ES2206482T3 - Postformado de laminados decorativos. - Google Patents
Postformado de laminados decorativos.Info
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Abstract
EL LAMINADO COMPRENDE UNA CAPA DECORATIVA (3), UNA CAPA DE NUCLEO (4) DE PAPEL SATURABLE CON RESINA, Y UNA LAMINA EXTENSIBLE. LA LAMINA EXTENSIBLE SE PREPARAR A PARTIR DE PULPA DE MADERA CARACTERIZADA POR UN PESO DE BASE DE ENTRE 130 G/M{SUP, 2} Y 505 G/M{SUP, 2} (ENTRE 80 LIBRAS/3000 PIES{SUP, 2} Y 310 LIBRAS/3000 PIES{SUP, 2}, UN COEFICIENTE DE TENSION INFERIOR A 24 N/MM{SUP, 2} (ALREDEDOR DE 3.5 KPSI) Y UN COEFICIENTE DE ESTIRAMIENTO EN DIRECCION TRANSVERSAL DE ENTRE UN 1% Y UN 3%. LA PULPA ES PULPA DE MADERA REFINADA SUBSECUENTEMENTE EXPUESTA A UN TRATAMIENTO MECANICO A UNA ENTRADA DE ENERGIA DE AL MENOS ALREDEDOR DE 0.0394 KWH/KG (ALREDEDOR DE 2 HP-DIAS/TONELADA) QUE IMPARTE CARACTERISTICAS DE RETORCIMIENTO Y RIZADO A LAS FIBRAS DE PULPA INDIVIDUALES.
Description
Postformado de laminados decorativos.
La presente invención se refiere a nuevas y
útiles mejoras en la fabricación del papel y, más directamente, se
refiere a la provisión de papeles absorbentes de resina para la
fabricación de laminados de plástico reforzados con fibra a alta y
baja presión con características mejoradas de postformado.
Los laminados de postformado son laminados que
tras el curado inicial en una prensa, pueden volver a calentarse a
lo largo de un eje y curvarse para dar un material que tiene
superficies lisas, redondas y no dañadas, tanto en la dirección
hacia delante como hacia atrás. Tales curvas se describen en la
figura 1. La curva 1 hacia delante (denominada a veces "curva
redondeada") en la que el lado (o capa) 3 decorativo del laminado
está en tensión, generalmente es una curva de radio grande que
muestra un radio de desde 6 mm hasta 12 mm (1/4 pulgada hasta 1/2
pulgada). Las curvas cerradas con radios pequeños pueden conducir a
daños en el laminado que pueden aparecer en el formado o en un
momento posterior en su uso y dan fallos que podrían corregirse sólo
con un gran coste. Los intentos de curvar el lado decorativo en
tensión alrededor de un radio muy estrecho de desde 1,5 mm hasta 4,7
mm (es decir, de desde 1/16 pulgadas hasta a 3/16 pulgadas)
generalmente no son satisfactorios debido al módulo relativamente
elevado con bajo alargamiento en rotura de la capa decorativa. En
general, las curvas hacia delante de los laminados se hacen con
radios más grandes.
Por el contrario, una curva 2 hacia atrás de un
laminado, en la que el lado 3 decorativo del laminado está en
compresión y el lado 4 central (que en las figuras 2 y 3 se muestra
compuesto de las hojas 5 centrales internas cubiertas con una o más
hojas 6 ó 7 de postformado, respectivamente) está en tensión,
generalmente se postforma hasta obtener radios mucho más estrechos.
Esto se debe al hecho de que el lado 4 central del laminado, que
está impregnado con una resina de fenol/formaldehído, puede
obtenerse, mediante el uso de modificaciones apropiadas del papel o
la resina, de manera que tenga un módulo inferior con un
alargamiento mayor en rotura que el lado 3 decorativo. Otro motivo
para que se obtengan radios más estrechos es el hecho de que la capa
externa (tensión) del lado 4 central puede modificarse para dar un
laminado que sea capaz de tolerar mejor las deformaciones por
tracción impuestas sobre ella durante el curvado. En resumen, los
laminados de postformado decorativos deben poderse curvar con el
lado decorativo o el central tanto en tensión como en
compresión.
