MXPA00012801A - Metodo para prensar por vapor tablas compuestas que tienen por lo menos una superficie terminada - Google Patents

Abstract

En un método para preparar productos de madera compuestos que tienen un lado terminado listo para la comercialización, seforma un conglomerado de fibras de madera tratadas con un aglomerante. El conglomerado se carga a una cavidad de prensa formada entre dos platos de prensa. El primer plato de prensa es un plato de prensa caliente convencional libre de puertas. El plato convencional puede ser liso o modelado para aplicar relieve a una superficie deíproducto terminado. El otro plato de prensa es un plato de inyección de vapor que tiene puertas para inyección de vapor. La cavidad de prensa se sella y el conglomerado se consolida totalmente. Se inyecta una primera cantidad de vapor a través de las puertas de inyección de vapor al conglomerado a una presión suficiente y por un periodo de tiempo suficiente para elevar la temperatura de por lo menos una porción de un espesor deL conglomerado a 100ºC. El vapor inyectado se deja escapar del conglomerado a través de las puertas de inyección de vapor, arrastrando con el mismo el aire y humedad atrapados. Se inyecta una segunda cantidad de vapor desde las puertas de inyección de vapor al conglomerado una presión suficiente por un periodo de tiempo suficiente para curar el aglomerante. La segunda cantidad de vapor es ventilada desde el conglomerado a través de las puertas de inyección de vapor antes de quitar el sellamiento de la cavidad de prensa.

Description

M ÉTODO PARA PRENSAR POR VAPOR TABLAS COM PU ESTAS QU E TI EN EN POR LO MENOS U NA SU PERFICI E TERM INADA CAMPO DE LA I NVENCIÓN La presente invención se refiere en términos generales a métodos para preparar una tabla compuesta tal como tabla de partículas, tabla de fibras, tabla de astillas o similares y más particularmente a un método para preparar tablas compuestas que tienen por lo menos una superficie terminada, por ejemplo tallada en relieve, lisa o modelada. La tabla está compuesta por una estera compuesta, de partículas de madera, astillas y/o fibras y un aglomerante curable o endurecible, por ejemplo una resina.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los productos de madera compuesta tal como tablas pueden formarse consolidando un conglomerado de materiales lignocelulosicos sueltos bajo calor y presión, hasta que los materiales se adhieren entre sí para formar un producto sólido del tipo de la madera. Los materiales lignocelulosicos pueden tener la forma de materiales de madera tales como partículas , astillas, fibras y/o similares y se entiende q ue estos términos se usan aquí intercambiablemente. Aunque es posible aglomerar los materiales lignocelulosicos bajo condiciones apropiadas de calor y consolidación, sin tratamientos adicionales típicamente los materiales que forman el conglomerado se tratan con un aglomerante tal como una resina antes de aplicar calor y consolidación para realzar la adherencia de los materiales y mejorar las propiedades resultantes del producto term inado.

HBÍ >» J La consolidación del conglomerado generalmente se efectúa en una prensa. Una prensa convencional para consolidar un conglomerado de madera compuesta tratado con aglomerante para darle una configuración moldeada en particular tal como por ejemplo una tabla , incluye dos platos de prensa opuestos espaciados para definir una cavidad de molde. Típicamente, por lo menos uno de los platos se calienta a través de conducción tal como a través del uso de resistencias de calentamiento eléctrico o haciendo pasar un fluido caliente o un medio de gas tal como vapor a través de conductos que están situados en el cuerpo de los platos. Mediante el contacto con el conglomerado, el calor es transferido desde el plato al conglomerado por conducción. Los platos de prensa usados en una prensa convencional, es decir platos de prensa convencionales tienen generalmente una superficie para contactar el conglomerado que está libre de aberturas o puertas. Dichas aberturas en la superficie de contacto de un plato producirían imperfecciones en la superficie del producto terminado. Por lo tanto, los platos convencionales son apropiados para prensar tablas que tienen una superficie "terminadas" por ejemplo, una superficie que no requiere por ejemplo, una superficie que no requiere maquinación o trabajo mecánico adicional en operaciones de post-prensado tales como lijado o lijado aplanado para llegar a la obtención de la superficie lista para ser comercializada. Debido al hecho de que no son necesarias las operaciones de terminación con post-prensado tal como l ijado o aplanado, para las tablas producidas en una prensa convencional , los platos de prensa convencionales pueden estar adaptados para proveer una superficie l isa "term inada" , o una superficie en relieve o modelada "terminada". Subsiguientemente a l-a^ emoción desde la prensa, la tabla puede ser vendida tal cual o la superficie "terminada" de la tabla puede tratarse con un recubrimiento protector y/o decorativo tal como pintura o tinte para proveer un producto mejorado listo para ser comercializado. Las prensas que usan los platos de prensa convencionales tienen varios inconvenientes. Las prensas que usan platos de prensa convencionales pueden ser inapropiadas para curar ciertas resinas que tienen un curado a altas temperatura debido a que la diferencia de calor desde el plato convencional hasta la parte interior del cong lomerado puede ser muy lenta y por lo tanto puede causar diferencias de temperaturas a través del espesor del conglomerado que resultan inapropiadas para un curado adecuado. Por ejemplo, los materiales que están cerca de la superficie del conglomerado pueden quedar expuestas a calor excesivo lo cual hará que la resina se cure demasiado rápidamente y que se quemen los materiales compuestos y que de esta manera afecten