ES2962124T3 - Procedimiento de producción de tableros laminados multicapa - Google Patents
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Abstract
El procedimiento se realiza mediante la deposición superpuesta de una serie de capas de fibras y/o partículas con material aglomerante y/u otros aditivos químicos sobre una cinta de transporte hasta formar una manta multicapa, en la que las capas se encuentran físicamente diferenciadas unas de otras, comprende -definir el espesor final del tablero y su densidad, -definir el número de capas que conformarán el tablero y el tipo de material que constituye cada capa -seleccionar y preparar el material constituyente de cada capa a conformar, -depositar de manera superpuesta y escalonada las capas previamente definidas por el peso por m2 de cada una de ellas -pre-compactar y opcionalmente precalentar la manta -compactar mediante presión y calor la manta La invención se refiere al tablero formado en base a dicho procedimiento para formar un tablero simétrico o asimétrico estable
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de producción de tableros laminados multicapa
Campo de la invención
El objeto de la invención pertenece al campo técnico de la producción de tableros o paneles de fibras o partículas de madera que se mezclan con materiales aglutinantes y que, sometidos a presión y calor, se obtiene un artículo compacto y estable, adecuado para una serie de aplicaciones relacionadas con la industria de la madera, como, por ejemplo, muebles, suelos, embalajes, envoltorios, construcción, etc.
Entre los productos que se pueden fabricar en este campo técnico, podemos destacar los tableros de partículas de madera normalmente llamados aglomerados, los tableros de fibra de densidad media, también conocidos como MDF o MD, los tableros de fibra de alta densidad y los tableros compactos fenólicos.
Antecedentes de la invención
La madera ha sido utilizada por el hombre desde la antigüedad. Su uso como combustible, elemento constructivo y materia prima para papel, herramientas y muebles ha acompañado al hombre desde tiempos remotos.
El uso de productos derivados de la madera está ligado al desarrollo económico y su uso está correlacionado con el Producto Interior Bruto (PIB), donde los países con mayores índices son los de mayor consumo. Esto ha llevado a que muchos países sean deficitarios en madera, ya que los territorios que presentan estos déficits no son capaces de generar el recurso debido a diversos impedimentos, como aspectos bioclimáticos, uso del suelo o presión demográfica. Además, estas sociedades reclaman un uso de los bosques que no sólo sea productivo, sino también recreativo y medioambiental.
En este contexto, el uso eficaz del recurso es cada vez más imperativo, y la mejora de los procedimientos permite añadir valor a materias primas de tamaño cada vez más reducido. La adaptación de la industria de producción de tableros de madera a estas necesidades es un ejemplo típico. Como en la antigüedad, para la fabricación de muebles sólo se utilizaban las mejores piezas de madera maciza, en la actualidad se utiliza madera que, incorporada a los procedimientos de encuadernación y/o producción de MDF y/o pasta de papel, permite fabricar muebles de calidad utilizando tableros producidos en los procedimientos anteriores y posteriormente decorados con diseños impresos en papel impregnado en resina.
Además, esta mejora en el aprovechamiento efectivo de la madera se ha llevado a cabo sin perder un valor significativo en cuanto a características técnicas, pudiendo incluso mejorar el rendimiento de una característica, como es la anisotropía resultante de la constitución y anatomía de la misma.
La mejora de la anisotropía de la madera ha sido un claro vector de desarrollo en la industria de producción de productos derivados de la madera y, en concreto, en la producción de tableros aglomerados, MDF o una combinación de ambos.
Esta característica está claramente reconocida como un inconveniente en el uso de la madera, ya que depende de la especie utilizada, de su edad y de la parte del árbol de la que se extrae la pieza. Los desarrollos en la producción de paneles derivados de la madera han buscado reducir el impacto de la misma. Los procedimientos pretenden obtener productos con la mejor estabilidad dimensional posible. Para lograr este objetivo, un aspecto clave es la ausencia de tensiones diferenciales que pueden aparecer en presencia de alabeos. Esta es una de las causas por las que los procedimientos productivos buscan la simetría respecto al plano que pasa por el centro del espesor del tablero. Ejemplos que demuestran la simetría en los procedimientos de producción son:
• la entrada de energía térmica a través de las placas calefactoras es simétrica como resultado de la entrada común de aceite térmico a través de la misma bomba a la placa superior e inferior.
• el material utilizado en las capas externas tiene el mismo origen, de modo que tanto su humedad como su resina son iguales en ambas capas.
Por tanto, la estabilidad dimensional y en concreto, la planicidad o ausencia de alabeo, es una característica básica que se busca para los tableros de madera (aglomerado, MDF o una combinación de ambos). Se buscan comportamientos isotrópicos que mejoren las prestaciones de la madera natural.
Con respecto al procedimiento de producción de tableros, se definen tres tecnologías que se basan en cómo se forma el colchón de materiales, también llamado esterilla:
1. MONOCAPA.- el material procesado tiene el mismo origen y, por tanto, las mismas características. Sólo se necesita un único dispositivo para construir la esterilla y sus propiedades son homogéneas en toda su altura. Esto es más comúnmente utilizado en la producción de MDF.
2. BICAPA.- tecnología con la que se produce material del mismo origen, y por lo tanto, las características del mismo son iguales. Para la construcción del colchón se utilizan dos dispositivos. En estos dispositivos se realiza la distribución del flujo de material que permite la construcción de las colchonetas que consumen mayores flujos de masa.