Se han realizado varios enfoques para mejorar la
realización de curvas de laminado de postformado decorativo. La
técnica anterior comprende varias modificaciones para mejorar la
capacidad de curvado de los laminados decorativos en la dirección
hacia delante. Pueden realizarse mejoras en las curvas hacia delante
cambiando la pasta del papel. Por ejemplo, la patente de los EE.UU.
número 3.327.084 muestra el uso de fibras de bajo grosor (delgadas y
largas) como superior al uso de fibras de elevado grosor, más
densas. Se observaron mejoras en la microfisuración, que es la
tendencia indeseable del laminado a tener agrietamiento en la
superficie, con las fibras de menor grosor. Las especies de fibra
más corta (por ejemplo, madera de frondosas) que pueden tener
grosores bajos, se indicaron como inferiores en las características
de postformado. Además, se encontró que el uso de fibras sintéticas
de bajo denier, tales como las fibras de nylon y acrílicas,
proporciona mejoras en la microfisuración cuando se usan a niveles
de entre el 35% y el 100% en el papel. Aunque esta tecnología parece
viable, el uso de fibras naturales de mayor longitud de la fibra y
bajo grosor, generalmente limita al fabricante del papel a los
árboles jóvenes o a las especies del norte de crecimiento lento y
las fibras sintéticas son considerablemente más caras que las fibras
de madera.
Un segundo medio de añadir postformabilidad a un
laminado, especialmente para la dirección hacia delante (o
redondeada) es modificar la resina de melamina que se usa para
impregnar la capa decorativa. Se ha descrito una variedad de
modificaciones a la capa decorativa incluyendo el uso de
caprolactamas (EE.UU. 2.584.177), glucósidos (EE.UU. 2.773.788),
carbamatos (EE.UU. 2.937.966), manatin (EE.UU. 3.194.723), epóxidos
(EE.UU. 4.046.937) y polietilenglicoles (EE.UU. 4.405.690).
Varias referencias de la técnica anterior
describen modificaciones a la resina fenólica en las hojas
centrales. Estas modificaciones incluyen el uso de agua/glicerol,
como en la patente canadiense número 778.750, para mejorar la
realización de las curvas hacia delante permitiendo que el centro
experimente mayor rotura a compresión, induciendo así menos
deformación por tracción en la capa decorativa. En la patente
canadiense 894.859 se describe el uso de glicoles y aceites de
ácidos grasos como correactivos para la resina fenólica. Sin
embargo, en todos los casos, el uso de estos materiales era mejorar
el aspecto de la curva hacia delante.
Los laminados de postformado comerciales actuales
emplean una o varias hojas de poco peso en la parte posterior del
laminado. En la figura 2 se muestra que esta construcción de
laminado está compuesta de la capa (o lado) 3 decorativa y del lado
4 central. Las hojas 6 de postformado de poco peso que se usan en la
parte posterior de este laminado son papel para sacos de varias
hojas que se obtiene de madera de coníferas del norte de grosor
bajo. Se ha aceptado que es necesario un gran estiramiento CD
(dirección transversal) en una hoja de papel para su uso en la capa
de postformado de un laminado.
Papel de este tipo está disponible en pesos de
resma bajos de 122 g/m^{2} (75 lb/3.000 pies^{2}) de RePap
Industries en LaPas, Alberta, Canadá. El principal mercado para este
papel es el papel para bolsas, más que los laminados. Aunque se sabe
que este papel proporciona buenas características de curvado al
laminado, tiene varias deficiencias, incluyendo escasa tratabilidad
inherente (debido a la construcción de la hoja) y bajo peso de
resma. Para los laminados de postformado de calidad estándar,
horizontales, de aproximadamente 0,94 mm (0,037 pulgadas) de
espesor, las hojas de postformado comprenden aproximadamente 1/3 de
la masa del centro del laminado y deben usarse dos hojas de 122
g/m^{2} (75 lb/3.000 pies^{2}). Por tanto, deben tratarse el
doble de pies lineales de papel en comparación con tener un producto
que sólo requiere una hoja de 244 g/m^{2} (150 lb/3.000
pies^{2}). Además, puesto que los papeles de peso menor se diseñan
como hojas extensibles, tienden a proporcionar poca estabilidad
dimensional a los laminados. El uso de múltiples hojas con bajo peso
de resma también requiere costes de alzado adicionales en el
moldeado del laminado. Por tanto, el producto comercial actual da
como resultado ritmos de producción relativamente lentos y mayores
costes para la laminadora.
