ES3072575T3 - Planar material and method for the production thereof - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un material plano compuesto por fibras de lignocelulosa y agentes aglutinantes. Según la invención, para obtener un material plano con fibras de hinchamiento reducido, una parte del agente aglutinante constituye más del 50 % en peso del material plano. La invención también se refiere a un método para producir dicho material plano. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Material en forma de placa y procedimiento para su fabricación

[0003] La invención se refiere a un material en forma de placa y a un procedimiento para su fabricación, así como al uso de del material en forma de placa.

[0004] Los materiales en forma de placa, compuestos por fibras lignocelulósicas, se utilizan de múltiples maneras, porque su fabricación es económica y técnicamente consolidada. Un ejemplo típico es el uso de placas de fibra de alta densidad (HDF), en las que fibras de madera se prensan utilizando aglutinantes para formar tableros que, posteriormente, suelen recubrirse con papeles impregnados de resina sintética. Este recubrimiento se endurece bajo la acción de presión y temperatura, de modo que se forma un laminado firmemente unido. Este laminado se divide y las piezas se perfilan en los cantos, por ejemplo, para utilizarse como revestimiento de suelo de instalación sin cola. Sin embargo, en los cantos perfilados, el material queda al descubierto. En presencia de agua, en los cantos expuestos, las fibras de madera comienzan a hincharse como consecuencia de la absorción de agua, lo que provoca un cambio de forma de la placa de material derivado de la madera. En este contexto, el agua puede ser, o bien, agua que fluye libremente, o bien, una alta humedad del aire. Una alta humedad del aire, que puede deberse, por ejemplo, a factores estacionales o a causas técnicas, puede oponerse al uso de laminados, aunque el hinchamiento es en gran medida reversible, de modo que se puede revertir en su mayor parte mediante secado. Sin embargo, el hinchamiento no puede revertirse por completo, de modo que tras un primer hinchamiento queda una junta abierta poco estética.

[0005] Las alternativas al laminado son los compuestos de madera y materia sintética (WPC), una mezcla extruida de fibras de madera y materia sintética que, por ejemplo, se describe en los documentos DE102007041438A1, US5,985,429A, CN109249491A1 y US2004/0235983A1. Con una parte suficientemente grande de materia sintética, el WPC es dimensionalmente estable bajo la influencia del agua o la humedad. Sin embargo, su fabricación requiere el uso de extrusoras que no son adecuadas para la fabricación de materiales en forma de placa de mayores dimensiones. Por último, están disponibles materiales a partir de los cuales se pueden fabricar materiales en forma de placa que no se hinchan y que no contienen fibras de madera ni otros componentes de la madera. Renuncian, por tanto, a una materia prima renovable, disponible en grandes cantidades y que presenta buenas propiedades de resistencia. Entre las materias primas cabe mencionar, por ejemplo, los compuestos de piedra y materia sintética (SPC) o el cloruro de polivinilo (PVC). En este caso se suelen utilizar halógenos o tereftalatos, por lo que estos productos son perjudiciales desde el punto de vista medioambiental. El material en forma de placa según la invención es de bajas emisiones o está libre de emisiones; en particular, la emisión de formaldehído puede reducirse en gran medida o evitarse, de modo que se pueden cumplir los requisitos del Estado de California en materia de emisiones de formaldehído (CARB 2). Los compuestos orgánicos volátiles (COV) también pueden evitarse en gran medida o por completo.

[0006] Además, el documento WO2011/107900A1 divulga un material en forma de placa de hinchamiento reducido, que presenta aglutinantes, además de fibras y partículas expandidas. El proceso de fabricación es complejo y el material presenta numerosos componentes.

[0007] El objetivo de la invención es proporcionar un material en forma de placa y un procedimiento para su fabricación que, utilizando fibras, presente un hinchamiento reducido.

[0008] Este objetivo se consigue mediante un procedimiento según la reivindicación 1 y un material derivado de la madera en forma de placa 10. El uso del material en forma de placa según la invención se indica en la reivindicación 19. La invención se refiere a un material en forma de placa que contiene fibras y aglutinantes, que se caracteriza porque la parte del aglutinante, en relación con el material en forma de placa, es superior al 50% en peso. A efectos de la presente invención, las fibras son partículas sólidas que están alargadas, es decir, su diámetro es un múltiplo menor que la dimensión más larga de la partícula. Las dimensiones de las fibras pueden elegirse dentro de un amplio margen; dependen, en particular, del grosor de la placa y de los requisitos de homogeneidad del material en forma de placa. El diámetro de las fibras se sitúa entre 10 µm y 5 mm, y su longitud, entre 0,05 mm y 100 mm. Por lo tanto, este material en forma de placa contiene una mayor proporción de aglutinante que de fibras. La parte de aglutinante también puede expresarse en relación con las fibras, es decir, la parte de aglutinante se indica en relación con el peso de las fibras utilizadas. En el caso de fibras higroscópicas, que pueden absorber humedad (por ejemplo, fibras lignocelulósicas), la parte de fibras se indica como fibras secadas hasta alcanzar un peso constante, normalmente a 105 °C (fibras ”atro”: fibras absolutamente secas). La parte de aglutinante en el material en forma de placa, en relación con la parte de fibras, es entonces superior al 100% en peso.

[0009] Para el material en forma de placa según la invención pueden utilizarse fibras orgánicas o inorgánicas. Para la fabricación del material según la invención pueden utilizarse fibras naturales, como por ejemplo fibras lignocelulósicas, de algodón o de lino, o fibras sintéticas, como por ejemplo fibras de un material termoplástico como el polietileno o el polipropileno, pero también de policarbonato, poliacrilato, polimetacrilato o poliuretano. Las fibras inorgánicas, tales como fibras de carbono, las fibras de materias primas minerales o cerámicas, o fibras de vidrio, en particular en mezcla con otras fibras, son especialmente adecuadas para la fabricación de este material en forma de placa. En particular, pueden utilizarse mezclas de fibras, en particular mezclas de las fibras mencionadas anteriormente, para la fabricación del material según la invención. Las mezclas de fibras hacen posible el ajuste de propiedades del material según la invención, por ejemplo, la elasticidad o las propiedades de flexión, la estabilidad dimensional, la resistencia, pero también las propiedades de fabricación o la facilidad de procesamiento. Si se utilizan fibras procedentes de materias primas renovables, en particular fibras lignocelulósicas, por ejemplo, fibras de madera, bambú o plantas anuales, se dispone de fibras económicas y fáciles de procesar. Las fibras naturales se utilizan preferentemente sin tratar, es decir, las propiedades de los componentes de fibra, la celulosa y la lignina, así como, dado el caso, las hemicelulosas, no se modifican mediante procedimientos químicos. No se descarta el uso de fibras higroscópicas, en particular si éstas se secan, al menos parcialmente, antes de la fabricación o el prensado del material según la invención.

