ES2342821T3 - Material laminado decorativo y procedimiento de produccion del mismo. - Google Patents
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Abstract
Conjunto de material laminado decorativo, en orden en la siguiente relación de superposición que comprende, (a) una capa superior de material laminado decorativo, en orden en una relación de superposición, que comprende, (i) una capa decorativa que comprende resina termoendurecible de melamina impregnada (ii) una capa de núcleo que comprende un material de PETG; y (b) un sustrato directamente unido a dicha capa superior de material laminado decorativo.
Description
Material laminado decorativo y procedimiento de
producción del mismo.
La presente invención se refiere, en general, a
conjuntos de material laminado decorativo y a procedimientos para
producir los mismos, y más en particular, a conjuntos de material
laminado decorativo con resistencia a la humedad y estabilidad
dimensional mejoradas, cualidades que resultan particularmente
útiles en aplicaciones de pavimento en las que habrá una exposición
repetida o prolongada a humedad o agua.
Los materiales laminados decorativos se han
utilizado como material de acabado de superficies durante muchos
años, tanto en aplicaciones comerciales como residenciales, en las
que se prefieren efectos estéticos agradables junto con un
comportamiento funcional deseado (tal como un coste, facilidad de
limpieza y resistencia al desgaste, al calor y a las manchas
superiores). Las aplicaciones típicas han incluido históricamente,
aunque sin limitarse a ellas, mobiliario, encimeras de cocinas,
superficies de mesas, expositores de tiendas, cubiertas de tocador
de cuartos de baño, cabinas, paneles para paredes, paredes
divisorias para oficinas, y similares.
Más recientemente, las aplicaciones para los
materiales laminados decorativos se han expandido para incluir su
utilización como material de pavimento en lugar de baldosa de
cerámica, piedra o madera real más costosa, el alfombrado irregular
y menos higiénico, así como los productos de tipo linóleo o baldosa
de vinilo menos atractivos estéticamente. Sin embargo, tal como se
trata con más detalle a continuación, los materiales laminados
decorativos existentes no son particularmente adecuados en
aplicaciones en las que se produce una exposición repetida o
prolongada a humedad y/o agua debido a sus propiedades hidrófilas
intrínsecas. Por tanto, los materiales laminados de este tipo
existentes se han limitado principalmente a aplicaciones
residenciales que presentan condiciones secas. Por consiguiente,
tal como se trata adicionalmente a continuación, existe una
necesidad de proporcionar un material laminado decorativo que pueda
utilizarse cuando hay una exposición repetida o prolongada a
humedad y/o agua, superando de ese modo las deficiencias presentes
en los materiales laminados decorativos existentes.
En general, los materiales laminados decorativos
pueden clasificarse en dos amplias categorías, concretamente
materiales laminados decorativos de alta presión (HPDL) y materiales
laminados decorativos de baja presión (LPDL). Tal como define el
órgano directivo de la industria, la Asociación Nacional de
Fabricantes Eléctricos (NEMA) en su Publicación de Normas LD
3-1995, los materiales laminados decorativos de alta
presión se fabrican o "laminan" con calor y a una presión
específica superior a 750 psig. A la inversa, los materiales
laminados decorativos de baja presión se fabrican normalmente a una
presión específica de aproximadamente 300 a 600 psig para evitar un
excesivo aplastamiento del material de sustrato. La otra amplia
distinción entre los materiales laminados decorativos de alta
presión y de baja presión es que los primeros son en general
relativamente delgados, normalmente comprendiendo una superficie
decorativa y un núcleo de papel kraft impregnado con resina
fenólica, y no son autoportantes tal como se fabrican. Como tal,
normalmente se unen, con un adhesivo o cola adecuado, a un sustrato
rígido como un tablero de partículas o tablero de fibra de densidad
media (MDF), como una etapa independiente durante la fabricación
final del producto final. A la inversa, los materiales laminados
decorativos de baja presión normalmente se componen de un tipo
similar de superficie decorativa, sin la capa de núcleo de soporte,
que está unida a un sustrato tal como tablero de partículas o MDF en
una única operación de laminación o "prensado" durante su
fabricación.
Tanto los materiales laminados decorativos de
alta presión como los de baja presión se han fabricado
históricamente en prensas hidráulicas de lecho plano, calentadas.
Con la excepción de algunos tipos más recientes de equipo de
procesamiento, los materiales laminados de alta presión normalmente
se prensan como múltiples láminas en "paquetes" o
"libros" de prensado en una prensa multiabertura (que
normalmente está calentada con agua caliente a alta presión o
vapor, y enfriada con agua), con un ciclo térmico de 30 a 60 minutos
y una temperatura superior a entre 130ºC y 150ºC. Por otro lado,
los materiales laminados decorativos de baja presión normalmente se
prensan como una única lámina o "tablero" en una prensa de una
sola abertura (que habitualmente se calienta con Thermoil o
eléctricamente) utilizando un "ciclo corto" de descarga en
caliente, isotérmico de 20 a 60 segundos con temperaturas de la
platina de calentamiento en prensa de 170ºC a 220ºC. Las prensas de
"doble cinta" o de laminación continua para la fabricación de
materiales laminados decorativos desdibujan algo las distinciones
anteriores, porque sus temperaturas y tiempos de "ciclo" son
similares a los empleados para materiales laminados decorativos de
baja presión. En un procedimiento de este tipo, las presiones son
intermedias, normalmente en el intervalo comprendido entre 300 y
800 psig, mientras que los propios materiales laminados
continuos son relativamente delgados, sin unión directa a un
material de sustrato y requiriendo así una segunda etapa de
fabricación para hacerlo como es el caso con materiales laminados
decorativos de alta presión convencionales. Los expertos en la
materia apreciarán las disimilitudes de procedimiento y producto
definidas anteriormente, así como diferencias de procedimiento más
sutiles.
