ES2951387T3 - Procedimiento para determinar la cantidad de una capa aplicada a un tablero de soporte, en particular una capa de imprimación - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un método para determinar la cantidad de una capa pigmentada aplicada a al menos una placa portadora, que comprende las etapas: registrar al menos un espectro NIR de la capa pigmentada aplicada a al menos una placa portadora usando al menos un espectro NIR detector en un rango de longitud de onda entre 500 nm y 2500 nm, preferiblemente entre 700 nm y 2000 nm, de manera particularmente preferida entre 900 nm y 1700 nm; Determinar la cantidad aplicada de la capa pigmentada comparando el espectro NIR determinado para la cantidad aplicada de la capa pigmentada que se va a medir con al menos un espectro NIR determinado para al menos una muestra de referencia con una cantidad aplicada conocida de capa pigmentada usando datos multivariados análisis (MDA), en el que al menos uno para la al menos una muestra de referencia determina el espectro NIR con una cantidad de aplicación conocida de capa pigmentada usando el mismo detector NIR en un rango de longitud de onda entre 500 nm y 2500 nm, preferiblemente entre 700 nm y 2000 Previamente se determinó nm, de manera especialmente preferida entre 900 nm y 1700 nm. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para determinar la cantidad de una capa aplicada a un tablero de soporte, en particular una capa de imprimación
La presente invención se refiere a un procedimiento para determinar la cantidad de una capa pigmentada aplicada a al menos un tablero de soporte según el preámbulo de la reivindicación 1.
Descripción
Los tableros de materiales derivados de la madera como materiales de soporte se utilizan en una amplia variedad de áreas y están muy extendidos. Los tableros de materiales derivados de la madera se conocen, entre otras cosas, por su uso como paneles para suelos, por ejemplo, en forma de suelos laminados, como tableros aislantes para uso interior y exterior, o como paneles para paredes. Dichos tableros compuestos suelen estar hechos de fibras de madera, astillas de madera o virutas. En el caso de los suelos laminados, por ejemplo, se utilizan tableros HDF hechos de fibras de madera (HDF = tablero de fibra con mayor densidad aparente) con una variedad de diseños.
Existen varios enfoques para decorar los tableros de materiales derivados de la madera. Una posibilidad es recubrir los tableros de materiales derivados de la madera con un papel decorativo, sin que se pongan límites a la diversidad de papeles decorativos con diferentes patrones.
Como alternativa al uso de papeles decorativos sobre tableros de materiales derivados de la madera, se está desarrollando cada vez más la posibilidad de la impresión directa sobre tableros de materiales derivados de la madera, en donde se prescinde de la impresión sobre papel y su posterior forrado o revestimiento directo sobre los tableros de materiales derivados de la madera. Las técnicas de impresión que se utilizan principalmente en este sentido son el procedimiento de huecograbado y la impresión digital. El procedimiento de huecograbado es una técnica de impresión en la que los elementos a reproducir se presentan como cavidades en un clisé de impresión, por ejemplo, un rodillo de impresión, que se entinta antes de imprimir. La impresión digital permite la producción de una imagen impresa con una calidad particularmente alta debido a una mayor resolución y también permite una gama más amplia de aplicaciones con un alto nivel de flexibilidad. Un requisito previo para la aplicación de las técnicas de impresión mencionadas en tableros de soporte es un procesamiento preparatorio de la superficie de las placas de soporte. Para este propósito, la superficie del tablero de soporte normalmente se lija en primer lugar, dado el caso se proporciona una base con rodillos y una capa de imprimación posterior. La capa de imprimación por regla general es una capa que cubre el color y forma un fondo de color uniforme para la decoración que se va a imprimir. Adicionalmente, se puede aplicar una capa protectora o de desgaste líquida a la capa decorativa.
En la producción de tableros con una estructura líquida de este tipo, un criterio decisivo para el aseguramiento de la calidad es determinar las cantidades de aplicación de la capa de imprimación como capa pigmentada.
Un procedimiento común para determinar las cantidades de aplicación es el pesaje. A este respecto, el material de soporte se recubre con el medio de recubrimiento en la unidad de aplicación y a continuación se determina la cantidad de aplicación determinando la diferencia de peso. Sin embargo, este procedimiento requiere mucho tiempo y solo proporciona valores individuales, lo que ni siquiera permite hacer una declaración para todo el rango de producción. Las llamadas tablas de pesaje suelen tener un tamaño aproximado de 50x50 cm, el ancho de producción en una línea de impresión o similar. suele ser de al menos 1,3 m o generalmente incluso 2,07 m. Para poder hacer una declaración sobre todo el rango de producción, se tendrían que utilizar al menos tres tablas de pesaje.