negativamente propiedades tales como la apariencia y la resistencia de aglutinación . A la inversa, la parte interior del conglomerado puede quedar expuesta a insuficiente calor, de manera que el material compuesto no se consolidará suficientemente y la resina no se curará totalmente lo cual debilitará la resistencia interna de la tabla. Por las razones precedentes, es decir por los diferenciales de calentam iento a través de los espesores de un conglomerado durante la consolidación y/o curado que dan como resultado efectos negativos sobre propiedades de la tabla , los platos de prensa convencionales son inapropiados para curar productos de tablas relativamente gruesas Asimismo, aunque las prensas convencionales han resu ltado exitosas en la fabricación de tablas de fibra usando únicamente calor de conducción (prensado en caliente) , las demandas de fabricación actuales requieren ciclos de tiempos más rápidos en la prensa y el uso de resinas más resistentes a altas tem peraturas para producir productos de tablas de fibras de densidad más elevada, más detalladas y algunas veces más gruesas. Es sabido que las desventajas de los platos convencionales pueden superarse proporcionando o inyectando vapor directamente en el conglomerado a través de platos de prensa modificados provistos de puertas para inyección de vapor para tal propósito . Esto se conoce en general como prensado de "inyección de vapor" . El vapor pasa desde las puertas de inyección hasta los espacios intersticiales entre las partículas de madera, las astillas y/o las fibras que forman el conglomerado, transportando de esta manera el calor rápida y uniformemente al interior del conglomerado. El prensado por inyección de vapor tiene varias ventajas. El prensado por inyección de vapor agiliza el curado de tablas típicamente dimensionadas usando resinas convencionales lo cual acorta significativamente los ciclos de prensado. El prensado por inyección de vapor perm ite también el uso de resinas con curado a alta temperatura, que no son típicamente apropiadas para ser usadas en prensando convencional que pueden ser más baratas, más seguras y/o dar como resultado un producto más sólidamente aglutinado. Y la inyección de vapor permite la consolidación y el curado de tablas compuestas relativamente gruesas, que no se curan apropiadamente en una prensa convencional y que no se curan en form a suficientemente rápida para proveer u n proveer un prod ucto competitivo económicamente. Pro lo tanto, se sabe que la inyección de vapor agiliza el curado del producto compuesto , mejora la calidad de producto y acorta el tiempo de producción para prod uctos que tienen dimensiones gruesas. Los beneficios y ventajas de la inyección de vapor pueden incrementarse significativamente llevando a cabo la inyección en una prensa sellada, es decir una prensa que aisla la cavidad de la prensa de la atmósfera circundante. Esto puede lograrse sellando el perímetro de la cavidad . Alternativamente, puede aislarse la prensa entera en una cámara sellada. Una prensa sellada reduce o elimina significativamente la pérdida de vapor valioso y facilita la inyección de vapor en el conglomerado a temperaturas elevadas. El prensado por inyección de vapor se considera generalmente inapropiado para producir una superficie "terminada" para productos de tablas debido a que, tal como se indicó anteriormente, las puertas en un plato de prensa causan típicamente imperfecciones de la superficie deben ser maquinadas o mecánicamente removidas mediante por ejemplo lijado o aplanado en etapas de manufactura de post-prensado, lo cual agrega costo y com plejidad de manufactura. Además de las puertas de inyección de vapor, los platos de inyección de vapor pueden tener canales en la superficie de contacto con el conglomerado para d irigir el flujo de vapor inyectado a varias partes del conglomerado. En un procedimiento que se denominará aqu í como inyección de vapor "de un solo lado" se prensa un conglomerado entre un plato de inyección de vapor único (un plato q ue tiene puertas de inyección de -tt-itt . r^?ife vapor), y un plato convencional libre de puertas de inyección de vapor. El vapor inyectado a través del plato de inyección de vapor de un solo lado agiliza el curado del conglomerado y acorta los ciclos de prensado. Los platos de prensa convencionales en un proceso de inyección de vapor de 5 un solo lado evitan imperfecciones indeseables en una superficie del prod ucto moldeado, lo cual sucedería típicamente con las puertas de inyección de vapor de un plato de inyección de vapor. Sin embargo en una inyección de vapor de un solo lado, el aire intersticial del conglomerado no curado es empujado por un frente de vapor que se mueve desde el plato de inyección de vapor hacia el plato convencional libre de puertas de inyección de vapor. Simultáneamente, un segundo frente de vapor proveniente de la humedad convertida a vapor por el calor de conducción del plato convencional puede empujar el aire atrapado hacia el plato de inyección de vapor. Por lo tanto, el aire atrapado en el núcleo del conglomerado, generalmente más cerca del plato convencional que del plato de inyección de vapor debido a q ue el vapor es inyectado bajo presión. El aire es incapaz de ventilarse o escapar a través del plato convencional que no tiene puertas, y queda atrapado entre el frente de vapor de inyección y el segundo frente de vapor. Si el proceso se lleva a cabo en una prensa sellada, el problema se com plica por la incapacidad del aire atrapado para escaparse a través de los bordes de conglomerado. El aire atrapado bloquea el vapor para que no entre en contacto con y cure totalmente el aglomerante. Además, el aire atrapado puede causar "erupciones" y otras im perfecciones en el producto terminado . La tabla resultante tiene inferiores propiedades f ísicas <£jauísta¡& & ... . t - » . . . JJtJ ,_ , ^ - i. v. . ^ „,, .. dsttnut i '.ate.