Los materiales laminados decorativos de alta
presión se componen generalmente de una capa de lámina decorativa,
que o bien es de un color liso o bien presenta un patrón impreso,
sobre la que se coloca opcionalmente una lámina de recubrimiento
translúcida, que se emplea normalmente junto con una lámina de
impresión para proteger la línea de tinta de la impresión y mejorar
la resistencia a la abrasión, aunque puede utilizarse un
recubrimiento para mejorar la resistencia a la abrasión de un color
liso también. Una lámina de color liso normalmente consiste en
papel de alfa-celulosa que contiene diversos
pigmentos, cargas y opacificantes, generalmente con un peso básico
de 50 a 120 libras por 3000 resma-pie cuadrado. De
manera similar, los papeles de base de impresión también son
láminas de alfa-celulosa cargadas por lo demás y
pigmentadas, de manera habitual ligeramente calandradas y más
densas que los papeles de color liso para mejorar la imprimibilidad,
y de menor peso básico de aproximadamente 40 a 75 libras por resma,
superficie sobre la que se imprime mediante huecograbado o de otra
manera un diseño utilizando una o más tintas. A la inversa, los
papeles con recubrimiento normalmente se componen de fibras de
alfa-celulosa sumamente puras sin ningún pigmento ni
carga, aunque pueden opcionalmente teñirse o "tintarse"
ligeramente, y normalmente presentan un peso básico más ligero que
los papeles decorativos opacos, en el intervalo de 10 a 40 libras
por resma.
Para aplicaciones con alto desgaste (tales como
pavimentos), a menudo es deseable presentar una capa superior más
altamente resistente al desgaste. Por consiguiente, los papeles con
recubrimiento pueden contener partículas minerales abrasivas, duras
tales como dióxido de silicio (sílice), y preferentemente óxido de
aluminio (alúmina), que se incluyen en la pasta del papel durante
el procedimiento de fabricación del papel. Alternativamente, las
partículas abrasivas pueden revestirse sobre la superficie de los
papeles decorativos o de recubrimiento, durante el procedimiento de
"tratamiento" descrito a continuación, antes de la etapa de
laminación final. Además, las partículas abrasivas pueden añadirse
a la resina que se utiliza para impregnar las capas decorativas o
de recubrimiento, haciendo de este modo que las partículas abrasivas
se depositen sobre, y en menor medida, se dispersen dentro de tales
capas. Tal como se conoce en la técnica, si las partículas abrasivas
se depositan sobre la capa decorativa, puede no ser necesaria una
capa de recubrimiento independiente.
Normalmente, estos papeles de superficie de
color liso y de impresión decorativa y de recubrimiento se tratan,
o se impregnan, con una resina termoendurecible de
melamina-formaldehído, que es un producto de
reacción de polimerización de condensación de melamina y
formaldehído, con el que pueden reaccionar conjuntamente o añadirse
una variedad de modificadores, incluyendo plastificantes, promotores
del flujo, catalizadores, tensioactivos, agentes de
desprendimiento, u otros materiales para mejorar ciertas propiedades
deseables durante el procesamiento y tras el curado por prensado
final, tal como entenderán los expertos en la materia. Como con la
preparación de la resina de melamina-formaldehído y
aditivos de la misma, los expertos en la materia también apreciarán
que pueden utilizarse otros compuestos aldehídicos y de amino
polifuncionales para preparar la resina de base, y otros polímeros
termoendurecibles, tales como poliésteres o compuestos acrílicos,
pueden ser útiles como la resina de superficie para ciertas
aplicaciones. Es una práctica común, particularmente en
procedimientos a baja presión, tratar el papel decorativo, y
opcionalmente un recubrimiento con alta carga abrasiva de desgaste,
con una resina de
melamina-urea-formaldehído (MUF) que
ha reaccionado conjuntamente, o una combinación de una resina de
melamina-formaldehído (MF) y una resina de
urea-formaldehído (UF), en la que la urea sirve como
diluyente de sólidos de resina de bajo coste, económico. Sin
embargo, en la práctica de la presente invención, que se refiere
principalmente a aplicaciones de pavimentos resistentes a la
humedad, la inclusión de urea, en cualquier forma, en la resina de
superficie debe evitarse si ha de lograrse la mejor resistencia a la
humedad y al agua del conjunto de material laminado decorativo. Se
apreciará, sin embargo, que puede utilizarse urea en la práctica de
la presente invención.
