ES3036770T3 - Method of determining resin penetration in wood using near infrared spectroscopy - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un método para determinar la penetración de resina en al menos un material de recubrimiento poroso prensado con al menos un panel de soporte y al menos una capa de resina dispuesta sobre dicho panel, penetrando o ascendiendo la resina en dicho material durante el proceso de prensado. Este método comprende registrar al menos un espectro NIR de varias muestras de referencia, cada una con valores diferentes de penetración de resina en el material de recubrimiento poroso, utilizando al menos un cabezal de medición NIR en un rango de longitud de onda de entre 500 nm y 2500 nm, preferiblemente entre 700 nm y 2000 nm, más preferiblemente entre 900 nm y 1700 nm y, de forma especialmente ventajosa, entre 1450 nm y 1550 nm; determinar la penetración de resina en el material de recubrimiento poroso de dichas muestras de referencia mediante ablación mecánica de la superficie del recubrimiento; asignar la penetración de resina determinada mediante ablación mecánica a los espectros NIR registrados de dichas muestras de referencia; y crear un modelo de calibración para la relación entre los datos espectrales de los espectros NIR y las penetraciones de resina asociadas de las muestras de referencia mediante un análisis de datos multivariante; prensar al menos un material de recubrimiento poroso con al menos un panel de soporte y al menos una capa de resina dispuesta sobre el panel de soporte, registrar al menos un espectro NIR del material de recubrimiento poroso prensado con el panel de soporte y la capa de resina utilizando el al menos un cabezal de medición NIR en un rango de longitud de onda de entre 500 nm y 2500 nm, preferiblemente entre 700 nm y 2000 nm, más particularmente preferiblemente entre 900 nm y 1700 nm, y particularmente ventajosamente entre 1450 nm y 1550 nm; y determinar la penetración de resina en el al menos un material de recubrimiento poroso comparando el espectro NIR registrado para el material de recubrimiento poroso con el modelo de calibración creado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la determinación de la penetración de resina en madera por medio de espectroscopia de infrarrojo cercano

La presente invención se refiere a un procedimiento para la determinación de la penetración de resina en al menos un material de revestimiento poroso, que se ha prensado con al menos un tablero de soporte y al menos una capa de resina dispuesta sobre el tablero de soporte, en donde la resina penetra o asciende en el al menos un material de revestimiento poroso durante el proceso de prensado.

Descripción

Los revestimientos de suelos se dotan cada vez más con diversos materiales de revestimiento como cuero, fieltro o madera auténtica, para satisfacer las crecientes exigencias de los clientes.

En la producción de revestimientos del suelo con una superficie de madera auténtica se usan diversas tecnologías. Un enfoque consiste en pegar con cola chapas de madera auténtica relativamente gruesas hasta obtener un grosor de varios milímetros sobre capas de madera dispuestas transversalmente a esto. Como capa inferior se usan capas de madera que se encuentran transversalmente a la capa central.

Otro enfoque consiste en sustituir las capas de madera por materias derivadas de la madera. Por consiguiente, se encola en este sentido una chapa de madera auténtica sobre un soporte de materia derivada de la madera (HDF, tablero de virutas, OSB, etc.). Las chapas utilizadas en este sentido presentan normalmente un grosor más bajo, lo que condiciona una resistencia mecánica más baja, que espesores de chapa relativamente altos.

La ventaja del uso de chapas de madera auténtica delgadas consiste en los costes de producción y material más favorables. Sin embargo, el uso de chapas de madera requiere un tratamiento de superficie adecuado. Un posible tratamiento de superficie está constituido a este respecto habitualmente por un lacado a base de lacas UV o ESH.

Para la adhesión de las chapas de madera sobre el soporte se usan generalmente colas de urea o de PVAc con agente endurecedor. En el lado trasero del producto se encuentra generalmente una contracara a base de chapa de madera, que pretende garantizar la simetría de tensión en el producto. Además, se fomenta adicionalmente debido a ello también el aspecto de un suelo de madera.

Un problema de este producto es que sólo ofrece opciones limitadas para reparar el producto si está dañado. Esto es más grave, ya que la estabilidad mecánica de la capa de chapa de madera es especialmente alta debido a la baja densidad aparente de la chapa de madera (300 - 500 kg/m3). En el caso de daño mecánico mediante, por ejemplo, objetos que caen se generan en un producto de este tipo por tanto rápidamente mellas profundas.

El documento WO 2015/105456 A1 ofrece una solución a este problema, en el que se espolvorea una mezcla de harina de madera y polvo de resina de melamina sobre un tablero de materia derivada de la madera y, a continuación, se presiona sobre el tablero de materia derivada de la madera junto con una chapa. En este caso, se desea la mayor penetración posible de la resina de melamina, sin embargo no es posible controlar directamente la altura de penetración de la resina en la chapa de madera.

El documento CN105334179 A divulga un procedimiento para determinar la profundidad de penetración de la cola de madera en muestras de madera por medio de microespectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR). Se crea una imagen infrarroja para una sección de imagen seleccionada, en donde para ello sólo se utiliza la gama de longitudes de onda características de la cola de madera entre 1640-1660 cm-1. En esta imagen infrarroja puede reconocerse un contraste claro-oscuro, en el que la proporción clara medida corresponde a la profundidad de penetración del adhesivo. La profundidad de penetración se determina a partir de las proporciones claras de la imagen IR microscópica.

El documento WO 2007/021235 describe un modelo de calibración para determinar la cantidad de resina necesaria al prensar dos capas. El modelo de calibración se utiliza para analizar los espectros NIR, y tiene en cuenta, entre otras cosas, la profundidad de penetración de la resina en el tablero de soporte.

