ES3032583A1 - Procedimiento de producción de paneles y bloques de aglomerados, paneles y bloques obtenidos mediante dicho procedimiento - Google Patents

Procedimiento de producción de paneles y bloques de aglomerados, paneles y bloques obtenidos mediante dicho procedimiento

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Abstract

Procedimiento de producción de paneles y bloques de aglomerados, paneles y bloques obtenidos mediante dicho procedimiento. La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de paneles y bloques de aglomerados, caracterizado por usar como materia prima restos de Ailanthus altissima, que comprende las etapas de: a) secar restos de Ailanthus altissima hasta obtener un contenido en humedad comprendido entre el 5 % y el 10 %; b) triturar y tamizar el producto obtenido en la etapa a); c) mezclar el producto obtenido en la etapa b) con un material adhesivo; y d) prensar para obtener paneles o bloques de las dimensiones deseadas. La presente invención también se refiere a un panel y a un bloque de aglomerados obtenidos mediante dicho procedimiento.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de producción de paneles y bloques de aglomerados, paneles y bloques obtenidos mediante dicho procedimiento
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere al campo de la construcción, y más concretamente a la producción de paneles y bloques de aglomerados con propiedades de aislamiento acústico y térmico usados en la construcción.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los paneles compuestos de madera se elaboran tradicionalmente a partir de astillas, fibras, hebras o chapas de madera, que se tratan con adhesivos y se prensan en caliente para formar productos laminados. La producción de estos paneles supone un evidente problema medioambiental asociado al uso de madera como materia prima. En efecto, si no se controla, la tala excesiva de árboles para la obtención de madera como materia prima supone graves problemas medioambientales asociados con el cambio climático, aumento del efecto invernadero, erosión del suelo, alteración del ecosistema, etc.
Para intentar paliar este problema, se conocen diversas técnicas relacionadas con la recuperación de astillas de madera de tableros de partículas, reciclaje de productos derivados de la madera, y procedimientos de tratamiento mecánico y químico para obtener partículas recicladas. Sin embargo, estos procedimientos presentan limitaciones en cuanto a la calidad, costos y necesidad de equipos especiales. La fabricación generalizada de paneles en platos calientes representa un incremento de la energía consumida respecto a la presente invención y una complejidad en la maquinaria empleada.
La patente DE-AS 1201045 de Sandberg explica cómo recuperar astillas de madera a partir de tableros prensados. El procedimiento resulta muy costoso por necesitar un tratamiento de vapor a presión durante 0,5-4 horas que descompone la resina aglomerante. Además, con este tratamiento no se separan completamente las astillas, con lo que hace falta un posterior tratamiento mecánico. Las astillas recuperadas cambian de coloración debido al tratamiento de vapor disminuyendo la calidad de los usos posteriores.
La patente DE 4201201 de Moeller especifica un método de recuperación mecánico de astillas de madera a partir de desechos de madera y productos derivados de ella. En este caso no se separa la resina, dando lugar a astillas con emisión de formaldehidos.
Lo mismo sucede con otras patentes conocidas (por ejemplo, documentos DE 4224629, WO 9824605, DE 19819988, etc.) que usan el reciclaje de madera o de tableros. Este procedimiento de reciclaje es muy costoso debido a muchos factores como la retirada de residuos metálicos, la necesidad de usar temperaturas comprendidas entre 120 y 180 grados centígrados para disociar aglomerantes o resinas, el uso de vapor, la necesidad de ajustar el pH de la materia prima o de la pasta creada, la aparición de ácidos, hidróxidos de metales, sales, óxidos, aminas, urea, etc., la presencia final de formaldehidos, y el consecuente deterioro de la materia prima final, debido a estos procedimientos.
En la patente PCT/ES2008/000124 se usan residuos de caña común triturada para la fabricación de tableros usando como resina urea-formaldehído que, aunque se tritura mecánicamente sin necesidad de temperatura ni vapor, tiene el inconveniente de usar una resina tóxica y de usar alta presión y temperaturas para fabricar los tableros.
