PT1986850T - Processo para a produção de painéis de construção leves - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE CONSTRUÇÃO LEVES" A invenção tem por objeto um processo para a produção de painéis de construção leves.

Os painéis de construção leves são elementos compósitos, compostos por duas camadas de cobertura e por pelo menos uma camada de núcleo, disposta entre estas camadas de cobertura e a estas colada. São por exemplo empregues na indústria do mobiliário ou como elementos de construção leves na indústria da construção civil.

Os painéis deste tipo são há muito conhecidos e encontram-se descritos, por exemplo, na patente alemã n.° 670090.

Como camadas de cobertura, utiliza-se sobretudos painéis de madeira, em particular painéis de aglomerado de madeira, painéis de fibras de densidade média (painéis de MDF) ou painéis de partículas orientadas (OSB = oriented strand board), bem como painéis de plástico, chapas metálicas, em particular de aluminio, ou uma combinação dos painéis apresentados. A espessura das camadas de cobertura utilizadas é preferencialmente entre 0,5 mm e 20 mm, em particular entre 1 mm e 10 mm.

Como camadas do núcleo utiliza-se material em folha de baixo peso. Trata-se, por exemplo, de estruturas alveolares, estruturas em acordeão ou estruturas de encaixe de papel, cartão, madeira ou metal leve, em particular aluminio, ou materiais leves, como painéis de derivados da madeira leves, preferencialmente como uma densidade entre 80 e 400 kg/m3, com particular preferência entre 120 e 250 kg/m3 e, em particular, entre 180 e 220 kg/m3.

Produz-se os painéis de construção leves usualmente pela colagem das camadas de cobertura às camadas do núcleo de forma descontinua ou em particular em continuo. Consegue-se isto preferencialmente ao prover as camadas de cobertura e/ou as camadas do núcleo de uma cola e ao fazer-se depois a sua união, ocorrendo a presa da cola e ficando os componente ligados uns aos outros de modo fixo. 0 EP 1593438 descreve um processo para a produção de elementos compósitos em sanduíche, como, por exemplo, elementos compósitos de espuma-metal com camadas do núcleo de fibras minerais ou painéis de espuma dura, bem como elementos compósitos em sanduíche como camadas do núcleo em forma de painel pré-fabricadas. No processo de acordo com o EP 1593438, aplica-se sobre as camadas de cobertura uma cola por meio de um prato rotativo com pelo menos uma abertura de salda lateral para a cola. 0 US 3246058 descreve um processo para a produção de painéis de construção leves, compostos por pelo menos uma camada de cobertura e uma camada do núcleo colada a esta, contendo, por exemplo, alvéolos de cartão, sendo a cola aplicada paralelamente em relação à camada de cobertura, através de um ou vários bocais sobre a camada cobertura.

Aplica-se a cola usualmente por meio de cabeças aplicadoras, como descrito no EP 1 029 665, rolos, como descrito no DE 42 37 025, ou bocais, como descrito no WO 95/28533. A desvantagem no caso da aplicação com rolos é a tendência para sujidade. Além disso, aplica-se com frequência demasiada cola. A desvantagem da utilização de bocais é o risco da formação de aerossóis. Além disso, os dois processos estão limitados à utilização de colas de componente único e colas de fusão a quente de 2 componentes .

Por conseguinte, deverá arranjar-se um processo, com o qual se distribua uma cola da forma mais uniforme possivel sobre camadas de cobertura e/ou camadas do núcleo, que permita uma produção em continuo, de funcionamento em grande medida sem aerossóis e que, apesar de uma menor quantidade de cola, garanta uma aderência suficiente. Deverá ser possivel levar a cabo o processo em continuo ou de forma descontinua. A invenção teve por objetivo arranjar um processo para a produção de painéis de construção leves, no qual fosse possivel aplicar a cola sobre a camada de cobertura e/ou a camada do núcleo, no qual dificilmente se liberte aerossóis, de pouca manutenção, no qual se possa empregar todos os tipos de colas, que permita uma produção em continuo e garanta uma distribuição o mais uniforme possivel da cola na quantidade necessária sobre toda a largura dos painéis de construção leves.

De forma surpreendente, foi possivel atingir o objetivo ao aplicar a cola sobre a camada de cobertura por meio de pelo menos um disco rotativo, que se encontra na horizontal, preferencialmente em paralelo, relativamente à camada de cobertura.