Los problemas expuestos anteriormente con respecto a las chapas de madera encoladas se solucionan esencialmente también mediante una nueva tecnología. A este respecto se aplica por presión la chapa de madera en una prensa de ciclo corto con ayuda de un papel impregnado con resina de melamina (por ejemplo, un recubrimiento) sobre el soporte de materia derivada de la madera. Los parámetros de prensado se encuentran a este respecto a aproximadamente T > 150 °C, p > 3000 kPa (30 bar) y t > 30 s. Esta tecnología también puede utilizarse para fabricar suelos de chapa de madera con chapas de madera que tienen un espesor de aproximadamente 0,5 mm. Es de importancia decisiva a este respecto que también en este caso en el proceso de prensado asciende la resina de melamina a ser posible ampliamente en la chapa de madera. Debido a ello se realiza por un lado un refuerzo de la chapa de madera con la resina de plástico y por otro lado se fija en el estado la chapa de madera comprimida mediante el prensado. Sin embargo, la resina de melamina no debe salirse de la chapa de madera, ya que esto provoca la decoloración de la superficie y problemas de adherencia durante el posterior lacado o aceitado. Un problema es ahora que la determinación de la calidad del refuerzo (es decir, la ascensión de la resina de melamina en la chapa de madera) no puede realizarse sin destrucción o bien en línea. Esto es más grave, ya que, en función de la clase de recogida o utilización, se procesan diferentes chapas de madera, así como diferentes grosores de chapa de madera. Además pueden diferenciarse también chapas de madera del mismo tipo de madera de distintas regiones con respecto a sus propiedades mecánicas.

Resultan por consiguiente los siguientes inconvenientes: no es posible ninguna comprobación libre de destrucción del proceso; son necesarios costes más altos mediante la determinación de la calidad y ajustes posteriores de parámetros de prensado.

La invención se basa, por tanto, en el objetivo técnico de desarrollar un método no destructivo, que permita la determinación del grado de penetración de resina en los materiales de revestimiento porosos, como chapas de madera. El método debe dar resultados lo antes posible, minimizar o eliminar los tiempos de inactividad de la producción debidos a la determinación de la calidad. La penetración de resina debe ser posible ya directamente detrás de la prensa y debe permitir una monitorización continua de este parámetro.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1.

En consecuencia, se proporciona un procedimiento para la determinación de la penetración de resina (altura de penetración de la resina) en al menos un material de revestimiento poroso, en donde el al menos un material de revestimiento poroso se ha prensado con al menos un tablero de soporte y al menos una capa de resina dispuesta sobre el tablero de soporte, y en donde la resina penetra o asciende en el al menos un material de revestimiento poroso durante el proceso de prensado. El presente procedimiento comprende las siguientes etapas:

- registrar al menos un espectro NIR de varias muestras de referencia, con en cada caso diferentes valores de la penetración de resina en un material de revestimiento poroso con el uso de al menos un cabezal de medición NIR en un intervalo de longitudes de onda entre 500 nm y 2500 nm, preferentemente entre 700 nm y 2000 nm, en particular preferentemente entre 900 nm y 1700 nm, y de manera especialmente ventajosa entre 1450 nm y 1550 nm;

- determinar la penetración de resina en el material de revestimiento poroso de las muestras de referencia mencionadas por medio de una retirada mecánica de la superficie de material poroso;

- asignar la penetración de resina determinada por medio de la retirada mecánica a los espectros NIR registrados de las muestras de referencia mencionadas; y

- crear un modelo de calibración para la relación entre los datos espectrales de los espectros NIR y las correspondientes penetraciones de resina de las muestras de referencia por medio de un análisis de datos multivariante;

- prensar al menos un material de revestimiento poroso con al menos un tablero de soporte y al menos una capa de resina dispuesta sobre el tablero de soporte,

- registrar al menos un espectro NIR del material de revestimiento poroso prensado con el tablero de soporte y la capa de resina con el uso del al menos un cabezal de medición NIR en un intervalo de longitudes de onda entre 500 nm y 2500 nm, preferentemente entre 700 nm y 2000 nm, en particular preferentemente entre 900 nm y 1700 nm y de manera especialmente ventajosa entre 1450 nm y 1550 nm; y

- determinar la penetración de resina en el al menos un material de revestimiento poroso mediante comparación del espectro NIR registrado para el material de revestimiento poroso con el modelo de calibración creado.

De acuerdo con el presente procedimiento se registra un espectro NIR de la superficie de material poroso. La radiación NIR se genera y se dirige sobre la muestra de material de soporte que se va a analizar con la superficie del material, donde la radiación NIR interactúa con las partes constituyentes de la muestra y se refleja o dispersa. Un detector NIR captura la radiación NIR reflejada o dispersada y genera un espectro NIR, que incluye la información química deseada de la muestra. Durante esta medición, se realiza una pluralidad de mediciones NIR individuales en un segundo, de modo que también se garantiza una protección estadística de los valores medidos. La espectroscopía NIR junto con el análisis de datos multivariante (mencionado a continuación) ofrece una posibilidad de establecer una relación directa entre la información espectral (espectros NIR) y los parámetros a determinar del material de recubrimiento poroso aplicado, tal como por ejemplo una capa de chapa de madera.

El presente procedimiento aprovecha el hecho de que la radiación NIR no penetra a través del material de soporte, sino que se refleja o dispersa en la superficie del tablero de soporte. La radiación NIR reflejada o dispersada se detecta por el detector NIR, y el espectro NIR determinado se utiliza para la determinación de los parámetros deseados (en este caso, la altura de penetración de la resina en el material de revestimiento).

El espectro NIR registrado permite generar una correlación en combinación con una comprobación del porcentaje de penetración a través de una retirada mecánica de la superficie de material poroso. Sorprendentemente, se ha demostrado que dependiendo de hasta dónde suba la resina, por ejemplo la resina de melamina, en el material de revestimiento poroso, se observa un aumento de la señal del pico de melamina.

Se facilitan en primer lugar muestras de referencia del tablero de soporte prensado con un material de revestimiento poroso y una capa de resina. Es esencial que la muestra de referencia sea del mismo tipo que la muestra que va a medirse; es decir, en particular la capa de resina y el material de revestimiento poroso de la muestra de referencia presentan la misma composición que la capa de resina y el material de revestimiento poroso que van a medirse. La similitud de la muestra que va a medirse y la muestra de referencia es esencial en particular en el caso del uso de capas de resina con aditivos como agentes ignífugos, fibras, aditivos adicionales.