Por otro lado, la bibliografía científica ha estudiado ampliamente los rendimientos de absorción y aislamiento acústico de diversos residuos de madera y de la industria agroalimentaria entre las que pueden destacar los huesos de frutas, las fibras de cáñamo, de kenaf, de esparto, etc. Sin embargo, en todos ellos siempre existe algún inconveniente, como la resistencia al fuego, el uso de resinas sintéticas tóxicas, la no biodegradabilidad de todos los componentes u otros aspectos ya resaltados para otras patentes mencionadas.
Por tanto, sigue existiendo en la técnica la necesidad de un procedimiento alternativo de obtención de paneles y bloques de aglomerados que permita eliminar o al menos reducir el impacto medioambiental del mismo, al tiempo que al menos se mantengan o incluso se mejoren las propiedades de los paneles y bloques obtenidos, por ejemplo en cuanto a aislamiento acústico, aislamiento térmico, propiedades mecánicas, etc.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Para resolver los problemas mencionados de la técnica anterior, el presente documento da a conocer, según un primer aspecto, un procedimiento de producción de paneles y bloques de aglomerados, caracterizado por usar como materia prima restos deAilanthus altissima.El procedimiento dado a conocer en la presente invención comprende las etapas de:
a) secar restos deAilanthus altissimahasta obtener un contenido en humedad comprendido entre el 5 % y el 10 %;
b) triturar y tamizar el producto obtenido en la etapa a);
c) mezclar el producto obtenido en la etapa b) con un material adhesivo; y
d) prensar para obtener paneles o bloques de las dimensiones deseadas.
Por tanto, el procedimiento propuesto busca usar de una forma sencilla y eficiente restos deAilanthus altissimacomo alternativa a las fuentes convencionales de madera, mitigando así los problemas asociados con la disponibilidad de materia prima. En efecto,Ailanthus altissimaes una especie invasora y dañina para el medio ambiente, por lo que su uso como materia prima en la producción de paneles y bloques de construcción no sólo no supone un problema medioambiental, sino que ayuda a la recuperación del entorno.
Además, la facilidad de producción puede ser exportable a pequeños productores, permitiéndoles obtener de forma rápida y eficiente un producto de calidad a partir de un residuo no aprovechado anteriormente.
La materia prima elegida de manera novedosa en la presente invención presenta varias ventajas no aprovechadas anteriormente en la técnica. Por un lado, no necesita tratamientos posteriores dado que presenta de manera natural propiedades antibacterianas y fungicidas. Se trata de un aspecto muy importante, dado que permite reducir el uso de otros productos en el tratamiento de la materia prima, reduciendo por tanto los costes del procedimiento y aumentando la rapidez de producción.
Además,Ailanthus altissimaresulta muy fácil de prensar, lo que permite un prensado a temperatura ambiente (aproximadamente 20 °C) y baja presión. Otra ventaja aportada por el procedimiento propuesto en la presente invención con respecto a los procedimientos conocidos en la técnica es su fácil y rápido secado, reduciendo una vez más los costes de procedimiento asociados y acelerando la producción.
Además, según una realización preferida de la presente invención, el procedimiento comprende usar poliuretano monocomponente de rápido secado como material adhesivo en la etapa c). Esto permite una vez más realizar un prensado posterior a temperatura ambiente, con un planteamiento fácil de reproducir y fácil de extrapolar a industrias de pequeño tamaño.
Otra novedad de una realización preferida adicional del procedimiento según la presente invención consiste en sumergir el panel o bloque obtenido en una pasta fluida, compuesta por una mezcla de agua con cemento y/o cal. De este modo se aumenta la resistencia, durabilidad y resistencia al fuego del panel o bloque obtenido.
Según un aspecto adicional, la presente invención también se refiere a un panel y a un bloque obtenidos mediante el procedimiento según el primer aspecto de la presente invención.