Es particularmente desventajoso que este procedimiento solo proporcione valores individuales para una "instalación parada", que ciertamente no refleja las condiciones en la producción real. Cuando la instalación está funcionando, se da un flujo constante de material debido a la eliminación y reposición permanentes en los contenedores de almacenamiento y aplicación, lo que evita el calentamiento y/o cambios en la viscosidad de los medios de aplicación. Estas deficiencias en el equilibrio son tanto más graves cuanto menos material por m2 se aplique. Por supuesto, los problemas causados por una aplicación no uniforme o que no se corresponda con los requisitos también son mayores.
La patente US4421983 da a conocer un procedimiento para determinar la cantidad de aplicación de una capa pigmentada sobre un tablero de material derivado de la madera, que se basa en medir la reflexión a dos longitudes de onda en el rango infrarrojo.
Dado que el material de soporte en el presente caso es principalmente materiales derivados de la madera, en particular tableros de fibra de densidad media o alta, no se pueden utilizar procedimientos que p. ej., se emplean en la impregnación de papeles. No se pueden utilizar procedimientos conocidos para papeles (radiación IR), ya que la banda continua no se puede irradiar. Otras tecnologías, como la fluorescencia de rayos X, requieren mayores estándares de seguridad con respecto a la protección contra la radiación (encargado de la protección sanitaria contra la radiación, etc.). Al imprimar tableros de materiales derivados de la madera (tableros HWS por sus siglas en alemán), generalmente se aplican capas pigmentadas para eliminar el color base del tablero de soporte. Por un lado, están destinados a producir una imprimación lo más uniforme posible, pero, por otro lado, por razones tecnológicas, no
deben ser demasiado gruesas. Además, las imprimaciones altamente pigmentadas (que contienen dióxido de titanio) también son costosas. Por esta razón, solo se aplica aproximadamente 20 - 70 g de imprimación (superficie) /m2, por lo que la aplicación se distribuye en varias máquinas de aplicación de rodillos con secado intermedio.
Por lo tanto, la presente invención se basa en el objetivo técnico de proporcionar un procedimiento sencillo pero eficaz con el que se pueda determinar con suficiente precisión la cantidad de aplicación de una capa pigmentada que va a aplicarse sobre un tablero de soporte. Esto debería reducir o eliminar los defectos de calidad que pueden atribuirse a la cantidad de aplicación. Además, el procedimiento no debería requerir mayores estándares de seguridad para la tecnología de instalaciones y debería presentar la menor propensión posible a errores.
Este objetivo planteado se consigue de acuerdo con la invención mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1.
En consecuencia, se proporciona un procedimiento para determinar la cantidad de una capa pigmentada, como una capa de imprimación, aplicada a al menos un tablero de soporte. El procedimiento presente comprende las etapas:
- aplicar la capa pigmentada como aplicación líquida al tablero de material derivado de la madera;
- secar la capa pigmentada aplicada;
- registrar a continuación al menos un espectro NIR de la capa pigmentada aplicada sobre el al menos un tablero de material derivado de la madera utilizando al menos un detector NIR en un rango de longitud de onda entre 900 nm y 1700 nm, que presenta una banda de absorción con un máximo de absorción en unos 1495 nm, que es el primero que corresponde a un primer armónico de grupos N-H, un primer armónico del agua a unos 1450 nm y una banda de absorción a unos 1575 nm que corresponde a un primer armónico de un enlace peptídico (-CONH-); y
- determinar la cantidad de aplicación de la capa pigmentada de la capa pigmentada aplicada al tablero de material derivado de la madera por comparación en todo el rango de longitud de onda registrado
i. del espectro NIR averiguado para la cantidad de aplicación que va a medirse
ii. con al menos un espectro NIR averiguado para al menos una muestra de referencia con una cantidad de aplicación conocida de capa pigmentada usando el mismo detector NIR en todo el rango de longitud de onda registrado
por medio de un análisis de datos multivariante,
en donde la determinación de la cantidad de aplicación de capa pigmentada se lleva a cabo continuamente en línea en la línea de producción para la fabricación de tableros de material derivado de la madera, y
en donde el al menos un detector NIR se mueve en la línea de producción transversalmente a la dirección de marcha de los tableros de material derivado de la madera provistos de la capa pigmentada y analiza aplicaciones cortas en el área de borde o central del tablero de material derivado de la madera.
