PT2808636E - Processo para a determinação do teor de humidade de uma camada de resina num painel de suporte - Google Patents

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Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A DETERMINAÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE DE UMA CAMADA DE RESINA NUM PAINEL DE SUPORTE" A presente invenção refere-se a um processo para a determinação do teor de humidade de uma camada de resina num painel de suporte de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1, à utilização de um detetor NIR (infravermelho próximo) para a determinação do teor de humidade de uma camada de resina num painel de suporte de acordo com a reivindicação 14.
Os painéis de derivado da madeira como materiais de suporte são utilizados nas áreas mais diversas e estão amplamente divulgados. Assim, os painéis de derivados da madeira são conhecidos, entre outras coisas, a partir da utilização como painéis de soalho, por exemplo, sob a forma de painéis de laminado, como placas de material isolante para a área interior e exterior ou mesmo como painéis de parede. Painéis de materiais deste género são fabricados habitualmente a partir de fibras de madeira, aparas de madeira ou tiras. No caso de soalhos de laminado são utilizados, por exemplo, painéis HDF (HDF = painel de fibras com elevada densidade aparente) fabricados a partir de fibras de madeira com múltiplas decorações e camadas de proteção aplicadas sobre as mesmas.
Como camada de proteção ou camada de desgaste é conhecida, por exemplo a utilização dos chamados papéis overlay. Estes papéis overlay são papéis finos, tipicamente impregnados com uma resina de melamina, sendo que estão misturadas na resina sintética do overlay partículas inibidoras do desgaste, como por exemplo partículas de corindo, para aumentar a resistência à fricção do laminado ou do painel de derivado da madeira. A par da utilização destes papéis overlay como camada de desgaste, numa outra variante é aplicado um pó sobre a superfície do painel de derivado da madeira, o qual compreende, por exemplo, fibras naturais ou sintéticas, partículas resistentes à fricção e agentes aglutinantes. Também aqui a resistência à fricção e a estabilidade da superfície do painel de derivado da madeira são aumentadas, através da utilização, em particular, de partículas inibidoras do desgaste. A par das camadas de desgaste acima referidas, sob a forma de um papel overlay ou de um pó com partículas resistentes à fricção é conhecida também a aplicação de uma resina líquida como camada de proteção, na qual podem igualmente estar contidas partículas inibidoras do desgaste, como por exemplo partículas de corindo ou esferas de vidro. Uma tal camada de resina líquida é também designada como overlay líquido (documento EP 2338693 Al).
Na produção de painéis de derivado da madeira com utilização de um overlay líquido um critério decisivo para a garantia da qualidade é a determinação da humidade durante o processo de revestimento. Ao revestir painéis de derivado da madeira, como por exemplo painéis de derivado da madeira providos de uma camada decorativa estampada, com resinas duroplásticas com teor de água, como por exemplo resinas de ureia ou de melamina, a água tem de ser reduzida da resina numa percentagem definida, através da convecção e/ou radiação, por exemplo por meio de radiação de infravermelhos (IR) e/ou infravermelhos próximos (NIR). A água a extrair provém, por um lado, da solução aquosa de resina e, por outro lado, surge através do endurecimento da resina, em função da água adicional da reação de condensação. Este teor de água tem de mover-se num quadro relativamente estreito, uma vez que, de outra forma, podem surgir problemas de qualidade, na preparação ou no produto acabado. 0 problema fundamental que se coloca na determinação da humidade de painéis com estrutura fluida é a relação relativamente desfavorável entre a quantidade de água aplicada na resina e o peso total do painel revestido. Esta relação situa-se em cerca de 1:30 a 1:50, ou seja, a camada de overlay liquido aplicado está prevista em camadas muito finas. Em função da reduzida percentagem em peso do overlay liquido é difícil de determinar a remoção de humidade, por exemplo, por processo gravimétrico. Um tal processo é utilizado, por exemplo, na determinação da humidade residual de papéis impregnados com resinas duroplásticas. Ali a relação entre o suporte (papel) e a resina situa-se em cerca de 1:1.
Também uma determinação da humidade de uma camada de resina, que está aplicada como overlay líquido sobre um painel de derivado da madeira, não é possível através de um chamado provete seco. O processo do provete seco é o método mais preciso para a determinação da humidade da madeira, sendo um provete seco a 103+/-2 2C durante 24 horas numa estufa de secagem. A humidade da madeira é definida como a relação do peso da água contida na madeira para o peso da madeira absolutamente seca (peso seco). A humidade da madeira é, portanto, a relação entre o peso em húmido e o peso em seco (peso seco).
Em caso de utilização do provete seco num painel de derivado da madeira revestido com um overlay líquido seria determinado, correspondentemente, não só a humidade do revestimento do overlay líquido, mas também a humidade do derivado da madeira, de modo que seria obtido apenas um valor da humidade total do painel e do revestimento. Também o provete seco ou o processo a seco, em função do processo de secagem durante 24 horas, não tornariam possível qualquer alteração a curto prazo ou exercer influência sobre o processo de secagem, no interior da linha de fabrico. Além disso, uma tal determinação da humidade pode também ser realizada apenas com um painel de derivado da madeira revestido em acabamento, após deixar a linha de fabrico e não permite assim, também por esta razão, qualquer intervenção no processo de fabrico.
Também a possibilidade da cobertura do painel de derivado da madeira, melhor dito, do painel de madeira de suporte, através de uma película impermeável à água não seria adequada para a solução do problema, uma vez que o sistema de revestimento sobre o suporte de HWS deixaria passar humidade crescente a partir do painel.
Por conseguinte, está subjacente à presente invenção o objetivo técnico de proporcionar um processo, com o qual seja possível a determinação do teor de humidade de uma camada de resina prevista num painel de derivado da madeira, por exemplo um overlay líquido, o qual torna possível uma determinação suficientemente precisa da humidade e através do qual podem ser eliminadas falhas de qualidade, que podem ser associadas ao teor de humidade da camada de resina.
Este objetivo é solucionado, de acordo com a invenção, através de um processo com as características da reivindicação 1.