[0011] Las fibras lignocelulósicas mencionadas anteriormente comprenden, en particular, cualquier fibra obtenida a partir de plantas mediante procedimientos químicos o físicos. Ejemplos típicos de fibras obtenidas por medios físicos son las fibras de madera de coníferas, las fibras de madera de frondosas o las fibras de bambú, así como las fibras procedentes de otras materias primas orgánicas que se han obtenido mediante desfibrado mecánico. Un ejemplo de fibras obtenidas por medios químicos son, por ejemplo, las fibras de celulosa procedentes de la madera, de plantas anuales u otras materias primas, en particular materias primas renovables. De forma especialmente típica, se utilizan fibras de madera obtenidas mediante desfibrado mecánico, aspirándose a minimizar en la medida de lo posible la pérdida de lignina y hemicelulosa. También se pueden utilizar mezclas de fibras, en particular para ajustar las propiedades del material (resistencia, peso), pero también para optimizar el coste del uso de la fibra como materia prima. A efectos de la presente invención, se entienden por “fibras” también los haces de fibras; también están incluidas las virutas más pequeñas, siempre que sus fibras aún puedan recubrirse en gran medida con aglutinante.

[0013] El material según la invención tiene forma de placa, es decir que presenta generalmente dos superficies principales que en lo sucesivo se denominarán también lado superior y lado inferior. Entre los lados superior e inferior se encuentran las superficies estrechas o los cantos del material. El grosor del material en forma de placa acabado puede oscilar entre 0,8 mm y 500 mm, normalmente entre 1 mm y 80 mm, y en la mayoría de los casos entre 3 mm y 30 mm. Una aplicación típica puede requerir que el material en forma de placa tenga un grosor de entre 4 mm y 10 mm, en particular entre 4 mm y 7 mm. El material según la invención puede presentar superficies principales planas; sin embargo, los lados superior y/o inferior también pueden estar estampados, fresados o mecanizadas de otra manera, de modo que, en relación con la superficie del material, resulta un grosor variable del material. El material presenta, preferiblemente, una composición sustancialmente homogénea a lo largo de su grosor. Los cantos, cuya altura se corresponde con el grosor del material, pueden mecanizarse con las herramientas habituales. Se pueden serrar, cortar o fresar. La longitud y la anchura máximas del material en forma de placa según la invención están limitadas únicamente por las prensas disponibles que se utilicen para su fabricación. Se pueden obtener dimensiones más pequeñas cortando el material en forma de placa. Las dimensiones típicas del material en forma de placa pueden ser 5600 mm (longitud) x 2070 mm (anchura) tras su fabricación en la prensa, 1380 mm x 195 mm tras su corte formando paneles para suelos, paredes o techos, o 3048 mm x 2800 mm. Este último formato resulta especialmente adecuado para el uso en la construcción, ya que la anchura de la placa presenta la altura de un piso.

[0015] El material en forma de placa según la invención puede utilizarse de múltiples maneras. Se puede utilizar, por ejemplo, como revestimiento para suelos, techos y/o paredes, para la fabricación de elementos de acabado interior o muebles, en particular para el acabado interior de vehículos, como por ejemplo cabinas de vehículos, pero también en exteriores, tanto como revestimiento, por ejemplo, como fachada suspendida, como para usos constructivos. El material en forma de placa según la invención puede recubrirse, teñirse, barnizarse o decorarse de cualquier otra manera. En particular, se pueden aplicar en la superficie del material según la invención recubrimientos superficiales, como los que se conocen, por ejemplo, en el ámbito de los materiales derivados de la madera. Además, el material en forma de placa según la invención puede utilizarse como componente de un panel sándwich, es decir, el material según la invención puede unirse a materiales iguales o distintos en forma de lámina o de placa, en particular, placas de material derivado de la madera, pero también a placas o láminas de materia sintética, formando un panel sándwich.

[0017] El material según la invención se diferencia del WPC descrito anteriormente en que no se moldea materia sintética, en particular materia sintética termoplástica con fibras, formando un material en forma de placa, sino que se utiliza un aglutinante que establece una acción recíproca cohesiva y/o adhesiva con las fibras. Estos aglutinantes son conocidos, por ejemplo, por la fabricación de productos derivados de la madera según el estado de la técnica. El aglutinante utilizado según la invención presenta preferiblemente melamina. La melamina se utiliza en solución acuosa como resina de melamina, siendo preferible que el contenido de sólidos de la melamina sea de al menos un 45% en peso con respecto a la solución acuosa; de manera ventajosa, el contenido de sólidos es superior al 50% en peso. El límite superior del contenido de sólidos viene determinado por la solubilidad y, en su caso, la procesabilidad de la melamina, por ejemplo, en toberas pulverizadoras. Es preferible la melamina como aglutinante, ya que no se hincha, no es higroscópica y es resistente a la hidrólisis. La melamina puede utilizarse sola como aglutinante o en combinación con uno o varios aglutinantes más. En el contexto de esta invención, en combinación significa que se pueden utilizar mezclas de aglutinantes, aplicándose simultáneamente sobre la fibra una mezcla de dos o más aglutinantes, por ejemplo, en forma de resina MF (resina de melamina-formaldehído). O bien se utiliza una combinación de aglutinantes que se aplican sucesivamente, por ejemplo, porque no pueden mezclarse o porque la aplicación por separado de los distintos aglutinantes tiene efectos ventajosos. En combinación con la melamina mencionada anteriormente, o como alternativa a ésta, pueden utilizarse aglutinantes adicionales, como por ejemplo formaldehído, isocianato de metilendifenilo (MDI), también en forma emulsionada como eMDI o diisocianato de difenilmetano polimérico (PMDI), pero también poliuretano. Aunque la resina fenólica es resistente al agua, tiene un color oscuro, lo que resulta desventajoso en su aplicación. Tal y como se ha descrito anteriormente, también se pueden utilizar dos o más aglutinantes en combinación. Es preferible que el aglutinante esté compuesto principalmente por melamina. Además, es preferible que la parte de melamina en el aglutinante supere el 20% en peso, y en particular el 50% en peso. Es preferible que el aglutinante esté exento de urea, ya que la urea contribuye a la higroscopicidad y, por lo tanto, al hinchamiento de las fibras lignocelulósicas, o al menos no lo impide. Ventajosamente, se evitan los aglutinantes termoplásticos. El material en forma de placa según la invención está, preferiblemente, exento de halógenos (por ejemplo, flúor, cloro), pero también de tereftalatos.