Opcionalmente, un papel decorativo sin tratar
puede utilizarse junto con un recubrimiento tratado, siempre que el
recubrimiento contenga suficiente resina para que fluya al interior
de y contribuya a la capa decorativa adyacente durante la
consolidación con calor y presión del procedimiento de laminación,
de modo que se efectúe una unión interlaminar suficiente de ambas,
así como la unión de la capa decorativa al núcleo. El equipo
utilizado para tratar estos diversos papeles de superficie está
disponible comercialmente y es bien conocidos por los expertos en
la materia. Los papeles se tratan normalmente para obtener
contenidos en resina y contenidos en componentes volátiles
predeterminados, controlados para un rendimiento óptimo como
entenderán bien los expertos en la materia, con contenidos en
resina típicos en el intervalos comprendidos entre el 64 y el 80%,
entre el 45 y el 55% y entre el 35 el 45% para los papeles de
recubrimiento, color liso e impresión (a menos que se utilicen sin
tratar) respectivamente, y todos con contenidos en componentes
volátiles de aproximadamente el 5 al 10%. Los papeles de
recubrimiento y de superficie decorativos utilizados con un
procedimiento a baja presión habitualmente emplean mayores
contenidos en resina y concentraciones de catalizador (y/o
catalizadores más fuertes) superiores para compensar la menor
presión y el flujo de resina más escaso resultante, y el corto
ciclo de curado térmico, durante la operación de prensado.
Los papeles de superficie (es decir, las capas
de recubrimiento y decorativas) de un material laminado decorativo
de alta presión se unen simultáneamente al núcleo durante la
operación de prensado. El núcleo de un material laminado decorativo
de alta presión convencional normalmente se compone de una
pluralidad de láminas con "carga" de papel kraft de calidad de
saturación, que se han tratado o impregnado con una resina de
fenol-formaldehído, que también se funden y unen
simultáneamente entre sí durante el procedimiento de laminación,
formando un material laminado o material compuesto unificado de
múltiples láminas, consolidado. Las resinas de
fenol-formaldehído son productos de reacción de
polimerización de condensación de fenol y formaldehído. De nuevo,
los expertos en la materia apreciarán que pueden hacerse reaccionar
conjuntamente con, o añadirse, una variedad de modificadores tales
como plastificantes, diluyentes y promotores del flujo, a la resina
de fenol-formaldehído, que pueden utilizarse otros
compuestos fenólicos y aldehídicos para preparar la resina de base,
o que pueden utilizarse otros tipos de resinas termoendurecibles
tales como resinas epoxídicas o poliésteres. Sin embargo,
generalmente se prefiere una resina de
fenol-formaldehído en la fabricación de materiales
laminados decorativos de alta presión convencionales, como es la
utilización de papel kraft de calidad de saturación, generalmente
con un peso básico de 43-92,16 g/m^{2}
(70-150 libras por resma), aunque también pueden
utilizarse otros materiales tales como papel kraft para cartón de
revestimiento, materiales textiles naturales, o esteras o telas de
fibra polimérica, de carbono o de vidrio tejidas o no tejidas como
la capa de núcleo, o bien por sí mismos o bien en combinación con
papel kraft. En cualquier caso, estas capas de núcleo deben o bien
tratarse con una resina que es químicamente compatible con la
resina de carga "primaria" (y la resina de superficie si se
utiliza adyacente a la misma), o si se utiliza sin tratar, debe
estar disponible suficiente resina de las capas de carga adyacentes
para contribuir a la misma y garantizar una unión interlaminar
adecuada. Los procedimientos de preparación de la resina de carga,
y las metodologías y el equipo de tratamiento de la carga, también
los conocen bien los expertos en la materia. Con un procedimiento a
baja presión convencional, normalmente no se utiliza una capa de
núcleo, y los componentes de superficie decorativos se unen
directamente a un material de sustrato en vez de a una capa de
núcleo intermedia.
Durante la operación de prensado o laminación
HPDL, las diversas láminas u hojas de superficie y de carga se
curan con calor y presión, fusionándolas y uniéndolas entre sí en
una masa de material laminado unitario, consolidado, aunque de
composición asimétrica a lo largo de todo su espesor. Tal como se
mencionó previamente, normalmente este procedimiento se logra en
una prensa hidráulica de lecho plano, multiabertura entre platinas
acanaladas, esencialmente inflexibles, que pueden calentarse y
enfriarse posteriormente mientras están bajo una presión
aplicada.
Normalmente, en una prensa de este tipo, se
apilan pares de conjuntos de material laminado intercalados dorso
con dorso (con medios de separación tal como se describe a
continuación), que consisten cada uno en una pluralidad de láminas
de carga y una o más láminas de superficie, en relación de
superposición entre placas de prensa rígidas o "chapas", con
las superficies adyacentes a las placas de prensa. Tal como se
conoce en la técnica, dichas placas de prensa normalmente se forman
a partir de una aleación de acero inoxidable martensítico, que
puede tratarse térmicamente tal como AISI 410, y pueden presentar
una variedad de acabados de superficie que confieren directamente a
la superficie del material laminado durante la operación de
prensado, o pueden utilizarse junto con una lámina de
desprendimiento/texturización no adherente situada entre los
componentes de superficie del material laminado y la placa de
prensa, que conferirán un acabado seleccionado a la superficie del
material laminado durante el prensado también (y después se
desprende y desecha).
Aunque las placas de prensa de acero inoxidable
martensítico son las utilizadas más comúnmente en la fabricación de
material laminado decorativo de alta presión, opcionalmente también
pueden emplearse placas cromadas para potenciar su resistencia al
desgaste y su capacidad de desprendimiento, aceros inoxidables
austeníticos tales como AISI 304, u otras aleaciones metálicas
tales como latón, cualquiera con cromado opcional, como pueden
utilizarse aleaciones de aluminio forjado que pueden tratarse
térmicamente, por ejemplo 6061 T6 temper, cuya superficie puede
anodizarse para aumentar su dureza y resistencia al desgaste.