A partir de estas muestras de referencia se registra al menos un espectro NIR en un intervalo de longitudes de onda entre 500 nm y 2500 nm, preferentemente entre 700 nm y 2000 nm, en particular preferentemente entre 900 nm y 1700 nm.

Estas muestras de referencia se incorporan igualmente a un análisis no espectroscópico para determinar los parámetros deseados, es decir, en el presente caso, la abrasión mecánica de la superficie del material poroso.

Se calcula un valor medio a partir del parámetro determinado para las muestras de referencia en cada caso mediante el análisis no espectroscópico, que luego se asigna a los espectros NIR en cada caso registrados de estas muestras de referencia, y se crea un modelo de calibración para la relación entre los datos espectrales de los espectros NIR de las muestras de referencia y los valores de los parámetros correspondientes utilizando el análisis multivariante de datos; es decir a cada valor de parámetro de la muestra de referencia le corresponde un espectro NIR de la muestra de referencia. Los modelos de calibración creados para los distintos parámetros se depositan en un dispositivo de almacenamiento de datos adecuado.

A continuación se prensa al menos un material de revestimiento poroso con capa de resina y tablero de soporte y se registra al menos un espectro NIR del material de revestimiento poroso prensado. El parámetro deseado del material de revestimiento poroso (en este caso la penetración de resina o el nivel de penetración en el material de revestimiento poroso) puede determinarse entonces mediante comparación del espectro NIR registrado para el material de revestimiento poroso prensado con el modelo de calibración creado.

Por consiguiente, a partir de un único espectro NIR determinado para la muestra que va a medirse, mediante una comparación o ajuste automatizado con el modelo de calibración creado para los respectivos parámetros es posible determinar al mismo tiempo varios parámetros de interés del material de revestimiento poroso prensado con el tablero de soporte.

Una comparación y la interpretación de los espectros NIR se realiza de manera práctica por toda la región espectral registrada. Esto se realiza ventajosamente con un análisis de datos multivariante (MDA) en sí conocido. En los métodos de análisis multivariante se someten a estudio al mismo tiempo de manera en sí conocida normalmente varias variables estadísticas. Para ello, con estos métodos se reduce habitualmente el número de variables contenidas en un conjunto de datos, sin reducir al mismo tiempo la información contenida en el mismo.

En este caso, el análisis multivariante de los datos se realiza mediante el procedimiento de regresión por mínimos cuadrados parciales (Partial Least Squares Regression, PLS), de manera que puede crearse un modelo de calibración adecuado. La evaluación de los datos obtenidos se efectúa preferentemente con un software de análisis adecuado, tal como, por ejemplo, con el software de análisis SIMCA-P de la empresa Umetrics AB o The Unscrambler de la empresa CAMO. En otra forma de realización, está previsto utilizar datos espectrales del intervalo espectral NIR entre 1450 y 1550 nm para crear el modelo de calibración, que se pretratan por medio de métodos matemáticos adecuados y a continuación se incorporan al análisis de datos multivariante.

La importancia de una longitud de onda para la predicción de los parámetros del material de revestimiento poroso prensado, tal como por ejemplo la penetración de resina, del espectro NIR se representa con ayuda de los coeficientes de regresión. A este respecto, las regiones con grandes cantidades de coeficientes tienen una fuerte influencia sobre el modelo de regresión. Así, la representación de los coeficientes de regresión en un modelo de regresión PLS para determinar la cantidad de resina, que no está cubierto por el objeto reivindicado, muestra que el intervalo de longitudes de onda entre 1460 nm y 1530 con un máximo a 1490 nm (banda de absorción de los grupos amino de la resina) es la más importante para el cálculo del modelo, dado que en este caso las cantidades de los coeficientes de regresión son las mayores. Si bien los otros intervalos en el espectro tienen menor contenido de información con respecto a la medición NIR, no obstante, contribuyen a considerar o minimizar las demás informaciones o variables de influencia perturbadoras (como la transparencia de la capa, naturaleza de la superficie de la capa de resina o del material de soporte, etc.).

Para eliminar las influencias perturbadoras (tal como por ejemplo la naturaleza de la superficie del material de soporte o del material de revestimiento poroso), coloración de las muestras, dispersión de la luz en partículas sólidas u otros aditivos, etc.) es necesario procesar los datos espectrales con métodos matemáticos de pretratamiento (por ejemplo, pretratamiento de datos derivados, estandarización de acuerdo con SNVT (Standard Normal Variate Transformation), corrección de señal multiplicativa (EMSC, Extended Multiplicative Signal Correction etc.). A este respecto, se eliminan de los espectros los efectos de línea base, causados principalmente por los diferentes colores de las muestras, se separan las bandas superpuestas y se tiene en cuenta la dependencia de la dispersión de la luz en la superficie del sustrato. Así, el pretratamiento de los datos tiene lugar preferentemente para reducir la dispersión de la luz sobre la superficie rugosa del sustrato. En el caso de la medición, lo esencial de la calibración y el pretratamiento de los datos se encuentra en la distancia del desplazamiento de la línea de base.

A partir de los datos pretratados, con ayuda del análisis de datos multivariante, se desarrolla un modelo de calibración, que incluye todas las decoraciones usadas en la calibración.

De manera correspondiente, la comparación y la interpretación de los espectros NIR tienen lugar cabo preferentemente en el intervalo espectral entre 1450 y 1550 nm con el uso del análisis de datos multivariante MDA. En los métodos de análisis multivariante se someten a estudio al mismo tiempo de manera en sí conocida normalmente varias variables estadísticas. Para ello, se reduce el número de variables contenido en un conjunto de datos, sin reducir al mismo tiempo la información contenida en el mismo.