3. TRICAPA.- en el procedimiento se produce material de dos orígenes diferentes. Por lo tanto, existe la posibilidad de que cada material tenga diferentes valores característicos relacionados con la humedad, la presencia de productos químicos y la granulometría. Las dos capas externas tienen el mismo origen y su flujo se divide en dos dispositivos de formación en los que se controla la adición de material de cada capa para evitar problemas dimensionales. La capa interna se produce entre las dos capas anteriores y la humedad de la misma es menor para favorecer el flujo de energía de las capas externas hacia el centro. Este procedimiento es el más común para el aglomerado.
Estas diferencias en la estructura de las esterillas dan lugar a diferencias significativas en cada capa/estrato en el procedimiento de prensado. En este procedimiento, la eficacia de la transferencia de energía y la respuesta de la esterilla a la presión aplicada por la prensa es diferente en cada capa/estrato y está relacionada con las propiedades viscoelásticas de la madera, la difusión del vapor, etc., especialmente entre las capas más externas y el centro.
Para evitar el alabeo, es necesario compensar las tensiones en la estructura del tablero. Por ello, los proveedores de maquinaria centran sus esfuerzos en desarrollar equipos y procedimientos de producción que favorezcan una simetría resultante respecto al plano central en términos de fuerzas. Se puede afirmar que los fabricantes de tableros de cualquier tipo están actualmente limitados por la simetría que debe tener dicho tablero.
Se conoce la patente europea EP-1140447, que describe un dispositivo y un procedimiento para producir de forma continua tableros formados por un núcleo de partículas y capas de fibras en las caras externas de los mismos. En dicho procedimiento de producción, el tablero se fabrica mediante dispersión, especialmente de partículas mezcladas con un aglutinante, como, por ejemplo, lignocelulosa y/o fibras, virutas o partículas similares, que contienen celulosa, con el fin de formar un material no tejido, especialmente para producir objetos formados, principalmente en forma de placas o tableros; de tal manera que los dispositivos tienen al menos un tanque de dosificación, que contiene las partículas, con al menos una estación de dispersión de partículas dispuesta después del tanque de dosificación y con una cinta de formación dispuesta debajo de la estación de dispersión para recoger el material no tejido. A continuación, dispone de al menos tres estaciones de dispersión dispuestas una tras otra a lo largo de la cinta de formación, donde la primera está prevista para dispersar fibras, la segunda para dispersar partículas y la tercera para dispersar de nuevo fibras; y la estación de dispersión de partículas comprende un dispositivo de fraccionamiento para separar las partículas finas y gruesas con al menos dos secciones de fraccionamiento para partículas finas y al menos una sección de fraccionamiento para partículas gruesas, al mismo tiempo que las secciones de fraccionamiento para partículas finas forman las zonas inicial y final del dispositivo de fraccionamiento y la sección de fraccionamiento para las partículas gruesas está dispuesta entre las secciones de fraccionamiento para las partículas finas.
Otro ejemplo puede encontrarse en la solicitud de patente alemana n° DE10049050A1, en la que se describen aspectos de la composición geométrica de las partículas, además del contenido de virutas del núcleo y el perfil de presión para la producción de láminas de varias capas que comprenden un núcleo de virutas con una o más capas de recubrimiento de virutas largas, comprendiendo la producción la extensión de las capas individuales sobre una cinta en movimiento continuo, seguida de calentamiento por prensado y endurecimiento.
Objeto de la invención
El propósito de la invención es conseguir tableros laminados por un número n de capas que sean estructuralmente estables, es decir, que no se creen tensiones internas que provoquen el alabeo indeseado del tablero en el tablero producido, y que mantengan la planicidad del mismo, aunque tengan una estructura simétrica o asimétrica de capas por un procedimiento que asegure la estabilidad mediante el control individual de cada capa y así obtener tableros planos, estables y sin tensiones internas que provoquen el alabeo del mismo.
Un objeto de la invención es un procedimiento tal como se define en la reivindicación 1.
Este procedimiento para la producción de tableros laminados multicapa es digno de mención porque las capas a cada lado del centro geométrico del tablero forman un tablero simétrico o asimétrico según el grosor de las capas y/o el material utilizado en el mismo y/o según el número de capas depositadas.
La humedad de cada capa viene definida por el contenido de agua sobre el producto seco que integra dicha capa, de forma que el contenido neto de agua puede ser mayor o menor en función del material integrador de cada capa, incluyéndose en este valor el contenido aportado por las fibras y/o partículas, el material aglutinante y los aditivos, así como el agua que se pueda introducir en el procedimiento. Por esta razón, cuando se comparan dos capas que pueden proceder del mismo o diferente material utilizado, fibras, partículas, etc., es más lógico hablar de diferencia absoluta de humedades, es decir, de valores absolutos. La diferencia absoluta de humedades entre capas adyacentes está comprendida preferentemente entre 1-10 puntos (porcentuales), y más preferentemente entre 1-7 puntos (porcentuales).
Como se ha comentado respecto a un valor similar en la suma de densidades de material desde las capas externas hasta el centro geométrico del tablero a ambos lados del tablero final, este valor debe obtenerse con una cierta tolerancia, pues ya sería muy difícil conseguir valores idénticos industrialmente; a partir de aquí, se dice que la diferencia entre ambas sumas de densidades de las capas a cada lado del centro geométrico del tablero tiene una variabilidad máxima admisible del 10 %, preferiblemente del 5 % y más preferiblemente del 3 %.