Además, también pueden utilizarse ventajosamente chapas o placas de
prensa no metálicas. Dichas placas puede componerse de materiales
completamente curados tales como papel kraft tratado con resina
fenólica, tela de vidrio tejida tratada con resina epoxídica,
estera de fibra de carbono tratada con resina epoxídica, o
composiciones similares. Estas placas pueden chaparse opcionalmente
con una lámina metálica de aluminio o acero inoxidable, que además
opcionalmente puede cromarse o anodizarse, respectivamente, para
una resistencia al desgaste mejorada. Las placas de prensa metálicas
normalmente se fabrican mediante esmerilado y pulido, grabado
químico, gofrado mecánico, mecanizado, granallado, o combinaciones
de los mismos, dependiendo de la textura y el acabado de la
superficie deseados, mientras que las placas de prensa de material
compuesto se producen normalmente mediante una consolidación con
calor y presión, es decir laminación, y un procedimiento de
gofrado, tal como se describe en la patente US nº 3.718.496 de
Willard. Pueden utilizarse, o pueden tener que utilizarse, papeles
de desprendimiento/texturización junto con un tipo particular de
placa de prensa dependiendo de sus características de
autodesprendimiento intrínsecas, así como del acabado del material
laminado final deseado.
Normalmente, se entrelazan varios pares de
conjuntos de material laminado o "dobletes" entre varias placas
de prensa, soportadas por una bandeja portadora, para formar un
paquete de prensa o "libro". Los pares de material laminado
entre las placas de prensa se separan habitualmente unos de otros
por medio de un material no adherente tal como un papel revestido
con silicona o cera, o película de polipropileno orientado
biaxialmente (BOPP), que están disponibles comercialmente.
Alternativamente, la cara más al dorso de una o ambas láminas de
carga opuestas de los materiales laminados en contacto entre sí se
reviste con un material de desprendimiento tal como una cera o sal
de ácido graso. Cada paquete de prensa, así construido, se inserta
entonces, por medio de su bandeja portadora, en una abertura o
"luz" entre dos de las platinas de calentamiento/enfriamiento
de la prensa de lecho plano de alta presión, multiabertura. Las
platinas de prensa normalmente se calientan mediante vapor directo,
o mediante agua caliente a alta presión, esta última habitualmente
en un sistema de circuito cerrado, y se enfrían con agua.
Un ciclo de prensado típico, tras cargarse la
prensa con uno o más paquetes que contienen los conjuntos de
material laminado y las placas de prensa, conlleva cerrar la prensa
para desarrollar una presión específica de aproximadamente 1.000 a
1.500 psig, calentar los paquetes a una velocidad predeterminada
hasta aproximadamente 130-150ºC, mantenerlo a esa
temperatura de curado durante un tiempo predeterminado, luego
enfriar los paquetes hasta o casi la temperatura ambiente, y
finalmente soltar la presión antes de descargar los paquetes sobre
sus bandejas portadoras desde la prensa. Los expertos en la materia
obtendrán un entendimiento detallado de las operaciones globales de
prensado, y reconocerán que un control cuidadoso de la temperatura
de curado del material laminado y su grado de curado son críticos
en la consecución de las propiedades deseadas del material laminado
(como lo son la selección apropiada de las formulaciones de resina y
los papeles utilizados en el procedimiento).
Tras haberse completado la operación de
prensado, y haberse descargado los paquetes de prensa de la prensa,
se retiran secuencialmente las placas de prensa de la acumulación de
paquetes de prensa para su reutilización, y se separan los dobletes
de material laminado resultantes en láminas de material laminado
individuales. En una operación independiente, entonces deben
recortarse éstas hasta el tamaño deseado, y lijarse los lados
posteriores de modo que se mejore la adhesión durante la unión
posterior a un sustrato. Con un procedimiento de laminación
continuo, las operaciones de recorte y lijado, y disposición en
láminas si se desea, se realizan habitualmente en línea
directamente tras la consolidación con calor y presión y el curado
entre las dobles cintas rotativas. A la inversa, con una operación
de prensado a baja presión convencional, habitualmente la retirada
de un borde de papel "flash" de superficie sin tratar es la
única etapa de acabado requerida.
Tal como se indicó anteriormente, un desarrollo
relativamente reciente en las industrias de la construcción y el
diseño ha sido la creciente aceptación extendida de utilizar los
materiales laminados decorativos en aplicaciones de pavimento.
Dichos productos para pavimento, que simulan baldosas de cerámica o
piedra, o planchas de madera, se producen de la manera más común o
bien adhiriendo un material laminado decorativo de alta presión
convencional acabado en la superficie con un recubrimiento
resistente al desgaste, tal como se describió en detalle
anteriormente, a un sustrato de tablero de fibra de densidad media
(MDF) o tablero de fibra de alta densidad (HDF) de primera calidad.
Alternativamente, el material compuesto para pavimento se prensa
directamente utilizando un procedimiento a baja presión de una sola
etapa, de nuevo con un recubrimiento abrasivo que protege la lámina
de superficie decorativa y utilizando MDF o HDF como sustrato. Se
utilizan sustratos de tablero de fibra en lugar del tablero de
partículas u otros sustratos más gruesos, más económicos debido a
los exigentes requerimientos de mecanizado para los sistemas de
junta de tratamiento de borde de ranura y lengüeta o de "cierre a
presión" integrales de los productos de pavimento que se utilizan
de la manera más común con estos productos. Sin embargo, incluso
con los productos de pavimento chapados con HPDL más costosos, y
utilizando las mejores calidades de sustrato HDF "resistente a la
humedad" (en el que se produce el tablero a mayor contenido en
resina con resinas más resistentes a la humedad), e incluso
encolados con cera y otros "repelentes", persisten graves
problemas y restricciones de aplicación con la generación actual de
estos productos de pavimento utilizados más ampliamente cuando se
exponen a un contacto repetido o prolongado con humedad o agua.