Por conseguinte, a invenção tem por objeto um processo para a produção de painéis de construção leves, compostos por pelo menos uma camada de cobertura e uma camada do núcleo colada a esta, sendo a cola aplicada sobre pelo menos uma camada de cobertura, caracterizado por se aplicar a cola por meio de um ou mais discos rotativos sobrepostos, que estão na horizontal ou com um ligeiro desvio relativamente ao plano horizontal de até 15°, preferencialmente em paralelo relativamente à camada de cobertura. A invenção tem ainda por objeto um dispositivo para a produção de painéis de construção leves, através da colagem de pelo menos uma camada de cobertura a uma camada do núcleo, caracterizado por conter, com vista a aplicar a cola sobre a camada de cobertura, um ou mais discos rotativos sobrepostos, que se encontra(m) na horizontal ou com um ligeiro desvio relativamente à horizontal de até 15°, de preferência em paralelo em relação à camada de cobertura. A cola sai através do disco, que se encontra montado na horizontal, de preferência em paralelo sobre a camada de cobertura inferior e que pode ser deslocado por meio de um acionamento em rotação. 0 disco também pode ser posicionado com um desvio de até 15° em relação à horizontal. 0 disco pode ser redondo ou elíptico. No caso de um disco circular, observa-se nas zonas dos bordos da camada de cobertura uma aderência da cola comparativamente ao meio da camada de cobertura. Prefere-se por isso que o disco tenha uma forma ligeiramente elíptica, de modo a minimizar a aderência da cola nas zonas dos bordos da camada de cobertura. Preferencialmente, o disco apresenta uma relação de comprimento-largura de 1 a 1,8, com particular preferência de 1 a 1,4 e, em particular, de 1,0 a 1,25.

No caso de discos sobrepostos, aplica-se de preferência a cola sobre o lado superior do disco. Alimenta-se a cola sobre os discos inferiores através de orifícios no disco que se encontra por cima. O número de orifícios é de 4 -12, de preferência 4-8, com particular preferência de 4, com 100 - 900 mm2 cada, preferencialmente 100 - 650 mm2, com particular preferência 100 - 400 mm2. Preferencialmente, emprega-se 2 a 4, com particular preferência 2 discos sobrepostos. 0 disco pode ser totalmente plano ou estar lateralmente arredondado ou chanfrado para cima. A altura do bordo arredondado ou chanfrado é preferencialmente de 1,0 - 30 mm. Preferencialmente, emprega-se um disco arredondado ou chanfrado para cima nos lados. No rebordo podem ser concebidos orifícios ou fendas, de modo a garantir a saida da cola. O diâmetro e o número dos orifícios ou das fendas são intercoordenados, de modo a que se consiga ao máximo uma aplicação de distribuição fina e uniforme da cola sobre a camada de cobertura subjacente, para que possa sair todo o material aplicado sobre o disco, e os custos de manutenção do disco sejam minimos. Preferencialmente, o rebordo apresenta 4-64 orifícios ou fendas com um diâmetro ou uma largura de 0,5-5 mm, de preferência 16 -50, ou fendas com um diâmetro ou uma largura de 1-4 mm, com particular preferência de 20 - 40 orifícios ou fendas com um diâmetro ou uma largura de 2-4 mm. As fendas encontram-se de preferência abertas em cima.