[0019] Según la invención, se modifican, y en particular se mejoran, las propiedades elásticas del material en forma de placa mediante la adición de un elastómero o un termoplástico que se utiliza como aditivo elastificante, por ejemplo, mediante la adición de acetato de polivinilo (PVAc) o acetato de etilo y vinilo. Para elastificar el material en forma de placa según la invención se utilizan preferentemente acrilatos, acrilatos de estireno o poliuretano (PU), especialmente en forma de aditivo líquido, como por ejemplo una dispersión, debido a que son resistentes al agua. Son preferibles el acrilato, el acrilato de estireno y el poliuretano con una temperatura de transición vítrea (TG) inferior a 0 °C. Sin embargo, el monoetilenglicol o el dietilenglicol también son adecuados para elastificar el material en forma de placa. Los aditivos elastificantes mencionados anteriormente pueden utilizarse por separado o en mezcla. La adición de elastómeros o termoplásticos reduce la fragilidad del material en forma de placa y mejora las propiedades elásticas del material en forma de placa según la invención, por ejemplo, el módulo de elasticidad. Además, la adición de aditivos elastificantes mejora la planitud del material en forma de placa. El aditivo elastificante, calculado como sustancia sólida, se añade en proporción a la cantidad de sustancia sólida de la resina sintética utilizada. El aditivo elastificante se utiliza, en relación con la resina sintética, en una proporción de 1:1, preferiblemente de 0,7:1, en particular de 0,2:1 y, de manera ventajosa, de 0,01:1. Por lo tanto, el aditivo elastificante no se utiliza como componente principal del aglutinante, sobre todo no como componente principal en cuanto a cantidad. Los aditivos elastificantes se añaden, por ejemplo, al aglutinante, por ejemplo resina de melamina, antes de aplicarlo sobre las fibras, y se aplican junto con el aglutinante sobre las fibras. Alternativamente, el agente para elastificar puede aplicarse sobre las fibras antes o después del aglutinante.

[0021] El aglutinante, complementado con el aditivo elastificante, constituye la mayor parte del material en forma de placa según la invención, y suele ser la parte predominante del material según la invención. Preferiblemente, el material en forma de placa contiene, en relación con el contenido de fibras, más del 100% en peso, por ejemplo, del 101% en peso o del 102% en peso hasta el 120% en peso de aglutinante; de manera ventajosa, el material presenta más del 150% en peso de aglutinante, de manera especialmente preferible más del 200% en peso de aglutinante, como máximo el 500% en peso de aglutinante, respectivamente en relación con el contenido de fibras.

[0023] Según la invención, la densidad del material según la invención se sitúa entre 1.000 kg/m<3>y 1.800 kg/m<3>, en particular entre 1.000 kg/m<3>y 1.600 kg/m<3>, y de forma ventajosa entre 1.000 kg/m<3>y 1.300 kg/m<3>, y de forma especialmente ventajoso entre 1.030 kg/m<3>y 1.200 kg/m<3>. El material según la invención, debido al elevado contenido de aglutinante, presenta un peso mayor, por ejemplo, entre 1.000 kg/m<3>y 1.200 kg/m<3>.

[0025] Preferiblemente, el material presenta cargas. Las cargas, utilizadas como aditivos, pueden contribuir a optimizar el peso del material en forma de placa, generalmente, a minimizarlo o a seguir mejorando la estructura de la matriz formada por el aglutinante y las fibras. Un agregado o una combinación de agregados puede servir, ya sea de forma alternativa o complementaria, para optimizar determinadas propiedades de las placas, por ejemplo, la conductividad, las propiedades aislantes o las propiedades de resistencia. En el material según la invención, un agregado sustituye a las fibras. Dado que el material debe presentar un hinchamiento mínimo en presencia de agua, en particular un hinchamiento mínimo en cuanto al grosor, son preferibles los agregados no higroscópicos o que no se hinchan, así como los agregados que son resistentes a la hidrólisis. Estos agregados pueden ser partículas minerales, pero también cerámicas, sintéticas o de vidrio. Además, se pueden utilizar como agregados el carbonato cálcico (CaCO₃) y/o la barita (BaSO₄). Es preferible que el tamaño de las partículas no supere un milímetro, y que se sitúe preferiblemente entre 10 µm y 800 µm. También se pueden utilizar mezclas de diferentes partículas, por ejemplo, mezclas de distintos materiales o tamaños. Se utiliza hasta un 30% en peso con respecto al peso total del material en forma de placa; es preferible especialmente hasta un 20% en peso, y es conveniente hasta un 15% en peso. El límite inferior de la cantidad utilizada viene determinado por la detectabilidad de un aditivo. El agregado puede aplicarse sobre las fibras, preferiblemente mediante pulverización, antes o después de aplicar el aglutinante.

[0027] Según una realización ventajosa de la invención, el material en forma de placa presenta agentes hidrofugantes, por ejemplo, parafina o cera, que se utilizan típicamente en cantidades de hasta un 5% en peso con respecto al peso del material en forma de placa, generalmente en cantidades de hasta un 2% en peso, a menudo en una cantidad de entre el 0,1% y el 1% en peso. También la utilización de agentes hidrófugos contribuye a reducir la tendencia al hinchamiento del material en forma de placa.