Estas deficiencias se deben a sus características hidrófilas
intrínsecas, de hecho higroscópicas, ya que tales productos se
componen en su mayor parte de fibras celulósicas de madera. Estas
deficiencias se ven agravadas por la orientación direccional, no
isomórfica de estas fibras inherente a los procedimientos de
fabricación de tableros de fibra y a la fabricación de papel.
De hecho, incluso las mejores calidades de HDF
resistente a la humedad se expandirán un promedio de aproximadamente
el 0,075% a lo largo de su dirección de la máquina ("MD") y
dirección transversal a la máquina ("CD") por cada aumento del
1% en su contenido en humedad de equilibrio. El HDF en su estado
original, tal como se produce mediante un molino y según lo utiliza
un fabricante de pavimentos, presenta un contenido en humedad
promedio de aproximadamente el 6%. Con un subpavimento que no
contribuye a la humedad, tal como madera contrachapada de lauan, en
las mejores condiciones de humedad relativa "HR" baja (HR de
\sim10%) y temperatura ambiental alta, el contenido en humedad
del sustrato de HDF para pavimento aumentará hasta aproximadamente
el 7% (un aumento del +1%). En el otro extremo, con el mismo tipo
de subpavimento y condiciones de alta humedad (HR de \sim90%) y
temperatura ambiental baja, el contenido en humedad del sustrato de
HDF aumentará hasta aproximadamente el 9% (un aumento del +3%).
Normalmente, condiciones de temperatura y humedad más moderadas
darán como resultado un aumento en el contenido en humedad del
sustrato de HDF de pavimento hasta aproximadamente el 8% (aumento
del +2%). Las consecuencias prácticas de este aumento en el
contenido en humedad del sustrato de HDF de pavimento, y el aumento
resultante en sus dimensiones globales, se resumen a continuación en
la tabla l. Los valores de expansión mostrados a continuación son
un promedio de los cambios de expansión tanto en la dirección MD
como en la dirección CD.
Por otro lado, un material laminado decorativo
de alta presión tradicional utilizado como chapado (es decir, el
recubrimiento laminado, capas decorativas y de núcleo) perderá
humedad en condiciones de baja humedad y se encogerá tanto en MD
como en CD, y absorberá humedad en condiciones de alta humedad y
crecerá tanto en sus dimensiones de MD como de CD. La
especificación LD 3-3.11 de NEMA para cambio
dimensional para lámina de calidad VGS (espesor nominal de 0,7112
mm (0,028 pulgadas) "norma de calidad vertical"), que
normalmente se utilizaría para chapar HDF para aplicaciones de
pavimento, es del 0,7% como máximo en la dirección de la máquina y
del 1,2% como máximo en la dirección transversal a la máquina en
cuanto al movimiento dimensional total de condiciones de baja
humedad (humedad relativa inferior al 10% a 70ºC) a condiciones de
alta humedad (humedad relativa del 90% a 40ºC). Suponiendo un
equilibrio en condiciones ambientales de humedad relativa del 50%
(a la mitad para el procedimiento de ensayo), el material laminado
en condiciones de alta humedad puede crecer un 0,35% en la
dirección de la máquina, y un 0,60% en la dirección transversal a la
máquina, con las consecuencias ilustradas en la tabla II a
continuación:
La resistencia a humedad relativamente escasa
del material laminado decorativo de alta presión se relaciona
principalmente con la capa de núcleo impregnada con resina de
fenol-formaldehído ("fenólica"), en parte
porque comprende la mayoría del volumen de material laminado y
normalmente presenta una mayor razón de fibra celulosa con respecto
a resina que los componentes de la superficie, y en parte debido a
la naturaleza más hidrófila de los sistemas "modernos" de
resina fenólica solvatada con agua. Simplemente al aumentar el
contenido en resina fenólica en el núcleo lo suficiente para
mejorar significativamente la resistencia a la humedad no es
práctico ya que daría como resultado un flujo de resina aumentado y
derrame durante el prensado, así como una posible exudación de
resina hacia la superficie del material laminado. La conversión en
una resina fenólica modificada a base de disolvente orgánico, más
hidrófoba, está prohibida debido a consideraciones ambientales, y
ambas alternativas se excluyen debido a su coste aumentado.
Por tanto, aunque el movimiento dimensional del
conjunto total de pavimento estará gobernado predominantemente por
la masa mucho más grande de sustrato de HDF, con condiciones de alta
humedad, y en particular condiciones húmedas, el mayor movimiento
del chapado de HPDL del pavimento podría torcerse de manera convexa
y combar las baldosas o tablones de pavimento individuales,
levantándolos del subpavimento.