Portanto, é proporcionado um processo para a determinação do teor de humidade de pelo menos uma camada de resina prevista sobre pelo menos um painel de derivado da madeira, como painel de suporte, sendo que entre a camada de resina, que é pelo menos uma e o painel de suporte está prevista uma camada NIR refletora. 0 presente processo compreende as sequintes etapas: - Registo de pelo menos um espetro NIR da camada de resina prevista no painel de suporte, que é pelo menos um, com utilização de um detetor NIR numa gama de comprimentos de onda entre 500 nm e 2500 nm, de um modo preferido entre 700 nm e 2000 nm, de um modo particularmente preferido entre 900 nm e 1700 nm; - Determinação do teor de humidade da camada de resina, por comparação do espetro NIR determinado para a camada de resina a medir com pelo menos um espetro NIR determinado para pelo menos um provete de referência com teor de humidade conhecido, por meio de uma análise multivariada de dados (MDA), - Sendo que o espetro NIR, que é pelo menos um, determinado para o provete de referência, que é pelo menos um, com teor de humidade conhecido foi determinado previamente com utilização do mesmo detetor NIR, numa gama de comprimentos de onda entre 500 nm e 2500 nm, de um modo preferido entre 700 nm e 2000 nm, de um modo particularmente preferido entre 900 nm e 1700 nm.
De acordo com a invenção, entre a camada de resina, que é pelo menos uma e o painel de derivado da madeira, como painel de suporte está prevista uma outra camada - também designada como camada de primário ou camada refletora. A composição ou estrutura desta outra camada refletora é explicada ainda em pormenor mais adiante. 0 presente processo torna possível, portanto, a determinação da humidade ou do teor de humidade de uma camada de resina, por exemplo, de um overlay líquido, que é aplicado sobre a superfície de um painel de derivado da madeira, como painel de suporte, diretamente na sequência do revestimento e/ou secagem do mesmo, em dispositivos conhecidos de revestimento e secagem. É de particular vantagem que, através da utilização do detetor NIR se possa proceder a uma determinação da humidade numa fina camada de resina, que está situada sobre um painel de suporte. 0 teor de humidade das camadas de resina a medir situa-se, de um modo preferido, em valores de no máximo 15 % em peso, de um modo preferido no máximo 10 % em peso, de um modo particularmente preferido no máximo 8 % em peso. É muito particularmente preferido quando o teor de humidade da camada de resina a determinar se situa entre 4 e 8% em peso.
Os detetores NIR tornam possível a determinação de humidade ou do teor de água nos mais diversos materiais, como por exemplo resinas, derivados da madeira, esferas de madeira, cereais, etc. Com este tipo de medição, em poucos décimos de segundo são realizadas várias centenas de medições NIR, de modo que também está garantida uma segurança estatística dos valores medidos. É essencial, neste caso, que, através de uma calibração com utilização de provetes secos, os valores medidos determinados por processo espetroscópico sejam confrontados com valores reais de humidade. Isto é possível facilmente, no caso de cereais ou esferas de madeira, uma vez que deve ser determinada a humidade total. Na determinação da humidade num sistema de revestimento sobre um derivado da madeira, como presentemente no caso de um overlay liquido sobre um painel de derivado da madeira, o método descrito falha, devido à água evaporada adicionalmente do material de suporte.
Isto aplica-se não apenas a todos os painéis de derivado da madeira, mas também a materiais de suporte que contêm humidade residual. Todos estes podem ser utilizados como suporte para beneficiamentos decorativos nas mais diversas aplicações. Neste caso estes são habitualmente estampados e providos de camadas de desgaste à base de resinas aquosas. Em pormenor, estes podem ser painéis de aparas, painéis de fibras, painéis OSB, contraplacado, painéis de óxido de magnésio, compósitos de madeira-plástico, painéis de materiais sintéticos, painéis de aparas/fibras de cimento e painéis de fibras de gesso. A lista pode ser prolongada à vontade e não possui qualquer exigência de ser completa.
De acordo com a invenção, como painel de suporte ou como material de suporte é utilizado um painel de derivado da madeira, de um modo preferido um painel de fibras de densidade média (MDF), painel de fibras de alta densidade (HDF) ou painel de apara (OSB) ou painel de contraplacado. 0 presente processo para a determinação do teor de humidade de uma camada de resina, que está situada num painel de derivado da madeira, como painel de suporte, com utilização de um detetor NIR aproveita, em contrapartida, a circunstância de a radiação NIR não penetrar através da totalidade do painel de derivado da madeira, ou seja, através da camada de resina e do painel de suporte, mas antes se reflete na superfície do painel de derivado da madeira, em particular na camada refletora de NIR, como impressão ou camada de primário. A radiação NIR, portanto, no presente processo penetra apenas e exclusivamente através da camada de resina, por exemplo da camada de overlay liquido e é refletida de volta pela superfície do painel de derivado da madeira, em particular pela camada refletora de NIR, como a impressão. A camada refletida de NIR é absorvida através da camada de resina de uma maneira característica e o espetro NIR determinado é utilizado para a determinação do teor de humidade.
Um espetro NIR determinado para uma camada de resina, como por exemplo uma resina de melamina apresenta uma banda de absorção nitidamente larga, com um máximo de absorção de cerca de 1490 nm. Esta banda é, entre outras coisas, típica para resina de melamina e corresponde à primeira oscilação harmónica de grupos N-H. Além disso, existe também tipicamente uma banda de água de cerca de 1450 nm. Devido à sobreposição das duas bandas, a banda de água surge como ressalto da banda larga.
Um diferente teor de humidade das camadas de resina é reconhecível, em particular, na altura da linha de base dos espetros de NIR, em contrapartida distinguem-se mal as formas dos espetros de NIR. Uma relação linear entre o valor de absorção na banda máxima de cerca de 14 90 nm e o teor de humidade de acordo com a equação (1) y = mx + b não é demonstrável, o que se fundamenta provavelmente na atenuação da intensidade da banda de absorção de grupos N-H, através de uma progressiva policondensação da resina.