El presente procedimiento permite así la determinación de la cantidad de aplicación de una capa pigmentada, como una capa de imprimación, aplicada al tablero de soporte. Usando el detector NIR, se genera un espectro NIR de la capa pigmentada aplicada al tablero de soporte con la ayuda de la radiación NIR, que genera un espectro NIR con picos específicos para los diversos ingredientes de la capa aplicada, dependiendo de la concentración. A este respecto, la señal NIR se irradia a la muestra, se refleja en el soporte de nuevo y se detecta en el cabezal de medición. En esta medición se realizan varios cientos de mediciones NIR en unas décimas de segundo, por lo que también se garantiza la validación estadística de los valores.
El presente procedimiento para determinar la cantidad de aplicación de una capa pigmentada sobre un tablero de soporte utilizando un detector NIR aprovecha el hecho de que la radiación NIR no penetra a través de todo el tablero compuesto, es decir, a través de la capa pigmentada y tablero de soporte, sino que se refleja en la superficie del tablero compuesto. En el presente procedimiento, la radiación NIR penetra por tanto única y exclusivamente a través de la capa pigmentada, por ejemplo, la capa de imprimación, y se refleja en la superficie del tablero de material derivado de la madera. La radiación NIR reflejada se detecta por el detector NIR y el espectro NIR determinado se usa para determinar la cantidad de aplicación.
Un espectro NIR averiguado para una capa pigmentada, como una capa de imprimación, presenta una banda de absorción claramente amplia con un máximo de absorción de alrededor de 1495 nm. Esta banda corresponde al primer armónico de los grupos N-H. Aproximadamente a 1450 nm, se puede distinguir un primer armónico del agua. El espectro también presenta otra banda de absorción alrededor de 1575 nm, que corresponde a un primer armónico del enlace peptídico (-CONH-) de la caseína, que a menudo se usa en una capa de imprimación. Debido a la superposición de las tres bandas de absorción mencionadas, la banda de agua aparece como el hombro izquierdo y la banda
peptídica como el hombro derecho de la banda ancha.
De acuerdo con la invención, los espectros NIR se comparan e interpretan en todo el rango espectral registrado. Esto se hace con el análisis de datos multivariante MDA. Con los procedimientos de análisis multivariante, normalmente se examinan varias variables estadísticas al mismo tiempo. Para ello, se reduce el número de variables contenidas en un conjunto de datos sin reducir al mismo tiempo la información contenida en el mismo.
En el presente caso, el análisis de datos multivariante se realiza mediante el procedimiento de regresión de mínimos cuadrados parciales (PLS), que permite crear un modelo de calibración adecuado. La evaluación de los datos obtenidos se realiza preferentemente con un software de análisis adecuado como, por ejemplo, el software de análisis SIMCA-P de la empresa Umetrics AB o The Unscrambler de CAMO.
En una forma de realización del presente procedimiento, la al menos una capa pigmentada que va a medirse comprende una capa de imprimación. Se prefiere particularmente el uso del presente procedimiento para determinar la cantidad de aplicación de una capa de imprimación blanca.
La capa de imprimación que va a medirse comprende una composición de caseína como aglutinante y pigmentos inorgánicos, en particular pigmentos colorantes inorgánicos. Como pigmentos de color pueden usarse pigmentos blancos tal como dióxido de titanio (TO2). Otros pigmentos de color pueden ser carbonato de calcio, sulfato de bario o carbonato de bario. La imprimación contiene, además de los pigmentos de color y la caseína, también agua como disolvente.
En otra forma de realización del presente procedimiento, la cantidad total de la capa pigmentada aplicada, en particular en forma de aplicación líquida, está entre 5 y 200 g/m2, preferentemente entre 20 y 150 g/m2, de manera especialmente preferente entre 30 y 100 g/m2.
También se prefiere que la capa pigmentada que se va a medir como, por ejemplo, una capa de imprimación, se componga de al menos una, preferentemente de al menos dos, de manera particularmente preferida de al menos cuatro estratos o aplicaciones aplicados sucesivamente, en donde la cantidad de aplicación entre los estratos o aplicaciones es igual o diferente, es decir, la cantidad de aplicación de cada estrato individual puede variar. La cantidad de aplicación de un estrato o de una aplicación puede estar entre 1 y 50 g/m2, preferentemente entre 2 y 30 g/m2, de manera especialmente preferente entre 5 y 15 g/m2.