Considerando las deficiencias reconocidas en los
productos actuales para pavimento a base de HDF/material laminado
decorativo de alta y baja presión utilizados de forma más corriente,
funcionan razonablemente bien en entornos de "sala pequeña",
baja humedad y agua (por lo general denominados "aplicaciones
residenciales"), en los que los efectos de los cambios
dimensionales compuestos de los segmentos de pavimento individuales
en toda la instalación se pueden tolerar, si no controlar. Incluso
con tales instalaciones, los fabricantes e instaladores de
pavimentos normalmente recomiendan la inclusión de juntas de
expansión (necesariamente elevadas) un mínimo de cada
aproximadamente 6,096 m (20 pies) para evitar el combado del
pavimento con cualquier captación de humedad, aunque tales juntas
de expansión son estéticamente poco atractivas y físicamente
intrusivas. Por consiguiente, por lo general no se recomiendan
instalaciones en zonas húmedas, tales como baños.
La protección frente a la humedad del pavimento
comúnmente se logra al recomendar la utilización de un contrapiso
entre el subpavimento y el pavimento nuevo, que normalmente está
compuesto de materiales de espuma intercalados entre películas
poliméricas. Estas denominadas instalaciones de "pavimento
flotante" sólo ayudan a controlar la velocidad, no la cantidad
de equilibrio total, de captación de humedad debajo de los paneles
de pavimento y crean las desventajas de restringir el drenaje de
agua derramada desde arriba a través de las juntas (penetrando así
en el sustrato de HDF periférico, lo que puede provocar un grave
hinchamiento en esas zonas). Además, tales instalaciones confieren
un sonido hueco, sensación de resorte a todo el pavimento al caminar
sobre el mismo. No obstante, la ventaja importante de una
instalación de pavimento flotante es que las inclusiones de espuma
actúan como amortiguadores de choques y mejoran significativamente
la resistencia al impacto del pavimento; el propio conjunto de
material laminado decorativo presenta de manera inherente una
resistencia al impacto muy escasa si se instala directamente en un
subpavimento duro, rígido sin el contrapiso.
Las deficiencias en los materiales laminados
decorativos existentes empeoran cuando tales pavimentos de HDF con
chapado de material laminado decorativo convencionales se instalan
sobre hormigón (lo que es típico para aplicaciones comerciales). La
utilización de dichos materiales laminados decorativos existentes en
aplicaciones comerciales se ha evitado enormemente debido a su
sensibilidad a la humedad y al agua mencionada anteriormente. De
hecho, un pavimento de hormigón recién vertido y fraguado
normalmente generará aproximadamente 6,350 kg (14 libras) de agua
por 52,9 m^{2} al día (1.000 pies cuadrados al día) (14 lbs/1000
pies cuadrados/día), y HDF en contacto con un pavimento de este
tipo alcanzará un contenido en humedad de equilibrio de
aproximadamente el 18%. Incluso un pavimento de hormigón antiguo,
curado por completo sobre suelo "seco" seguirá transmitiendo
agua a una velocidad promedio de aproximadamente 1,36 kg por 92,9
m^{2} al día (3 lbs/1000 pies cuadrados/día) y dará como
resultado un contenido en humedad de HDF de aproximadamente el 14%.
Por encima de aproximadamente un 12% de contenido en humedad en el
HDF, la preocupación no sólo es el cambio dimensional, sino el
hinchamiento y la degradación físicos reales del propio tablero de
fibras, así como el daño por hongos y moho. Además, en zonas con un
alto nivel freático, tal como el sur de Florida, en donde se
construye una casa típica sobre losa de hormigón sin basamento,
incluso el hormigón antiguo transmite humedad a una velocidad
similar a la del hormigón nuevo, con los mismos efectos dañinos
para el pavimento a base de HDF. Como tal, estas aplicaciones de
pavimentos comerciales y residenciales de "zona húmeda" se han
visto relegadas enormemente por baldosas de composición de vinilo y
productos similares. Aunque presentan el requisito previo de
resistencia a la humedad y estabilidad dimensional, por su propia
naturaleza, son bastante suaves y dentados con facilidad por objetos
pesados o impactados, y los diseños decorativos se restringen
gravemente a abstraer patrones similares a piedra abstractos y
similares.
La patente US nº 5.643.666 se refiere a
superficies sólidas que se preparan a partir de copoliésteres
laminados sobre una capa de imagen. La superficie sólida contiene
una capa exterior de copoliéster de PETG transparente, película
polimérica con una alta resolución impresa sobre la misma, y una
capa de refuerzo. La imagen puede seleccionarse para proporcionar a
la superficie sólida el aspecto de materiales de construcción
naturales, tales como madera y piedra.
La patente US nº 5.425.986 se refiere a un
procedimiento a alta presión para preparar una estructura de
material laminado que se compone de un núcleo de tablero de
fibrocemento, en el que se ha laminado en por lo menos una
superficie del mismo, por lo menos una lámina u hoja de papel
impregnada con resina intermedia y una lámina u hoja de papel
impregnada con resina decorativa. El procedimiento comprende formar
un conjunto que se compone de un núcleo de fibrocemento al que se
le ha superpuesto sobre por lo menos una superficie del mismo por lo
menos una lámina de papel impregnada con resina intermedia y una
lámina de papel impregnada con resina decorativa. La estructura
descrita es adecuada para una cubierta de superficie tal como una
encimera o superficie de mesa, pavimento y similares que presentan
una superficie superior dura, resistente a las manchas, lavable. La
estructura de material laminado comprende un sustrato de núcleo que
se compone de tablero de fibrocemento y una o más láminas o capas
fibrosas impregnadas o saturadas con resina laminadas en por lo
menos una pero preferentemente ambas superficies de dicho
núcleo.