La Patente Norteamericana No. 4.1 62.877 concedida a D.W. Nyberg describe un sistema de prensa por inyección de vapor de dos platos de prensa opuestos q ue definen una cavidad moldeadora en la cual está situado un conglomerado fibroso y se prensa hasta obtener la forma deseada. Únicamente el plato inferior es un plato de distribución e inyección de vapor que incluye conductos que proveen puertas de inyección para proveer una comunicación fluida entre la cavidad moldeadora y la superficie externa de vapor y el sistema de ventilación separados por válvulas controladoras. El plato superior no incluye boquillas o puertas de inyección o ventilación . En operación en el sistema de la Patente Norteamericana 4. 162.877, después que un conglomerado fibroso es colocado dentro de la cavidad moldeadora se utiliza vapor proveniente de la provisión de vapor a través de los conductos y puertas del plato de prensa inferior y se inyecta en el conglomerado fibroso prensado colocado dentro de la cavidad moldeadora. Después de un periodo de tiempo seleccionado se operan las válvulas de control para cerrar el suministro de vapor y a continuación se abre la cavidad moldeadora al sistema de ventilación. El sistema de ventilación usa los conductos y puertas de inyección del plato de d istribución e inyección para sacar vapor y humedad de la cavidad moldeadora . Debido a que el plato opuesto (superior) de la Patente Norteamericana No. 4. 162.877 está "limpio", puede usarse como plato para el relieve para imprimir detalles en el conglomerado fibroso prensado, pero únicamente si el conglomerado tiene una densidad inferior a 0.7. A cualquier densidad superior del conglomerado, de acuerdo con la patente, debe usarse una malla para ayudar a evitar que quede aire atrapado adyacente al plato superior. Desgraciadamente, para muchas aplicaciones de prensado por relieve, la densidad del conglomerado fibroso es superior a 0.7 y cualquier uso de una malla de alambre tal como se indica en la Patente Norteamericana No. 4.162.877, impediría el uso de una plancha con una superficie de relieve en el plato opuesto. Es sabido que el aire atrapado puede ser eliminado o ventilado de un conglomerado mediante la "inundación" con vapor del conglomerado. El vapor inyectado al conglomerado para a través del espesor del conglomerado y sale del conglomerado de manera que impulsa o transporta el aire atrapado fuera del conglomerado. El aire puede ser "inu ndado" por ejemplo a través de los bordes del conglomerado. Sin embargo, el vapor inundante a través de los bordes del conglomerado es ineficiente para la producción de ciertas maderas d imensionales debido al área de borde relativamente pequeño en relación a la gran área superficial de un conglomerado en contacto con los platos de prensa. La inundación con vapor a través de los bordes tampoco es apropiada en aplicaciones de prensa sellada o en conglomerados de alta densidad en los cuales el flujo está restringido. Alternativamente puede inyectarse vapor al conglomerado desde un plato de prensa por inyección y sacado a través de un plato de prensa opuesto provisto de puertas para establecer un "flujo cruzado" del vapor a través del grosor cong lomerado. La Patente Norteamericana No. 4.684.489 para un proceso para preparar paneles de madera compuesta requiere la compresión sin inyección de vapor hasta una primera posición de com presión , un prensado con vapor subsig uiente < ^ *. jAi-á mA lmA ¿S mw£ con "inundación" interm itente de vapor desde un plato de inyección al plato de inyección opuesto, una compresión final con una inyección de vapor desde ambos platos y una etapa de vacío. Aunque este d iseño de prensa de "flujo cruzado" existente permite que el vapor caliente todas las áreas del conglomerado en forma uniforme y eficaz, impide el uso de un plato para relieve donde una superficie de la cavidad permanece "lim pia" , libre de cualquier boquilla de inyección, malla, muesca o abertura, es decir de manera que pueda ser trabajado con relieve en forma más detallada sobre la superficie del conglomerado comprimido. Este proceso no es por consiguiente adecuado para la producción de planchas que tiene por lo menos una superficie "terminada" . Una publicación de un diario de Ernest W. Hsu titulado "A practical Steam Pressing Technology for Wood Composites", Proceedings of the Washington State University I nternational Particleboard/ Composite Materials Symposium , Pullman Washington , 1 0 de abril de 1 991 (denom inado a continuación " Hsu 1 991 ") , describe en general que la inyección de vapor es apropiada para preparar productos de madera gruesos. En la página 79 de la referencia, Hsu menciona el ejemplo siguiente de un ciclo de tratamiento con vapor apropiado: 75.83 kPa durante 30 segundos) , agotamiento de vapor, inyección de vapor a baja presión, inyección de vapor a alta presión, extracción del vapor y prensa abierta. Hsu indica también "si la inyección se demora, el conglomerado para obtener un panel de alta densidad puede quedar demasiado comprimido para una eficaz penetración del vapor, particularmente si la presión de vapor es baja" . Sin em bargo, Hsu no menciona un ciclo de ^^^^^^¿¿¡¡^^^ ^^S^¡^—^-¿S£^¡¡^_¡¡_^¡»^__^ ¡ ^_^_ji_^__^_í^___ Ja , «fc-¡nt ( <j «>á>WBÍfe,. prensa, fuerte, con por lo menos una superficie terminada. Por lo tanto, existe la necesidad la necesidad de encontrar un proceso para inyección de vapor de un solo lado que pueda producir una tabla gruesa con la consistencia y resistencia adecuada y con por lo menos una superficie terminada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a un método para preparar productos de madera compuesta en una prensa de vapor donde el conglomerado es totalmente consolidado antes de inyectar cualquier vapor. La consolidación total es seguida de una inyección de vapor a baja presión y suficiente ventilación para purgar el aire conglomerado, y luego se inyecta vapor a alta presión para curar la resina. El método se lleva preferiblemente a la práctica de inyección de vapor "en un solo lado" es decir una prensa que tiene un plato de inyección de vapor opuesto a un plato convencional diseñado o plano. El método tiene las siguientes etapas de tratamiento con vapor: Consolidación total del conglomerado; Inyección de vapor a baja presión (172.35-517.05 kPa, preferiblemente 344.7 kPa; 30-120 seg , preferiblemente 90 segundos) seguido de ventilación a través de las puertas de inyección de vapor del plato de inyección de vapor suficiente para eliminar el aire atrapado del conglomerado, e - *? ¿ákH? i ^ÍSte&« Inyección de vapor a alta presión suficiente para curara el aglomerante (689.4- 1 723.5, 1 378.8 kPa preferiblemente; 30-120 seg. , preferiblemente 90 segundos). El método hace posible curar uniformemente conglomerados de fibra densificados tratados con aglomerantes utilizando un plato de distribución de vapor y un plato convencional . Por lo tanto el procedimiento hace que sea práctico el relieve de la superficie terminada sobre el lado de la tabla prensada por un plato de prensa convencional. Otra realización consistiría en las etapas sig uientes: I nyectar vapor a baja presión desde un primer plato a una primera porción de une espesor de un conglomerado, siendo la aplicación de vapor s uficiente para elevar la temperatura de la primera porción del espesor del conglomerado hasta 1 00°C o más, ventilar el primer plato, pasar calor por convección desde un segundo plato a una segunda porción del espesor del conglomerado, siendo dicho calor suficiente para eliminar el aire intersticial del conglomerado, e inyectar vapor a alta presión desde el primer plato para curar el conglomerado.