Por tanto, un objeto de esta invención es
proporcionar una hoja que supere muchos de los problemas asociados
con el producto comercial actual; específicamente proporciona una
hoja de peso de resma elevado que es más fácil de tratar y menos
costoso de usar que los productos de peso menor. Es un objeto
adicional de esta invención proporcionar una hoja de postformado
mejorada de peso de resma elevado que muestre saturación de resina
reducida en la hoja.
El documento GB-2085497 describe
un tratamiento para mejorar la saturabilidad en una pasta de papel
de saturación normal. Se produce un papel de saturación de resina
mediante un tratamiento mecánico de varios tipos de pasta
alcalina.
El documento US-4060450 describe
un papel de saturación de alto rendimiento que contiene lignina
total en cantidades del 8 al 15%, empleado como papel central para
laminados de melamina decorativos a presión elevada.
El documento AT-354744 describe
un laminado que comprende una capa decorativa, una capa central y un
"papel para alzas" impregnado de resina (35 g/m^{2}).
La figura 1 muestra la forma en la que deben
poderse curvar los laminados de postformado decorativos con el lado
3 decorativo o el lado 4 central en tensión y en compresión.
La figura 2 representa una vista en sección
transversal de un laminado de postformado de construcción actual con
múltiples hojas 6 de postformado, de poco peso, normalmente <130
g/m^{2} (normalmente <80 lb/3.000 pies^{2}) en la parte
posterior del lado 4 central del laminado.
La figura 3 muestra, en sección transversal, la
construcción de los laminados representados en la figura 1 y, en
particular, la construcción de laminado en la que una hoja 7 de
postformado individual, de peso de resma elevado, >130 g/m^{2}
hasta aproximadamente 505 g/m^{2} (>80 hasta aproximadamente
310 lb/3.000 pies^{2}) ha sustituido a las dos hojas de la
construcción convencional mostrada en la figura 2.
La invención se refiere a un método para preparar
un laminado que puede postformarse que comprende una capa
decorativa, una capa central de papel que se puede saturar de resina
y una hoja extensible, en el que las capas se tratan con resina y se
prensan juntas con calor, habiéndose sometido la hoja extensible a
secado restringido y comprendiendo una hoja, preparada
predominantemente a partir de pasta de madera de frondosas sometida
posteriormente a un tratamiento mecánico con un aporte de energía de
al menos 0,0394 kWh/kg (2 CV-día/ton) de modo que se
confiera características de rizado y ondulación a las fibras de
pasta individuales, teniendo dicha hoja un estiramiento direccional
de desde el 1% hasta el 4%. Como resultado, se logra el objeto
anteriormente establecido, dando como resultado el método un
laminado mejorado construido con una hoja de papel que permite que
el laminado se curve tanto en la dirección hacia delante como hacia
atrás, tal como se muestra en la figura 1, con poca o ninguna
evidencia de microfisuración. La hoja de papel está compuesta
principalmente de fibras de pasta de madera de frondosas que se han
sometido a una acción mecánica particular. La hoja puede prepararse
a partir de pasta de madera refinada o sin refinar. Si la pasta es
refinada, el aporte de energía mecánica es preferiblemente de al
menos aproximadamente 0,0591 kWh/kg (aproximadamente 3
CV-día/ton). Si la pasta está sin refinar, el aporte
de energía mecánica es preferiblemente de al menos aproximadamente
0,0788 kWh/kg (aproximadamente 4 CV-día/ton).
Esta invención describe composiciones nuevas para
laminados de postformado decorativos. Esta invención también
describe un procedimiento para la fabricación de una hoja que,
cuando se usa en laminados que tienen las nuevas composiciones,
pueden usarse para aumentar la capacidad de curvado de los laminados
de postformado decorativos. De particular interés es el aspecto de
la curva hacia atrás con esta hoja, puesto que permite que el
laminado se curve hasta un radio muy estrecho de tan solo 3 mm
(1/8'') con agrietamiento y microfisuración insignificantes. La
construcción de los laminados en esta invención se muestra en la
figura 3, en la que una hoja individual de peso de resma elevado ha
sustituido las dos hojas, tal como se muestra a la figura 2. Para
los propósitos de esta invención, la hoja de postformado especial se
coloca sobre la parte posterior del laminado más alejada de la hoja
decorativa. Tal como conocen bien las personas muy competentes en la
técnica de fabricación de laminados, una hoja de papel kraft tipo
sand-off o partes de una hoja
sand-off, puede permanecer en esta hoja central más
externa tras la producción del laminado final. Además, es posible
usar una pluralidad de estas hojas de postformado en el centro, en
cuyo caso, se observan beneficios añadidos al curvado. Además, la
hoja descrita en esta invención tiene una tratabilidad mejorada (más
rápida), en comparación con los productos de poco peso, que se usan
en la actualidad.