La publicación de patente europea nº EP 0 783
962 (A2) se refiere a una película de poliéster y una placa
decorativa que utiliza la película de poliéster. Describe una
película de poliéster para una placa decorativa, que está libre de
contaminación ambiental con un quemado tal como incineración y que
puede producir un patrón de dibujo que presenta un valor de diseño
alto sobre el mismo, y que presenta una alta estabilidad
dimensional. La placa decorativa está en forma de una lámina
laminada en la que una capa de película y una capa impresa con
dibujo se superponen, a su vez, sobre una superficie de un
sustrato.
La publicación de patente europea nº EP 0 695
692 (A2) se refiere a un material compuesto de tres o más capas de
película preparadas mediante (co)extrusión para su
utilización en mobiliario o cartón.
La publicación de patente europea nº EP 0 561
086 (A1) se refiere a un tablero de material laminado decorativo
que es útil como pavimento o como superficie de escritorio. El
tablero de material laminado decorativo descrito comprende una capa
de base compuesta por resina de cloruro de vinilo, una capa de
adhesivo formada sobre la capa de base, y una capa impregnada con
una resina seleccionada de entre el grupo constituido por resina de
melamina y resina de ftalato de dialilo y formada sobre la capa de
adhesivo.
La patente US nº 6.906.410 se refiere a una
película de poliéster para una placa decorativa o lámina decorativa,
que comprende una película de poliéster de base y una capa de
revestimiento formada sobre por lo menos una superficie de dicha
película de poliéster de base. En particular, se refiere a una
película de poliéster para una placa decorativa laminada mediante
una película transparente, que comprende una película de poliéster
revestida que presenta propiedades específicas. La placa decorativa
presenta una estructura laminada en la que por lo menos una capa de
película y una capa impresa de dibujo se superponen, a su vez, sobre
una superficie de un sustrato.
La patente US nº 4.816.314 describe un
procedimiento para la producción de materiales laminados
decorativos, que se emplean junto con un sustrato tal como tablero
de partículas, para su utilización en encimeras, mobiliario y
similares. La invención descrita se refiere a unos medios de
desprendimiento mejorados para su utilización en la producción de
materiales laminados decorativos mediante consolidación con presión.
Los medios de desprendimiento comprenden una lámina de
desprendimiento de autosustentación que presenta por lo menos una de
sus superficies revestidas con una composición que se compone de
partículas minerales distribuidas en una matriz resinosa. Los
medios de desprendimiento pueden utilizarse para aplicar un
revestimiento resistente a la abrasión a la superficie de un
material laminado decorativo durante la producción del material
laminado mediante consolidación con presión.
La patente US nº 6.093.473 ("Min") propone
un conjunto para pavimento de chapado de HPDL, que utiliza un
sustrato polimérico resistente a la humedad (en particular, PVC),
esencialmente junto con un chapado de material laminado decorativo
de alta presión convencional con el núcleo a base de papel kraft
impregnado con resina fenólica típica, lo que sólo trata parte del
problema planteado por conjuntos para pavimento de chapado de HPDL
convencionales (es decir, sólo trata los problemas asociados con el
sustrato de HDF).
Una resina de superficie de
melamina-formaldehído ("melamina"), cuando está
suficientemente curada, presenta resistencia a la humedad
intrínsecamente buena, según lo muestra el rendimiento de tales
artículos como vajillas de melamina moldeadas. De esta manera, se
considera deseable retener una resina de melamina en la superficie
de un producto para pavimento mejorado debido a su resistencia a la
humedad, así como sus otras propiedades superiores tales como su
color y transparencia, dureza, resistencia al calor y a la quemadura
de cigarrillo, estabilidad a la luz y resistencia a la
decoloración, facilidad de limpieza y compatibilidad óptica con
inclusiones de alúmina requeridas para una resistencia al desgaste
y la abrasión mejorada. Sin embargo, simplemente al utilizar una
resina de melamina, con su resistencia a la humedad superior, en el
núcleo del material laminado, así como en la superficie, se impide
ya que son más compatibles con materiales celulósicos, no
poliméricos (que de manera inherente degradan la resistencia a la
humedad), y las resinas de melamina son intrínsecamente
quebradizas, de modo que la grieta de tensión y la resistencia al
impacto del material laminado resultante se verían afectados más de
forma perjudicial, así como su capacidad de mecanizado.
Además, aunque la utilización de una tela o
estera de fibra polimérica, de vidrio o carbono tejida o no tejida
impregnada con resina "de laminación" de poliéster insaturado y
reticulable, tal como se conoce en la técnica, podría mejorar
posiblemente la resistencia a la humedad y la flexibilidad del
núcleo del material laminado, este tipo de núcleo presentaría
varias desventajas. Dichos inconvenientes supondrían un coste
relativamente alto, procesabilidad difícil con equipo convencional
de tratamiento de carga de HPDL, graves problemas ambientales, el
núcleo seguiría estando compuesto por una barrera a la humedad
discontinua, y dichos poliésteres serían incompatibles con la
resina de superficie de melamina requerida deseada, curándose por
radicales libres en vez de polimerización por condensación. Aunque
este último problema técnicamente podría evitarse con la utilización
de un agente conector o "lámina de unión" según se enseña en
la patente US nº 6.159.331 ("Chou"), que presenta tanto
funcionalidad de curado de resina de melamina como de poliéster
insaturado, tales materiales son difíciles de sintetizar y son
costosos, y como tales, es mejor evitarlos si es posible.
Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad
de un conjunto de material laminado decorativo resistente a la
humedad y dimensionalmente estable, y en particular, un chapado de
material laminado decorativo que pueda utilizarse cuando hay una
exposición repetida o prolongada a humedad o agua.