DESC RI PCIÓN DETALLADA De acuerdo con el presente método, preferiblemente, se prepara fibra de madera mediante los métodos convencionales para formar un conglomerado. Asimismo, mediante métodos convencionales la fibra de madera se trata y forma un conglomerado de manera q ue el contenido en peso de la tabla prensada sellada y resultante es el siguiente: fibra de madera que tiene el contenido de humedad 5-1 5%, 4-8% de aglomerante -fc-^ »- .?.í ? \ de reina fenólica; 1 -4% de cera; y 0.5-1 .0% de borato de cinc. Se comprenderá que el contenido en peso es esencialmente el mismo antes y después del prensado basado en el peso seco total de la tabla. El contenido de humedad de la tabla antes del prensado es de aproximadamente 7-12%, y el contenido de humedad del producto de tabla prensada es de aproximadamente 4-8%. La cera provee propiedades de repelencia de agua al producto prensado sellado. El borato e cinc actúa como fungicida, y el cloruro de aluminio mejora la maquinabilidad del producto de prensa sellada. Otros aditivos o tratamientos conocidos pueden proveerse también para las fibras de madera de acuerdo a lo que se desee. Tanto como se indicó precedentemente, el método funcionará ig ualmente bien con un conglomerado preparado a partir de materiales lignocelulosicos tal como por ejemplo partículas o ast illas de madera. El aglomerante preferido es una resina fenólica que es de curado lento y q ue tiene una alcalinidad inferior de 2.5% y u n ph i nferior a 1 0. E L tiempo de gelificación en agua hirviendo de la resina preferida, debería ser superior a 20 minutos y preferiblemente estaría en el rango de 20-60 minutos. (El tiempo de gelificación en agua hirviendo se determina mediante un ensayo convencional de resina que se usa para establecer los regímenes de curado relativos de varios tipos de resinas o varias formulaciones de resina midiendo el régimen de curado de resina a 1 00°C. El aglomerante se agrega a las fibras de madera, y la mezcla se convierte en un cong lomerado fibroso que queda totalmente comprimido entre los platos de la prensa. Una vez que el conglomerado está totalmente comprimido, se aplica calor en forma de vapor en una primera inyección 4^.1 L para purgar el aire y en una segunda inyección a través del conglomerado para curar la resina . Otros aglomerantes tales como por ejemplo resinas termoestabilizadas tales como urea-formaldehído, fenol-formaldehído, resorsinol-formaldehído , resi nas condensadas de alcohol furfurílico o poliioscianatos orgánicos, son apropiados para ser usados en el procedimiento. El aglomerante se adhiere a las fibras de madera conjuntamente para proporcionar un aglomerado fibroso comprimido con integridad estructural y mantener la configuración moldeada deseada . Anteriormente se creía que la inyección de vapor en un solo lado no podría llevarse a cabo en un conglomerado altamente densificado particularmente un conglomerado con una dimensión de sección transversal gruesa debido a los problemas asociados con la penetración de vapor, el aire atrapado y la erupción de resina. Se consideraba que la consolidación evitaba una penetración efectiva de vapor. Al aumentar la presión de vapor inyectado para facilitar la penetración de vapor se obtiene un frente de vapor que se mueve desde el plato de inyección de vapor hacia el plato convencional que se sabe atrapa aire . El aire atrapado bloquea el vapor impidiendo que entre en contacto con el aglomerante en porciones del conglomerado lo cual evita el curado de dichas porciones del cong lomerado. Además , cuando se abre la cavidad moldeadora, la súbita liberación de la presión acumulada en el aire atrapado del producto curado y consolidado puede producir defectos por ejemplo manchas e imperfecciones en el producto terminado Además , la inyección de vapor a alta presión se considera que causa la erupción de resina, es decir una indeseable eliminación de resma de las partículas o fibras de madera causadas por la fuerza de inyección de vapor, usualmente en porciones del conglomerado muy próximas a las puertas de inyección . La erupción de resina produce defectos en el producto terminado. Se ha descubierto que el presente método resuelve el problema del aire atrapado evitando la erupción de resina. La i nyección de vapor a baja presión seguida de ventilación purga el aire atrapado en el conglomerado. La erupción de resina se evita consolidando totalmente el conglomerado y manteniendo la prensa cerrada antes de aplicar cualquier inyección de vapor. La erupción de resina se evita además ventilando completamente la presión del conglomerado consolidado preferiblemente a través de las fuerzas de inyección de vapor antes de abrir la cavidad de prensa para liberar el producto terminado. La prevención de la erupción de resina y la eliminación del aire atrapado permite la aplicación de vapor a alta presión que penetra profundamente en el conglomerado para curar el ag lomerante. El vapor a alta presión perm ite a su vez un curado rápido de los aglomerantes que tienen un tiempo de curado lento y/o temperatura de curado alta tal como por ejemplo las resinas fenólicas. Las resinas fenólicas aplicadas a cantidades menores proveen propiedades curadas que son comparables a las de las otras resinas y que por lo tanto sin de uso más económico. Las resinas fenólicas son más seguras que las resinas M DI corrientemente preferidas. Por lo tanto, la tabla terminada resultante exhibe propiedades de tabla mejoradas y se prod uce de una manera más segura y más económica con un tiempo de prensado comparable a la de los métodos convencionales. Una vez tratado y formado el cong lomerado , es cargado en la t i. .- ,„ z j.HMk? i prensa . Una prensa de vapor de un solo lado que puede usarse para com primir el conglomerado y aglomerarlo hasta una config uración moldeada particular incluye dos platos de prensa con superficies opuestas que definen respectivamente las partes superior e inferior de 5 una cavidad de moldeo. La prensa tiene un plato de prensa caliente convencional con una superficie de prensado "limpia" libre de puertas de inyección o ventilación. La superficie de prensado "limpia" del plato convencional está enfrentada a una superficie de prensado con puertas de un plato de inyección de vapor. Un marco de detención está unido a lo largo del perímetro del plato convencional . Los bordes de la cavidad moldeadora quedan definidos por lo tanto por el marco de detención. Cuando la prensa está cerrada , u n an illo toroidal cierra el marco de detención al perímetro del plato de inyección de vapor para formar una cavidad moldeadora/cámara de vapor sellada . El marco de detención puede cumplir varias funciones incluyendo el establecimiento de los espesores de plato a plato de la cavidad moldeada, lo cual m inimiza la pérdida de vapor en los bordes del cong lomerado y estabiliza por otra parte el conglomerado durante el prensado. 