Cuando se habla del centro geométrico del tablero, debe entenderse como un punto o plano imaginario equidistante y paralelo a ambas caras del tablero formado. El centro geométrico del tablero puede coincidir con un plano de separación entre capas del tablero o puede estar incluido dentro del espesor de una capa, dividiendo dicha capa en dos zonas, considerándose cada una de ellas, en cuanto a la suma de densidades, como perteneciente a una zona u otra del tablero obtenido.
Al menos una de las capas externas del tablero se fabrica mediante fibras para darle un acabado más liso y uniforme en apariencia, y/o al menos una de las capas externas del tablero se fabrica mediante partículas, obteniendo un tablero con una apariencia diferente ya que se verían las partículas que lo componen. Es decir, se fabrican tableros con una capa externa de fibra, con las dos capas externas de fibra, con una sola capa externa de partículas o con las dos capas externas de partículas, o con una capa externa de fibra y la otra capa externa de partículas, si es conveniente.
Los tableros fabricados son aptos para recibir acabados superficiales en los que al menos una de las caras exteriores del tablero está recubierta por laca y/o revestimiento de PVC y/o papel impregnado de resina y/o chapa natural y/o HPL (Laminado de alta presión).
El aglutinante o aglutinantes utilizados para producir la tabla se seleccionan del grupo que consiste en resinas termoendurecibles, como fenoplastos, aminoplastos e isocianatos orgánicos con al menos dos grupos isocianato, en resinas termoplásticas y en biorresinas. Estos aglutinantes pueden utilizarse solos o combinados.
Las resinas fenoplásticas son resinas sintéticas o productos modificados obtenidos por condensación de fenol con aldehídos. Además del fenol no sustituido, se utilizan derivados del fenol para producir resinas fenoplásticas. Entre ellos se encuentran los cresoles, los xilenoles y otros alquilfenoles (por ejemplo, p-terc-butilfenol, p-terc-octilfenol y pterc-nonilfenol), los arilfenoles (por ejemplo, fenilfenol y naftoles) y los fenoles divalentes (como el resorcinol y el bisfenol A). El componente más importante del aldehído es el formaldehído, que se utiliza en diversas formas, como solución acuosa y paraformaldehído sólido, y también como compuestos que conducen al formaldehído. Otros aldehídos (por ejemplo, acetaldehído, acroleína, benzaldehído y furfural) se utilizan de forma más limitada, ya que también son cetonas. Las resinas fenoplásticas pueden modificarse por reacción química de los grupos metilol o hidroxilo fenólico y/o por dispersión física en el agente de modificación (norma EN ISO 10082).
Las resinas fenoplásticas preferidas son las resinas de fenol aldehído, más preferentemente las resinas de fenol formaldehído. Las resinas de fenol formaldehído (también denominadas resinas PF) se conocen, por ejemplo, en Kunststoff-Handbuch, 2a edición, Hanser 1988, volumen 10, "Duroplaste", páginas 12 a 40.
Como resinas aminoplásticas, es posible utilizar todas las resinas aminoplásticas conocidas por los expertos en la materia, preferentemente las conocidas para la producción de materiales a base de madera. Las resinas de este tipo y también la preparación de las mismas se describen, por ejemplo, en Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 4a edición revisada y ampliada, Verlag Chemie, 1973, páginas 403 a 424 "Amino-plaste" y Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. A2, VCH Verlagsgesellschaft für Technische Chemie, Vol. a 2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, páginas 115 a 141 "Amino-resinas" y también en M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, páginas 251 a 259 (resinas UF) y páginas 303 a 313 (MUF y UF con una pequeña cantidad de melamina). En términos generales, son productos de la policondensación de compuestos que tienen al menos un grupo amino o un grupo carbamida, opcionalmente parcialmente sustituido con radicales orgánicos (el grupo carburo también se denomina grupo carboxamida), preferentemente grupo carbamida, preferentemente urea o melamina y un aldehído, preferentemente formaldehído. Los productos preferidos de la policondensación son resinas de urea-formaldehído (resinas UF), resinas de melamina-formaldehído (resinas MF) o resinas de urea-formaldehído que contienen melamina (resinas MUF), más preferentemente resinas de urea-formaldehído.
Los productos de policondensación particularmente preferidos son aquellos en los que la relación molar entre el aldehído y el grupo amino y/o el grupo carbamida que están opcionalmente parcialmente sustituidos con radicales orgánicos está en un intervalo de 0,3:1 a 1:1, preferentemente de 0,3:1 a 0,6:1, más preferentemente de 0,3:1 a 0,55:1, muy preferentemente de 0,3:1 a 0,5:1.
Las resinas de aminoplastos indicadas se utilizan generalmente en forma líquida, normalmente como solución de concentración del 25 % al 90 % en peso, preferiblemente una solución de concentración del 50 % al 70 % en peso, preferiblemente en una solución acuosa, pero también pueden utilizarse en forma sólida. El contenido en sólidos de la resina aminoplástica en un líquido acuoso puede determinarse según Gunter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe inder Holz- und Mobelindustrie, 2a edición, DRW-Verlag, página 268.