En una variante del presente procedimiento, el al menos un tablero de soporte es un tablero de material derivado de la madera, en particular un tablero de fibras de densidad media (MDF), de fibras de alta densidad (HDF) o tablero de partículas orientadas (OSB) o de madera contrachapada, un tablero de fibras de cemento y/o tablero de fibra de yeso, un tablero de óxido de magnesio, un tablero de madera-plástico y/o un tablero de plástico.
En otra forma de realización, el presente procedimiento para determinar la cantidad de una capa de imprimación sobre un tablero de soporte con la estructura de capas: tablero de soporte, al menos una capa de resina y al menos un estrato de capa de imprimación. En este sentido, antes de aplicar la al menos una capa de imprimación, se aplica al menos una capa de resina al tablero de soporte. Esta capa de resina también se conoce como base de laminado y se utiliza para mejorar la adherencia de la capa de imprimación al tablero de soporte. La base de laminado comprende preferentemente una resina de formaldehído tal como una resina de melamina-formaldehído, resina de melaminaurea-formaldehído o resina de urea-formaldehído.
Se prefiere que la muestra de referencia que se va a utilizar con una cantidad de aplicación conocida de una capa pigmentada, por ejemplo, una capa de imprimación, comprenda una capa pigmentada aplicada a un tablero de soporte, por ejemplo, una capa de imprimación, en donde el tablero de soporte y capa pigmentada de la muestra de referencia son equivalentes muestra que va a medirse de tablero de soporte y capa pigmentada. En otras palabras, la capa aplicada de la muestra de referencia es la misma que la capa que va a medirse en términos de composición y cantidad de aplicación.
Si, por ejemplo, se va a crear una muestra de referencia para determinar la cantidad de aplicación de una capa de imprimación, esto se puede llevar a cabo con las siguientes etapas:
a) pesar al menos un tablero de soporte sin recubrir;
b) dado el caso, aplicar una capa de resina (base de laminado) al tablero de soporte;
c) aplicar una primera cantidad predeterminada de un primer estrato o de una primera aplicación de la capa de imprimación al tablero de soporte;
g) secar el primer estrato aplicado de la capa de imprimación;
e) registrar un primer espectro NIR que corresponde a la cantidad predeterminada del primer estrato de la capa de imprimación;
f) aplicar una segunda cantidad predeterminada de un segundo estrato o una segunda aplicación de la capa de imprimación al primer estrato de la capa de imprimación;
g) secar el segundo estrato aplicado de la capa de imprimación;
h) registrar un segundo espectro NIR que corresponde a la cantidad predeterminada de estratos primero y segundo de la capa de imprimación; y
i) repetir los pasos f) a h) hasta alcanzar una cantidad total predeterminada de la capa de imprimación
De acuerdo con la invención, la cantidad de la capa pigmentada aplicada al tablero de soporte se determina después de que se haya aplicado la misma y una etapa de secado a continuación en un segmento de secador usando al menos un detector NIR.
En una variante del presente procedimiento, la cantidad de aplicación de una capa pigmentada, por ejemplo, una capa de imprimación, después de la aplicación de la capa, por ejemplo, por medio de uno o más rodillos al tablero de soporte y una etapa de secado a continuación en un segmento de secador se lleva a cabo, por ejemplo, en un secador de convección, secador IR y/o NIR, utilizando el al menos un detector NIR. Correspondientemente, en una línea de producción para tableros compuestos en la dirección de procesamiento está dispuesto al menos un detector NIR detrás de un dispositivo de aplicación y un dispositivo de secado.
De acuerdo con la invención, está previsto que el al menos un detector NIR se mueva transversalmente a la dirección de marcha de los tableros de soporte provistos de la capa pigmentada, por ejemplo, la capa de imprimación. El detector NIR se puede instalar en cualquier punto de la dirección de transporte del tablero después de las unidades de aplicación. A este respecto, el detector también puede atravesar el ancho del tablero o analizar áreas problemáticas determinadas (por ejemplo, aplicaciones cortas en el área de borde o central de los tableros, etc.). Además, los valores medidos están disponibles de inmediato y permiten una intervención inmediata en el proceso. Esto no es posible sin más con otros procedimientos.