20 El plato convencional debido a q ue tiene una superficie l ibre de puertas es apropiado para prensar una superficie "terminada" sobre un lado del conglomerado consolidado. Tal como se indicó precedentemente, la su perficie terminada de la plancha consolidada puede ser lisa o pueden tener un relieve con un patrón altamente detallado transferido desde la superficie de prensado del plato convencional . El plato de ¿^¡^ . ^^s, t A 4.i i .£_$>,. inyección de vapor tiene una pluralidad de puertas de inyección de vapor en la superficie de prensado que están provistas por los conductos y distribución de vapor en el cuerpo del plato. La pluralidad de puertas de inyección de vapor y los cond uctos proveen una comunicación fluida entre la cavidad moldeadora y una fuente externa de vapor y un sistema de ventilación separado por las válvulas controladoras . E L plato queda por lo tanto adaptado, mediante la manipulación de las válvulas controladoras, para inyectar vapor, en el conglomerado a través de las puertas de inyección de vapor, y ventilar el vapor, el exceso de humedad y aire de conglomerado a través de las mismas puertas de inyección de vapor. Alternativamente, las puertas de inyección de vapor conectadas a un suministro de vapor de las puertas de ventilación conectadas a un sistema de ventilación pueden proveerse a la superficie de prensado del plato de inyección de vapor de manera que las operaciones de inyección de ventilación queden aisladas una de la otra y puedan ser controladas por separado. En esta disposición alternativa, la única comunicación entre el sistema de suministro de vapor y el sistema de ventilación es a través del conglomerado en la cavidad de prensado. Durante el proceso de inyección de vapor, cada plato debe ser capaz de poder ser calentado por ejemplo por resistencias de calefacción eléctrica o mediante el pasaje de vapor a través de conductos apropiados situados en el cuerpo del plato a una tem peratura superior a o igual a la temperatura del vapor inyectado. Manteniendo la tem peratura de los platos a o por arriba de la del vapor inyectado, la condensación se evita , y el exceso de humedad en el cong lomerado ggj^^ ^^^<^^^^^^M^UL^I¿ 3¡ es convertido a vapor. Con el conglomerado cargado y colocado entre los platos de la prensa , se cierra la prensa y el cong lomerado es tota lmente consolidado moviendo por lo menos uno de los dos platos de la prensa hacia el otro plato de la prensa hasta lograr una posición de consolidación final. El espesor del conglomerado totalmente consolidado tiene sustancialmente el mismo espesor que el espesor del producto final . Por ejemplo , un producto de una tabla de revestimiento puede tener un espesor de aproximadamente 1 .27 cm, mientras que un producto de tabla decorativa puede tener un espesor de 2 54 cm o más. El conglomerado totalm ente consolidado, es decir, la tabla compuesta, tiene una densidad en el rango de 0.65 a 0.85 g/cm3. La densidad preferida del conglomerado consol idado es de 0.80 para una tabla de 1 .27 cm y 0.70 para una tabla de 2.54 cm. Una vez que el conglomerado está totalmente consolidado, se aplica una primera inyección de vapor al conglomerado a baja presión en una cantidad suficiente y por un periodo de tiempo suficiente para elevar hasta por lo menos 100° C la temperatura del espesor del conglomerado que el vapor es capaz de penetrar es decir el espesor del conglomerado que no tienen aire intersticial atrapado. En el presente contexto, "baja presión" se contempla que es inferior a 689.4 kPa . Para el conten ido en peso del producto propuestos precedentemente, se inyecta vapor a una temperatura de aproximadamente 1 21 -149° C a 344.7 kPa durante 90 segundos para elevar la temperatura substancialmente todo el espesor del conglomerado hasta 1 00°C. S in embargo, con el material preferido, es decir fibra de madera, las variables tales como por ejemplo el espesor y la densidad del conglomerado, la reina usada, etc. , influenciarán el primer ciclo de inyección de vapor que puede estar en un rango de presión de 172.35- 51 7.05 kPa por un periodo de 30-120 segundos. Se comprenderá que se contemplan otras combinaciones de materiales lignocelulosicos y resinas 5 q ue requieren una presión de inyección de vapor apropiada inferior a 689.4 kPa aplicada por un periodo de tiempo apropiado para penetrar aquellas porciones del conglomerado que no tienen aire atrapado. Cuando la temperatura de una porción suficiente del conglomerado alcanzo los 1 00°C, se interrumpe la inyección de vapor a baja presión . 10 Mediante la manipulación de las válvulas de control para los sistemas de inyección de vapor y ventilación, las puertas de inye cción de vapor en la superficie prensadora del plato de inyección de vapor, pasa a una función de ventilación de vapor, y se abre casi a presión atmosférica. La acumulación de vapor de baja presión contenido en el conglomerado, se saca a través de las puertas, arrastrando con el mismo el exceso de humedad y aire. Adicionalmente, la temperatura del plato convencional es por lo menos igual a o superior a la temperatura del vapor inyectado. Por lo tanto el calor conducido al conglomerado es purgado de aire. Después de purgar el aire atrapado en el conglomerado, las puertas pasan de la función de ventilación a la función de inyección de vapor. Se aplica una segunda inyección de vapor al conglomerado una presión suficiente para curar el aglomerante y solidificar el conglomerado. La seg unda i nyección de vapor está preferiblemente a alta presión. En el presente contexto , "alta presión" es de 689 4 kPa o más Para un contenid o en peso del producto ta l como se describió precedentemente, se inyecta vapor a una temperatura de aproximadamente 1 65-204°C a 1 , 378.8 kPa durante 90 segundos, pero puede inyectarse en un rango de desde 689.4 a 1 , 723.5 kPa durante 30 a 1 20 segundos Cuando se ha inyectado vapor de alta presión suficiente para alcanzar el g rado de curado deseado para el aglomerante, se interrumpe la inyección de vapor. Las puertas del plato de prensa son nuevamente cambiadas de la función de ventilación , y la presión del conglomerado se agota antes de abrir la cavidad de la prensa. Después de suficiente ventilación para evitar los defectos en el producto se abre la cavidad de la prensa. Se extrae el producto de tabla de fibra curado y moldeado. Se prepararon tablas de muestra de un espesor de 1 .27 cm , en una prensa convencional por métodos conocidos y en una prensa sellada mediante el método de la presente invención . Una com paración de las propiedades se resume en la tabla 1 siguiente. Los patrones de American Hardboard Association están enumerados en la columna a mano derecha de la tabla.