[0029] La invención se refiere además a un procedimiento para la fabricación de un material en forma de placa, que comprende fibras y aglutinante, en el que la parte del aglutinante en el material en forma de placa es superior al 50% en peso, con los siguientes pasos:

[0031] - la puesta a disposición de fibras,

[0032] - la puesta a disposición del aglutinante, preferiblemente en forma líquida,

[0033] - la aplicación del aglutinante sobre las fibras,

[0034] - la formación de una torta de fibras,

[0035] - el prensado de la torta de fibras en una prensa bajo el endurecimiento del aglutinante, con el fin de producir un material en forma de placa.

[0036] Los pasos del procedimiento se corresponden con los de un procedimiento convencional, por ejemplo, para la fabricación de una placa de material derivado de la madera en una prensa. Sin embargo, según la invención, se utiliza una cantidad mayor de aglutinante que la conocida hasta ahora, de modo que la parte en peso del aglutinante es superior a la parte en peso de las fibras.

[0037] Si se utilizan fibras sintéticas o inorgánicas, puede ser necesario secar, al menos parcialmente, el aglutinante sobre las fibras. Si las fibras contienen humedad, como suele ser habitual, por ejemplo, en el caso de las fibras lignocelulósicas, el contenido de humedad debe ajustarse antes de prensar la torta de fibras, de modo que, tras el prensado, se obtenga una placa dimensionalmente estable que no se hinche ni se contraiga. Las fibras lignocelulósicas a menudo se utilizan, antes del encolado, con una humedad de hasta el 120% en peso o más. Las fibras lignocelulósicas pueden secarse antes o después de la aplicación del aglutinante. Durante el prensado, es preferible que las fibras lignocelulósicas tengan una humedad de entre un mínimo del 3% y un máximo del 15% en peso, es decir, con un contenido de agua de al menos el 3% hasta el 15% en peso, en relación con el peso total de las fibras. El aglutinante se pone a disposición normalmente en forma líquida. Se puede poner a disposición en estado puro o, como suele ser habitual, en solución, ya sea en disolvente o en agua, o bien en forma de dispersión o emulsión. La aplicación del aglutinante sobre las fibras lignocelulósicas se realiza generalmente mediante pulverización, por ejemplo, mediante una pluralidad de toberas pulverizadoras que generan una niebla del aglutinante y que están dispuestas alrededor de un flujo descendente de fibras. Una realización típica de este tipo de dispositivo de secado es, por ejemplo, una línea de soplado, que se utiliza en la fabricación de placas de fibras. La superficie de las fibras se humedece con gotitas de aglutinante o mediante una niebla de aglutinante. Las fibras humectadas con aglutinante, tras haber sido secadas (opcionalmente), se moldean en forma de torta de fibra y se prensan. Durante ello, el aglutinante se endurece, resultando un material en forma de placa. Durante el endurecimiento, que se produce sustancialmente en los lados superior e inferior de la torta de fibras bajo la acción de presión y temperatura, a diferencia de lo que ocurre con los productos de WPC, se forman enlaces químicos irreversibles entre las fibras y el aglutinante, pero también dentro del aglutinante. El procedimiento según la invención evita el esfuerzo que suponen el amasado y la extrusión.

[0038] Sorprendentemente, ha resultado que las condiciones de prensado son sustancialmente las mismas que las de los materiales derivados de la madera conocidos, que presentan una parte de aglutinante inferior al de la invención. La presión, la temperatura y el tiempo de prensado se sitúan, por ejemplo, dentro del rango de las placas HDF habituales (placas de fibras de alta densidad). El material según la invención se puede fabricar perfectamente en prensas como las que se utilizan para la fabricación de materiales derivados de la madera. En particular, se trata de prensas en caliente continuas o discontinuas, por ejemplo, prensas continuas de doble cinta con cintas metálicas rotatorias calefactadas o prensas que funcionan por ciclos. De este modo, se pueden fabricar formatos de placa que, a diferencia de las de WPC, no se limitan a la fabricación de formatos de tarimas estrechos de aprox.30 cm de ancho. Más bien, se pueden proporcionar formatos de placa convencionales, como los habituales para placas de material derivado de la madera.

[0039] La fabricación de la torta de fibras se realiza, como es habitual en los materiales derivados de la madera, generalmente mediante esparcimiento. Las fibras, ya sean recién encoladas con toda la cantidad de aglutinante o, preferiblemente, secadas, se esparcen sobre un soporte, generalmente una cinta transportadora, generalmente en una capa homogénea, aunque alternativamente también en varias capas, pudiendo presentar las capas una composición diferente en cuanto a fibras, aglutinante o aditivos. La torta de fibras esparcida, dado el caso, en primer lugar, se hace pasar, sobre el soporte, por una preprensa y, a continuación, se comprime en una prensa. La prensa actúa sobre los lados superior e inferior de la torta de fibras o del material en forma de placa.

[0040] Cualquier prensa que aplique la presión y la temperatura suficientes es adecuada, tanto una prensa de placas en la que el material se comprime entre dos chapas, como, en particular, una prensa continua en la que el material se comprime entre dos cintas metálicas rotatorias. Preferiblemente, se utilizan prensas en caliente, cuyas chapas de prensado o cintas metálicas rotatorias se calientan a una temperatura predefinida. Se pueden seleccionar temperaturas de prensado adecuadas entre 140 °C y 220 °C, preferiblemente entre 160 °C y 180 °C. Cuanto más delgada sea la placa, menor podrá ser la temperatura de prensado seleccionada. Las presiones de prensado adecuadas se sitúan, por ejemplo, en un intervalo de 0,3 N/mm<2>a 5,5 N/mm<2>, en particular de 1 N/mm<2>a 3 N/mm<2>. La duración del prensado es ventajosamente de 6 segundos/mm de grosor de placa (en adelante, s/mm) hasta 60 s/mm, y suele oscilar entre 10 s/mm y 20 s/mm. En las prensas continuas, la velocidad de avance de las bandas metálicas giratorias, entre las cuales se fabrica el material en forma de placa mediante prensado, suele oscilar entre 350 mm/s y 400 mm/s.