Tal como se usa en el presente documento, el término "panel” se refiere a un tablero de menor grosor (en comparación con un "bloque” tal como se define a continuación en el presente documento), por ejemplo con un grosor de 2 cm. Los paneles pueden tener dimensiones, por ejemplo, de 60x60x2 cm para paneles de falso techo o de 240x60x2 cm para paneles de cubierta. Por otro lado, el término "bloque” tal como se usa en el presente documento se refiere a un tablero de mayor grosor (en comparación con un "panel” anteriormente definido), por ejemplo con un grosor de 20 cm, como un bloque de muro con unas dimensiones de 20x60x20 cm para uso estructural.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas o componentes. Además, la palabra"comprende”incluye el caso "consiste en”. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones aquí indicadas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La presente invención se entenderá mejor con referencia a los siguientes dibujos que ilustran realizaciones preferidas de la invención, proporcionadas a modo de ejemplo, y que no deben interpretarse como limitativas de la invención de ninguna manera.
La figura 1 muestra un gráfico del coeficiente de absorción del sonido de paneles de diferentes densidades según realizaciones de la presente invención para frecuencias comprendidas entre 200 y 1700 Hz.
La figura 2 muestra un gráfico del coeficiente de absorción de diferentes grosores del panel PP5 según una realización preferida de la presente invención.
La figura 3 muestra un gráfico del aislamiento acústico en dB de 6 muestras con densidades aparentes distintas según realizaciones preferidas de la presente invención.
La figura 4 muestra un gráfico del comportamiento mecánico de 6 muestras con densidades aparentes distintas según realizaciones preferidas de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
Según una realización preferida, la invención da a conocer un procedimiento de producción de paneles y bloques de aglomerados que usa restos deAilanthus altissimacomo materia prima. El procedimiento según la realización preferida de la presente invención comprende las etapas de:
a) secar restos deAilanthus altissima,preferiblemente al aire libre durante 30 días, hasta obtener un contenido en humedad comprendido entre el 5 % y el 10 %;
a’) opcionalmente deshojar y cortar los extremos del producto secado obtenido en la etapa a);
b) triturar y tamizar el producto obtenido en la etapa a’) para eliminar partículas no deseadas, tales como tierra o piedras de pequeño grosor. Tras el tamizado, se seleccionan preferiblemente virutas trituradas cuyo tamaño está comprendido entre 3,15 mm y 16 mm;
c) mezclar el producto obtenido en la etapa b) con un material adhesivo, preferiblemente seleccionado del grupo constituido por poliuretano monocomponente, urea-formaldehído y lignina, más preferiblemente poliuretano monocomponente; y
d) prensar para obtener paneles o bloques de las dimensiones deseadas, más preferiblemente prensar a una temperatura de aproximadamente 20 °C.
La presión empleada en la etapa d) dependerá de la densidad que se desea obtener en el panel o bloque final. Para paneles poco densos, se aplica un desplazamiento hasta obtener el grosor deseado. Cuando se desea obtener paneles y bloques con una densidad elevada, de 600-1200 kg/m3, la etapa d) se realiza a una presión de 500 1000 kpa.
La etapa d) se realiza en un molde que puede tener diferentes formas para mejorar el comportamiento acústico.
Según una realización preferida adicional de la presente invención, el procedimiento comprende además la etapa:
e) sumergir el producto obtenido en la etapa d) en una pasta fluida, estando la pasta fluida compuesta por una mezcla de agua con un componente seleccionado del grupo compuesto por cemento, cal o ambos, más preferiblemente la pasta fluida comprende entre el 30 % y el 70 % de agua y el resto del componente seleccionado de cemento y/o cal.
Gracias a esta última etapa adicional, se mejora la protección frente al fuego, la resistencia y la durabilidad de los paneles y bloques obtenidos. Además, la cal permite retener CO<2>atmosférico.
Tal como se mencionó anteriormente, la presente invención también se refiere a paneles y bloques de aglomerados para construcción obtenidos mediante el procedimiento según cualquiera de las realizaciones de la presente invención.
Gracias al procedimiento dado a conocer por la presente invención, se obtiene un producto biodegradable, resistente al fuego, de alta resistencia mecánica y, en definitiva, funcional para considerarse un panel acústico fonoabsorbente.