Tabla 1 La "una hora de dilatación por ebu llición" es un ensayo usado por los inventores para determinar la durabilidad relativa de un producto de una tabla compuesta mediante el cálculo del porcentaje de cambio de espesor de la ta bla después de sumergir un a muestra de la ta bla de 2.54 cm x 30 48 cm en agua hirviendo d urante una hora Después de sacarla del ag ua hirviendo, se mide el espesor de la tabla y se compara con el espesor de la muestra de tabla antes de la ebullición. La diferencia entre las dos medidas se usa para calcular el porcentaje de cambio . Los resultados de los datos comparativos de la tabla 1 demuestran 5 que las muestras del producto prensado sellado preparadas de acuerdo con la presente invención exhibieron una dilatación en ebu llición significativamente mejorada (menores) y una resistencia a la putrefacción mejorada, peso específico inferior (densidad), reducción o eliminación de humid ificación de post-prensado y tiempos de prensado sig nificativamente 10 más cortos. La reducción o eliminación de la humidificación de post-prensado es una importante ventaja de la presente invención con respecto al prensado convencional. La fluctuación en el contenido de humedad de l producto de tabla compuesto después de la manufactura se sabe que causa cambios dimensionales indeseables tales como por ejemplo la expansión lineal o pandeo del producto. Durante las exposiciones típicas de uso final , los productos almacenaron y perdieron humedad en base a los factores ambientales tales como por ejem plo humedad, ll uvia , inundaciones , etc. 20 Para evitar cambios dimensionales indeseables en una exposición de uso final , típicamente los productos de tablas compuestas son h umedecidos después de métodos convencionales de prensado para aumentar el conten ido promedio de humedad del producto hasta un nivel suficiente para un área climática o geográfica particular con el fin de minimizar la fluctuación del contenido de humedad . La humidificación de post-prensado agrega contenido de humedad a los productos de tablas compuestos. La humidificación de post-prensado es particularmente importante para los productos producidos en prensados con platos calientes convencionales que tienen substancialmente toda la humedad "cocinada" durante el 5 prensado y que por lo tanto salen de la prensa con un conten ido de casi 0% de humedad. El contenido de humedad ideal de los productos de madera compuestos debería ser típicamente de 7% con un rango de 2% en áreas ambientalmente secas y 1 2% o más en áreas ambientalmente húmedas . 10 Como se indicó precedentemente, las tablas producidas de acuerdo con la presente invención tienen un contenido de humedad de 4-8%. Por lo tanto las tablas producidas de acuerdo con la presente invención son particularmente apropiadas para aplicaciones en interiores o exteriores en una variedad de climas con poca o ning una humidificación de post- 15 prensado, las aplicaciones contempladas para los productos de tablas incluyen pero no están limitadas a tablas decorativas, cercos, tablas de revestimiento, pisos, com ponentes de ventanas y puertas, su bstratos de soporte para la industria de los m uebles, pal letes y contenedores, accesorios para aserraderos y moldeo de interiores , productos ornamentales tales como terrazas cubiertas, cerram ientos, y paneles para paredes y sistemas de paredes. Se entenderá que se contempla numerosas otras aplicaciones aunq ue no se mencionen específicamente. Si bien las realizaciones preferidas de la invención han sido descritas con propósitos ilustrativos, los expertos en la materia podrán apreciar que son posibles m uchas ad iciones, modificaciones y substituciones sin apartarse del alcance y espíritu de la invención tal como se define en las reivindicaciones anexas. 10

Claims (31)

1. R E I VI N D I C AC I O N E S 1 . Un método para preparar un producto de madera compuesto que comprende las etapas de: formar un conglomerado que comprende partículas de madera tratadas con un aglomerante no curado, de fenol formaldehído, de curado lento, donde el aglomerante tienen una alcalinidad inferior a 2.5% y un pH inferior a 1 0; colocar dicho conglomerado en una cavidad de prensa definida entre primero y segundo platos de prensa ; cerrar la cavidad de prensa; consolidar el conglomerado totalmente moviendo por lo menos uno del primero y segundo platos de prensa en dirección al otro de los primero y segundo platos de prensa hasta una posición de compresión final; suministrar una primera cantidad de vapor al conglomerado a través de por lo menos una puerta de vapor en el primer plato de prensa, suministrándose dicha primera cantidad de vapor a una presión en el rango de 1 72.35 a 51 7.05 kPa por u n periodo de tiempo en el rango de 30 a 1 20 seg undos, ventilar dicha primera cantidad de vapor del conglomerado a través de dicha por lo menos una puerta de vapor en dicho primer plato de prensa de manera de purgar el exceso de aire del conglomerado; suministrar una segunda cantidad de vapor a la mas a través de la por lo menos una puerta de vapor en el primer plato de prensa, suministrándose la segunda cantidad de vapor a una presión en el rango de 689.4 a 1 723.5 kPa y a una temperatura suficiente para curar el aglomerante ; _^= ¿i£^**^^¿ ^ ¿umA? ? ?& ±.-,^-..,.. ventilar el exceso de presión del conglomerado antes de abrir la cavidad de la prensa; y abrir la cavidad de la prensa.