Tal como se observó anteriormente, la solicitud
de patente de los EE.UU. en tramitación junto con la presente S.N.
188.718 describe el uso de pasta de madera de coníferas, de elevado
índice kappa y elevado grosor obtenida predominantemente a partir de
pino de incienso del sur para la fabricación de una hoja de
postformado que proporcionó excelentes características de curvado
hacia atrás a los laminados. La presente invención describe el uso
de fibras más cortas (fibras de madera de frondosas) para lograr
características de curvado similares a las observadas con las fibras
de madera de coníferas. Sin embargo, sorprendentemente, el uso de
fibras más cortas proporcionó buenas características de curvado,
mientras que también proporcionaban saturación de resina inferior y
más controlada en una hoja. Esto es un contraste directo con los
hallazgos anteriores que indicaron que las fibras largas se
preferían para el buen postformado. La invención actual describe un
método para producir laminados mientras se usa sólo una hoja
individual en el lado más alejado del centro. Puede usarse o no una
hoja de liberación en la construcción del laminado. La madera de
frondosas que se usa en la presente invención se trata en un
dispositivo que confiere eficazmente una gran cantidad de ondulación
y rizado a la fibra.
Se conocen varios dispositivos de rizado y
ondulación e incluyen Frotapulpers (Ingersoll-Rand),
Chemifiners (Black-Clawson), Micar Mixers
(Black-Clawson) y Pressafiners (Andritz
Sprout-Bauer). Los dispositivos enumerados
anteriormente, así como otros dispositivos para inducir ondulación y
rizado, pueden usarse sin apartarse de esta invención. En la
presente invención, el medio de añadir postformabilidad mejorada
sólo es el uso de fibras rizadas y onduladas, producidas tratando la
pasta en un dispositivo tal como uno de los indicados anteriormente.
Esto es claramente diferente de los productos comerciales actuales
que emplean secado no restringido u otros procedimientos, tales como
plisado con el fin de lograr el efecto deseado de estiramiento CD
elevado. Las hojas que son la realización preferida de esta
invención tienen un estiramiento en la dirección transversal de
desde aproximadamente el 1% hasta aproximadamente el 4%; mientras
que las hojas con secado no restringido tienen estiramientos en la
sección transversal de desde el 5% hasta el 7%, y las hojas plisadas
pueden tener un estiramiento CD de hasta el 25%. Las hojas que son
la realización preferida de esta invención también muestran
generalmente una razón de tensión MD/CD (dirección de la máquina /
dirección transversal) inferior (igual que el módulo de tracción)
que el producto comercial actual. Aunque se cree que la pasta para
el producto comercial actual se trata en un Frotapulper, el
tratamiento no confiere suficiente acción mecánica (o energía) a la
pasta como para permitir el buen postformado (véanse los ejemplos 2
y 3 en la tabla 1). Otros dispositivos de elevada consistencia que
dan fibras rizadas, tales como refinadoras de alta presión y alta
consistencia también se conocen por los expertos en la técnica.
En esta invención, la pasta se trata en un
dispositivo que confiere ondulación y rizado a la fibra. Aunque no
se desea limitarse a ninguna teoría concerniente a por qué una
cantidad suficientemente grande de ondulación y rizado de la fibra
proporciona un aumento del postformado, parece que la ondulación y
el rizado conferido a las fibras mediante este tratamiento, sin
aumentar el estiramiento en gran cantidad en la hoja, es un factor
de control en la determinación de la calidad de las curvas en el
laminado postformado. A diferencia de las hojas basadas en madera de
coníferas, que experimentan una disminución del módulo relativamente
grande según se incorporan más fibras rizadas y onduladas al papel,
las hojas basadas en madera de frondosas no experimentan tal
disminución grande del módulo (tabla III). Se ha encontrado que es
necesario conferir una cantidad suficiente de energía a la pasta con
el fin de rizar y ondular un número de fibras suficiente para
conferir buenas características de curvado a los laminados.