La presente invención proporciona de manera ventajosa el uso deAilanthus altissimacomo materia prima, mitigando así la necesidad de talar árboles convencionales y autóctonos. Además, esta materia prima presenta un menor requerimiento de secado, ahorrando de ese modo energía y costes relacionados en comparación con otros productos conocidos en el mercado. Tal como se mencionó anteriormente, esta materia prima también presenta propiedades antibacterianas y fungicidas, así como una buena durabilidad. También presenta una mayor resistencia a la humedad al igual que una capacidad de recuperación del grosor tras la inmersión en agua. Por último, al aprovecharAilanthus altissimacomo materia prima, que es una especie invasora que supone un recurso abundante y generalmente no usado, el procedimiento de la invención permite una reducción del impacto medioambiental.
Además, el procedimiento de la presente invención puede llevarse a cabo usando maquinaria convencional en la industria de tableros de fibras de aglomerado, permitiendo una fácil reproducción del procedimiento.
Tal como se verá en los siguientes ejemplos, los paneles y bloques según la presente invención permiten proporcionar un buen comportamiento frente al ruido y como aislantes térmicos, además de una buena resistencia mecánica. Por otro lado, el acabado final con cal o cemento fluido aporta una mayor resistencia al fuego, durabilidad y resistencia mecánica.
A continuación se presentan a modo de ilustración varios ejemplos de fabricación de paneles y bloques según la presente invención, así como ensayos mecánicos a los que se sometieron para determinar sus propiedades de aislamiento acústico, aislamiento térmico, resistencia mecánica, etc.
EJEMPLOS
Se fabricaron paneles de ailanto triturado, aglomerado con distintos tipos de adhesivos, resinas o aglomerantes cerámicos, según el uso o aplicación. Se fabricaron distintos tipos de paneles con densidades aparentes diferentes. Para ello se usó la misma cantidad de material triturado comprimiendo la muestra hasta grosores de 10, 20, 30, 40, 50 y 60 mm usando las presiones adecuadas a cada grosor. Las muestras de ensayo son cilíndricas de 100 mm de diámetro.
Para cada densidad aparente la curva de absorción del sonido varía, de modo que se puede usar una u otra en función de la aplicación o las características de la sala que se desea acondicionar. En la tabla 1 se indican las muestras fabricadas con el mismo peso de material triturado para distintos grosores.
Tabla 1. Grosor, densidad aparente y conductividad térmica de las muestras fabricadas
Tal como se observa en las figuras adjuntas, a medida que aumenta la densidad del panel, disminuye el coeficiente de absorción del sonido (véanse las figuras 1 y 2) y aumenta el aislamiento (véase la figura 3), salvo en el panel de mínima densidad (PP6) en el que la absorción disminuye con respecto al panel PP5 por quedar ya sin suficiente consistencia (véase la figura 1).
Por tanto, el mejor comportamiento absorbente es el de la muestra PP5 con una densidad aparente de 277,94 kg/m3. Por tanto, se usó la muestra PP5 para realizar muestras con grosores de 10, 20, 30, 40, 50, 60 mm para ensayos adicionales.
Aprovechando que, tal como se observa en la figura 2. para cada grosor el rango de frecuencias absorbidas es diferente, se puede añadir una característica más de la presente invención, que consiste en el uso de paneles de distinto grosor para cubrir la superficie de una sala, de modo que se puede absorber el sonido de un rango de frecuencias mayor. Un efecto sorprendente que se puede destacar de esta gráfica es que un panel formado por diferentes grosores con la misma densidad permite absorber en un rango de frecuencia entre los 250 y 1500 Hz, rango que coincide con las bajas frecuencias que son en general de difícil absorción. El material PP5 de 4 cm de grosor tiene un pico destacado de absorción a 500 Hz, lo cual supone otro efecto sorprendente e inesperado.