En el presente procedimiento, se realizaron compresiones en serie para crear la correlación, en las que un HDF (tablero de fibras con mayor densidad aparente) se recubrió con cantidades variables de resina de melamina líquida y a continuación secada. A continuación, se aplicó a este HDF un material de revestimiento poroso, por ejemplo, una chapa de roble de 0,5 mm de grosor, y se prensó. De estas muestras se realizaron los espectros NIR. A este respecto se mostró que el pico de resina de melamina era más o menos pronunciado en función de la penetración. Mediante una retirada mecánica del material poroso se determinó entonces el nivel de penetración de la resina de melamina en el material poroso y se relacionó con los espectros NIR. A este respecto, la resina puede colorearse para visualizar mejor la resina o el frente de resina, que, sin embargo, no interfiere con la espectroscopia NIR.

Durante el moldeo por compresión (prensado en caliente), la presión y la temperatura provocan la reacción de policondensación, en la resina, en particular la resina de melamina se endurece. Para ello, la resina pasa del estado b (parcialmente condensada, aún fundible y endurecible) al estado c (completamente condensada y endurecida). En medio, es fluida y esto se aprovecha para permitir el ascenso y verlo/evaluarlo en este caso con NIR.

El presente procedimiento permite proporcionar los valores medidos en poco tiempo (en línea, preferentemente sin retardo temporal de interferencia) en comparación con los procedimientos de medición convencionales (conocidos). Los datos de medición pueden utilizarse para garantizar la calidad, investigación y desarrollo, para el control, regulación del proceso, etc. Mediante el proceso de medición no se reduce la velocidad de producción, etc. Básicamente, con ello se mejora la monitorización de la producción. Además se reducen también los tiempos de espera por determinaciones de calidad y ajustes de la instalación.

Las ventajas del presente procedimiento son diversas: Determinación de múltiples parámetros sin contacto (medición "real time" o a "tiempo real") con retraso temporal claramente reducido en la evaluación de los valores de parámetros medidos; mejora del control o bien regulación de la instalación, reducción de residuos, mejora de la calidad de los productos fabricados en la instalación, mejora de la disponibilidad de la instalación.

En una forma de realización del presente procedimiento, la al menos una capa de resina comprende una capa de papel impregnada con resina, un polvo que contiene resina o un líquido que contiene resina. Por lo tanto, la capa de resina aplicada puede estar presente como revestimiento líquido o en polvo o como impregnado parcial o total de una capa de papel sobre el tablero de soporte.

Capa de papel impregnada con resina (recubrimiento)

La capa de papel impregnada con resina se basa normalmente en una capa que contiene celulosa con un peso medio de hoja de 18-50 g/m2, preferentemente a de 20-30 g/m2, por ejemplo, 25 g/m2.

Estas capas que contienen celulosa se impregnan con resinas termoendurecibles como aglutinantes, tal como por ejemplo resinas de formaldehído, en particular resina de melamina, resina fenólica, resina de urea o mezclas de estas resinas. Estas capas de papel también se conocen como revestimiento.

Para impregnar las capas de papel se utilizan soluciones acuosas de resina con un contenido de sólidos de resina de entre el 40 y el 80 % en peso, preferentemente entre el 50 y el 65 % en peso.

La resina se aplica en una cantidad del 200 % al 600 %, preferentemente del 250 % al 400 % de contenido en sólidos con respecto al gramaje de la capa de papel. La resina se utiliza a este respecto en una cantidad que es suficiente, de modo que la resina pueda penetrar en el material de revestimiento poroso al menos por secciones durante el proceso de prensado.

Para la impregnación, la capa de papel se desenrolla en rollos desde una estación de desenrollado, se sumerge en un baño de resina líquida y se impregna. A continuación, se seca en un secador por flotación y se enrolla o se formatea el papel impregnado con resina.

En una forma de realización preferida, después de la etapa de impregnación es posible aplicar resina como sólido (por ejemplo, como polvo, polvo fino, gránulos) a la capa de papel aún no presecada y, por tanto, todavía húmeda. Esto puede hacerse, por ejemplo, pulverizando con pistolas tribológicas. Las cantidades de resina aplicadas, por ejemplo, en forma de polvo de resina de melamina, pueden ascender a entre 10 y 50 kg/m2, preferentemente a entre 15 y 30 g/m2. La cantidad de resina sólida aplicada a la capa de papel, por ejemplo en forma de polvo de resina de melamina, viene determinada por la altura de penetración de la resina que se desea conseguir en el material de revestimiento poroso.

Después de aplicar la resina sobre la capa de papel, en particular después de impregnar la capa de papel con la resina, la superficie únicamente está presecada y, por tanto, aún pegajosa. Este estado pegajoso se consigue con un contenido en sustancias volátiles con un contenido de humedad residual (valor de VC) del 10-15 %. El valor de VC se determina como la diferencia entre el peso inicial y el peso final después de secar a 105 °C hasta que el peso sea constante.

La superficie pegajosa de la capa de papel impregnada con resina simplifica la aplicación de aditivos para seguir perfeccionando el material de revestimiento poroso, tal como por ejemplo una capa de chapa de madera.

Resina en polvo (revestimiento en polvo)

En el caso del uso de resina en forma de polvo, la cantidad de la resina en forma de polvo aplicada sobre la superficie del tablero de soporte asciende a de 50-150 g/m2, preferentemente a de 60-100 g/m2, en particular preferentemente 70-80 g/m2. La cantidad de resina utilizada depende de las propiedades de adhesión y de la altura de penetración deseada de la resina en el material de revestimiento poroso.

La resina en forma de polvo que se emplea presenta una densidad de dispersión de 0,5 a 1,5 kg/l, preferentemente de 0,8 a 1,0 kg/l y un tamaño de partícula medio de 10 a 50 pm, preferentemente de 20 a 30 pm, en particular preferentemente de 25 pm.

La resina en forma de polvo usada en el presente caso presenta solo pequeñas trazas de humedad. De este modo no debería superarse una humedad del 0,5%, dado que, de lo contrario, se produce una formación de grumos y ya no es posible una dispersión.