[0041] Al proceso de prensado en sí puede estar preconectada una preprensa para compactar la torta de fibras. Opcionalmente, a la prensa puede estar postconectado un dispositivo para enfriar el material en forma de placa, en particular un dispositivo para enfriarlo bajo una presión de prensado predefinida, que puede ser inferior a la presión de prensado aplicada durante el prensado del material.

[0042] Al material según la invención se le pueden añadir los aditivos, agentes de resistencia a la humedad o agentes hidrófobos descritos anteriormente, normalmente antes o durante la formación de la torta de fibras.

[0043] El material fabricado según el procedimiento según la invención tiene preferiblemente una superficie que presenta sustancialmente aglutinante y el aditivo elastificante, de manera especialmente preferible, una superficie que está compuesta por aglutinante o por el aditivo elastificante. Especialmente cuando se utilizan fibras higroscópicas, por ejemplo fibras lignocelulósicas, se aspira a tener la menor cantidad posible de fibras en la superficie del material, con el fin de optimizar al máximo el hinchamiento del grosor. El agua en estado líquido o, por ejemplo, como humedad del aire, sería absorbida por las fibras higroscópicas y, como consecuencia, se produciría un hinchamiento del material. Esto no es deseable. La parte elevada o predominante de aglutinante en el material en forma de placa hace posible una superficie del material, que presenta, en su mayor parte o en su totalidad, aglutinante y un aditivo elastificante, o que apenas o no contiene fibras higroscópicas.

[0044] El material según la invención puede mecanizarse como una placa de material derivado de la madera, por ejemplo, como una placa HDF. La superficie puede recubrirse, estamparse o fresarse; los cantos pueden perfilarse, por ejemplo, para la fabricación de paneles de revestimiento de suelo. El material en forma de placa según la invención puede laminarse con papeles impregnados de resina sintética, puede imprimirse, barnizarse, esmaltarse o someterse a otros tipos de tratamiento. Una de las ventajas de esta invención es que el material en forma de placa puede ser mecanizado y procesado en dispositivos existentes.

[0045] La invención se refiere además a un dispositivo para fabricar el material en forma de placa descrito anteriormente, que cuenta con medios para encolar fibras lignocelulósicas con aglutinante y que, según la invención, dispone de medios para encolar fibras lignocelulósicas ya preencoladas. El término “encolar” se refiere aquí a la aplicación de aglutinante. Los medios para encolar las fibras están configurados preferiblemente como toberas que generan una niebla pulverizada a partir del aglutinante suministrado en estado líquido. A través de la niebla pulverizada de aglutinante se hacen pasar fibras, sobre las cuales se depositan entonces gotitas de aglutinante de la niebla pulverizada. Los medios conocidos para el encolado de fibras lignocelulósicas están diseñados para aplicar un máximo del 30% en peso de aglutinante, en relación con las fibras que han de ser encoladas. El procedimiento según la invención puede realizarse de tal manera que las fibras que han de ser encoladas se hacen pasar varias veces por los medios conocidos para el encolado, hasta que se haya aplicado una cantidad suficiente de aglutinante sobre las fibras. Se propone, sin embargo, disponer varios de los medios conocidos para el encolado, de tal manera que las fibras que han de ser encoladas sean transportadas a lo largo de una pluralidad de medios para el encolado, aplicando cada medio para el encolado una cantidad parcial del aglutinante sobre las fibras lignocelulósicas hasta que la cantidad total deseada, de al menos más del 50% en peso del material en forma de placa se haya aplicado sobre las fibras. Por lo tanto, adicionalmente a los medios conocidos para el encolado de fibras sin encolar (fibras sin aglutinante), se utilizan medios adicionales para el encolado de fibras preencoladas, sobre las que ya se ha aplicado una cantidad parcial del aglutinante.

[0046] El material en forma de placa según la invención puede adaptarse a distintos requisitos mediante diferentes combinaciones de fibras, aglutinantes, cargas y, en su caso, otros aditivos, como ceras. Por lo tanto, se señala expresamente que las características descritas anteriormente pueden combinarse libremente entre sí.

[0047] La invención se refiere además al uso del material en forma de placa descrito anteriormente. El material en forma de placa según la invención se caracteriza por su versatilidad de uso, gracias a su mínimo hinchamiento, en particular a la reducción casi total del hinchamiento de grosor en la zona de los cantos. En el acabado de interiores, el material en forma de placa puede utilizarse, por ejemplo, como losa para suelos o laminado para suelos. A diferencia de lo que ocurre, por ejemplo, con los paneles para suelos de HDF, este producto también se puede utilizar en estancias húmedas y mojadas, ya que el perfil de los cantos, en el que el núcleo de la placa queda accesible libremente a la humedad, ya no se hincha de forma significativa bajo la influencia del agua o de una elevada humedad ambiental ni se contrae al secarse. Un hinchamiento de grosor que, en relación con el grosor original de la placa, sea inferior al 3%, preferiblemente inferior al 2%, se considera insignificante a efectos de la invención. Los materiales en forma de placa descritos en la invención, optimizados para un hinchamiento mínimo de grosor, presentan un hinchamiento de grosor según la norma DIN 317 o un hinchamiento de cantos según la norma DIN 13329 de tan solo entre el 0,5% y el 1%. Por lo tanto, el material en forma de placa según la invención presenta un bajo grado de hinchamiento o, al alcanzar un hinchamiento máximo de hasta el 1% con respecto al grosor original de la placa, no se hincha y es dimensionalmente estable. De este modo, por ejemplo, en los dispositivos habituales para la fabricación de placas de material derivado de la madera se puede producir ahora un material en forma de placa que sustancialmente no se hincha y es dimensionalmente estable frente al agua o la humedad del aire y que no se limita a formatos estrechos y que, preferiblemente, maximiza el uso de materias primas renovables.