El presente procedimiento para determinar la cantidad de aplicación de una capa pigmentada como, por ejemplo, capa de imprimación, aplicada a una placa de sustrato presenta varias ventajas. El procedimiento permite una medición continua no destructiva de la cantidad de aplicación en la superficie (medición en línea). Además, el procedimiento se puede realizar en un sistema controlado automáticamente con un mensaje de alarma y se miden aplicaciones de capa de 5 a 200 g/m2
En el presente caso, en otra forma de realización, si se aplica una capa de imprimación al tablero de soporte, a continuación, se puede aplicar una capa de imprimación (por ejemplo, una masilla UV o ESH) al mismo, seguido de una capa decorativa, por ejemplo, en forma de una decoración impresa.
En el caso de una decoración impresa, se puede aplicar una tinta de impresión pigmentada a base de agua en el procedimiento de huecograbado o en el procedimiento de impresión digital. Esta tinta de impresión pigmentada a base de agua también se puede aplicar en más de una capa, por ejemplo, de 3 a 10 capas, preferentemente de 5 a 8 capas, en donde después de cada aplicación de capa, la tinta de impresión se puede secar en un secador de convección o un secador NIR, para ejemplo.
El presente procedimiento para determinar la cantidad de aplicación de una capa pigmentada aplicada a un tablero de soporte como, por ejemplo, una capa de imprimación, se lleva a cabo en un dispositivo o línea de producción para la fabricación de tableros compuestos, que comprende al menos un dispositivo para aplicar una capa pigmentada como, por ejemplo, una capa de imprimación sobre un tablero de soporte, al menos un dispositivo para secar la capa y al menos un detector NIR para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invención, en donde al menos un detector NIR está dispuesto en el procesamiento dirección después del dispositivo de aplicación y el dispositivo de secado.
Por lo tanto, el al menos un detector NIR está dispuesto en una línea de producción del al menos un tablero compuesto que comprende al menos un dispositivo de aplicación para la capa que va a aplicarse como, por ejemplo, un rodillo, un dispositivo de pulverización o un dispositivo de colada, y al menos un dispositivo de secado. por ejemplo, en forma de un secador de convección, secador IR y/o NIR.
En una variante, el presente dispositivo comprende un dispositivo para aplicar una capa de resina (base de laminado) sobre un tablero de soporte y un dispositivo para secar la capa de resina, en donde ambos dispositivos están dispuestos aguas arriba del dispositivo en la dirección de procesamiento para aplicar la capa pigmentada como, por ejemplo, una capa de imprimación.
Es concebible que el dispositivo o línea de producción para la fabricación los tableros compuestos comprenda más de un dispositivo de aplicación y más de un dispositivo de secado, estando dispuesto al menos un detector NIR en la dirección de procesamiento en cada caso aguas abajo de un dispositivo de aplicación y un dispositivo de secado.
En una forma de realización preferida, la estructura de una línea de producción se ve así:
a) opcionalmente al menos una lijadora para lijar la superficie de al menos un tablero de soporte y al menos una unidad IR dispuesta detrás de la lijadora en la dirección de procesamiento (en donde la unidad IR sirve en particular para generar una temperatura superficial mínima predeterminada y para hacer que la temperatura de la superficie sea más uniforme);
b) un primer dispositivo de aplicación para aplicar al menos una primera capa de resina (base de laminado) al tablero de soporte;
c) un primer dispositivo de secado (por ejemplo, secador de convección) dispuesto aguas abajo del primer dispositivo de aplicación en una dirección de procesamiento para secar la al menos una primera capa de resina (base de laminado);
d) un segundo dispositivo de aplicación aguas abajo del primer dispositivo de secado en la dirección de procesamiento para aplicar al menos una capa de imprimación al tablero de soporte, comprendiendo el segundo dispositivo de aplicación al menos una, preferentemente dos, de manera especialmente preferente cuatro unidades de aplicación;
c) un segundo dispositivo de secado (por ejemplo, secador de convección) dispuesto aguas abajo del primer dispositivo de aplicación en una dirección de procesamiento para secar la al menos una capa de imprimación;
f) un detector NIR dispuesto aguas abajo del segundo dispositivo de secado en la dirección de procesamiento para determinar la cantidad de capa de imprimación aplicada;
g) un tercer dispositivo de aplicación dispuesto aguas abajo del detector NIR en la dirección de procesamiento para aplicar al menos una capa de imprimación al tablero de soporte,
c) un tercer dispositivo de secado (por ejemplo, secador de convección) dispuesto aguas abajo del tercer dispositivo de aplicación en una dirección de procesamiento para secar la al menos una capa de imprimación;
i) un cuarto dispositivo de aplicación dispuesto aguas abajo del tercer dispositivo de secado en la dirección de procesamiento para aplicar al menos una capa decorativa, en donde el cuarto dispositivo de aplicación puede comprender varios rodillos de impresión para el huecograbado (por ejemplo, tres o cuatro rodillos de impresión);
j) un quinto dispositivo de aplicación dispuesto aguas abajo del cuarto dispositivo de aplicación para aplicar al menos una capa protectora; y
c) un cuarto dispositivo de secado (por ejemplo, secador de convección) dispuesto aguas abajo del quinto dispositivo de aplicación en una dirección de procesamiento para secar la al menos una capa protectora.