Cuando se añaden aglutinantes y/o aditivos químicos al procedimiento de producción del tablero laminado de la invención, puede ser necesario aplicar pigmentos o tinta que determinen el color final de dicho tablero o de al menos una de las capas de dicho tablero. La aplicación de los pigmentos o tinta se realiza de forma que se mezclen o no con los aglutinantes y/o aditivos.
Otro objeto de la presente divulgación es la realización de un tablero simétrico o asimétrico fabricado según el procedimiento descrito anteriormente, que comprende capas externas de fibra, mientras que su interior está dividido en una capa central de partículas y capas de partículas a ambos lados de la capa central. Con esta disposición del tablero, se recomienda que la capa central de partículas tenga partículas de mayor tamaño que las partículas de las capas que se encuentran a ambos lados de la capa central, quedando las partículas de mayor tamaño embebidas en el interior del tablero e impidiendo que se desplacen a la superficie, efecto no deseado cuando se fabrican tableros que comprenden partículas.
Preferentemente, la estructura de un tablero está formada por una estructura como la que sigue:
- capa de fibra externa
- capa interna de partículas que a su vez se divide en:
- capa externa de partículas finas
- capa interna de partículas gruesas
- capa externa de partículas finas
- capa externa de fibras.
Esta estructura está formada por 5 capas en las que las caras externas están ocupadas por fibras y partículas mezcladas con sustancias aglutinantes y/u otros aditivos químicos, de pequeño tamaño y en las que el centro de la estructura del tablero está reservado para partículas de mayor tamaño, evitando así que aparezca en el tablero el efecto de movimiento antes mencionado.
El procedimiento para la producción de un tablero laminado comprende las siguientes etapas:
a) depositar sobre una primera superficie una pluralidad de fibras o partículas mezcladas con sustancias aglutinantes y/u otros aditivos químicos, controlando el peso de dicha capa y conformando una primera capa externa del tablero a formar. Este depósito se realiza sobre una cinta transportadora que se desplaza mientras se depositan en forma de esterilla las fibras y/o partículas que formarán la primera capa depositada o capa externa del tablero finalmente formado;
b) opcionalmente y cuando la capa de la etapa anterior esté hecha de fibras, precompactar utilizando presión; c) depositar múltiples capas apiladas de fibras o partículas mezcladas con sustancias aglutinantes y/u otros aditivos químicos sobre la primera capa fabricada, controlando individualmente el peso de cada capa. Estas capas múltiples, al fabricar el tablero final de 5 capas, estarán formadas por una capa de partículas finas, seguida de una capa de partículas gruesas y posteriormente seguida de una capa de partículas finas; d) depositar sobre una segunda superficie una pluralidad de fibras o partículas mezcladas con sustancias aglutinantes y/u otros aditivos químicos, conformando una segunda capa externa del tablero, precompactando dicha capa en el caso de que sea de fibras, como ocurre en la capa b);
e) depositar la capa independiente fabricada en la etapa d) sobre las múltiples capas depositadas previamente sobre la primera superficie en las etapas a) a c);
f) precompactar y, opcionalmente, precalentar el conjunto de capas depositadas en las etapas anteriores mediante vapor de agua recalentado, aire recalentado, estimulación eléctrica (como, por ejemplo, por alta frecuencia, microondas, etc.);
g) compactar las múltiples capas depositadas en las etapas a) a e) para formar la placa en el espesor final de la misma utilizando presión y calor.
Las partículas utilizadas se clasifican previamente por tamaño, agrupando partículas de tamaño similar para que las capas que se formen en la estructura del tablero sean lo más homogéneas posibles en cada capa con respecto al tamaño de partícula. Estas partículas clasificadas por tamaño, en una realización preferente, se agrupan para formar pares de capas de partículas de tamaño similar en el tablero a formar.
Preferentemente, las capas de partículas de mayor tamaño se depositarán en la zona central del tablero mientras que las de partículas de menor tamaño se depositarán progresivamente hacia las capas externas del tablero a formar, con el objetivo de que el acabado del tablero sea lo más uniforme posible. Este orden facilitará que las partículas de mayor tamaño queden embebidas en el interior del tablero y no sean visibles desde las capas externas del mismo, proporcionando un aspecto estético de mayor calidad al producto.
Breve descripción de los dibujos
Con elfin de ayudar a hacer más fácilmente comprensibles las características de la invención, de acuerdo con una realización práctica preferente de la misma, dicha descripción se acompaña de un juego de dibujos que constituyen parte integrante de la misma y que, a título ilustrativo y no limitativo, representan lo siguiente:
La figura 1 muestra un gráfico que representa el grado de polimerización de la resina en diferentes capas del tablero, cómo se comporta el tablero en diferentes capas debido a la transferencia de calor a través del espesor del tablero.Fuente: 8th European Panel Products Symposium, Thermokinetic simulation of a hot press cycle in the production of particleboard and MDF. Christian Heineman, Roland Mitter y Manfred Dunky.
La figura 2 permite observar el efecto de la presión aplicada en la formación del tablero y como provoca deformaciones de las células de la madera, reduciendo los lúmenes celulares, como se muestra en las imágenes inferiores donde la imagen de la izquierda tiene una mayor densidad y corresponde a las capas externas del tablero y la imagen inferior derecha muestra la capa interna de menor densidad y con más huecos lo que hace disminuir la densidad. Este comportamiento está relacionado con las propiedades viscoelásticas de la madera y el contenido de humedad de cada capa. Fuente: COST Action FP1005, Reunión del Grupo de Trabajo (WG3) Nancy, 13 de octubre de 2011, Universidad de Ciencias Aplicadas de Berna, Heiko Thoemen.