[0048] Evidentemente, el material en forma de placa según la invención también puede utilizarse como placa para paredes o techos, como panel para muebles, en particular en el acabado de estancias húmedas y mojadas, así como de laboratorios, salas técnicas o talleres, sin limitarse a ello. En la construcción exterior, el material según la invención se ofrece como placa de fachada o para la cubierta de tejado. El material en forma de placa según la invención puede utilizarse, por ejemplo, para la construcción de terrazas, incluidas las tarimas de terraza o los pavimentos exteriores.

[0049] De este modo, se hace posible utilizar los mismos pavimentos o revestimientos de suelo para zonas interiores y zonas exteriores adyacentes (terrazas, balcones, fachadas, accesos). El material en forma de placa descrito en la invención es especialmente adecuado para su uso en construcciones, en particular muebles, en exteriores. El acabado de talleres, naves de producción o establos, por ejemplo, puede realizarse sin problemas con el material descrito en la invención. El material en forma de placa puede estar configurado, opcionalmente, como panel y, en caso de necesidad, estar provisto de un perfil en los cantos. El perfil sirve preferentemente para fijar dos paneles uno al otro. Alternativamente, dos paneles dispuestos uno al lado de otro también pueden fijarse a tope mediante una cinta adhesiva de doble cara, dispuesta en la zona lateral de una junta entre los paneles adyacentes directamente entre sí. También es posible pegar paneles o placas directamente adyacentes, en cuyo caso se utiliza preferiblemente un adhesivo resistente al agua.

[0050] El material en forma de placa según la invención presenta buenas propiedades de resistencia, en particular una elevada resistencia a la tracción transversal, que es de al menos 2,5 N/mm², preferiblemente de hasta 3 N/mm², y en particular de hasta 4 N/mm². El material según la invención presenta una elevada resistencia a la presión. Por sus buenas propiedades de resistencia resulta que para fijar una placa hecha del material según la invención se necesitan menos elementos de fijación, por ejemplo, tornillos, ya que cada elemento de fijación tiene una mejor sujeción en la placa. Además, la mayor resistencia a la tracción transversal permite un mecanizado más intenso de una placa hecha del material según la invención, por ejemplo, el fresado de perfiles complejos en el canto lateral de una placa. Así, por ejemplo, se puede elaborar un perfil complejo en el canto lateral de una placa de tan solo 4,3 mm de grosor, que alinea dos paneles engranados entre sí tanto en sentido vertical como horizontal. Su elevada resistencia a la presión hace posibles grandes cargas puntuales sobre este material en forma de placa, por lo que es adecuado, por ejemplo, para plataformas de carga de vehículos o como suelo para superficies de almacenamiento. La elevada rigidez a la flexión del material en forma de placa permite su uso como elemento constructivo, por ejemplo, en refuerzos de paredes. A continuación se explican los detalles de la invención mediante ejemplos de aplicación. Muestra:

[0051] La figura 1 una representación esquemática de un material en forma de placa según la invención

[0052] La figura muestra un material en forma de placa 1 con una lado superior 2 y una lado inferior 3, así como un canto 4. El material contiene fibras 5 embebidas en un aglutinante. La parte de aglutinante supera el 50% en peso del material en forma de placa. Por lo tanto, se utiliza más aglutinante que fibra 5. Como fibras pueden utilizarse fibras naturales, sintéticas, orgánicas e inorgánicas, tanto por separado como en mezclas. También se pueden utilizar fibras higroscópicas como, por ejemplo, de madera, celulosa o lino. Como aglutinante se utiliza preferentemente melamina, a menudo en combinación con formaldehído o fenol, pero también mezclada con PMDI. A continuación, se describen ejemplos de combinaciones de fibras y aglutinante.

[0053] Ejemplo de realización 1

[0054] Para el experimento, cuyos resultados están representados a continuación en la tabla 1, se utilizan fibras lignocelulósicas, en este caso fibras de madera de coníferas. Las fibras se obtuvieron a partir de astillas de madera vaporizadas mediante desfibrado en el refinador. Como alternativa, se pueden utilizar otras fibras lignocelulósicas o mezclas de dichas fibras. Las fibras de madera de coníferas se utilizan con una humedad del 120% antes del encolado; antes del prensado, se secan con el aglutinante situado sobre ellas, hasta alcanzar una humedad residual del 8%, es decir, una tonelada de fibras contiene 80 kg de agua.

[0055] Para este experimento se utiliza más del 100% en peso, en este caso, un 108% en peso de aglutinante con respecto a la madera absolutamente seca; en este caso, un aglutinante que presenta resina de melamina-formaldehído (resina MF). La resina de melamina-formaldehído (resina MF) utilizada en el aglutinante tenía una concentración de sólidos del 60% (medida a 60 minutos a 120 °C). De este modo, se aplicaron 180 gramos de aglutinante líquido, que contenía 108 g de resina MF, sobre 100 gramos de fibra seca (madera seca), teniendo en cuenta la parte de líquido (108 g con una concentración de sólidos del 60% = 180 g). En este contexto, “madera absolutamente seca” se refiere a fibras lignocelulósicas que se han secado a 105 °C hasta alcanzar un peso constante. “Madera absolutamente seca” es una medida de referencia habitual para las fórmulas que contienen fibras lignocelulósicas. En los siguientes ejemplos de realización se parte de la cantidad absoluta de aglutinante.

[0056] Además, se utiliza un 1,2% en peso de parafina con respecto a la madera absolutamente seca.

[0057] El aglutinante se aplica sobre las fibras lignocelulósicas en cuatro pasadas; en cada pasada se aplica un 27% en peso sobre las fibras. El aglutinante líquido se pulveriza a través de toberas en un dispositivo conocido para el encolado de fibras. La niebla pulverizada generada por las toberas se deposita sobre la superficie de las fibras que atraviesan la niebla, por ejemplo, cayendo de arriba abajo a través de la niebla pulverizada de aglutinante.

[0058] A continuación del dispositivo para el encolado de fibras, tiene lugar un secado de las fibras encoladas en medios para el secado, por ejemplo, un túnel o pozo de aire caliente que aplica aire calentado sobre las fibras. El objetivo del secado no es eliminar por completo todo el líquido, sino secar el aglutinante hasta el punto de que ya no sea adhesivo. La reactividad del aglutinante durante el endurecimiento bajo la acción de presión y/o temperatura no debe verse afectada por el secado.