Los dispositivos de aplicación utilizados son preferentemente rodillos de aplicación, que permiten aplicar las capas en el lado superior del tablero de material derivado de la madera.
En función de los requisitos de la línea de producción, por supuesto, es posible variar el número de dispositivos de aplicación y dispositivos de secado con el detector NIR respectivo. Por ejemplo, es concebible y posible usar una línea de producción compuesta por dos unidades que comprenden dispositivo de aplicación, dispositivo de secado y detector NIR, o usar más de dos, por ejemplo, tres, cuatro o cinco unidades compuestas por dispositivo de aplicación, dispositivo de secado y detector NIR. Esto permite determinar la cantidad de aplicación de varias capas de imprimación.
A continuación, se explica más detalladamente la invención en un ejemplo de realización con referencia a las figuras de los dibujos. Muestran:
la figura 1 un espectro NIR de una capa de imprimación aplicada a un tablero de soporte; y
la figura 2 una representación esquemática de una línea de producción de un tablero compuesto usando el procedimiento de acuerdo con la invención.
Creación de una muestra de referencia y calibración
La calibración se lleva a cabo pesando muestras con respecto a la cantidad de aplicación mientras se registra simultáneamente un espectro y se lleva a cabo de la siguiente manera.
Un tablero de 6 mm (7 mm, 8 mm o 10 mm) de espesor, que presenta una capa de resina secada previamente (base de laminado), se recubre con imprimación desde arriba utilizando un rodillo de aplicación. La cantidad de aplicación se determina pesando el tablero HDF antes y después del recubrimiento. Luego, la imprimación se seca en un secador de aire caliente a 150 - 200 °C durante aproximadamente 7 segundos y a continuación se mide con el espectrómetro NIR. Después de la medición, se realiza una aplicación siguiente de la imprimación, seguido de secado y medición del recubrimiento bajo el espectrómetro NIR. Este proceso se repite hasta que la cantidad total de imprimación alcance aproximadamente 100 g/m2 Al variar la cantidad de aplicación, se puede lograr una calibración en un amplio intervalo de la cantidad de aplicación.
Se crea un modelo de calibración a partir de los espectros de referencia, que se puede utilizar para determinar la cantidad de aplicación de una muestra desconocida. El modelo de calibración se crea utilizando análisis de datos multivariante. Esto se realiza con el software adecuado, p. ej. con el software de análisis The Unscrambler de la empresa CAMO.
La figura 1 muestra un espectro NIR averiguado para una capa de imprimación aplicada a un tablero de soporte.
En el presente caso, el espectro NIR se registró en un rango de longitud de onda entre 900 y 1700 nm. Se usó un aparato de medición NIR de la empresa Perten para registrar los espectros NIR. El cabezal de medición lleva la denominación DA 7400.
El espectro NIR muestra una banda de absorción claramente amplia con un máximo de absorción a aproximadamente 1495 nm. Esta banda corresponde al primer armónico de los grupos N-H. Aproximadamente a 1450 nm, se puede distinguir un primer armónico del agua. Además, el espectro presenta otra banda de absorción alrededor de 1575 nm, que corresponde a un primer armónico del enlace peptídico (-CONH-) de la caseína, contenida en la imprimación. Debido a la superposición de las tres bandas de absorción mencionadas, la banda de agua aparece como el hombro izquierdo y la banda peptídica como el hombro derecho de la banda ancha.
Ejemplo de realización
El procedimiento de medición se explica utilizando el ejemplo de determinación de peso por unidad de superficie de la imprimación en una instalación de impresión, que se muestra esquemáticamente en la figura 2.