En otra variante del presente procedimiento, la superficie o el lado del tablero de soporte que va a espolvorearse con la resina en forma de polvo, se trata previamente antes de espolvorear la resina en forma de polvo para mejorar la adherencia de la resina en forma de polvo sobre la superficie del tablero de soporte. Este tratamiento previo puede comprender someter el lado o la superficie a humedad o cargar electrostáticamente el lado o la superficie del tablero de soporte.

Como resina en forma de polvo se usa una resina de formaldehído, preferentemente una resina de urea, una resina de melamina o una resina fenólica, en particular preferentemente una resina de melamina-formaldehído, una resina de melamina-fenol-formaldehído o una resina de melamina-urea-formaldehído.

La resina en forma de polvo se aplica preferentemente con el uso de un aparato de dispersión. El espolvoreado tiene lugar preferentemente en un proceso de paso continuo. Un aparato de dispersión adecuado es el aparato de dispersión de precisión "Oszillierendes Ausbürstsystem" de la empresa TPS. Sin embargo, también es posible la aplicación electrostática con una pistola tribo.

Esta capa que va a aplicarse adicional puede componerse únicamente de una resina en forma de polvo, o es también posible usar una mezcla que contiene la resina, fibras naturales y/o sintéticas, y dado el caso otros aditivos.

El polvo se compone a este respecto del 30 al 65 % en peso, preferentemente del 40 al 60 % en peso de fibras, del 20 al 45 % en peso, preferentemente del 30 al 40 % en peso de aglutinante, y del 0 al 8 % en peso, preferentemente del 0,5 al 6 % en peso de aditivo. Las fibras naturales y/o sintéticas se seleccionan preferentemente de un grupo de fibras de celulosa blanqueadas o fibras de polímero orgánicas.

Resina líquida (revestimiento líquido)

Si se utiliza resina líquida como capa de resina, la cantidad de resina líquida aplicada sobre la superficie del tablero de soporte asciende a entre 50 y 150 g/m2, preferentemente a entre 60 y 100 kg/m2, en particular preferentemente a entre 70 y 80 kg/m2, en donde el contenido de sólidos de la resina se encuentra en aproximadamente el 65 % en peso y contiene los aditivos habituales, como endurecedores, agentes humectantes, etc.

Como resina líquida se usa una resina de formaldehído, preferentemente una resina de urea, una resina de melamina o una resina fenólica, en particular preferentemente una resina de melamina-formaldehído, una resina de melaminafenol-formaldehído o una resina de melamina-urea-formaldehído.

Como en el caso de la resina en polvo, la resina líquida también puede utilizarse mezclada con fibras naturales y/o sintéticas, y dado el caso pueden utilizarse otros aditivos.

Aditivo

Tal como se ha mencionado ya anteriormente, de acuerdo con el presente procedimiento, se puede aplicar o introducir al menos un aditivo en la al menos una capa de resina.

En una forma de realización preferida, sobre la superficie (preferentemente pegajosa) de la capa de resina, por ejemplo, de la capa de papel impregnada con resina, se aplica al menos un aditivo. El aditivo puede aplicarse en forma líquida o sólida, en particular como sólido en forma de partículas (polvo fino, polvo, granulado), o como líquido o pasta sobre la capa de papel, por ejemplo mediante pulverización, inyección, colada, aplicación con rasqueta, aplicación con rodillos, dispersión.

Puede utilizarse un aditivo o mezclas de varios aditivos, en donde pueden aplicarse varios aditivos uno tras otro.

Los aditivos que se usan pueden seleccionarse del siguiente grupo: colorantes (tinta), pigmentos (por ejemplo, pigmentos de color, pigmentos metálicos o pigmentos reflectantes), retardantes de llama (por ejemplo, polifosfato de amonio, fosfato de tris(tri-bromo-neopentilo), borato de cinc o complejos de ácido bórico de alcoholes polihidroxilados), agentes para aumentar la conductividad, estabilizadores de UV, agentes blanqueantes, agentes de hidrofobización o principios activos antimicrobianos.

Los principios activos antimicrobianos posibles pueden comprender al menos un biocida. Un requisito previo para la selección de un biocida adecuado es que cumpla éste el Reglamento (UE) n.° 528/2012 sobre la comercialización de productos biocidas. Los biocidas pueden clasificarse por tipo de producto, como desinfectantes y agentes protectores, o por los organismos a los que van dirigidos (virucidas, bactericidas, fungicidas, etc.). En el presente caso, el al menos un biocida puede seleccionarse del grupo que comprende cloruro de benzalconio, cloruro de octilamonio, quitosano, fenilfenol, sulfato de cobre, nitrato de plata, ácido láctico, ácido nonanoico, benzoato de sodio, 1-[[2-(2,4-diclorofenil)-4-propil-1,3-dioxolan-2-il]metil]-1H-1,2,4-triazol, 2-octil-2H-isotiazol-3-ona, tiazol-4-il-1H-benzoimidazol, carbamato de 3-yodo-2-propinilbutilo, bifenil-2-ol, bronopol / óxido de calcio y magnesio, óxido de cobre (II), 2-piridinotiol-1 -óxido, óxido de plata, zeolita de plata-cobre. Los principios activos enumerados proceden de las familias de productos 2 y 9, que ya han sido aprobados o están en proceso de aprobación para el suelo de acción antiviral.

Preferentemente, el aditivo no puede disolverse o bien no puede disolverse de manera homogénea en la resina prevista sobre la superficie de la capa de papel. De ese modo se garantiza que el aditivo no se mezcle con la resina, sino que permanezca en la superficie y, por tanto, pueda entrar en contacto con el material de revestimiento poroso y penetrar en éste.

Tablero de soporte

En una forma de realización del presente procedimiento, el al menos un tablero de soporte es un tablero hecho de una materia derivada de la madera, en particular un tablero de virutas, tablero de fibras de densidad media (MDF), tablero de fibras de alta densidad (HDF), tablero de virutas orientadas (OSB) o tablero de madera contrachapada, de plástico, una mezcla de materia derivada de la madera-plástico o un material compuesto, , un tablero de fibrocemento, tablero de fibra de yeso o un tablero WPC (Wood Plastic Ccomposites) o un tablero SPC (Stone Plastic Ccomposites).