Correspondentemente, a comparação e a interpretação dos espetros NIR processam-se através da totalidade da zona espetral analisada. Isto é realizado com a análise de dados multivariada MDA. Com métodos de análise multivariada são analisadas tipicamente várias variáveis estatísticas ao mesmo tempo. Para isso é reduzido o número de variáveis contidas num registo de dados, sem ao mesmo tempo diminuir a informação nele contida.
No presente caso a análise multivariada de dados processa-se através do processo da Partial Least Squares (PLS) Regression, pelo que pode ser elaborado um modelo adequado de calibração. A avaliação dos dados obtidos é realizada, de um modo preferido, com um software adequado de análise, como por exemplo com o software de análise SIMCA-P da firma Umetrics AB. É preferido quando o provete de referência com teor de humidade conhecido compreende pelo menos uma camada de resina, em particular seca previamente, aplicada sobre uma camada de primário de um painel de suporte, por exemplo painel de derivado da madeira. A camada de resina, eventualmente camada de primário e o painel de suporte do provete de referência são neste caso, de um modo preferido, idênticos ao provete a medir de camada de resina, eventualmente camada de primário e painel de suporte. Por outras palavras, a camada de resina do provete de referência apresenta a mesma composição que a camada de resina a medir. 0 mesmo se aplica para a camada de primário e o painel de suporte que eventualmente tenham utilização. A similitude do provete a medir e do provete de referência é essencial, em particular com a utilização de camadas de resina com aditivos como materiais ignífugos, fibras, nanotubos de carbono e outros aditivos. 0 acréscimo de aditivos à camada de resina resulta tipicamente em picos adicionais no espetro NIR e, eventualmente, numa modificação da linha de base. Correspondentemente, é necessária uma nova calibração ou a elaboração de um novo modelo de calibração, com utilização de um provete de referência de forma idêntica. A relação entre o teor de humidade de uma camada de resina e o espetro NIR desta camada de resina é determinado, de um modo preferido, como descrito em seguida.
Em primeiro lugar, um primeiro provete, por exemplo, sob a forma de um painel impresso, com uma camada de resina seca previamente, é seco numa estufa de secagem, por exemplo, a 103+/-2 2C durante 2 horas e, após o arrefecimento do provete secado com exclusão de humidade é realizada uma medição com o detetor NIR. O espetro NIR determinado para um provete seco completamente (provete seco) é utilizado como valor zero.
Em seguida, os painéis de suporte providos de uma camada de resina e secos previamente são pulverizados com uma quantidade definida de água, que se distribui pela matriz da resina. Os painéis de suporte assim salpicados ou pulverizados com água são medidos num detetor NIR e os espetros NIR para este são determinados com painéis de suporte pulverizados com uma quantidade definida de água. Com base no elevado número de medições num período de poucos décimos de segundo é eliminada, neste caso, uma distribuição desigual eventualmente existente da água pulverizada.
Em seguida processa-se a elaboração de um modelo de calibração adequado, de um modo preferido da maneira descrita em seguida. Em primeiro lugar, é elaborado um modelo de calibração a partir dos espetros dos provetes com teor de humidade conhecido (ou seja, dos painéis de suporte salpicados com água) com utilização da Partial Least Squares (PLS) Regression. Este modelo é utilizado para a determinação da humidade residual no provete seco. Com utilização deste modelo de calibração é calculado pelo programa de análise um teor de humidade para o provete seco (painel de suporte seco com camada de resina), sendo que resulta para o provete seco um valor de humidade ou teor de humidade negativo. Em seguida, é adicionado o valor do teor de humidade para o provete seco a todos os valores de humidade utilizados dos painéis de suporte (provetes de calibração) salpicados com água e o teor de humidade do provete seco colocado igual a zero. A partir destes novos valores de calibração da humidade e dos espetros NIR medidos, com auxilio da Partial Least Squares (PLS) Regression é elaborado um novo modelo de calibração, o qual estabelece uma relação entre os espetros NIR medidos de uma camada de resina a medir num painel de suporte, por exemplo de um painel de derivado da madeira e os espetros NIR de provetes de referência com teor de humidade conhecido. Este segundo modelo de calibração pode ser utilizado para a previsão do teor de humidade dos espetros NIR medidos dos provetes não conhecidos.
Deve ser tomado em consideração, no modelo de calibração acima descrito, que não é essencial determinar o teor absoluto de humidade de uma camada de resina, mas, em vez disso, oferece a possibilidade de estabelecer a correlação do teor de humidade de uma camada de resina com as características de qualidade do produto final. Isto significa que os valores de humidade determinados não devem ser considerados como valores de humidade absolutamente exatos, mas antes como valores aproximados. Isto permite depois o desenvolvimento e realização de medidas para a melhoria da qualidade e/ou para o controlo do processo de uma linha de fabrico de painéis de materiais, por exemplo painéis de derivado da madeira. Assim, pode ser adaptada, por exemplo, a potência do secador ou o avanço com secagem insuficiente de uma camada de resina. Além disso, evidentemente, também através da existência de valores de medição NIR pode-se proceder a um diagnóstico de defeitos, de acordo com o principio da exclusão, o gue anteriormente não era possível.
Numa forma de realização do presente processo, a camada de resina a medir é constituída por pelo menos uma resina com teor de formaldeído, em particular uma resina de melamina-formaldeído, uma resina de ureia-formaldeído ou misturas de ambos. Além disso é também possível a utilização de sistemas aguosos de poliuretano (PU) ou de acrilato. A guantidade da camada de resina a medir pode situar-se entre 10 a 150 g de resina sólida/m2, de um modo preferido entre 20 e 100 g de resina sólida/m2, de um modo particularmente preferido entre 40 e 60 g de resina sólida/m2. É igualmente possível que a camada de resina a medir apresente partículas resistentes à fricção, fibras naturais e/ou sintéticas e outros aditivos. A camada de resina a medir é aplicada tipicamente sob a forma de uma suspensão de resina líquida, a partir das resinas acima referidas com os aditivos correspondentes, sobre a superfície do painel de derivado da madeira.