Numa forma de execução, o disco tem uma conceção em cascata. A Figura 1 mostra a vista lateral de um disco deste tipo. Neste caso, as cascatas estão concebidas de modo a serem crescentes do eixo de rotação (A) para fora. Nas transições de uma cascata para a adjacente (B) , podem estar concebidos orifícios no disco, de modo a poder sair uma parte da cola nestas transições da cascata sobre a camada de cobertura inferior. Um disco com esta conceção em cascata assegura uma aplicação particularmente uniforme da cola sobre a camada de cobertura que lhe está subjacente. Aplica-se a cola sobre o disco o mais perto possivel do eixo de rotação. De forma surpreendente, descobriu-se neste caso que a cola é distribuída de modo particularmente uniforme sobre a camada de cobertura inferior, se o ponto de aplicação da cola for paralelo à direção de produção precisamente à frente ou atrás do eixo de rotação. É possível empregar um disco com 2-4, de preferência 2-3, com particular preferência 2 cascatas. 0 ângulo de inclinação dos orifícios ou das fendas, que são empregues para fazer sair a cola para o disco, é, em relação à camada de cobertura inferior, de aproximadamente 0 - 70°, de preferência 10-70°, com particular preferência 30-60°. Os orifícios podem estar concebidos nas transições das cascatas, bem como no rebordo exterior. O número de orifícios aumenta neste caso de cascata para cascata de dentro para fora. Relativamente ao eixo de rotação na transição de cascata mais interior (B) , estão neste caso concebidos 4-30, de preferência 12-25, com particular preferência 12-20 orifícios com um diâmetro de 1,0-5,0 mm. No rebordo mais exterior (C) , o número de orifícios ou fendas é de 4 a 64, de preferência de 16-50, com particular preferência de 20 - 40, com um diâmetro de 1,0-5,0 mm. Numa forma de execução particularmente preferida do disco, concebe-se os orifícios ou as fendas no rebordo exterior de modo alternado com diferentes inclinações relativamente à camada de cobertura. A relação do diâmetro das cascatas adjacentes dn/dn-i é de 1,2-4,5, preferencialmente de 2-4. Os orifícios podem apresentar diferentes ângulos e diâmetros nas diferentes cascatas. Em geral, os diâmetros dos orifícios diminuem no sentido do bordo do disco. O disco apresenta, em função da largura da camada de cobertura, um diâmetro entre 0,05 e 0,4 m, de preferência entre 0,1 e 0,30 m, com particular preferência entre 0,12 e 0,25 m, no caso de discos ovais, em relação ao lado comprido da forma oval. É colocado a uma altura de 0,02 -0,2 m, de preferência de 0,03 - 0,18 m, com particular preferência de 0,03 - 0,15 m sobre a camada de cobertura a molhar. 0 disco rotativo também pode apresentar a forma de uma estrela plana, pelo menos de quatro pontas, preferencialmente de quatro ou cinco pontas, apresentando pontas arredondadas vistas de cima e nenhumas linhas retas, e podendo as suas pontas estar curvadas para cima, ou, como descrito, um disco redondo plano com bordos em cascata, crescendo no sentido para fora, sobre o lado superior e as aberturas de sarda que ai se encontram, em particular furos. 0 raio de molhagem da cola sobre a camada de cobertura inferior é preferencialmente de 0,25 - 2,4 m, de preferência de 0,35 - 1,20 m.

Geralmente, um disco é suficiente para garantir uma aplicação de cola suficiente. Caso se deva aplicar cola sobre uma superfície mais larga, poderá constituir uma vantagem empregar pelo menos dois dos discos rotativos acima descritos, que podem estar concebidos uns a seguir aos outros, lado a lado ou desencontrados. Desse modo, impede-se que a cola tenha um tempo de permanência demasiado grande sobre o disco e que endureça sobre o disco. O número de rotações do disco é preferencialmente de 200 -2500 min-1, com particular preferência de 200 - 2000 min-1, e, em particular, de 300 - 1500 min-1. A quantidade da cola aplicada sobre a camada de cobertura é de 20 - 300 g/m2, de preferência de 40 - 200 g/m2, com particular preferência de 50 - 120 g/m2.

No caso da utilização de colas de dois componentes, mistura-se mecanicamente a cola antes da aplicação sobre o disco rotativo, sendo possivel empregar misturadores de alta ou de baixa pressão, preferencialmente misturadores de baixa pressão, e faz-se a sua aplicação sobre o disco através de um dispositivo de aplicação apropriado, como, por exemplo, um órgão agitador posterior. Se o disco for feito rodar por meio de uma acionamento, ocorrerá uma distribuição plana da cola sobre a camada de cobertura aplicada em continuo que se encontra debaixo do disco. Com vista a misturar e aplicar a cola sobre o disco, é possivel utilizar, por exemplo, um misturador estático ou dinâmico de plástico. A quantidade de saida da cola é coordenada com a velocidade da unidade de funcionamento em continuo, de modo a ser possivel atingir a quantidade de aplicação pretendida por m2 de camada de cobertura. A altura do disco sobre a camada a ser molhada, o diâmetro do disco e a velocidade de rotação são intercoordenados, de modo a que a cola que sai molhe a camada de cobertura até aos bordos com o máximo de uniformidade, e encontram-se usualmente dentro do intervalo de valores acima descrito. A cola escoa lateralmente e é distribuída sobre a camada de cobertura que se encontra na horizontal, preferencialmente em paralelo e abaixo do disco rotativo. De forma surpreendente, descobriu-se agora que se pode realizar a aplicação substancialmente sem aerossóis recorrendo à técnica acima descrita.

Designa-se por aerossóis os sistemas coloidais de gases, tais como ar, com partículas fluidas pequenas ai finamente distribuídas, de aproximadamente IO-7 a IO-3 cm de diâmetro.

Com as quantidades de aplicação da cola baixas necessárias do ponto de vista económico, dificilmente se consegue uma molhagem completa da camada de cobertura inferior com a cola. De forma surpreendente, descobriu-se contudo agora que o revestimento da camada de cobertura inferior, conseguido com a técnica de aplicação de acordo com a invenção com baixas quantidades de aplicação, é suficiente para atingir a resistência à tração requerida entre a camada de cobertura tratada e a camada do núcleo que se encontra por cima.