2. 2. Un método para preparar un producto de madera compuesto 5 comprende las etapas de: formar un conglomerado que comprende partículas de madera tratadas con aglomerante no curado; colocar dicho conglomerado en una cavidad de prensa definida entre primera y segunda placas de prensa ; 10 cerrar la cavidad de prensa; consolidar el conglomerado totalmente moviendo por lo menos uno del primer y segundo platos de prensa hacia el otro de los primero y seg undo platos de prensa hasta una posición de com presión final ; sumin istrar dicha primera cantidad de vapor al conglomerado a una 15 presión y por un periodo de tiempo y ventilándose de manera de purgar el exceso de aire al conglomerado a través de por lo menos u na puerta de vapor en el primer plato de prensa y ventilar la primera cantidad de vapor del cong lomerado a través de la al menos una puerta en el primer plato de prensa ; suministrándose la primera cantidad de vapor a una presión y por 20 un periodo de tiempo y ventilándose de manera de purg ar el exceso de aire del conglomerado; y sum inistrar una segunda cantidad de vapor al cong lomerado a través de la por lo menos u na puerta de vapor en el pri mer plato de prensa, suministrándose la segunda cantidad de vapor a una tem peratura de presión suficientes para curar el 25 ag lomerante ^¡¡^g¡¿^¡ggggi¡^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^l^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^
3. 3. El método para preparar u n producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende adicionalmente las etapas de: ventilar el exceso de presión del conglomerado antes de abrir la 5 cavidad de prensa; y abrir la cavidad de prensa.
4. 4. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 2, donde la primera cantidad de vapor es suministrada a baja presión . 10
5. 5. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 2, donde la primera cantidad de vapor es suministrada a una presión inferior a 689.4 kPa
6. 6. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 5, donde la primera cantidad de vapor es 15 suministrada a una rango de desde 1 72.35 a 51 7.05 kPa
7. 7. El método para preparar un producto de madera com puesto de acuerdo con la reivindicación 2, donde la primera cantidad de vapor es suministrada por un periodo de desde 30 a 1 20 segundos.
8. 8. El método para preparar un producto de madera compuesto de 20 acuerdo con la reivindicación 5, donde la primera cantidad de vapor es suministrada por un periodo de desde 30 a 1 20 seg undos.
9. 9. El método para preparar un producto de madera com puesta de acuerdo con la reivindicación 6, donde la primera cantidad de vapor es suministrada por un periodo de desde 30 a 1 20 segundos. 25
10. 10. El método para preparar u n prod ucto de madera compuesto de ¿=ifeiía=g=Ba _¡__ _ j_ ^^^_j_^ -a_~» » .« . . « -».«»- _ , , . „ ^» ,fe¿ j , i t a. acuerdo con la reivindicación 2, donde la segunda cantidad de vapor es suministrada a una presión superior a la presión de la primera cantidad de vapor.
11. 11. El método para preparar un producto de madera compuesta de acuerdo con la reivindicación 2, donde la segunda cantidad de vapor es suministrada a una presión igual o superior a 689.4 kPa
12. 12. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 11, donde la segunda cantidad de vapor es suministrada a una presión en un rango desde 689.4 a 1723.5 kPa
13. 13. El método para preparar un producto de madera compuesta de acuerdo con la reivindicación 2, donde la segunda cantidad de vapor es suministrada por un periodo de desde 30 a 120 segundos.
14. 14. El método para preparar un producto de madera compuesta de acuerdo con la reivindicación 11, donde la segunda cantidad de vapor es suministrada por un periodo de desde 30 a 120 segundos.
15. 15. El método para preparar un producto de madera compuesta de acuerdo con la reivindicación 12, donde la segunda cantidad de vapor es suministrada por un periodo de desde 30 a 120 segundos.
16. 16. Un método para preparar un producto de madera compuesto que comprende las etapas deformar un conglomerado que comprende partículas de madera tratadas con un aglomerante no curado, donde el conglomerado tiene primer y segundo lados opuestos; consolidar el conglomerado hasta un espesor final en una cavidad de prensa sellada; suministrar una primera cantidad de vapor a través del primer lado del conglomerado a por lo menos la porción del espesor del cong lomerado que no está ocupada por una cantidad de exceso de aire, suministrándose esa primera cantidad de vapor a dicha poción del espesor, a una presión y 5 por un tiempo que son suficientes como para elevar la tem peratura de dicha porción del conglomerado a por lo menos 100° C; ventilar el conglomerado a través de dicho primer lado de manera de purgar la cantidad de exceso de aire del conglomerado; y suministrar una segunda cantidad de vapor a través de dicho primer 10 lado a una temperatura y presión que son suficientes para curar el aglomerante a través del espesor del conglomerado.
17. 1 7. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con ia reivindicación 16 que comprende además, las etapas de: ventilar el exceso de presión del conglomerado a través de dicho 15 primer lado antes de quitar el sellam iento de la cavidad de prensa ; y q uitar el sellado de la cavidad de prensa.