As fibras naturais ou sintéticas utilizadas na camada de resina (overlay líquido) são escolhidas, de um modo preferido a partir do grupo contendo fibras de madeira, fibras de celulose, fibras de celulose parcialmente descoradas, fibras de lã, fibras de cânhamo e fibras de polímeros orgânicos ou inorgânicos.
As partículas do overlay líquido resistentes à fricção são escolhidas, de um modo preferido a partir do grupo contendo óxido de alumínio, corindo, carboneto de boro, dióxido de silício, carboneto de silício e esferas de vidro, sendo as partículas de corindo, esferas de vidro/esferas ocas ou partículas de vidro particularmente preferidas.
Como já acima referido, à camada de resina endurecível a quente pode ser acrescentado pelo menos um aditivo, que pode ser escolhido a partir do grupo contendo substâncias condutivas, materiais ignífugos ou materiais luminescentes. As substâncias condutivas podem ser escolhidas a partir do grupo contendo negro-de-fumo, fibras de carbono, metal em pó e nanopartícuias, em particular nanotubos de carbono. Podem também ter utilização combinações destas substâncias. Como materiais ignífugos podem ser acrescentados, por exemplo, fosfatos, boratos, em particular polifosfato de amónio, tris (tri-bromo-neopentil) fosfato, borato de zinco ou complexos de ácido bórico de álcoois polivalentes da camada de resina. A utilização de materiais ignífugos conduz a uma redução da inflamabilidade e é, portanto, de maior significado, em particular, em soalhos de laminado, que são utilizados em espaços fechados com requisitos especiais de proteção contra incêndios ou em saídas de emergência.
Como já acima referido, em função da adição de materiais ignífugos, fibras e outros aditivos os espetros NIR podem alterar-se através de picos adicionais. Pode-se chegar mesmo a uma modificação da linha de base dos espetros NIR, o que tem de ser tomado correspondentemente em consideração na elaboração do modelo de calibração. Portanto é necessário, aquando da utilização de aditivos à camada de resina, elaborar um modelo de calibração com utilização de um provete de referência, que apresente os mesmos aditivos na camada de resina.
Para melhoria da característica de difícil inflamabilidade podem naturalmente ser acrescentados também aos painéis de suporte, em particular aos painéis de derivado da madeira os correspondentes meios de proteção contra incêndios.
Como materiais luminescentes são utilizados, de um modo preferido, materiais fluorescentes e/ou fosforescentes de base inorgânica ou orgânica, em particular sulfureto de zinco e aluminatos alcalino-terrosos. Os materiais luminescentes podem ser aplicados sobre a superfície em formas geométricas, através de cérceas. Através da incorporação destes corantes na superfície de painéis de derivado da madeira, que podem ser utilizados como painéis de soalho ou de parede, por exemplo em espaços fechados, é assim possível, em caso de falha da iluminação, uma indicação de saídas de emergência e direção de saída de emergência.
Numa forma de realização, a camada de resina a medir compreende mais do que um estrato, por exemplo pelo menos dois estratos de uma resina. Assim, a camada de resina a medir pode ser constituída por três estratos de resina, ou compreender três estratos de resina, sendo que num dos três estratos de resina estão contidas partículas resistentes à fricção, por exemplo partículas de corindo, num segundo estrato de resina dos três estratos de resina estão contidas fibras naturais e/ou sintéticas, como por exemplo fibras de celulose e num terceiro estrato de resina do total de três estratos de resina por sua vez, podem estar presentes partículas resistentes à fricção, como por exemplo partículas de vidro. Numa forma particularmente preferida de realização, o estrato da camada de resina contendo partículas de corindo é aplicado sobre o painel de derivado da madeira como primeiro estrato, depois segue-se a aplicação da segundo estrato de resina contendo as fibras de celulose e, em seguida, é aplicado o terceiro estrato de resina contendo partículas de vidro como estrato mais elevado da camada de resina. 0 primeiro estrato de resina pode conter 15 a 25% em peso, de um modo preferido 20% em peso de partículas de corindo, o segundo estrato de resina 3 a 7% em peso, de um modo preferido 5% em peso de fibras de celulose e o terceiro estrato de resina, 15 a 25% em peso, de um modo preferido 20% em peso de partículas de vidro.
Um processo para o fabrico da já descrita camada de overlay líquido está descrito, entre outros, no documento EP 2338693 Al. Neste caso, em primeiro lugar, após a limpeza do lado superior e/ou do lado inferior de um painel de derivado da madeira processa-se a aplicação de uma primeira camada superior de resina contendo partículas de corindo, sobre o lado superior e/ou lado inferior do painel de derivado da madeira, uma secagem desta primeira camada de resina, por exemplo até uma humidade residual máxima de 10 % em peso, de um modo preferido de 4 a 8 % em peso, em seguida aplicação de uma segunda camada de resina contendo fibras de celulose, sobre o lado superior e/ou lado inferior do painel de derivado da madeira, secagem repetida ou secagem direta da segunda camada de resina, por exemplo até uma humidade residual de no máximo 10% em peso, de um modo preferido de 4 a 8% em peso, aplicação de pelo menos uma terceira camada de resina contendo partículas de vidro sobre o lado superior e/ou lado inferior, com subsequente secagem direta da terceira camada de resina, por exemplo igualmente com uma humidade residual de no máximo 10% em peso, de um modo preferido de 4 a 8% em peso e uma prensagem final da estrutura de camadas, sob influência de pressão e temperatura. Através da utilização de um overlay liquido pode-se prescindir do papel de overlay, de outra forma tipicamente previsto.
Como já acima referido, entre a camada de resina a medir e o painel de derivado da madeira - mais exatamente a superfície do painel de derivado da madeira - está colocada uma camada que reflete a radiação NIR, que pode ser constituída, por exemplo, por tintas de impressão.
Numa variante esta camada refletora de NIR pode compreender uma camada branca de binário, pelo menos uma camada decorativa impressa ou camada de impressão sobre o painel de derivado da madeira e/ou em opção, pelo menos uma camada de massa de aparelhar endurecível à radiação.