De forma surpreendente, descobriu-se ainda que o aspeto de aplicação da cola sobre a camada de cobertura inferior fica mais uniforme se a quantidade de cola aplicada for de 50 -200 g/m2. A uniformidade do aspeto de aplicação é determinado pela avaliação visual da distribuição da cola sobre a superfície da camada de cobertura. Outra possibilidade de se determinar isto é a colocação de uma tira de papel sobre a unidade e a realização da pesagem da mesma antes e depois da sua molhagem com a cola.

Após a realização da aplicação da cola sobre a camada de cobertura inferior, aplica-se a camada do núcleo. Sobre esta aplica-se a camada de cobertura superior. Esta é para isso também molhada com a cola, como acima descrito. Depois é virada e é colocada com o seu lado coberto pela cola sobre a camada do núcleo.

Em principio também é possivel, como acima descrito, aplicar cola sobre a camada do núcleo e colocar por cima a camada de cobertura. No entanto, verificou-se que a resistência da ligação assim conseguida é inferior à que se consegue com a aplicação da cola sobre a camada de cobertura.

Como cola pode utilizar-se todas as colas usuais e conhecidas para este fim de aplicação. É decisivo que as colas apresentem uma viscosidade que permita ser possivel aplica-las com o disco sobre as camadas e que após a aplicação ainda funcionem como cola. Poderão tratar-se, por exemplo, de colas às base de poliuretano, ureia, acetato de polivinilo ou colas termofusíveis.

Numa forma de execução preferida do processo de acordo com a invenção, emprega-se como colas aquelas à base de isocianato. Podem em geral ser obtidas através da transformação de poli-isocianatos com compostos com dois átomos de hidrogénio reativos em relação a isocianatos, escolhendo-se a relação de transformação preferencialmente de modo a que, na mistura de reação, a relação do número de grupos isocianato para o número de grupos reativos relativamente a isocianatos seja de 0,8 a 1,8 : 1, de preferência de 1 a 1,6 : 1.

Como poli-isocianatos, emprega-se os di-isocianatos e/ou poli-isocianatos alifáticos, cicloalifáticos e em particular aromáticos usuais. Preferencialmente utiliza-se toluilenodi-isocianato (TDI), difenilmetanodi-isocianato (MDI) e, em particular, misturas de difenilmetanodi-isocianato e polifenilenopolimetilenodi-isocianatos (MDI bruto).

Preferencialmente, utiliza-se neste caso os isocianatos da BASF AG Lupranat® M 10, Lupranat® M 20, Lupranat® M 50, Lupranat® M 70 e Lupranat® M 200.

Como compostos com pelo menos dois átomos de hidrogénio reativos relativamente a isocianato, entram em linha de conta geralmente aqueles que têm dois ou mais grupos reativos, selecionados de grupos OH, grupos SH, grupos NH, grupos NH2 e grupos CH ácidos, como, por exemplo, grupos. β-diceto, na molécula.

Preferencialmente emprega-se polieteróis e/ou poliesteróis, com particular preferência poliéter-polióis. O índice hidroxilo dos polieteróis e/ou poliesteróis utilizados é preferencialmente de 25 a 800 mg KOH/g, os pesos moleculares são em geral superiores a 400. Os poliuretanos podem ser produzidos sem ou com prolongadores de cadeia e/ou reticulantes. Como prolongadores de cadeia e/ou reticulantes, utiliza-se em particular aminas difuncionais ou trifuncionais e álcoois, em particular dióis e/ou trióis com pesos moleculares inferiores a 400, preferencialmente de 60 a 300. O componente poliol da cola apresenta neste caso preferencialmente uma viscosidade de 50 - 1000 mPas, de preferência de 100 - 800 mPas, com particular preferência de 100 - 400 mPas (25°C). A cola pode eventualmente conter aditivos ou agentes ignifugos reativos. Os agentes ignifugos deste tipo são em geral empregues numa quantidade de 0,1 a 30% em peso, em relação ao peso total do componente poliol.

Na transformação dos poli-isocianatos com os polióis, não se adiciona preferencialmente quaisquer agentes de expansão fisicos. É possivel adicionar agentes de expansão quimicos, preferencialmente água, eventualmente em mistura com ácido fórmico, de modo a atingir um reduzido aumento de volume da cola. Este aumento de volume serve para alisar irregularidades entre as superficies de contacto da camada de cobertura e da camada do núcleo, bem como para aumentar a superfície de aderência da cola à camada do núcleo aquando da colagem de alvéolos ou de outros materiais perfurados, porosos ou em rede. As colas de poliuretano endurecidas apresentam com isso uma densidade de 200 a 1200 g/L, de preferência de 100 a 1000 g/L, com particular preferência de 200 a 900 g/L.