En la instalación de impresión se procesan tableros HDF de 2,07 m de ancho y 2,80 m de largo con un grosor de tablero de 6 a 12 mm a una velocidad de hasta 85 m/min. En primer lugar, los tableros de HDF en bruto se lijan en una lijadora 1. Después del lijado, los tableros se precalientan en un secador IR 2 a una temperatura de aproximadamente 45 °C.
Posteriormente, se realiza una primera aplicación de resina (base de laminado) en la primera unidad de aplicación 3 con secado con aire caliente a continuación en un secador de convección 4. Como resina de recubrimiento se utiliza una resina acuosa de melamina-formaldehído con un porcentaje de sólidos del 60 % en peso.
Luego se aplica una imprimación blanca al agua a base de caseína y pigmentos inorgánicos utilizando cuatro unidades de aplicación 5 y se seca con aire caliente en un secador de convección 6 después de cada aplicación. Las unidades de aplicación 5 individuales aplican diferentes cantidades de imprimación. La aplicación de blanco total varía entre 20 g/m2 y 30 g/m2 en función del requisito de impresión.
A esto le sigue una aplicación de imprimación 7 con el secado a continuación en otro secador de convección 8. A esto le sigue la impresión 9 (decoración) de los tableros mediante huecograbado indirecto. Después de la impresión, los tableros se recubren con resina de melamina-formaldehído 10 (capa protectora) y también se secan en un secador de convección 11. Luego, los tableros se almacenan temporalmente antes de que se procesen posteriormente.
El proceso de imprimación es particularmente importante ya que tiene un impacto significativo en la calidad de impresión en color de los tableros HDF recubiertos. También se debe garantizar una cantidad de aplicación de blanco lo más constante posible para un patrón de color específico, ya que, de lo contrario, pueden producirse luminosidades diferentes de la imprimación y por consiguiente también puede dar lugar a una diferente coloración dentro de un patrón de color en varios tableros.
El peso por unidad de superficie de la imprimación normalmente se determina pesando las unidades de aplicación en blanco individuales con tableros HDF pequeños (50 cm x 50 cm) (tableros de pesaje) y se lleva a cabo por dos trabajadores de la instalación. El pesaje dura unos 20 minutos y se realiza varias veces al día. Durante este tiempo, la instalación pierde capacidad de producción, ya que la producción normal no tiene lugar cuando se determinan las cantidades de aplicación.
Usando espectroscopía NIR, la cantidad de aplicación de blanco se mide después de la última aplicación de blanco aguas abajo del secador 6 (secador de convección), antes de la aplicación de imprimación 7. A este respecto, cada tablero individual se mide en línea por el detector NIR sin interrumpir la producción. Al mover el detector transversalmente a la dirección de producción, también es posible medir la cantidad de aplicación de blanco en todo el ancho de producción, lo que no ocurre con el pesaje durante la producción. Por lo tanto, la medición NIR requiere un procedimiento de medición continuo no destructivo para determinar la cantidad de imprimación aplicada y permite una intervención inmediata en el flujo del proceso.
Claims (17)
1. Procedimiento para determinar la cantidad de una capa pigmentada aplicada sobre al menos un tablero de material derivado de la madera en una línea de producción de tableros de materiales derivados de la madera, que comprende las siguientes etapas:
- aplicar la capa pigmentada como aplicación líquida al tablero de material derivado de la madera (5);
- secar la capa pigmentada (6) aplicada;
- registrar a continuación al menos un espectro NIR de la capa pigmentada aplicada sobre el al menos un tablero de material derivado de la madera utilizando al menos un detector NIR en un rango de longitud de onda entre 900 nm y 1700 nm, que presenta una banda de absorción con un máximo de absorción en unos 1495 nm, que corresponde a un primer armónico de grupos N-H, un primer armónico del agua a unos 1450 nm y una banda de absorción a unos 1575 nm que corresponde a un primer armónico del enlace peptídico (-CONH-); y
- determinar la cantidad de aplicación de la capa pigmentada de la capa pigmentada aplicada al tablero de material derivado de la madera por comparación en todo el rango de longitud de onda registrado
i. del espectro NIR averiguado para la cantidad de aplicación que va a medirse
ii. con al menos un espectro NIR averiguado para al menos una muestra de referencia con una cantidad de aplicación conocida de capa pigmentada usando el mismo detector NIR en todo el rango de longitud de onda registrado
por medio de un análisis de datos multivariante,
en donde la determinación de la cantidad de aplicación de capa pigmentada se lleva a cabo continuamente en línea en la línea de producción para la fabricación de tableros de material derivado de la madera, y
en donde el al menos un detector NIR se mueve en la línea de producción transversalmente a la dirección de marcha de los tableros de material derivado de la madera provistos de la capa pigmentada y analiza aplicaciones cortas en el área de borde o en el área central del tablero de material derivado de la madera.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la cantidad de aplicación de la capa pigmentada aplicada al tablero de material derivado de la madera se determina comparando el espectro NIR de dicha capa pigmentada registrado en el mismo rango de longitud de onda completo con un modelo de calibración, en donde el modelo de calibración se ha creado
i. a partir de datos espectrales de al menos un espectro NIR que se ha registrado de la al menos una muestra de referencia con una cantidad de aplicación conocida de capa pigmentada utilizando el mismo detector NIR en el mismo rango de longitud de onda completo, y
ii. de la cantidad de aplicación de capa pigmentada de la muestra de referencia determinada por pesaje
utilizando un análisis de datos multivariante (MDA).