No caso de uma camada decorativa como camada de primário pode ser aplicada pelo processo de rotogravura ou pelo processo de impressão digital uma tinta de impressão pigmentada à base de água. A tinta de impressão pode ser aplicada, neste caso, diretamente sobre a superfície não tratada do painel de derivado da madeira ou também sobre um primário previsto. Esta tinta de impressão pigmentada à base de água pode também ser aplicada em mais do que uma camada, por exemplo 3 a 10 camadas, de um modo preferido 5 a 8 camadas, sendo que após a aplicação de cada camada a tinta de impressão pode ser seca, por exemplo, num secador convencional ou num secador NIR.
Um problema na deteção de humidade através de NIR é que o detetor tem sensibilidade cromática. Isto significa que, com a mesma humidade na saliência da resina, mas com o seu brilho e impressões bastante diferentes sobre o painel são indicados valores de humidade diferentes. Por isso, no caso de utilização da impressões como camada refletora de base ou camada de primário, para fins de calibração são formados, respetivamente, clusters de decorações, que apresentam um semelhante acerto de cor ou distribuição de cor. Também aqui a aplicação da análise multivariada de dados (MDA) se mostra proveitosa. Assim, os espetros de calibração de diferentes clusters podem ser reunidos com auxilio da regressão PLS, para formar um modelo de calibração, com o qual todos os provetes podem ser medidos, sem calibração adicional. Com isso é resolvido o problema de uma sensibilidade cromática do detetor NIR.
No caso da utilização de uma camada decorativa impressa como camada refletora está prevista sobre a mesma, de um modo preferido, pelo menos uma camada de proteção, por exemplo, de uma resina ou verniz endurecivel à radiação. Esta camada de proteção serve, em particular, para a proteção da decoração, no caso de uma armazenagem intermédia dos painéis de suporte impressos, antes da continuação do tratamento por aplicação da camada de overlay líquido. A resina de proteção pode ser uma resina compatível com a água, de um modo preferido uma resina com teor de formaldeído. A camada de resina de proteção aplicada sobre a camada decorativa é seca tipicamente num forno contínuo de secagem. Se, em contrapartida, a camada de proteção aplicada sobre a camada decorativa for constituída por um verniz endurecivel à radiação, como por exemplo do grupo dos acrilatos, acrilatos modificados e/ou epóxidos, a reticulação e secagem dos mesmos processa-se com utilização de radiação de UV ou de eletrões. A camada de proteção prevista sobre a camada decorativa apresenta-se antes da continuação do tratamento, de um modo preferido, na forma seca e/ou gelifiçada.
Como referido, é igualmente possível, em opção, revestir ou aplicar primário no painel de derivado da madeira, como painel de suporte com uma massa de aparelhar para UV e/ou para ESH, antes da impressão e/ou da aplicação da camada de overlay líquido. Uma massa de aparelhar para UV é constituída, de um modo vantajoso, no essencial, por componentes de verniz endurecível aos UV, pigmentos, diluentes reativos e formadores de radicais, como iniciadores da cadeia. Igualmente é possível que a massa de aparelhar utilizada para o primário se apresente pigmentada. Também pode ser possível aplicar a massa de aparelhar em várias camadas.
No caso da utilização de acordo com a invenção de painéis de derivado da madeira como painéis de suporte, como por exemplo um painel de fibras de densidade média (MDF), painel de fibras de alta densidade (HDF) ou painel de apara (OSB) ou painel de contraplacado, estes contêm como aglutinantes resinas com teor de formaldeído, como resina de melamina-formaldeído, resina de ureia-formaldeído ou misturas de ambos ou resina de fenol-formaldeído. 0 presente processo para a determinação do teor de humidade pode ser utilizado, em resumo, para um painel de suporte, em particular para um painel de derivado da madeira com a seguinte estrutura: - Painel de suporte sob a forma de um painel de derivado da madeira, de fibras de madeira,
Pelo menos uma camada de primário, sendo a camada de primário constituída por uma a) camada branca de primário, b) camada decorativa ou c) massa de aparelhar, em opção, - Eventualmente, para o caso de uma camada decorativa como camada de primário de acordo com b) estar colocada sobre a camada decorativa, em particular uma camada de proteção seca previamente ou gelificada, de uma resina ou de um verniz endurecível à radiação, e - Camada de resina (camada overlay) a medir, que pode ser constituída por vários estratos de resina, por exemplo até três estratos de resina e mais. É também importante notar que a camada de resina a medir pode estar colocada quer no lado superior, quer também no lado inferior do painel de derivado da madeira.
Numa variante do presente processo, o teor de humidade da camada de resina é determinado após a aplicação da camada de resina, por exemplo, por meio de rolos sobre o painel de suporte e uma etapa subsequente de secagem num segmento de secador, por exemplo num secador por convecção, secador IR e/ou NIR, com utilização de pelo menos um detetor NIR. Correspondentemente, pelo menos um detetor NIR está colocado numa linha de fabrico de painéis de derivado da madeira, na direção do tratamento, atrás de um dispositivo de aplicação e de um dispositivo de secagem.