Con respecto al aislamiento acústico, se sometieron a ensayo las muestras de diferentes densidades aparentes indicadas anteriormente obteniéndose los resultados mostrados en la figura 3. Tal como se mencionó anteriormente, en este caso se observa el efecto contrario, es decir que a mayor densidad aparente mayor es el aislamiento, concluyendo con ello que un panel multicapa con PP1 PP5 tendrá buenas propiedades de absorción y de aislamiento.
Con respecto al comportamiento mecánico, se prepararon como muestras probetas de 250x50 mm de diferentes grosores. Los resultados del ensayo mecánico se muestran en la figura 4 adjunta. Cabe destacar que el mejor comportamiento fue el de las probetas PP1, con mayor densidad, mientras que con densidades menores se redujo la fuerza que podía resistirse.
A continuación se presenta una comparación con otro producto para aplicaciones similares. Aunque en la actualidad no hay gran variedad de paneles acústicos de residuos silvestres en el mercado, lo más parecido son los aglomerados de virutas de madera con magnesita (panel Termochip, TKH-15-40-19). La absorción acústica de estos paneles se indica en la tabla que se reproduce a continuación, obtenida de la Evaluación Técnica Europea ETE 08/0295 del 19/01/2016.
La siguiente tabla presenta una comparación de las propiedades del panel Termochip con un panel según una realización preferida de la presente invención:
Tal como puede observarse, el panel según la presente invención presenta una clara mayor absorción del sonido en comparación con el panel Termochip de la técnica anterior. Además, tal como se mencionó anteriormente, la presente invención proporciona una mejora de la protección medioambiental y un aumento del aprovechamiento de materiales de desecho. Además, se consigue controlar la expansión de una especie invasora cuyo impacto negativo se puede clasificar en tres categorías:
- daños a las especies nativas por absorber los recursos del suelo;
- daños a los ecosistemas por cambiar la composición natural del ecosistema reduciendo la biodiversidad;
- perjuicios socioeconómicos, puesto que las raíces penetran en las grietas de las rocas y las quiebran, agrietan las calles y carreteras, levantan las aceras e incluso pueden derribar muros. Además, pueden afectar negativamente a los suelos agrícolas por el impacto de las sustancias alelopáticas negativas de las hojas. Asimismo, la toxicidad de las hojas puede afectar a la ganadería y a la miel.
Aunque se ha descrito la invención con referencia a una realización preferida de la misma, el experto en la técnica entenderá que pueden aplicarse modificaciones y variaciones a dicha realización sin por ello salir del alcance de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de producción de paneles y bloques de aglomerados, caracterizado por usar como materia prima restos deAilanthus altissima,que comprende las etapas de:
a) secar restos deAilanthus altissimahasta obtener un contenido en humedad comprendido entre el 5 % y el 10 %;
b) triturar y tamizar el producto obtenido en la etapa a);
c) mezclar el producto obtenido en la etapa b) con un material adhesivo; y
d) prensar para obtener paneles o bloques de las dimensiones deseadas.
2. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la etapa a) comprende secar restos deAilanthus altissimaal aire libre durante 30 días.
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además una etapa a’), a continuación de la etapa a), que consiste en deshojar y cortar los extremos del producto secado obtenido en la etapa a).
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa b) comprende seleccionar, tras la trituración y el tamizado, virutas cuyo tamaño está comprendido entre 3,15 mm y 16 mm.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material adhesivo usado en la etapa c) se selecciona del grupo constituido por poliuretano monocomponente, urea-formaldehído y lignina.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el prensado en la etapa d) se realiza a temperatura ambiente.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el prensado se realiza a una temperatura de 20 °C.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el prensado en la etapa d) se realiza a una presión de 500-1000 kpa, para obtener paneles y bloques con una densidad de 600-1200 kg/m3.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además una etapa e) de sumergir el producto obtenido en la etapa d) en una pasta fluida, estando la pasta fluida compuesta por una mezcla de agua con un componente seleccionado del grupo compuesto por cemento, cal o ambos.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la pasta fluida comprende entre el 30 % y el 70 % de agua.
11. Panel de aglomerados obtenido mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Bloque de aglomerados obtenido mediante un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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