La superficie del material de soporte puede estar tratada en superficie. La superficie de un tablero de soporte de materia derivada de la madera también puede estar pulida (sin piel de prensado) o también puede estar no pulida (con piel de prensado). En el caso de un tablero de soporte de plástico, la superficie puede estar tratada mediante corona.

Material de revestimiento poroso

El al menos un material de revestimiento poroso puede seleccionarse entre los siguientes materiales: una capa de chapa de madera, un material de cuero, material de fieltro, material no tejido y otros materiales textiles. En particular, están comprendidos materiales que presentan una porosidad, en los que la resina líquida puede subir durante el prensado y que pueden deformarse plásticamente al menos parcialmente.

En el caso del uso de una capa de chapa de madera comprende ésta en una forma de realización al menos una capa de chapa de madera auténtica.

En otra forma de realización, la al menos una chapa de madera comprende al menos una capa de madera auténtica con un grosor de entre 0,2-10 mm, preferentemente 0,5-5 mm, en particular preferentemente 0,5-2 mm. La chapa de madera puede fabricarse de una sola pieza a partir de un tronco, por ejemplo mediante pelado. Sin embargo, también puede estar formado por piezas individuales, que se unen entre sí, por ejemplo, mediante aglutinantes o los llamados hilos de pegamento. La chapa de madera presenta preferentemente las dimensiones del tablero de soporte. La chapa de madera presenta un lado inferior dirigido al tablero de soporte y un lado superior alejado del tablero de soporte.

En el caso del uso de materiales de cuero, por ejemplo, como capa aislante, se prefiere un material de fibra de cuero con un grosor de entre 0,5 mm y 1 mm, preferentemente de 0,75 mm.

El material de cuero o fibra de cuero se define en este sentido como un material compuesto por virutas de cuero, por ejemplo, virutas de cuero cromado y restos de cuero triturados y curtidos vegetalmente procedentes de la industria del cuero, aglutinantes, por ejemplo, látex natural y grasas naturales. La proporción de cuero en un material de fibras de cuero asciende a al menos el 50 %. Los restos de cuero procesado pueden proceder de ganado u otros animales, como por ejemplo caballos.

En otra forma de realización del presente procedimiento, el al menos un tablero de soporte, la al menos una capa de resina dispuesta sobre el tablero de soporte y el al menos un material de revestimiento poroso se prensan a temperaturas entre 150 y 200 °C, preferentemente entre 170 y 180 °C a una presión de 30 a 50 kg/cm2, preferentemente 40 kg/cm2 durante 30-120 segundos, preferentemente de 60 a 90 segundos.

El presente procedimiento permite, por consiguiente, la determinación del grado de penetración de resina en un material de revestimiento poroso prensado con un tablero de soporte con las siguientes estructuras de capas:

a) tablero de materia derivada de la madera - capa de papel impregnada con resina (recubrimiento) - dado el caso resina en polvo - aditivos, material de revestimiento poroso,

b) tablero de materia derivada de la madera - polvo de resina (recubrimiento de polvo) - aditivos, material de revestimiento poroso, o

c) tablero de materia derivada de la madera - resina líquida (recubrimiento de líquido) - aditivos, material de revestimiento poroso.

La medición NIR de la altura de penetración de la resina en el material de revestimiento poroso puede determinarse en una variante de forma continua dentro, es decir, en línea, de la línea de producción de los tableros de material. En esta variante en línea se determina según esto el nivel de penetración en el proceso de producción en curso. Esto permite un control y una intervención directos en el proceso de producción.

En una segunda variante de realización del presente procedimiento puede determinarse el nivel de penetración también fuera (es decir, fuera de línea) de la línea de producción de los tableros de material. En esta variante se extrae o se saca según esto una plancha de material recién prensada de la línea de producción y se mide fuera de línea por ejemplo en un laboratorio separado en el contexto de un control de calidad de acuerdo con la rutina.

En otra variante puede realizarse la medición NIR tanto en línea como también fuera de línea.

También puede estar previsto que el al menos un cabezal de medición NIR se desplace transversalmente a la dirección de marcha de los tableros de soporte prensados con el material de revestimiento poroso. El detector NIR puede instalarse en cualquier punto en la dirección de transporte de la plancha. A este respecto, el detector también puede atravesar el ancho de la plancha o analizar ciertas zonas problemáticas (por ejemplo, en la zona del borde o central de los tableros, etc.). Además, los valores de medición están disponibles de inmediato y permiten una intervención inmediata en el proceso. Esto no es posible sin más con otros procedimientos.

El presente procedimiento se realiza en una línea de producción que comprende al menos un cabezal de medición múltiple NIR, preferentemente al menos dos cabezales de medición múltiple NIR, y al menos un sistema de control. Una línea de producción de este tipo puede ser una línea de producción para la producción de tableros de material. Preferentemente, el presente procedimiento para la determinación de la penetración de resina en el material de revestimiento poroso se realiza de manera continua y en línea.

El sistema de control de la línea de producción comprende al menos una unidad de evaluación soportada por ordenador (por ejemplo, unidad de procesador) y una base de datos. En la unidad de evaluación se realiza el ajuste o comparación del espectro NIR medido para el producto (es decir, material de revestimiento poroso prensado) con los modelos de calibración creados para los parámetros en cada caso individuales. Los datos de parámetros así determinados se almacenan en el banco de datos.

Los datos determinados con el presente procedimiento espectroscópico pueden usarse para el control de la línea de producción. Los valores de parámetros medidos sin contacto del cabezal de medición múltiple NIR ("valores reales") pueden ser, como se ha descrito ya anteriormente, pueden utilizarse directamente y en "tiempo real" para el control o la regulación de la instalación en cuestión, por ejemplo, almacenando los valores reales medidos en una base de datos, por ejemplo, una base de datos relacional, y comparándolos con los valores nominales de estos parámetros que se encuentran allí. Las diferencias que resultan se usan a continuación para el control o regulación de la línea de producción.