18. 1 8. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 16, donde la primera cantidad de vapor es suministrada a una presión inferior a 689.4 kPa 0
19. 1 9. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 8, donde la primera cantidad de vapor es suministrada en un rango de desde 1 72.35 a 517.05 kPa
20. 20 El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 6, donde la primera cantidad de vapor es 5 sum in istrada por un periodo de desde 30 a 1 20 seg undos. ¿?^^^^^*
21. 21 . Ei método para preparar un prod ucto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 8, donde la primera cantidad de vapor es suministrada por un periodo de desde 30 a 1 20 segundos.
22. 22. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 9, donde la primera cantidad de vapor es suministrada por un periodo de desde 30 a 1 20 segundos.
23. 23. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con ña reivindicación 16 donde la primera cantidad de vapor es sum inistrada a una presión superior a la presión de la primera cantidad de vapor.
24. 24. El método para preparar un producto de madera com puesto de acuerdo con la reivindicación 1 9, donde la segunda cantidad de vapor es suministrada a una presión igual a o superior a 689.4 kPa.
25. 25. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 24, donde la segunda cantidad de vapor es suministrada a una presión de 689.4 a 1 723.5 kPa.
26. 26. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 6, donde la segunda cantidad de vapor es sumin istrada por un periodo de desde 30 a 1 20 seg undos.
27. 27. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 24, donde la segunda cantidad de vapor es sumin istrada por un periodo de desde 30 a 1 20 seg undos.
28. 28. El método para preparar un producto de madera compuesto de acuerdo con la reivindicación 25, donde la segunda cantidad de vapor es sumin istrada por un periodo de desde 30 a 1 20 seg undos .
29. 29. Un método para preparar un producto de madera compuesto que comprende las etapas de: formar un conglomerado que com prende partículas de madera tratadas con aglomerante no curado, donde el conglomerado tienen primer y segundo lados opuestos, un contenido de h umedad y un contenido de aire; consolidar el conglomerado hasta un espesor final en una cavidad de prensa sel lada; suministrar una primera cantidad de vapor a través de dicho primer lado del conglomerado a una primera porción del espesor del cong lomerado que es adyacente al primer lado del conglomerado, sum inistrándose dicha primera cantidad de vapor a dicha primera porción I espesor, a una presión y por un periodo de tiempo suficientes para elevar la temperatura de dicha primera porción del cong lomerado a por lo menos 1 00°C , calentar una segunda porción del espesor del cong lomerado adyacente al segundo plano del cong lomerado por convección , siendo el calentamiento suficiente para convertir por lo menos una porción del contenido de humedad en la segunda porción del espesor del conglomerado a vapor; ventilar el conglomerado a partir de dicho primer lado de modo de purgar el exceso de aire del conglomerado; y proveer una segunda cantidad de vapor a través de dicho primer lado a una temperatura y presión suficientes para curar el ag lomera nte a través del espesor del conglomerado
30. 30. Un producto de madera compuesto preparado por el método que com prende las etapas de: formar un cong lomerado que comprende partículas de madera tratadas con un aglomerante curable a una temperatura superior a 1 00°C, teniendo dicho conglomerado primero y segundo lados opuestos; consolidar dicho conglomerado hasta un espesor final en una cavidad de prensa sellada; suministrar una primera cantidad de vapor a través de dicho primer lado de dicho conglomerado a por lo menos una porción del espesor de dicho conglomerado que no está ocupado por una cantidad de exceso de aire, suministrándose dicha primera cantidad de vapor a dicha porción de dicho espesor a una presión y por un periodo de tiempo suficientes para elevar la tem peratura de dicha porción de dicho cong lomerado a por lo menos 1 00°C, causando dicha primera cantidad de vapor una acumulación de presión en dicho conglomerado; ventilar dicha acumulación de presión de d icho conglomerado a través de dicho primer lado de modo de purgar dicha cantidad de exceso de aire desde dicho conglomerado; sum inistrar una segunda cantidad de vapor a través de dicho primer lado a una temperatura de presión que son suficientes para curar dicho aglomerante a través de dicho espesor de dicho conglomerado; ventilar el exceso de presión de dicho conglomerado a través de dicho primer lado antes de quitar el sellam iento de la cavidad de prensa ; y q uitar el sellam iento de la cavidad de prensa .
31. 31 . El producto de madera compuesto de la reivindicación 30, donde A .. ,.» A. &?kÍJLA* el producto de madera compuesto preparado está seleccionado del grupo que consiste en pisos, componentes de ventanas, componentes de puertas, substratos de soporte para la industria de los muebles, componentes de palletes, componentes de recipientes, móldeos para interiores, trabajos de aserradero, componentes de terraza cubierta , cerramientos, paneles para paredes , componentes de sistemas de paredes. áttíé* , ?S ¿¿a&J±Al :-* RES U M E N En un método para preparar productos de madera compuestos que tienen un lado terminado listo para la comercialización , se forma un conglomerado de fibras de madera tratadas con un aglomerante. El conglomerado se carga a una cavidad de prensa formada entre dos platos de prensa. El primer plato de prensa es un plato de prensa caliente convencional libre de puertas. El plato convencional puede ser liso o modelado para aplicar relieve a una superficie del producto terminado. El otro plato de prensa es un plato de inyección de vapor que tiene puertas para inyección de vapor. La cavidad de prensa se sella y el conglomerado se consolida totalmente. Se inyecta una primera cantidad de vapor a través de las puertas de inyección de vapor al conglomerado a una presión suficiente y por un periodo de tiempo suficiente para e levar la temperatura de por lo menos una porción de un espesor del conglomerado a 1 00°C. El vapor inyectado se deja escapar del conglomerado a través de las puertas de inyección de vapor, arrastrando con el mismo el aire y humedad atrapados. Se inyecta una segunda cantidad de vapor desde las puertas de inyección de vapor al conglomerado una presión suficiente por un periodo de tiempo suficiente para curar el aglomerante. La segunda cantidad de vapor es ventilada desde el conglomerado a través de las puertas de inyección de vapor antes de quitar el sellamiento de la cavidad de prensa . . i. i. -j..i a-áftafc»^.. -