Page et al., en TAPPI, 60, número 4, 1977,
pág. 114; TAPPI, 62, número 9, 1979, 99; y TAPPI, 63,
NÚMERO 6, 1980, 133, ha facilitado una descripción de los efectos de
la ondulación y el rizado de la fibra sobre el módulo del papel,
enseñanzas que se incorporan al presente documento como referencia.
Las fibras onduladas y rizadas tienen un módulo inferior y
esencialmente son fibras que soportan una carga cero. Actúan como
resortes que pueden estirarse antes de soportar la carga. Estas
fibras inhiben la propagación del agrietamiento, puesto que la
transferencia del esfuerzo a estas fibras da como resultado un nuevo
estiramiento (o desenrollado) de las fibras, en lugar de producir
fibra continuada y/o ruptura de la matriz y daño al laminado. Aunque
los módulos de las hojas basadas en madera de frondosas no es tan
bajo en una cantidad dada de incorporación de fibra, otro factor de
control en el módulo del papel es la cantidad de unión
fibra-fibra que se produce en una hoja. Puesto que
hay fibras con grosor considerablemente mucho menor por gramo, hay
más sitios de unión fibra-fibra que pueden
producirse en las hojas que contienen fibras de grosor inferior. De
nuevo, aunque no se desea limitarse a ninguna teoría, esto
proporciona un módulo relativamente superior, mientras que todavía
tiene fibras similares a resorte disponibles para volver a estirarse
y controlar el microdaño durante el curvado. La deformación y los
módulos de las hojas obtenidas usando madera de coníferas o de
frondosas que tienen diferentes cantidades de fibras que se han
tratado para proporcionar ondulación y rizado, se muestran en la
tabla III.
Además de proporcionar una hoja con excelentes
características de curvado, el uso de madera de frondosas ondulada y
rizada permite características de saturación más controladas en la
hoja, en comparación con el pino. (Véase la tabla V). Por tanto,
esta invención permite el uso de fibras de madera de frondosas. Las
fibras de madera de frondosas no sólo proporcionan hojas con
características saturación más controladas, sino que también
proporcionan hojas con mejor formación (es decir, menor variación de
la densidad local). Por tanto, esta invención se refiere al uso de
una pasta de papel basada predominantemente en madera de frondosas
en la capa más externa del laminado, aunque son posibles otras
construcciones de laminado sin apartarse de esta invención.
Para propósitos de evaluación, se evaluó el
aspecto visual de las curvas del laminado en una escala de cinco
("5") a uno ("1"), siendo una clasificación de "5" la
mejor y siendo una clasificación de "1" la peor. La escala
usada es tal como se indica a continuación.
5 = aspecto excelente, sin signos de
microfisuración
4 = aspecto muy bueno; sólo aparecen líneas
menores de microfisuración
3 = aspecto bueno; grado moderado de
microfisuración pero sin agrietamiento
2 = aspecto pobre; grave microfisuración y cierto
agrietamiento obvio
1 = aspecto muy pobre; agrietamiento pasante
obvio
Los siguientes ejemplos 1 - 12 y 14 - 15 no están
cubiertos por el alcance de las reivindicaciones.
Se fabricó una hoja que consistía en pasta de
papel predominantemente de madera de coníferas (\geq 80%) con un
peso de resma de 244 g/m^{2} (150 #/3.000 pies^{2}) y 261
g/m^{2} (160 #/3.000 pies^{2}) usando un molde de hoja de
prueba estándar de 25,4 mm x 25,4 mm (12'' x 12''). La hoja se
prensó en húmedo en una prensa Williams estática a 1 N/mm^{2} (135
#/pulgada^{2}) durante 15 minutos. Se permitió que la hoja se
secara al aire durante la noche con anillos de contención.
Posteriormente a esto, la hoja se satinó en seco a 53,6 kg/cm (300
pli). La hoja secada se trató con una resina fenólica para obtener
un contenido de resina de entre el 24% y el 37% en condiciones de
sequedad total. La cantidad preferida de resina está entre el 27% y
el 30% en condiciones de sequedad total. Esta hoja se puso en una
construcción de laminado mostrada en la figura 1 con una única hoja
basada en madera de coníferas en la sección más externa del centro.
