximadamente 0,1 litros por minuto por un lado durante 90 minutos, con un total de 9000ml. Después se dejó secar durante al menos 24 horas a 20°C hasta que la masa del tablero fuera igual a la masa inicial antes de la prueba. Los parámetros d1-d6 se midieron en el tablero seco. A continuación, el tablero se volvió a humedecer y se volvió a secar de acuerdo con el mismo procedimiento y se midieron de nuevo los parámetros. Después de otro ciclo de rehumectación, se midieron los parámetros por tercera vez.

Los resultados se muestran en la figura 2. Como puede apreciarse en la figura, el tablero no acetilado de 15mm (NA 15mm) muestra una alta deformación, en algunas dimensiones hasta aproximadamente 30mm. La deformación es peor si se utiliza un tablero más delgado de 6mm (NA 6mm), en donde la distorsión puede ser tan alta como 80mm e incluso mayor. El tablero acetilado TRI 15mm muestra una deformación baja (dentro de los 20mm en todas las direcciones), que también es baja para el tablero TRI 6mm más delgado.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un panel de MDF de tablero de fibras de densidad media, que comprende fibras de madera cuya dimensión mayor es de 7mm o menos, prensado junto con un adhesivo, teniendo el panel una relación de aspecto de al menos 100 y un área de superficie de al menos 1m2, en donde las fibras de madera están hechas de madera acetilada; en donde la relación de aspecto es la relación L/D entre la longitud L y el grosor D del panel.

2. Un panel de acuerdo con la reivindicación 1, que posee una Dirección de la Máquina, en donde la Dirección de la Máquina es un grado de orientación impuesto al material fibroso por la dirección de producción.

3. Un panel de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la relación de aspecto es superior a 122, preferiblemente superior a 200.

4. Un panel de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las fibras tienen una longitud de 1 a 5 mm.

5. Un panel de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las fibras hechas de madera acetilada se pueden obtener mediante un proceso que comprende las etapas de (a) proporcionar madera maciza seca; (b) someter la madera maciza a acetilación por contacto con anhídrido acético; (c) astillar la madera acetilada y someter las astillas a una reducción de tamaño para obtener fibras cuya dimensión mayor sea de 5mm o menos.

6. Un panel de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el adhesivo se selecciona del grupo que consiste en seleccionar del grupo que consiste en resina de fenol-formaldehído, resina de melamina ureaformaldehído, metilendifenil diisocianato MDI y diisocianato de difenilmetileno polimérico PMDI.

7. Un panel de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la madera procede de árboles del género pinus, eucalyptus o picea, preferentemente abeto o pino radiata.

8. Un panel de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las fibras hechas de madera acetilada se obtienen mediante un proceso que comprende las etapas de (a) astillar la madera maciza; (b) acetilar las astillas; y (c) refinar las astillas de madera acetiladas para formar fibras de madera acetiladas.

9. Un panel de tablero de fibras de densidad media de acuerdo con la reivindicación 1, que se puede obtener mediante un proceso que comprende las etapas de proporcionar fibras de madera, añadir adhesivo y, preferiblemente, cera a las fibras; moldear las fibras sobre una superficie, para formar una estera; pre-prensado en frío, y prensado en caliente, en donde la superficie sobre la que se moldean las fibras, es una banda móvil, y en donde las fibras comprenden madera acetilada.

10. Un panel de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el prensado se realiza a través de una banda móvil, por ejemplo, a través de una prensa de banda doble o una calandra.

11. Un panel de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, obtenible mediante un proceso como se define en la reivindicación 9 o 10.

12. El uso de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tablero de fibras de densidad media, teniendo los paneles una relación de aspecto de al menos 100 y caracterizados por un área de superficie de al menos 1m2; en donde la relación de aspecto es la relación L/D entre la longitud L y el grosor D del panel.

13. El uso de acuerdo con la reivindicación 12 de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tablero de fibras de densidad media, los paneles que tienen una longitud y un ancho de al menos 1m, con el fin de reducir la deformación del panel en comparación con un panel similar hecho de fibras de madera no acetiladas.

14. El uso de acuerdo con la reivindicación 12 de fibras de madera acetiladas en la fabricación de paneles de tablero de fibras de densidad media, los paneles que tienen una longitud y un ancho de al menos 1m, con el fin de permitir la penetración de los medios de fijación a una distancia seleccionada del grupo que consiste en menos de 25mm en ambas direcciones desde una esquina del panel, menos de 12mm desde un borde del panel, y combinaciones de las mismas.