Para o caso de a camada de resina a medir ser constituída por vários estratos (estratos de resina), que são aplicados em etapas do processo respetivamente separadas - como acima descrito - a determinação do teor de humidade de cada estrato de resina individual processa-se, respetivamente, após aplicação e secagem deste estrato de resina. Assim, numa variante, da camada de resina com três estratos de resina o teor de humidade pode ser determinado, respetivamente, após aplicação do primeiro estrato, do segundo estrato e do terceiro estrato. Deste modo é possivel adaptar e ajustar o teor de humidade das camadas de resina ou da camada final de resina já durante o processo de fabrico, na linha de fabrico dos painéis de derivado da madeira. 0 presente processo para a determinação do teor de humidade de uma camada de resina prevista num painel de derivado da madeira apresenta várias vantagens. Assim, o processo torna possivel uma medição continua não destrutiva da humidade na superfície (medição online). Além disso é eliminada a influência da cor nos valores da medição e podem ser medidas humidades nas camadas de resina, numa gama quantitativa entre 10 e 150 g de resina sólida/m2. O presente processo também torna possível a utilização de um sistema com sinal de alarme regulado automaticamente. O presente processo para a determinação do teor de humidade de pelo menos uma camada de resina prevista sobre pelo menos um painel de derivado da madeira, como painel de suporte é realizado num dispositivo ou linha de fabrico para o fabrico de painéis de derivado da madeira, que compreende pelo menos um dispositivo de aplicação, pelo menos um dispositivo de secagem e pelo menos um detetor NIR para a realização do processo de acordo com a invenção, sendo que o detetor NIR, que é pelo menos um, está colocado na direção do tratamento, a jusante do dispositivo de aplicação e do dispositivo de secagem. O detetor NIR, que é pelo menos um, está, portanto, colocado numa linha de fabrico dos painéis de derivado da madeira, que compreende pelo menos um dispositivo de aplicação para a camada de resina, como por exemplo um rolo, dispositivo de pulverização ou dispositivo de fusão e pelo menos um dispositivo de secagem, por exemplo, sob a forma de um secador por convecção, secador de IR e/ou NIR. 0 detetor NIR pode ser instalado em quaisquer locais atrás dos secadores. Neste caso o detetor pode também atravessar a largura dos painéis ou analisar determinadas zonas com problemas (por exemplo, excesso de secagem na zona do bordo ou zona central dos painéis, etc.). Além disso, os valores da medição estão imediatamente à disposição e permitem uma intervenção imediata no processo. Isto não é possível sem mais noutros processos. 0 dispositivo ou linha de fabrico para o fabrico dos painéis de derivado da madeira pode compreender mais que um dispositivo de aplicação e mais que um dispositivo de secagem, sendo que pelo menos um detetor NIR está colocado na direção do tratamento, respetivamente, a jusante de um dispositivo de aplicação e de um dispositivo de secagem. a) A estrutura de uma linha de fabrico pode apresentar-se como se segue: um primeiro dispositivo de aplicação, para a aplicação de uma primeira camada de resina sobre o lado superior e/ou lado inferior do painel de suporte, sendo que a primeira camada de resina pode conter, por exemplo, partículas resistentes à fricção, sob a forma de partículas de corindo, b) Um primeiro dispositivo de secagem colocado numa direção do tratamento, atrás do primeiro dispositivo de aplicação para a secagem do primeiro estrato superior e/ou inferior de resina, para uma humidade residual de 6 a 9% em peso, c) Um primeiro detetor NIR colocado na direção do tratamento, atrás do primeiro dispositivo de secagem, d) Um segundo dispositivo de aplicação colocado na direção do tratamento, atrás do primeiro detetor NIR, para a aplicação de uma segunda camada de resina, que pode conter, por exemplo, fibras de celulose, no lado superior e/ou inferior do painel de suporte, e) Um segundo dispositivo de secagem colocado numa direção do tratamento, atrás do segundo dispositivo de aplicação, para a secagem do segundo estrato superior e/ou inferior de resina, para uma humidade residual de 6 a 9% em peso, f) Um detetor NIR colocado na direção do tratamento, atrás do segundo dispositivo de secagem, para a determinação do teor de humidade dos estratos de resina aplicados, g) Um terceiro dispositivo de aplicação colocado na direção do tratamento, atrás do segundo detetor NIR, para a aplicação de uma terceira camada de resina, que pode conter, por exemplo, partículas de vidro como partículas resistentes à fricção, sobre o lado superior e/ou lado inferior do painel de suporte, h) Um terceiro dispositivo de secagem colocado na direção do tratamento, atrás do terceiro dispositivo de aplicação para a secagem da terceira camada superior e inferior de resina, para uma humidade residual de 4 a 8% em peso, i) Pelo menos um detetor NIR colocado na direção do tratamento, atrás do terceiro dispositivo de secagem, para a determinação do teor de humidade dos estratos de resina aplicados, e j) Uma prensa de ciclos curtos.
Os dispositivos de aplicação que têm utilização são, de um modo preferido, dispositivos de aplicação dupla, que tornam possível uma aplicação dos estratos de resina sobre o lado superior e o lado inferior do painel de derivado da madeira. 0 teor de matérias sólidas da camada de resina líquida (overlay líquido) a aplicar situa-se entre 30 e 80% em peso, de um modo preferido entre 50 e 65% em peso.
Consoante os requisitos da linha de fabrico é evidentemente possível variar o número dos dispositivos de aplicação, dispositivos de secagem com o respetivo detetor NIR. Assim, por exemplo, pode ser concebível e é possível utilizar uma linha de fabrico com duas unidades, compreendendo dispositivo de aplicação, dispositivo de secagem e detetor NIR ou mesmo utilizar mais de três, como por exemplo quatro ou cinco unidades, constituídas por dispositivo de aplicação, dispositivo de secagem e detetor NIR.
Mas é também concebível e possível, em particular para a finalidade de simplificação e para a redução de custos, configurar uma linha de fabrico de maneira a estar previsto um detetor NIR após o último dispositivo de aplicação e dispositivo de secagem. Num tal caso, o teor de humidade das camadas de resina aplicadas é determinado apenas atrás do último dispositivo de secagem. A seguir ao último detetor NIR de um modo preferido está colocada uma prensa de ciclos curtos na direção do tratamento, na qual a camada de resina ou camadas de resina são endurecidas sob o efeito da pressão e da temperatura. Com esta prensagem final, sob influência da pressão e da temperatura, as camadas de resina fundem novamente e o processo de reticulação prossegue. Deste modo é garantido que as camadas de resina individuais são reticuladas não só em si, mas também umas sobre as outras e assim podem ser prensadas para obter um laminado. Habitualmente, as prensas de ciclos curtos funcionam, por exemplo, com uma pressão de 30 a 60 kg/cm2 e uma temperatura de 150 a 220 2C, de um modo preferido 200 2C. O tempo de prensagem perfaz tipicamente 5 a 15 segundos, de um modo preferido 6 a 12 segundos. Na prensa de ciclos curtos são utilizadas habitualmente chapas de pressão estruturadas, por meio das quais podem ser estampadas estruturas adicionais nas camadas de resina. A invenção é explicada em seguida em pormenor, tomando como referência as figuras dos desenhos, num exemplo de realização. Mostram:
Figura la um diagrama com um espetro NIR, medido para uma primeira camada de resina com teor de humidade desconhecido;
Figura lb um diagrama com espetros NIR de provetes de referência com teor de humidade respetivamente diferente para a elaboração de um modelo de calibração;
Figura 2a um diagrama de um primeiro modelo de calibração PLS determinado para um provete seco de um painel de suporte provido de uma camada de resina; e
Figura 2b um diagrama de um segundo modelo de calibração PLS determinado para provetes de referência.