Como camadas de cobertura emprega-se, como descrito, sobretudo painéis de aglomerado de madeira, painéis de MDF ou painéis de OSB, bem como painéis de plástico, painéis metálicos, em particular de aluminio, ou uma combinação dos painéis apresentados.

Como camadas do núcleo, utiliza-se materiais em folha com pouco peso. Estes são, por exemplo, estruturas alveolares, em acordeão ou de encaixe de papel, cartão, madeira ou metal leve, em particular aluminio ou materiais leves como painéis de derivados da madeira leves, preferencialmente com uma densidade entre 80 e 400 kg/m3, com particular preferência entre 120 e 250 kg/m3 e, em particular, entre 180 e 220 kg/m3.

Preferencialmente emprega-se estruturas alveolares, em acordeão ou de encaixe de papel, cartão, madeira ou metal leve, em particular aluminio. Os exemplos de conceção destas estruturas são alvéolos hexagonais, material na forma de ripas com entalhes, que são enfiados uns nos outros linearmente e que são depois colados uns aos outros nos pontos de contacto, como representado na Figura 2, ou material na forma de ripas com forma ondulada ou de ziguezague (1), que pode ser colado à camada de cobertura (2) nos pontos em que se tocam, como representado nas Figuras 3 e 4.

Na prática, até à data tinha-se por objetivo, na produção de painéis de construção leves, uma pelicula de cola fina o mais fechada possível. De forma surpreendente, descobriu-se agora ser vantajoso que a cola se encontre na forma de pontos discretos sobre a superfície. Através da colagem por pontos assim obtida por meio da aplicação na forma de gotículas, é possível conseguir uma resistência de aderência fundamentalmente melhor. É possível produzir os painéis de construção leves, como descrito, de forma contínua ou descontínua. No caso da produção descontínua, uma camada de cobertura superior e inferior cortada à medida é respetivamente provida da cola, aplicando-se sobre a camada de cobertura inferior a camada do núcleo e, sobre esta, a camada de cobertura superior.

Na produção contínua, é possível transportar em contínuo as camadas de cobertura inferiores e superiores cortadas à medida, cobri-las com cola com o dispositivo utilizado de acordo com a invenção, aplicar sobre a camada de cobertura inferior a camada do núcleo e, sobre esta, a camada de cobertura superior.

Também é possível desenrolar pelo menos a camada de cobertura inferior em contínuo a partir de um rolo, aplicar sobre esta a cola e sobre a cola a camada do núcleo. A camada de cobertura superior também pode ser retirada em contínuo de um rolo ou ser aplicada na forma de peças cortadas à medida.

Através do processo de acordo com a invenção, é possível com uma aplicação económica da cola, produzir painéis de construção leves com uma elevada resistência à tração. 0 dispositivo para a aplicação da cola é de funcionamento muito seguro e requer pouca manutenção. Também pode ser incorporado facilmente em unidades já existentes com vista à produção de painéis de construção leves.

Lisboa, 17 de junho de 2016

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Processo para a produção de painéis de construção leves, compostos por pelo menos um camada de cobertura e uma camada de núcleo colada a esta, em que a cola é aplicada sobre pelo menos uma camada de cobertura, caracterizado por se realizar a aplicação da cola por meio de um ou mais discos rotativos, posicionado(s) na horizontal ou com um ligeiro desvio relativamente à horizontal de até 15°, preferencialmente em paralelo em relação à camada de cobertura, em que o disco é arredondado ou chanfrado para cima nos bordos e em que se emprega, como camada do núcleo, uma estrutura alveolar, em acordeão ou de encaixe de papel, cartão, madeira ou metal leve.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o disco plano rotativo estar concebido como disco plano com bordos que crescem em cascata.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o disco plano rotativo estar concebido na forma de elipse.
4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o disco plano rotativo estar concebido na forma de estrela plana de pelo menos quatro pontas.
5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o disco rotativo, concebido na forma de disco plano com bordos crescentes em cascata, apresentar aberturas de sarda na forma de orifícios ou fendas.
6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se empregar pelo menos dois discos rotativos sobrepostos.
7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se utilizar como cola uma cola à base de isocianato.
8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado como se empregar, como camadas de cobertura, painéis de aglomerado de madeira, painéis de MDF, painéis de OSB, painéis de plástico ou painéis de metal.
9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se empregar, como camadas de núcleo, painéis de material derivado da madeira leves com uma densidade entre 80 e 400 kg/m3.