[0059] Tras el secado, las fibras pueden almacenarse o someterse a un encolado o procesamiento adicional. A continuación, se realiza una segunda pasada por el dispositivo de encolado, en la que se pulveriza de nuevo un 27% en peso de resina MF sobre las fibras, que ya han sido preencoladas en la primera pasada. También tras la segunda pasada, las fibras encoladas se secan hasta que ya no se adhieran o peguen entre sí. Del mismo modo, se realizan una tercera y una cuarta pasadas por el dispositivo de encolado y los medios de secado. Alternativamente, el 110% en peso de aglutinante también puede aplicarse sobre las fibras en una o dos pasadas, alternativamente también en cinco o más pasadas. La cantidad de aglutinante aplicada sobre las fibras en cada pasada puede variar de una pasada a otra. Tras cada pasada, se retira una parte de las fibras encoladas y se transforma en un material en forma de placa con un grosor de 7 mm. Esto se lleva a cabo esparciendo una torta de fibra que se comprime en una prensa de doble cinta de funcionamiento continuo, a 180 °C y a una presión de 2,5 N/mm<2>, con una duración de prensado de 15 s/mm. La placa así fabricada tiene un grosor de 5,5 mm y una densidad de 1050 kg/m³. Como referencia, se analiza, por un lado, un material en forma de placa fabricado en las mismas condiciones y sin una mayor adición de aglutinante (tabla 1, pasada o).

[0060] El material en forma de placa así obtenido se comprueba en cuanto al hinchamiento según la norma DIN 317 y al hinchamiento de cantos según la norma DIN 13329. El hinchamiento de grosor se determina en un canto del material como variación en milímetros con respecto al grosor inicial de 7 mm, tanto en términos absolutos como en términos relativos (%).

[0061] Tabla 1: Hinchamiento de grosor de un material en forma de placa, de 7 mm de grosor, con un contenido de aglutinante que varía de 0 a 108% en peso

[0064]

[0067] En el caso del material en forma de placa sin adición de aglutinante (pasada 0), el hinchamiento de grosor, según la tabla 1, alcanza, como era de esperar, un máximo de aproximadamente el 23%. Cada pasada, en la que se aplica respectivamente un 27% en peso de resina MF, reduce el hinchamiento de grosor en los cantos del material en forma de placa. Se alcanza un valor extraordinariamente bajo de hinchamiento de cantos, del 1,83%, cuando se utiliza un 108% en peso de aglutinante con respecto a madera absolutamente seca.

[0068] Ejemplo de realización 2

[0069] En cuanto al contenido de fibras del material en forma de placa, en el ejemplo de realización 2 se utiliza una mezcla de 50:50 de diferentes fibras, en este caso, por ejemplo, fibras de madera y fibras de carbono; alternativamente, por ejemplo, fibras de papel viejo y fibras de lana de vidrio; o, alternativamente, fibras minerales y fibras de celulosa. Las fibras naturales (fibras de madera, papel viejo y celulosa) se secan aquí preferiblemente antes del encolado; las fibras pueden mezclarse antes o después del encolado y del secado opcional del aglutinante. Ambas variantes permiten obtener una mezcla homogénea de fibras encoladas que luego pueden esparcirse formando una torta de fibra. Por lo demás, el ejemplo de realización 2 es idéntico al ejemplo de realización 1 en lo que respecta al aglutinante utilizado y la utilización de parafina.

[0070] Ejemplo de realización 3

[0071] El ejemplo de realización 3 se refiere a una mezcla de fibras y aglutinante, en la que 50 partes de fibras de polietileno, 20 partes de fibras de carbono y 10 partes de agregado, por ejemplo, partículas de vidrio, partículas minerales o cerámicas constituyen la parte de fibras, que se encolan con un 115% en peso% en peso de aglutinante, en este caso, por ejemplo, resina MF. Por lo demás, la mezcla de fibras, agregado y aglutinante se trata igual que en el ejemplo de realización 1.

[0072] Ejemplo de realización 4

[0073] Se pretende fabricar una placa hecha de fibras y aglutinante que pueda utilizarse para la fabricación de un revestimiento para suelos, es decir, que pueda recubrirse, en particular, con una superficie decorativa, en particular, o bien mediante papeles impregnados de resina sintética, o bien mediante barnizado. Se utilizan un 40% en peso de fibras con una densidad de aprox.550 kg/m<3>y un 55% en peso de un aglutinante, en este caso una resina MF con una parte de melamina superior al 60%. Además, se utilizan un 5% en peso de otras sustancias, en este caso un 1,5% en peso de parafina y un 3,5% en peso de colorante “gris”. El colorante se utiliza para dar un color uniforme al material en forma de placa.

[0074] El material en forma de placa con la composición mencionada anteriormente se fabrica en una prensa continua industrial y se compara con placas HDF que se fabricaron del mismo material fibroso, pero con una parte de aglutinante del 15% en peso, y que presentan una densidad de 880 kg/m<3>.

[0076] Tabla 2: Ensayos comparativos sobre el hinchamiento de una placa HDF y una placa según la invención

[0079]

[0082] La tabla 2 anterior muestra una comparación entre ambas placas, indicando el grosor de placa en mm como valor bruto (antes del lijado) y la densidad en kg/m<3>. Las placas se valoraron en cuanto a su resistencia a la tracción transversal (DIN EN 319), su hinchamiento (medido según la norma EN 317) y su hinchamiento de cantos (medido según la norma EN 13329).

[0084] Gracias a su elevado contenido en fibras, la placa según la invención puede compactarse más que una placa de fibras. El uso de aglutinante es aproximadamente nueve veces mayor que en la placa HDF según el estado de la técnica. El material en forma de placa según la invención presenta una resistencia a la tracción transversal tres veces mayor y una hinchamiento 100 veces menor de la lámina en bruto. Tras el laminado de los lados superior e inferior, se mide el hinchamiento de cantos en estado “recubierto”. Ya sólo los cantos están accesibles a la acción del agua, ya que los lados superior e inferior de la placa están selladas por la laminación y ya no son accesibles al agua. Esta prueba es de especial importancia precisamente en el caso de los revestimientos para suelos, ya que los cantos de los paneles de suelo generalmente no pueden sellarse y, por lo tanto, quedan expuestos al agua. Aquí se observa que el hinchamiento de cantos del material en forma de placa según la invención se ha reducido a una décima parte en comparación con una placa HDF conocida. Tanto la placa HDF como el material en forma de placa según la invención se fabricaron en las mismas instalaciones de producción industrial.