Las otras hojas centrales consistían en dos hojas basadas
predominantemente en madera de frondosas de 254 g/m^{2} (156
#/3.000 pies^{2}). También se usó una capa decorativa en la
construcción del laminado. Un laminado construido de esta forma se
prensó en una prensa hidráulica calentada a desde aproximadamente 7
N/mm^{2} hasta aproximadamente 8,3 N/mm^{2} (desde
aproximadamente 1000 psi hasta aproximadamente 1200 psi) durante
aproximadamente 50 minutos hasta una temperatura máxima de 130ºC
(265ºF). A continuación, se extrajeron los laminados de la prensa y
se cortaron en bandas de tres pulgadas en la dirección transversal
del laminado. Estas bandas se marcaron con cera que funde a 165ºC
(325ºF) y se calentaron en un calefactor de calor radiante hasta que
se fundió la cera (aproximadamente 30 - 35 segundos). Los laminados
se curvaron entonces con el lado central en tensión hasta un radio
de 3 mm (1/8'') y las partes posteriores de los laminados se
inspeccionaron para determinar la aparición de las microfisuraciones
u otros defectos. Los laminados obtenidos con una hoja que contenía
una pasta de papel predominante de madera de coníferas mostraron
signos de microfisuración que indicaron signos moderados de daño en
el laminado; a estos laminados se les dio una clasificación de
"1" ó "2" en la escala indicada anteriormente.
Se trataron dos hojas de hojas de papel para
bolsas de poco peso, 122 g/m^{2} (75 #/3.000 pies^{2})
procedentes de RePap Industries, LaPas, Alberta, Canadá, hasta
obtener un contenido de resina de entre el 27% y el 30%, usando la
misma resina fenólica descrita en el ejemplo 1. Dos de estas hojas
se usaron entonces como las hojas centrales posteriores de un
laminado como sustituto del papel de peso de resma elevado descrito
en el ejemplo 1. Cuando un laminado tratado de una forma similar a
la del ejemplo 1 se curvó hasta un radio de 3 mm (1/8''), el
laminado no mostró signos de microfisuración y se clasificó
generalmente como "4" ó "5" en la escala indicada
anteriormente.
El papel de hoja de papel para bolsas de poco
peso descrito en el ejemplo 2 se volvió a humedecer mediante el
remojado del papel durante varios minutos, tras lo que se secó el
papel en anillos de contención durante la noche. Este papel secado
se trató con resina fenólica y se usó sobre laminados, tal como se
describió en el ejemplo 2. Cuando los laminados que contenían este
papel se curvaron, las partes posteriores de los laminados
presentaban gran microfisuración y mostraron signos significativos
de daño. Estos laminados generalmente obtuvieron una clasificación
de "1" ó "2". Este ejemplo comparativo demuestra que
cuando la hoja de RePap se seca con restricción (evitando la
contracción en la dirección transversal), pierde su estiramiento en
la dirección transversal, dando como resultado pérdida de
rendimiento. Esto indica que el secado no restringido es una
condición necesaria para el rendimiento de esta hoja.
Ejemplos
4-12
Estos ejemplos demuestran cómo puede ponerse en
práctica esta invención con el tratamiento de pasta de madera de
coníferas sin refinar. Estos ejemplos se muestran para el
tratamiento de fibras en un dispositivo de Impressafiner
(dispositivo de múltiples husillos para macerar virutas mientras se
extrae el agua) de Andritz Sprout-Bauer. Los
resultados se indican en la siguiente tabla I.
Dado que se aumenta la razón de compresión sobre
la pasta, el aporte de energía a la pasta también aumenta y el
rendimiento de la curva del laminado se mejora enormemente. También
es evidente del ejemplo número 12 que puede elevarse la temperatura
de la pasta mediante vaporización u otros métodos antes del
tratamiento y que pueden obtenerse buenos resultados en el curvado
del laminado a las elevadas temperaturas del tratamiento, mientras
todavía se mantiene el buen rendimiento del curvado del laminado. En
el caso de la vaporización, el aporte de energía a la pasta para
obtener el efecto positivo deseado es considerablemente inferior que
cuando se parte de una pasta a temperatura ambiente.
Por tanto, la hoja de fibra predominantemente de
madera de coníferas proporcionó las propiedades de postformado
deseadas en el laminado. Sin embargo, la experiencia con la hoja
predominantemente de madera de coníferas describió que el
procedimiento de formación del laminado está impedido por la
saturación muy rápida de resina en la hoja. Por tanto, se probó una
preparación de fibra diferente con los mismos criterios de
tratamiento.