La figura 3 muestra un perfil de densidad de un tablero MDF tricapa que presenta una asimetría como resultado de un contenido de humedad diferente entre las superficies. Se trata de un defecto de calidad presente en las producciones convencionales, ampliamente conocido en el sector y que provoca alabeo.
La figura 4 incluye tres representaciones del mismo perfil de densidad de un tablero asimétrico fabricado por procedimientos convencionales. En 4.1, se muestra el perfil de densidad de un tablero con capas externas de fibra, una de ellas de 4 mm y la otra de 2 mm, y una o varias capas internas de partículas. En 4.2, se muestra una representación del gráfico superpuesto de ambas caras, que pone de manifiesto la asimetría de densidades en dicho tablero. En 4.3, se realiza el mismo ejercicio, pero sólo con las capas de partículas. Esta figura muestra un tablero producido con la tecnología descrita en la patente europea EP1140447, pero produciendo un tablero asimétrico que da lugar a un tablero inestable.
La figura 5 incluye tres representaciones del mismo perfil de densidad de un tablero asimétrico producido aplicando el procedimiento de la invención. En 5.1, se muestra el perfil de densidad de un tablero con capas externas, una de 4 mm y otra de 2 mm, y varias capas internas de partículas. En 5.2, se muestra una representación del gráfico superpuesto de ambas caras, que demuestra la asimetría de densidades en dicho tablero. En 5.3, se realiza el mismo ejercicio, pero sólo con capas de partículas. Estas asimetrías permiten compensar las fuerzas entre capas.
La figura 6 muestra un gráfico de cómo puede diseñarse el perfil de un tablero para conseguir un tablero estable sin alabeos.
La figura 7 muestra un gráfico en el que se combinan las densidades resultantes de n capas de igual o distinto material utilizado.
La figura 8 muestra una vista esquemática de una instalación para fabricar tableros, más concretamente de una instalación para tableros formados por seis capas apiladas.
Descripción detallada de una realización preferente de la invención
En los procedimientos de producción de tableros de fibras y/o partículas, en los que el procedimiento se lleva a cabo mediante el prensado de una esterilla de fibras y/o partículas mezcladas con material aglutinante y/u otros aditivos químicos, intervienen diversos factores en este procedimiento, entre los que se incluyen la transferencia de calor de las capas externas en contacto con las placas de prensado calentadas a las capas internas, la transferencia de masa entre las capas y las reacciones químicas de transformación de la propia madera y del material aglutinante.
En las condiciones normales del procedimiento de producción de tableros, las condiciones que se dan en la superficie y en las capas internas son muy diferentes. Fundamentalmente, las capas más externas transfieren el calor por conducción, mientras que los procedimientos de convección van ganando importancia a medida que se analizan las capas más internas, lo que también se demuestra en los diferentes grados de polimerización entre las capas del tablero.
La introducción de altas temperaturas y humedad durante el prensado lamina la madera, lo que tiene un efecto inmediato en la reducción de la presión de trabajo y, como resultado, se altera el perfil de densidad. La temperatura de reblandecimiento de la madera se ve fuertemente afectada por el contenido de agua de la misma.
La figura 1 muestra un gráfico en el que se representa el grado de polimerización de la resina en los diferentes espesores del tablero. En esta gráfica se observa como las capas externas alcanzan rápidamente un alto grado de polimerización en muy poco tiempo, mientras que las capas internas, según se desarrollan hacia el núcleo del tablero, tardan más tiempo en polimerizar, ya que la transferencia de calor desde las capas externas a las internas es posible gracias a la humedad de dichas capas que se transforma en vapor de agua que calienta esa parte central del tablero.
La figura 2 muestra el efecto de la presión aplicada en la formación del tablero y cómo ésta provoca deformaciones de las células de la madera, reduciendo los lúmenes celulares, lo que conlleva un aumento de la densidad. Este efecto se refleja en dicha figura donde el gráfico muestra la curva de densidades del tablero a lo largo de la sección transversal del mismo donde se obtienen dos picos de máxima densidad coincidentes con las caras externas del tablero y un descenso gradual hasta llegar al centro del tablero, donde se alcanza una densidad mínima del tablero. La figura 2 muestra un gráfico típico de distribución de las densidades en el espesor del tablero. La parte inferior de este gráfico muestra imágenes de las capas externas más densas, como se aprecia en la imagen de la izquierda, donde los espacios son menores y las fibras están más compactadas, y en la imagen de la derecha, donde los espacios son mayores y, por tanto, la densidad disminuye significativamente.
Las Figuras 4 muestran el perfil de densidad de un tablero, producido por un procedimiento diferente al de la invención, con capas externas de fibra, una de ellas de 4 mm y la otra de 2 mm, y una o varias capas internas de partículas (Figura 4.1). El comportamiento de este tablero producido de esta manera no era estable.
La figura 4.2 muestra el perfil de densidad con respecto al eje para visualizar claramente las asimetrías con respecto al centro. El comportamiento de este tablero será claramente inestable y provocará el alabeo del tablero debido a las tensiones que provocará esta diferencia de densidad entre una cara y otra de dicho tablero.