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el procedimiento se lleva a cabo en un sistema controlado automáticamente con un mensaje de alarma.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que después de analizar aplicaciones cortas en el área de borde o en el área central del tablero de material derivado de la madera, puede intervenirse de inmediato en el proceso de producción del tablero de material derivado de la madera.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la al menos una capa pigmentada comprende al menos una capa de imprimación a base de caseína y pigmentos inorgánicos, en particular pigmentos de color inorgánicos.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la cantidad total de la capa pigmentada aplicada asciende a entre 5 a 200 g/m2, preferentemente a entre 20 y 150 g/m2, de manera especialmente preferente a entre 30 y 100 g/m2.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa pigmentada se compone de al menos uno, preferentemente al menos dos, de manera especialmente preferente al menos cuatro estratos aplicados sucesivamente.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que la cantidad de aplicación de un estrato asciende a entre 1 y 50 g/m2, preferentemente a entre 2 y 30 g/m2, de manera especialmente preferente a entre 5 y 15 g/m2.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el al menos un tablero de material derivado de la madera es un tablero de fibras de densidad media (MDF), de fibras de alta densidad (HDF) o un tablero de partículas orientadas (OSB) o un tablero de madera contrachapada y/o un tablero de madera y plástico.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores para determinar la cantidad de una capa de imprimación sobre un tablero de material derivado de la madera con la estructura de capas: tablero de material derivado de la madera, al menos una capa de resina como base de laminado y al menos un estrato de capa de imprimación.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por que la al menos una capa de resina aplicada al tablero de material derivado de la madera como base de laminado comprende una resina de formaldehído, en particular una resina de melamina-formaldehído, resina de melamina-urea-formaldehído o resina de ureaformaldehído.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la determinación de la cantidad de la capa pigmentada aplicada al tablero de material derivado de la madera como tablero de soporte se realiza después de la aplicación de la capa pigmentada y una etapa de secado en un segmento de secador (6) utilizando el al menos un detector NIR.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que sobre la capa de imprimación se aplica una capa de imprimación, en particular una masilla UV o ESH.
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores 13, caracterizado por que sobre la capa de imprimación (7) se aplica una capa decorativa (9), en particular en forma de decoración impresa.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que, en el caso de una decoración impresa, se aplica una tinta de impresión pigmentada a base de agua en el procedimiento de huecograbado o en el procedimiento de impresión digital.
16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 14-15, caracterizado por que sobre la capa decorativa (9) se aplica una capa protectora (10).
17. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes etapas:
- aplicar al menos una primera capa de resina como base de laminado sobre el tablero de material derivado de la madera (3);
- secar la al menos una primera capa de resina como base de laminado (4);
- aplicar al menos una capa de imprimación sobre el tablero de material derivado de la madera, en donde se aplican al menos uno, preferentemente dos, de manera especialmente preferente cuatro estratos de la capa de imprimación (5);
- secar la al menos una capa de imprimación (6);
- determinar la cantidad de capa de imprimación aplicada utilizando al menos un detector NIR;
- aplicar al menos una capa de imprimación al tablero de material derivado de la madera (7),
- secar la al menos una capa de imprimación (8);
- aplicar al menos una capa decorativa (9),
- aplicar al menos una capa protectora (10); y
- secar la al menos una capa protectora (11).
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