Se fabricó una hoja que consistía en pasta de
papel predominantemente de madera de frondosas (\geq 80%) con un
peso de resma de 244 g/m^{2} (150 lb/3.000 pies^{2}) y 261
g/m^{2} (160 lb/3.000 pies^{2}) usando un molde de hoja de
prueba estándar de 25,4 mm x 25,4 mm (12'' x 12''). La hoja se
prensó en húmedo en una prensa Williams estática a 1 N/mm^{2} (135
lb/pulgada^{2}) durante 15 minutos. Se permitió que la hoja se
secara al aire durante la noche con anillos de contención. La hoja
secada se trató con una resina fenólica para obtener un contenido de
resina de entre el 24% y el 28% en condiciones de sequedad total. La
cantidad preferida de resina está entre el 27% y el 28% en
condiciones de sequedad total. Esta hoja se puso en una construcción
de laminado mostrada en la figura 1 con una única hoja basada en
madera de frondosas en la sección más externa del centro. Las otras
hojas centrales consistían en dos hojas basadas predominantemente en
madera de frondosas de 254 g/m^{2} (156 lb/3.000 pies^{2}).
También se usó una capa decorativa en la construcción del laminado.
Un laminado construido de esta forma se prensó en una prensa
hidráulica calentada a desde aproximadamente 7 N/mm^{2} hasta
aproximadamente 8,3 N/mm^{2} (desde aproximadamente 1000 psi hasta
aproximadamente 1200 psi) durante aproximadamente 50 minutos hasta
una temperatura máxima de 130ºC (265ºF). A continuación, se
extrajeron los laminados de la prensa y se cortaron en bandas de
tres pulgadas en la dirección transversal del laminado. Estas bandas
se marcaron con cera que funde a 165ºC (325ºF) y se calentaron en un
calefactor de calor radiante hasta que se fundió la cera
(aproximadamente 30 - 35 segundos). Los laminados se curvaron
entonces con el lado central en tensión hasta un radio de 3 mm
(1/8'') y las partes posteriores de los laminados se inspeccionaron
para determinar la aparición de microfisuraciones u otros defectos.
Los laminados obtenidos con una hoja que contenía sólo una pasta de
papel de madera de frondosas mostraron signos de agrietamiento y
microfisuración que indicaron daños en el laminado; a estos
laminados se les dio una clasificación de "1" en la escala
indicada anteriormente.
Se trataron dos hojas de hojas de papel para
bolsas de poco peso, 122 g/m^{2} (75 lb/3.000 pies^{2})
procedentes de RePap Industries, LaPas, Alberta, Canadá, hasta
obtener un contenido de resina de entre el 27% y el 30%, usando la
misma resina fenólica descrita en el ejemplo 1. Dos de estas hojas
se usaron entonces como las hojas centrales posteriores de un
laminado como sustituto del papel de peso de resma elevado descrito
en el ejemplo 13. Cuando un laminado tratado de una forma similar a
la del ejemplo 1 se curvó hasta un radio de 3 mm (1/8''), el
laminado no mostró signos de microfisuración y se clasificó
generalmente como "4" ó "5" en la escala indicada
anteriormente.
El papel de hoja de papel para bolsas de poco
peso descrito en el ejemplo 2 se volvió a humedecer mediante el
remojado del papel durante varios minutos, tras lo que se secó el
papel en anillos de contención durante la noche. Este papel secado
se trató con resina fenólica y se usó sobre laminados, tal como se
describió en el ejemplo 14. Cuando los laminados que contenía este
papel se curvaron, las partes posteriores de los laminados
presentaban gran microfisuración y mostraron signos significativos
de daño. Estos laminados generalmente obtuvieron una clasificación
de "1" ó "2". Este ejemplo comparativo demuestra que
cuando la hoja de RePap se seca con restricción (evitando la
contracción en la dirección transversal), pierde su estiramiento en
la dirección transversal, dando como resultado pérdida de
rendimiento. Esto indica que el secado no restringido es una
condición necesaria para el rendimiento de esta hoja.
Ejemplos
16-20
Estos ejemplos demuestran cómo puede ponerse en
práctica la invención con el tratamiento de pasta de madera de
frondosas sin refinar. Estos ejemplos se muestran para el
tratamiento de fibras en un dispositivo de Impressafiner de Andritz
Sprout-Bauer con un nivel de aporte de energía de
entre 0,0394 kWh/kg y 0,2955 kWh/kg (2 y 15 cvdt). Los resultados se
indican en la siguiente tabla III.