Enla figura 4.3 se ha realizado el mismo ejercicio anterior, pero sólo con las capas de partículas. En esta nueva representación, se observa que la densificación entre las partículas a ambos lados del eje es muy similar, lo que demuestra que el alabeo es causado por las capas de fibras de diferentes espesores.
En particular y sorprendentemente, la posibilidad de fabricar tableros multicapa con control independiente de peso, granulometría y humedad permite realizar encarnaciones con capas externas de espesores claramente diferentes, ya que posteriormente es posible realizar correcciones para mantener un resultado plano y estable. En los procedimientos convencionales, estas realizaciones no son posibles manteniendo la planicidad, ya que las fuerzas generadas son importantes y se reflejan en la aparición de alabeos.
Esto se refleja en los perfiles de densidad de la Figura 5, que se han tomado de un tablero fabricado a partir del procedimiento de la invención. La Figura 5.1 muestra un perfil de densidad de un tablero con capas externas de fibra, una de ellas de 4 mm y la otra de 2 mm, y una o varias capas internas de partículas.
La figura 5.2 muestra el perfil de densidad con respecto al eje para mostrar claramente las asimetrías con respecto al centro.
Enla figura 5.3 se ha realizado el mismo ejercicio anterior, pero sólo con las capas de partículas. En esta nueva representación, se observa que la densificación entre las partículas a ambos lados del eje también muestran un comportamiento asimétrico. Estas asimetrías permiten compensar las fuerzas entre capas. La Figura 5.3, en comparación con la Figura 4.3, demuestra que en la 4.3 no es posible compensar el alabeo causado por las capas de fibras externas de diferente grosor.
La divulgación propone la incorporación de n capas entre las capas externas y la capa central que permite un ajuste específico en cada una, de forma que es posible ajustar las condiciones de las mismas, buscando una densidad final para cada una. Además, se definen dos grandes grupos A y B, en los que A es el material comprendido entre la superficie superior del tablero y el plano central que tiene 1,2,_, n capas; y B es el material comprendido entre el plano central y la superficie inferior del tablero que tiene 1',2',_, n' capas. Como realización preferente, se busca que los valores de densidad media de cada grupo sean lo más iguales posible, con diferencias inferiores al 10 %, preferiblemente al 5 % y más preferiblemente al 3 %. Las n capas dentro del conjunto A pueden tener densidades diferentes a las correspondientes n' de las mismas del conjunto B, siempre que cumplan la condición anterior entre los valores medios de cada grupo.
En la Figura 6, se muestra un gráfico de cómo se puede diseñar el perfil de un tablero para fabricar un tablero estable sin alabeo, de tal forma que el perfil se divide en 6 capas, dos capas exteriores 1 y 1' que forman las caras externas que están formadas por fibras, estratos interiores 2 y 2' que pueden estar formadas por partículas, y más capas interiores 3 y 3' formadas por partículas de mayor tamaño que las de las capas indicadas anteriormente.
La figura 7 muestra un gráfico en el que se combinan las densidades resultantes de n capas de igual o distinto material utilizado, de tal forma que si no hiciéramos caso al gráfico de la figura 6, tendríamos que asegurarnos de que se cumple lo siguiente:
Densidad media (capas 1 capas 2 capas 3) « Densidad media (capas T capas 2' capas 3')
Si utilizáramos el cálculo de la figura 7, llegaríamos a un cálculo que sería:
Densidad media (capas 1 capas 2) « Densidad media (capas 1’ capas 2’)
y más en general:
Densidad media (capas 1 capas 2 capas (n-1)) « Densidad media (capas T capas 2' ....capas (n'-1))
Ejemplo 1.-TABLERO ASIMÉTRICO.
Seha fabricado un tablero según el procedimiento de la invención, formado por 5 capas, cuyas caras exteriores que conforman la "Fibra superior" y la "Fibra inferior" han sido fabricadas con fibras de madera y aglutinante con espesores no compensados en ambas caras de 4,6 mm y 2,2 mm; las capas más cercanas al interior son capas de partículas finas con espesores de 3,1 mm y 2,9 mm y aún más cerca del interior hay una única capa de partículas más gruesas con un espesor de 18,2 mm.
En la parte superior de la tabla, las capas se consideran independientemente y se observa como la densidad de cada capa es diferente, indicando que las densidades de las capas del lado derecho de la tabla son mayores. Este cálculo se ha realizado siguiendo la práctica de la Figura 6 en la que las capas se consideran independientemente.
Las tres filas inferiores de la tabla se han establecido considerando la agrupación de la capa exterior de fibras y la capa exterior de partículas y considerando la capa central. De esta manera, se observa que la densidad de las capas exteriores agrupadas está compensada y se observa que el tablero está compensado y libre de tensiones.
Ejemplo 2.- TABLERO SIMETRICO
Se ha fabricado un tablero según el procedimiento de la invención, formado por 5 capas, cuyas caras exteriores que constituyen la "Fibra superior" y la "Fibra inferior" se han fabricado con fibras de madera y aglutinante con espesores compensados.