Para la sincronización y el control de la línea de producción, se proporciona un procedimiento implementado por ordenador, así como un programa informático que incluye instrucciones que, cuando se ejecutan en un ordenador, hacen que éste lleve a cabo el procedimiento implementado por ordenador. El programa informático está almacenado en una unidad de almacenamiento del sistema de control de la línea de producción.

La invención se explica en más detalle a continuación con referencia a las figuras de los dibujos en un ejemplo de realización. Muestra:

Figura 1 un espectro NIR de una capa de chapa de madera prensada con una capa de resina y un tablero de soporte.

Ejemplo de realización 1:

Se cubrieron tres HDF de 8 mm (500 x 500 mm) por una cara con un recubrimiento y se aplicó tinta de impresión digital negra al recubrimiento en una cantidad de 10 g fl./m2 El recubrimiento tenía un gramaje de papel de aproximadamente 25 g/m2 y una aplicación de resina del 400 %.

Se aplicó polvo de resina de melamina a los tres recubrimientos en cantidades de 0, 15 y 30 g/m2 mientras el recubrimiento estaba todavía húmedo. Los recubrimientos se secaron en el extractor.

A continuación, los recubrimientos se cubrieron con una chapa de roble (grosor: 0,5 mm). A continuación, la estructura se prensó en una prensa de laboratorio a 180 °C, a una presión de 40 kg/cm2 y un tiempo de prensado de 60 segundos. La chapa de madera se comprimió debido a ello hasta obtener un grosor de 0,35 mm.

A continuación, se cortaron muestras de los tableros (100 x 100 mm, cuatro cada uno). Tras el enfriamiento, se midió la superficie en cuatro puntos utilizando un cabezal de medición NIR, que se marcaron con una cruz de coordenadas y en los que posteriormente tiene lugar la abrasión/eliminación por el Taber-Abraser.

A continuación, se probaron éstos en un Taber-Abraser. La prueba se realizó de acuerdo con la norma DIN EN 13329. Las ruedas de fricción del Taber-Abraser se recubrieron con los papeles abrasivos habituales y se cargaron también con los pesos habituales. A continuación, se comprobó visualmente en cada caso cada 200 revoluciones si la decoloración negra ya era visible en la chapa. A continuación, se determinó la eliminación en mm con un comparador en la hendidura circular creada por el papel de lija en los cuatro segmentos circulares formados por un sistema de coordenadas y se calculó el valor medio. A partir de este valor medio se formó junto con las otras cuatro muestras un valor medio total. Del grosor de la chapa de madera, que se determinó con ayuda de un microscopio, se sustrajo entonces la eliminación y se correlacionó con los espectros.

Los valores determinados están resumidos en la siguiente tabla 1. Se puede observar que con mayores cantidades (30 g/m2) de polvo de resina de melamina aplicado sobre el papel de recubrimiento, la pérdida mecánica en la prueba de Taber-Abraser es menor, que con 0 g/m2 o 15 g/m2 de polvo de resina. Esto demuestra que cuanto más polvo de resina se aplica, más penetra la resina en la capa de chapa de madera y menos hay que eliminar en la prueba de Taber-Abraser, para observar la decoloración negra en la capa de chapa de madera.

La disminución mecánica en la prueba de Taber-Abraser corresponde a este respecto a la disminución determinada por el procedimiento NIR, de modo que el procedimiento NIR permite verificar el nivel de penetración de la resina en la capa de chapa de madera.

Tabla 1

El cabezal de medición para la determinación de la penetración de resina se instala directamente detrás de la prensa usada. Mediante una posibilidad de desplazamiento automatizada puede analizar el cabezal de medición distintas zonas de una plancha revestida con chapa de madera o puede atravesar la plancha. De este modo se garantiza que también se analicen aquellas zonas que suelen ser problemáticas debido a las diferentes condiciones de prensado (por ejemplo, los bordes de tableros).

En caso de una penetración no adecuada de la resina en la chapa de madera puede conseguirse un flujo de resina mejorado mediante modificación de la temperatura de prensado y/o del tiempo de prensado. A este respecto se modifican en sentido contrario los dos parámetros. En caso de una reducción de la temperatura de prensado se prolonga el tiempo de prensado. Por ejemplo, en caso de una reducción de la temperatura de prensado en 10 °C el tiempo de prensado se prolonga en de 10 a 20 segundos.

Ejemplo de realización 2:

Para la comprobación de la exactitud de la calibración, en lugar de un revestimiento de una HWS con una chapa de madera se realizó un revestimiento con un cuero. A este respecto, en primer lugar se creó un espectro del cuero utilizado con la ayuda de un dispositivo de medición NIR, para comprobar si el pico de melamina a aprox. 1500 nm está superpuesto por picos del cuero. Lo que no se ha confirmado.

Se aplicó un recubrimiento en una cara de un HDF de 8 mm (500 x 500 mm). El recubrimiento tenía un gramaje de papel de aproximadamente 25 g/m2 y una aplicación de resina del 400 %.

A continuación, el recubrimiento se cubrió con cuero marrón (grosor: 0,75 mm). A continuación, la estructura se prensó en una prensa de laboratorio a 180 °C, a una presión de 40 kg/cm2y un tiempo de prensado de 60 segundos. El cuero se comprimió debido a ello hasta obtener un grosor de 0,45 mm.

A continuación, se cortaron muestras de los tableros (100 x 100 mm, cuatro cada uno). Tras el enfriamiento, se midió la superficie en cuatro puntos utilizando un cabezal de medición NIR, que se caracterizaron con una cruz de coordenadas.

La medición con el aparato de medición NIR dio como resultado una profundidad de penetración de 0,35 mm. Esto se comprobó a continuación con el Taber-Abraser. A este respecto se determinó un valor de 0,35.