Ejemplos
21-25
Estos ejemplos (tabla IV) demuestran que la pasta
que se ha sometido a refinación en disco también puede usarse como
una hoja de postformado en laminados. Sólo con los aportes de
energía más elevados en la refinadora de disco (3,37 cvdt) se
produjo una disminución en el rendimiento.
Para estos ejemplos, el 100% de la pasta se ha
sometido a tratamiento mecánico para inducir rizado y
modulación.
Puede usarse tanto la pasta refinada como la no
refinada y pueden emplearse pastas de alto y bajo pH. Esto es
importante, puesto que son evidentes las opciones para el
tratamiento flexible de la pasta.
Ejemplos
26-33
Este ejemplo es para demostrar que las hojas
fabricadas con madera de frondosas rizada y ondulada tienen mayor
absorción controlada de resina. Para llevar a cabo este estudio, se
sumergió papel fabricado a máquina en un baño de resina y se sometió
a rodillos de presión para extraer la resina superficial en exceso.
Puesto que se prefiere normalmente tener contenidos de resina en las
hojas centrales del laminado inferiores al 30% basándose en el peso
seco de la resina, puede observarse a partir de la tabla V que las
hojas con fibras de madera de frondosas rizadas y onduladas
absorbieron resina en el intervalo deseado, mientras que las hojas
con madera de coníferas rizada y ondulada no.
Aunque la invención se ha mostrado y descrito
particularmente con referencia a las realizaciones preferidas de la
misma, los expertos en la técnica entenderán que pueden hacerse
varias modificaciones en forma y detalle.
Claims (11)
1. Método de preparación de un laminado que puede
postformarse que comprende una capa decorativa, una capa central de
papel que se puede saturar de resina y una hoja extensible, en el
que las capas se tratan con la resina y se prensan juntas bajo
calor, comprendiendo la hoja extensible una hoja que se ha sometido
a secado restringido, pasta predominantemente de madera de frondosas
sometida posteriormente a un tratamiento mecánico con un aporte de
energía de al menos 0,0394 kWh/kg (2 CV-día/ton), de
manera que se confieran características de ondulación y rizado a las
fibras de pasta individuales, teniendo dicha hoja un estiramiento en
la dirección transversal de desde el 1% hasta el 4%.
2. Método según la reivindicación 1, en el que el
peso de resma de la hoja es desde 130 g/m^{2} hasta 505 g/m^{2}
ó 161 g/m^{2} hasta 605 g/m^{2}.
3. Método según la reivindicación 2, en el que el
peso de resma de la hoja es desde 130 g/m^{2} hasta 404
g/m^{2}.
4. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 2 ó 3, en el que el peso de resma de la hoja es
desde 235 g/m^{2} hasta 260 g/m^{2} (145 libras/3.000 pies^{2}
hasta 160 libras/3.000 pies^{2}).
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el contenido de resina de las
capas es desde el 24 hasta el 37% y las capas se prensan juntas a
una presión de desde 7 N/mm^{2} hasta 8,3 N/mm^{2}.
6. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la pasta de madera de frondosas es
predominantemente pasta de madera de frondosas refinada,
caracterizada por un peso de resma de 160-305
g/m^{2} (99-310 libras/3.000 pies^{2}) y el
aporte de energía mecánica es de al menos 0,0591 kWh/kg
(aproximadamente 3 CV-día/ton).
7. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la pasta de madera de frondosas es
predominantemente pasta de madera de frondosas no refinada,
caracterizada por un peso de resma de 160-305
g/m^{2} (99-310 libras/3.000 pies^{2}) y el
aporte de energía mecánica es de al menos 0,0788 kWh/kg (al menos
aproximadamente 4 CV-día/ton).
8. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que dicha pasta se ha sometido a una
multiplicidad de dichos tratamientos mecánicos.
9. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que se eleva la temperatura de dicha
pasta antes del tratamiento mecánico.
10. Método según la reivindicación 9, en el que
la elevación de temperatura se produce introduciendo vapor en la
pasta.
11. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha pasta de madera se somete a
refinación antes de someterse al tratamiento mecánico que confiere
las características de ondulación y rizado a las fibras de pasta
individuales.
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