En la parte superior de la tabla, se observa que las capas son consideradas independientemente y como las densidades equilibradas son encontradas a partir del plano geométrico central. Este cálculo se ha realizado siguiendo la práctica de la figura 6 en la que las capas se consideran independientemente. Las tres filas inferiores de la tabla se han establecido considerando la agrupación de la capa exterior de fibras y la capa exterior de partículas y considerando la capa central. Obviamente, en este caso se observa que la densidad de las capas exteriores agrupadas se compensa y, en consecuencia, el tablero queda compensado y libre de tensiones.
En la Figura 8, se observa un diagrama de la producción de un tablero simétrico o asimétrico. Se dispone de una instalación de producción formada por una cinta transportadora (10) sobre la que se depositan una serie de capas procedentes de las formadoras (11), (13), (14), (15), (16) y (17); la primera formadora (11) y la última formadora (17) se encargan de depositar las capas de fibras (1) y (7) que formarán las capas externas del tablero, mientras que las formadoras intermedias (13), (14), (15) y (16) depositarán las partículas previamente separadas procedentes de los depósitos (19) y (20), de tal forma que, por ejemplo, las partículas más pequeñas que formarán las capas próximas a las capas externas de fibras estarán en el depósito (19), mientras que las partículas más gruesas que formarán las capas centrales del tablero formado y que estarán embebidas en el mismo estarán en el depósito (20).
Posteriormente al depósito, las fibras en el formador (11) disponen de medios de precompactación (12) de la capa de fibras (1), tales como rodillos, mientras que el depósito de fibras procedentes del formador (17) son depositadas en una cinta transportadora auxiliar donde son precompactadas mediante unos segundos medios de precompactación (18), tales como rodillos de precompactación, antes de depositar la capa de fibras sobre el tablero formado.
La parte inferior de este dibujo esquemático muestra las capas depositadas bajo las formadoras y cómo se forma la esterilla de fibras y/o partículas durante la construcción de la misma.
El procedimiento para producir este tablero laminado formado por 6 capas comprende las siguientes etapas:
a) depositar sobre una primera superficie (10), que preferentemente será una cinta transportadora, una pluralidad de fibras mezcladas con sustancias aglutinantes (1) y/u otros aditivos químicos, controlando el peso de dicha capa y conformando una primera capa externa del tablero a formar. Este depósito se realiza sobre una cinta transportadora que se desplaza mientras se depositan en forma de esterilla las fibras y/o partículas que formarán la primera capa depositada o capa externa del tablero finalmente formado.
b) Precompactar mediante presión utilizando los primeros medios de precompactación (12) de dicha primera capa de fibras (1) depositada sobre la cinta transportadora, conformando una primera capa externa (2);
c) depositar múltiples capas apiladas de fibras o partículas (3), (4), (5) y (6) mezcladas con sustancias aglutinantes y/u otros aditivos químicos sobre la primera capa precompactada (2) realizada, controlando individualmente el peso de cada capa. Estas capas múltiples, al fabricar el tablero final de 6 capas, estarán formadas por una capa de partículas finas (3), seguida de capas de partículas gruesas (4) y (5) y posteriormente seguida de una capa de partículas finas (6), formando una esterilla de múltiples capas apiladas;
d) depositar una pluralidad de fibras mezcladas con aglutinante (7) y/u otros aditivos químicos, sobre la capa conformada en la letra c) anterior, controlando el peso de dicha capa y conformando una segunda capa externa precompactada del tablero (8) mediante los segundos medios precompactantes (18);
e) precompactar, no mostrado en las figuras, y opcionalmente precalentar el conjunto de capas depositadas en las etapas anteriores, por ejemplo, mediante vapor de agua recalentado, aire recalentado, estimulación eléctrica (como, por ejemplo, por alta frecuencia, microondas, etc.);
f) compactar las múltiples capas depositadas en las etapas a) a e) para formar la placa en el espesor final de la misma mediante presión y calor, no mostrados en las figuras.
Las partículas utilizadas se clasifican previamente por tamaños, agrupando partículas de tamaños similares para que las capas que se formen en la estructura del tablero sean lo más homogéneas posibles en cada capa respecto al tamaño de partícula. Estas partículas se clasifican por tamaños y se agrupan para formar pares de capas de partículas de tamaños similares en el tablero a formar.
Preferentemente, las capas de partículas de mayor tamaño se depositarán en la zona central del tablero mientras que las partículas de menor tamaño se depositarán progresivamente hacia las capas externas del tablero a formar, con el objetivo de que el acabado del tablero sea lo más uniforme posible. Este orden facilitará que las partículas de mayor tamaño queden embebidas en el interior del tablero y no sean visibles desde las capas externas del mismo, proporcionando un aspecto estético de mayor calidad al producto y evitando el defecto visual de movimiento en la cara visible del tablero de las partículas de mayor tamaño depositadas en el interior del tablero.
Cuando se añaden aglutinantes y/o aditivos químicos al procedimiento de fabricación del tablero laminado, puede ser necesario aplicar pigmentos o tintas que determinen el color final de dicho tablero o de al menos una de las capas de dicho tablero. La aplicación de los pigmentos o tintas se realiza de forma que se mezclen o no con los aglutinantes y/o aditivos.