Exemplo de realização
Os painéis de fibras de madeira já com primário, presentemente providos de uma impressão e providos de uma camada de proteção de resina são separados na linha de produção e revestidos de uma camada de resina líquida (overlay líquido). No caso do overlay líquido pode tratar-se de uma resina de melamina-formaldeído, uma resina de ureia-formaldeído ou misturas de ambas as resinas. A aplicação da camada de overlay líquido processa-se, de um modo preferido, por meio de rolos, pulverização ou fusão ou uma combinação dos referidos processos de aplicação. É preferida, no entanto, a aplicação da mistura de resinas, com utilização de um dispositivo de rolos. À camada de overlay líquido podem ser adicionadas partículas inibidoras de desgaste, materiais auxiliares, como agentes humectantes, aceleradores de agentes de separação e outros componentes, como esferas de vidro ou celulose. 0 teor de matérias sólidas da camada de resina líquida (overlay líquido) a aplicar situa-se entre 50 e 65% em peso. O overlay líquido é aplicado, de um modo preferido, quer sobre o lado superior, quer também sobre o lado posterior do painel de derivado da madeira, sendo que a aplicação sobre o lado posterior do painel de derivado da madeira se processa igualmente com utilização de um dispositivo de rolos.
Após a aplicação do overlay líquido, o painel de derivado da madeira atravessa um segmento de secagem, que pode ser constituído, por exemplo, por um secador por convecção, um secador IR ou um secador NIR ou uma combinação dos mesmos. Neste segmento de secagem processa-se uma redução da humidade na matriz de resina para um valor de no máximo 10%, de um modo preferido para um valor entre 6 a 9% em peso. A humidade residual da matriz de resina, ou seja, o teor de humidade da camada de resina aplicada (overlay líquido) é determinado após a secagem com utilização de pelo menos um detetor NIR.
Em seguida, o painel de derivado da madeira, para a finalidade da aplicação de outros estratos de resina atravessa outros dispositivos de aplicação por rolo e dispositivos de secagem. Nos outros dispositivos de aplicação é aplicada, por sua vez, uma camada de resina liquida, que pode igualmente conter as referidas partículas resistentes à fricção e fibras e outros materiais auxiliares ou mesmo corantes. Também no outro dispositivo de aplicação pode processar-se uma aplicação da camada de resina sobre o lado posterior do painel de derivado da madeira. Após aplicação e secagem intermédia da outra camada de resina pode seguir-se uma nova medição da humidade. A aplicação da camada de resina com subsequente secagem pode ainda repetir-se várias vezes, o que se aplica igualmente para a medição da humidade. Após a última aplicação de resina pode processar-se uma determinação final do teor de humidade da camada de resina, com utilização de um detetor NIR. Neste caso o teor de humidade deve situar-se abaixo de 8%, de um modo preferido em valores entre 4 a 8% em peso. É igualmente concebível, para a simplificação e, por conseguinte, para a redução de custos da totalidade do processo, determinar o teor de humidade da camada de resina aplicada apenas atrás do último dispositivo de secagem. Depois de todas as camadas de resina terem sido aplicadas sobre a camada de primário do painel de derivado da madeira, o painel de derivado da madeira assim revestido é alimentado a uma prensa de ciclos curtos e a camada de resina é endurecida nesta prensa de ciclos curtos, sob efeito da pressão e da temperatura.
Através de utilização de adequadas chapas de aço cromadas e estruturadas na prensa de ciclos curtos, é possível estampar estruturas definidas na superfície da resina do painel de derivado da madeira. Após a prensagem são determinados os habituais parâmetros de qualidade, como endurecimento e porosidade. Em caso de desvios em relação à qualidade desejada pode ser induzida uma melhoria da camada de resina (overlay líquido), através de adaptação dos parâmetros do processo. A partir do diagrama da figura la pode ser deduzido um espetro NIR típico de uma camada de resina de melamina-formaldeído, aplicada de acordo com o exemplo de realização. 0 espetro NIR foi determinado presentemente numa gama de comprimento de onda entre 900 e 1700 nm. Para as determinações dos espetros NIR foi utilizado um aparelho de medição NIR da firma Perten. A cabeça de medição traz é designada por DA 7400. O diagrama da figura 1 b mostra espetros NIR de provetes de referência com diferente teor de humidade. É reconhecível que os espetros NIR se distinguem, em particular, na altura da linha de base. Quanto mais alto é o teor de humidade, tanto mais alta a linha de base e, assim, também o valor de absorção para o máximo de absorção a 1490 nm, como representado na tabela seguinte.
Tabela 1: Correlação entre teor de humidade e máximo de absorção NIR
Assim, há correlação de um provete com um teor de humidade de 1,2 g/m2 com um máximo de absorção de 0,2795 a 1490 nm, enquanto um provete com um teor de humidade de 4 g/m2 apresenta um máximo de absorção de 0,3175. Correspondentemente, também a linha de base dos provetes está deslocada para valores de absorção mais altos. Por esta razão a interpretação dos espetros NIR se processa por meio da análise multivariada de dados (MDA), através da totalidade da gama espetral determinada do espetro NIR.
Para a restante avaliação dos espetros NIR são elaborados modelos de calibração adequados.
Assim, o diagrama da figura 2a mostra um primeiro modelo de calibração para os espetros NIR dos provetes de referência da figura lb (sem provete seco) , o qual foi determinado com utilização da Partial Least Squares (PLS) Regression.