Claims (19)

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricación de un material en forma de placa que contiene fibras lignocelulósicas (5) y un aglutinante, en el que la parte del aglutinante con un aditivo elastificante añadido representa más del 50% en peso del material en forma de placa (1), y en el que el aditivo elastificante no se utiliza como componente principal del aglutinante, con los pasos:

la puesta a disposición de fibras lignocelulósicas (5),

la puesta a disposición del aglutinante, preferiblemente en forma líquida, pudiendo ser el aglutinante resina de melamina-formaldehído, resina fenólica, isocianato de metilendifenilo (MDI), también en forma emulsionada como eMDI, diisocianato de difenilmetano polimérico (PMDI), poliuretano o mezclas de los aglutinantes mencionados, así como un aditivo elastificante líquido,

la aplicación del aglutinante con el aditivo elastificante sobre las fibras (5), la formación de una torta de fibras a partir de las fibras provistas del aglutinante y del aditivo elastificante,

el prensado de la torta de fibras en una prensa bajo el endurecimiento del aglutinante, con el fin de producir un material en forma de placa (1) con una densidad de 1.000 kg/m<3>a 1.800 kg/m<3>.

2. Procedimiento según la reivindicación 1,caracterizado porquecomo aditivo elastificante del material en forma de placa se añaden acrilato, acrilato de estireno, poliuretano, acetato de polivinilo, acetato de etilo y vinilo, o mono- o dietilenglicol.

3. Procedimiento según la reivindicación 2,caracterizado porqueel aditivo elastificante se utiliza como sustancia sólida, en relación con la sustancia sólida del aglutinante, en una proporción de como máximo 1:1, preferiblemente de 0,7:1, en particular de 0,2:1 y, de manera ventajosa, de al menos 0,01:1.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 o 3,caracterizado porqueel aditivo elastificante se aplica sobre las fibras antes o después del aglutinante, o se mezcla con el aglutinante antes de aplicarlo sobre las fibras y, a continuación, se aplica sobre las fibras.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquese utiliza una prensa continua o discontinua, en particular una prensa en caliente, para fabricar el material en forma de placa.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquela temperatura de prensado es de 140 °C a 220 °C, preferiblemente de 160 °C a 180 °C.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquela presión de prensado es de 0,3 N/mm<2>a 5,5 N/mm<2>, preferiblemente de 1 N/mm<2>a 3 N/mm<2>.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquela duración del prensado es de 6 segundos/mm de grosor de placa a 60 segundos/mm de grosor de placa, preferiblemente de 10 segundos/mm de grosor de placa a 20 segundos/mm de grosor de placa.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquelas fibras mojadas, parcialmente secadas o secas se proveen del aglutinante y, opcionalmente, del agente elastificante, secándose las fibras durante la aplicación del aglutinante, y opcionalmente del agente elastificante, preferiblemente a continuación.

10. Material en forma de placa, fabricado de acuerdo con el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9 en una prensa, que presenta fibras lignocelulósicas (5) y un aglutinante, en el que el aglutinante presenta resina de melamina-formaldehído, resina fenólica, isocianato de metilendifenilo (MDI), también en forma emulsionada como eMDI, diisocianato de difenilmetano polimérico (PMDI), poliuretano o mezclas de los aglutinantes mencionados anteriormente, y en el que la parte del aglutinante con un aditivo elastificante utilizado es superior al 50% en peso del material en forma de placa (1), que presenta una densidad de 1.000 kg/m<3>a 1.800 kg/m<3>.

11. Material según la reivindicación 10,caracterizado porqueel material (1) presenta fibras naturales, fibras sintéticas, fibras inorgánicas u orgánicas, o mezclas de fibras.

12. Material según la reivindicación 11,caracterizado porquelas fibras orgánicas naturales comprenden fibras lignocelulósicas procedentes de materias primas renovables, en particular fibras de coníferas, fibras de frondosas, fibras de plantas anuales o fibras de bambú.

13. Material según la reivindicación 11,caracterizado porquelas fibras sintéticas comprenden fibras de material termoplástico, en particular fibras de polietileno o polipropileno, pero también de policarbonato, poliacrilo, polimetacrilo o poliuretano.

14. Material según la reivindicación 11,caracterizado porquelas fibras inorgánicas comprenden fibras de materiales minerales, cerámicos o en forma de vidrio.

15. Material según una de las reivindicaciones 10 a 14 anteriores,caracterizado porquela parte de aglutinante, en

relación con madera absolutamente seca, es superior al 101% en peso, superior al 120% en peso, superior al 150% en peso o superior al 200% en peso.

16. Material según una de las reivindicaciones 10 a 15 anteriores,caracterizado porqueel material en forma de placa (1) contiene un agregado, en particular cargas no higroscópicas o que no se hinchan.

17. Material según la reivindicación 16,caracterizado porquecomo agregado se utilizan partículas minerales, cerámicas, sintéticas o de vidrio.

18. Material según una de las reivindicaciones 10 a 17 anteriores,caracterizado porqueel material en forma de placa (1) contiene un agente hidrófugo, por ejemplo, parafina o cera.

19. Uso de un material en forma de placa según al menos una de las reivindicaciones 10 a 18,caracterizada porqueel material en forma de placa (1) se utiliza en el acabado de interiores, en particular como losa para suelos o laminado para suelos, como placa para paredes o techos, como placa para muebles, en el acabado de estancias húmedas y mojadas, en la construcción exterior como placa de fachada o para la cubierta de tejado, para establos, para la construcción de terrazas, incluidas las tarimas de terraza o los suelos exteriores y construcciones, en particular muebles para exteriores.