Claims (11)
1. Un procedimiento de producción de tableros laminados multicapa, que comprenden una combinación de fibras y/o partículas de madera con al menos un aglutinante y/u otros aditivos químicos, dichas capas realizadas por la deposición apilada de las mismas sobre una cinta transportadora (10) hasta producir una esterilla que comprende fibras y/o partículas en forma multicapa, en la que las capas son físicamente diferentes entre sí, dicho procedimiento comprende:
- definir el grosor y la densidad finales del tablero;
- definir el número de capas que formarán el tablero y el tipo de material que compone cada capa;
- seleccionar y preparar un material constitutivo de cada capa a formar para su posterior depósito que comprende:
- seleccionar fibras y/o partículas;
- seleccionar la granulometría del material constitutivo de cada capa;
- seleccionar la relación entre el peso del material aglutinante y/u otros aditivos químicos y el peso de las fibras y/o partículas utilizadas en cada capa; y
- seleccionar el porcentaje de humedad de cada capa de la esterilla, en el que la capa o capas externas que formarán el tablero tendrán un contenido máximo de humedad del 18 % sobre peso seco del producto de esterilla, y la capa o capas internas que formarán el tablero tendrán un contenido mínimo de humedad del 3 % sobre peso seco del producto de esterilla, con una diferencia absoluta de humedades entre capas adyacentes que estará en un rango de 1 a 12 puntos en función del número de capas que formen la esterilla, con una distribución gradual de la humedad desde las capas externas hacia el centro geométrico del tablero;
- seleccionar y preparar cada capa, que comprende la adición de fibras y/o partículas con material aglutinante y/u otros aditivos químicos hasta formar una masa homogénea en la que el peso de la misma por m2 es el resultado del producto de la densidad del material sin humedad multiplicado por el espesor de cada capa e incrementado por el porcentaje de humedad correspondiente a dicha capa; - deposita, de forma apilada y escalonada, las capas anteriormente definidas en función del peso por m2 de cada capa, tal y como se define en el párrafo anterior, depósito que se realiza sobre una cinta transportadora (10) hasta la formación final de una esterilla definida por el apilamiento de múltiples capas que comprenden fibras y/o partículas mezcladas con sustancias aglutinantes y/u otros aditivos químicos y donde el número total de capas incluidas en dicha esterilla es igual o superior a 4;
- precompactar y, opcionalmente, precalentar la esterilla que comprende fibras y/o partículas mezcladas con sustancias aglutinantes y/u otros aditivos químicos depositados sobre la cinta transportadora (10); - compactar la esterilla que comprende fibras y/o partículas mezcladas con sustancias aglutinantes y/u otros aditivos químicos depositados y precompactados en las etapas anteriores mediante presión y calor hasta formar el tablero final, donde la suma de densidades de material desde las capas externas hasta el centro geométrico del tablero son sustancialmente similares a ambos lados del tablero final fabricado.
2. Procedimiento de producción de tableros multicapa laminados según la reivindicación 1,caracterizado porquelas capas situadas a cada lado del centro geométrico del tablero forman un tablero asimétrico por el espesor de las capas y/o del material utilizado en las mismas y/o por el número de capas depositadas.
3. Procedimiento de producción de tableros multicapa laminados según la reivindicación 1,caracterizado porquelas capas a cada lado del centro geométrico del tablero forman un tablero simétrico formado por pares de capas similares a ambos lados del centro geométrico.
4. Procedimiento de producción de tableros multicapa laminados según cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3,caracterizado porquela diferencia absoluta de humedades entre capas adyacentes está comprendida entre 1 10 puntos, más preferentemente entre 1-7 puntos y más preferentemente entre 1-2 puntos.
5. Procedimiento de fabricación de tableros multicapa laminados según las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado porquela diferencia entre la suma de densidades de material desde las capas externas hasta el centro geométrico del tablero entre las dos mitades geométricas del tablero fabricado final tiene una diferencia máxima entre las dos mitades del 10 %, preferentemente del 5 % y más preferentemente del 3 %.
6. Procedimiento de fabricación de tableros multicapa laminados según las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado porqueel centro geométrico del tablero coincide con un plano de separación entre capas del tablero o puede estar incluido dentro del espesor de una capa, dividiendo dicha capa en dos zonas, considerándose cada una de ellas, en cuanto a la suma de densidades, como perteneciente a una zona u otra del tablero obtenido.
7. Procedimiento de producción de tableros laminados según las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado porqueal menos una de las capas externas del tablero está hecha de fibras.
8. Procedimiento de producción de tableros laminados según las reivindicaciones 1 a 6,caracterizado porqueal menos una de las capas externas del tablero está hecha de partículas.
9. Procedimiento de producción de tableros laminados según la reivindicación 1, caracterizado porquelos aglutinantes se seleccionan del grupo que consiste en resinas termoendurecibles, tales como fenoplastos y/o aminoplastos y/o isocianatos orgánicos con al menos dos grupos isocianato, en resinas termoplásticas y en biorresinas, o combinaciones de las mismas.
10. Procedimiento de producción de tableros laminados según las reivindicaciones 1 a 9,caracterizado porqueal menos una de las caras exteriores del tablero está recubierta por laca y/o recubrimiento de PVC y/o papel impregnado de resina y/o chapa natural y/o HPL (Laminado de alta presión).
11. Procedimiento de producción de tableros laminados según reivindicaciones 1 a 10,caracterizado porquecon la adición de aglutinantes y/o aditivos químicos al procedimiento de producción del tablero laminado, se aplican pigmentos o tintas que determinan el color final de dicho tablero o de al menos una de las capas de dicho tablero.
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