Este modelo é utilizado para a determinação da humidade residual no provete seco. Com utilização do primeiro modelo de calibração é calculado pelo programa de análise SIMCA-P um teor de humidade para o provete seco. Para isso é utilizada a Partial Least Square (PLS) Regression para a elaboração de uma função de calibração, que descreve uma dependência entre o espetro e o teor de humidade. Para o teor de humidade do provete seco é calculado um teor de humidade de -2,9 g/m2 pelo programa de análise, com utilização da função de calibração elaborada (ver também tabela 2) .
Tabela 2: Teor de humidade dos provetes de referência de acordo com o primeiro modelo de calibração, sem tomar em consideração o provete seco
Em seguida, o valor do teor de humidade de 2,9 g/m2 para o provete seco é adicionado a todos os valores de humidade utilizados dos provetes de calibração ou provetes de referência e o teor de humidade do provete seco é colocado igual a zero. A partir destes novos valores de calibração da humidade e dos espetros medidos, com auxilio da Partial Least Squares (PLS) Regression é elaborado um segundo modelo de calibração (figura 2b) , o qual é de agora em diante adequado para elaborar uma relação entre os espetros NIR medidos de uma camada de resina a medir num painel de suporte e os espetros NIR de provetes de referência com teor de humidade conhecido (ver tabela 3).
Tabela 3: Teor de humidade dos provetes de referência e do provete desconhecido, de acordo com um segundo modelo de calibração, tomando em consideração o provete seco
Com recurso ao modelo PLS de calibração da regressão linear, mostrado na figura 2b, em seguida o espetro NIR determinado para o exemplo de realização acima referido é associado a um determinado teor de humidade. Assim, no presente caso o espetro NIR do exemplo de realização da figura la está em correlação com um teor de humidade de cerca de 5,8 g/m2.

Claims (14)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para a determinação do teor de humidade de pelo menos uma camada de resina prevista em pelo menos um painel de derivado da madeira como painel de suporte, sendo que entre a camada de resina, que é pelo menos uma e o painel de suporte está prevista uma camada refletora NIR, compreendendo as etapas - Reqisto de pelo menos um espetro NIR da camada de resina prevista no painel de suporte, que é pelo menos um, com utilização de um detetor NIR numa gama de comprimentos de onda entre 500 nm e 2500 nm, de um modo preferido entre 700 nm e 2000 nm, de um modo particularmente preferido entre 900 nm e 1700 nm; - Determinação do teor de humidade da camada de resina, por comparação do espetro NIR determinado para a camada de resina a medir, com pelo menos um espetro NIR determinado para pelo menos um provete de referência com teor de humidade conhecido, por meio de uma análise multivariada de dados (MDA), - Sendo que o espetro NIR, que é pelo menos um, determinado para o provete de referência, que é pelo menos um, com teor de humidade conhecido foi determinado previamente com utilização do mesmo detetor NIR, numa gama de comprimentos de onda entre 500 nm e 2500 nm, de um modo preferido entre 700 nm e 2000 nm, de um modo particularmente preferido entre 900 nm e 1700 nm.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o painel de derivado da madeira, que é pelo menos um, ser um painel de fibras de densidade média (MDF), painel de fibras de alta densidade (HDF) ou painel de apara (OSB) ou painel de contraplacado.
  3. 3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o provete de referência com teor de humidade conhecido compreender pelo menos uma camada de resina, em particular seca previamente, aplicada sobre um painel de suporte, sendo a camada de resina e o painel de suporte do provete de referência idênticos ao provete a medir, formado por uma camada de resina e um painel de suporte.
  4. 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a camada de resina a medir ser constituída por pelo menos uma resina com teor de formaldeído, em particular uma resina de melamina-formaldeído, uma resina de ureia-formaldeído ou misturas de ambas, um poliuretano ou um acrilato.
  5. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a camada de resina a medir apresentar partículas resistentes à fricção, fibras naturais e/ou sintéticas e outros aditivos.
  6. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a camada de resina a medir compreender mais do que um estrato, pelo menos dois estratos.
  7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a camada de resina a medir compreender três estratos, sendo que num dos três estratos da camada de resina estão contidas partículas resistentes à fricção, num segundo dos três estratos estão contidas fibras naturais e/ou sintéticas e num terceiro dos três estratos, por sua vez, estão contidas partículas resistentes à fricção.
  8. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a determinação do teor de humidade da camada de resina se processar após a aplicação da camada de resina sobre o painel de suporte e uma etapa de secagem num segmento do secador, com utilização do detetor NIR, que é pelo menos um.
  9. 9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a determinação do teor de humidade da camada de resina se processar, respetivamente, após a aplicação e secagem de pelo menos um estrato de resina.
  10. 10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a camada refletora de NIR, que é pelo menos uma, compreender pelo menos uma camada branca de binário e/ou pelo menos uma camada decorativa impressa sobre o painel de derivado da madeira.
  11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a camada decorativa, que é pelo menos uma, impressa sobre o painel de derivado da madeira ser uma tinta de impressão pigmentada à base de água, que é aplicada pelo processo de rotogravura ou pelo processo de impressão digital.
  12. 12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado por sobre a camada decorativa, que é pelo menos uma, impressa sobre o painel de derivado da madeira estar prevista pelo menos uma camada protetora de uma resina.
  13. 13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a camada de resina a medir estar situada sobre o lado superior e/ou o lado inferior do painel de suporte.
  14. 14. Utilização de pelo menos um detetor NIR para a determinação do teor de humidade de pelo menos uma camada de resina colocada sobre um painel de derivado da madeira, como painel de suporte, de acordo com um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, num dispositivo para o fabrico de painéis de derivado da madeira, sendo que o dispositivo compreende pelo menos um dispositivo de aplicação, pelo menos um dispositivo de secagem e pelo menos um detetor NIR, sendo que o detetor NIR, que é pelo menos um, está colocado na direção de tratamento, a jusante do dispositivo de aplicação e do dispositivo de secagem.
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