Otros materiales de revestimiento porosos como el tejido, fieltro, material no tejido, etc., también pueden medirse con este procedimiento.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la determinación de la penetración de resina en al menos un material de revestimiento poroso, que se ha prensado con al menos un tablero de soporte y al menos una capa de resina dispuesta sobre el tablero de soporte, en donde la resina penetra o asciende en el al menos un material de revestimiento poroso durante el proceso de prensado, que comprende las etapas

- registrar al menos un espectro NIR de varias muestras de referencia, con en cada caso diferentes valores de la penetración de resina en un material de revestimiento poroso con el uso de al menos un cabezal de medición NIR en un intervalo de longitudes de onda entre 500 nm y 2500 nm, preferentemente entre 700 nm y 2000 nm, en particular preferentemente entre 900 nm y 1700 nm, y de manera especialmente ventajosa entre 1450 nm y 1550 nm; en donde las muestras de referencia son del mismo tipo con respecto a la muestra que va a medirse, - determinar la penetración de resina en el material de revestimiento poroso de las muestras de referencia mencionadas por medio de una retirada mecánica de la superficie de material poroso;

- asignar la penetración de resina determinada por medio de la retirada mecánica a los espectros NIR registrados de las muestras de referencia mencionadas; y

- crear un modelo de calibración para la relación entre los datos espectrales de los espectros NIR y las correspondientes penetraciones de resina de las muestras de referencia por medio de un análisis de datos multivariante;

- prensar al menos un material de revestimiento poroso con al menos un tablero de soporte y al menos una capa de resina dispuesta sobre el tablero de soporte,

- registrar al menos un espectro NIR del material de revestimiento poroso prensado con el tablero de soporte y la capa de resina con el uso del al menos un cabezal de medición<n>I<r>en un intervalo de longitudes de onda entre 500 nm y 2500 nm, preferentemente entre 700 nm y 2000 nm, en particular preferentemente entre 900 nm y 1700 nm y de manera especialmente ventajosa entre 1450 nm y 1550 nm; y

- determinar la penetración de resina en el al menos un material de revestimiento poroso comparando el espectro NIR registrado para el material de revestimiento poroso con el modelo de calibración creado, en donde la determinación de la penetración de resina se realiza sin contacto como medición en tiempo real (real time).

2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado por quela al menos una capa de resina comprende una capa de papel impregnada con resina, un polvo que contiene resina o un líquido que contiene resina.

3. Procedimiento según la reivindicación 2,caracterizado por queen el caso del uso de resina en forma de polvo como capa de resina, la cantidad de resina en forma de polvo aplicada sobre la superficie del tablero de soporte asciende a de 50-150 g/m2, preferentemente a de 60-100 g/m2, en particular preferentemente a de 70-80 g/m2.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 2 o 3,caracterizado por quela resina en forma de polvo presenta una densidad de dispersión de 0,5 a 1,5 kg/l, preferentemente de 0,8 a 1,0 kg/l y un tamaño de partícula medio de 10 a 50 |jm, preferentemente de 20 a 30 jm , en particular preferentemente de 25 jm .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queal menos un aditivo se aplica sobre la al menos una capa de resina.

6. Procedimiento según la reivindicación 5,caracterizado por queel al menos un aditivo se selecciona del siguiente grupo que comprende colorantes (por ejemplo, tinta), pigmentos (por ejemplo, pigmentos de color, pigmentos metálicos o pigmentos reflectantes), retardantes de llama (por ejemplo, polifosfato de amonio, fosfato de tris(tri-bromoneopentilo), borato de cinc o complejos de ácido bórico de alcoholes polihidroxilados), agentes para aumentar la conductividad, estabilizadores de UV, agentes blanqueantes, agentes de hidrofobización o principios activos antimicrobianos.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 5-6,caracterizado por queel al menos un aditivo es un colorante.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel al menos un tablero de soporte es un tablero de un material derivado de la madera, en particular un tablero de virutas, tablero de fibras de densidad media (MDF), tablero de fibras de alta densidad (HDF), tablero de virutas orientadas (OSB) o tablero de madera contrachapada, de plástico, una mezcla de materia derivada de la madera-plástico o un material compuesto, un tablero de fibrocemento, tablero de fibra de yeso o un tablero WPC (Wood Plastic Composites) o un tablero SPC (Stone Plastic Composites).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel al menos un material de revestimiento poroso comprende al menos una capa de chapa de madera, un material de cuero, un material de fieltro, un material no tejido y/o materiales de este tipo que presentan una porosidad, en los que la resina líquida puede subir durante el prensado y que pueden deformarse plásticamente al menos parcialmente.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queel al menos un tablero de soporte, la al menos una capa de resina dispuesta sobre el tablero de soporte y el al menos un material de revestimiento poroso se prensan a temperaturas entre 150 y 200 °C, preferentemente entre 170 y 180 °C a una presión de 30 a 50 kg/cm2, preferentemente 40 kg/cm2 durante 30-120 segundos, preferentemente de 60 a 90 segundos.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quepara la creación del modelo de calibración se usan los datos espectrales de todo el intervalo espectral registrado.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quepara la creación del modelo de calibración se usan los datos espectrales del intervalo espectral NIR entre 1450 nm y 1550 nm, que se pretratan por medio de métodos matemáticos adecuados y a continuación se incorporan al análisis de datos multivariante.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por quela determinación de la penetración de resina en el material de revestimiento poroso se realiza de forma continua y en línea en una línea de producción para la fabricación de tableros de material que comprende al menos un cabezal de medición múltiple NIR, al menos una unidad de evaluación asistida por ordenador y una base de datos.

14. Procedimiento según la reivindicación 13,caracterizado por quelos datos medidos de los espectros NIR se usan para la determinación de la penetración de resina como valores reales directamente y en "tiempo real" para el control o la regulación de la línea de producción, en donde los valores reales medidos se comparan con los valores teóricos almacenados en la base de datos, y las diferencias que resultan se usan a continuación para el control o la regulación de la línea de producción.