Además, chapados delgados de material laminado
decorativo convencionales, con un núcleo de papel kraft impregnado
con resina fenólica, por su naturaleza son bastante quebradizos y se
fracturan con facilidad. En el conjunto para pavimentos de Min, en
el que se une un material laminado de este tipo a un material de PVC
(que es relativamente blando y se deforma con facilidad), la
resistencia al impacto es muy escasa. De hecho, un ensayo de impacto
con bola del producto producido según Min da como resultado el
dentado instantáneo del sustrato y agrietado circunferencial
simultáneo del chapado de material laminado. Por tanto, también se
necesita un chapado de material laminado decorativo más resistente
al impacto y más tenaz.
Además, con los conjuntos de material laminado
decorativo tradicionales, era necesario adherir el chapado laminado
al sustrato mediante la utilización de un adhesivo. Sin embargo, tal
adhesivo añade costes y complejidad de fabricación del conjunto de
material laminado decorativo, requiriendo normalmente una etapa de
procesamiento independiente.
Por consiguiente, teniendo en cuenta lo expuesto
anteriormente, existe la necesidad de proporcionar un conjunto para
pavimento de material laminado decorativo con resistencia a la
humedad y estabilidad dimensional mejoradas, así como tenacidad,
resistencia al impacto y durabilidad mejoradas, que ofrezca una
amplia variedad de elección de diseño al arquitecto y al
consumidor, y que reduzca el coste y la complejidad del conjunto.
Hasta ahora no se ha proporcionado un material laminado decorativo
de este tipo.
Las necesidades mencionadas anteriormente se
cumplen mediante un conjunto de material laminado decorativo que
presenta un conjunto de capa superior de material laminado
decorativo. Este conjunto de capa superior incluye, en relación de
superposición descendente, una capa decorativa y una capa de núcleo
que incluye PETG. Preferentemente, el conjunto de capa superior
también incluye una capa de recubrimiento resistente al desgaste
encima de la capa decorativa, y el PETG de la capa de núcleo está en
la forma de lámina. Los conjuntos de material laminado decorativo
de la presente invención pueden formarse uniendo la capa decorativa
y la capa de núcleo de PETG directamente al sustrato resistente al
agua sin la utilización de un adhesivo, en una única operación.
Sorprendentemente, se ha descubierto que el PETG no sólo se une
notablemente bien a la capa decorativa tratada con resina de
melamina, sino que simultáneamente se une extremadamente bien a un
sustrato de tablero de fibrocemento o tablero de material compuesto
de PVC cargado. Como tal, puede emplearse ventajosamente una
operación de prensado de una sola etapa, y pueden evitarse los
costes de material, mano de obra y equipo para la aplicación de
adhesivo al sustrato (y/o la capa superior), y la posterior
operación de unión. Los conjuntos de material laminado decorativo
de la presente invención pueden utilizarse para una variedad de
fines, incluyendo aplicaciones de pavimento. Cuando se utiliza la
presente invención para aplicaciones de pavimento, se prefiere que
la capa de recubrimiento presente cualidades de resistencia al
desgaste mejoradas y que el sustrato resistente al agua comprenda
PVC o tablero de fibrocemento.
La figura 1 es una vista parcial en alzado,
explosionada, en sección transversal de los componentes de un
material laminado decorativo de alta presión convencional.
La figura 2 es una vista parcial en alzado,
explosionada, en sección transversal de los componentes del material
laminado decorativo de alta presión según la presente
invención.
La figura 2A es una vista parcial en alzado,
explosionada, en sección transversal de otra forma de realización
del material laminado decorativo de alta presión según la presente
invención.
La figura 3 es una vista parcial en alzado, en
sección transversal del conjunto para pavimento de material
laminado decorativo según la presente invención.
La figura 3A es una vista parcial en alzado, en
sección transversal del conjunto para pavimento de material
laminado decorativo según la presente invención, con la utilización
de una capa de adhesivo.
La figura 4 es una vista parcial en alzado, en
sección transversal de otra forma de realización del material
laminado decorativo según la presente invención, que muestra un
sustrato de dos capas.
Aunque la presente invención puede comprender
formas de realización en diversas formas, en los siguientes dibujos
se muestra, y a continuación se describirá, una forma de realización
preferida actualmente, en el entendimiento de que la presente
descripción ha de considerarse como un ejemplo de la invención, y no
pretende limitar la invención a la forma de realización específica
ilustrada.
La figura 1 muestra un material 10 laminado
decorativo de alta presión convencional que presenta, en relación
de superposición descendente, una lámina de recubrimiento cargada
con material abrasivo 12 impregnada con resina de melamina, una
lámina de impresión decorativa 14 impregnada con resina de melamina
(o alternativamente, sin tratar), y una o más capas de láminas de
núcleo de papel kraft de calidad de saturación 16 impregnadas con
resina fenólica unidos y consolidados en un artículo 10 de material
laminado decorativo unitario mediante el procedimiento de prensado
a alta presión descrito anteriormente.
Haciendo referencia a la figura 2, se muestra la
composición de la parte 20 de material laminado decorativo de una
forma de realización preferida de la presente invención, que
incluye, en relación de superposición descendente, una lámina de
recubrimiento cargada con material abrasivo 22 impregnada con resina
de melamina, una lámina de impresión decorativa 24 impregnada con
resina de melamina y una capa de núcleo 26 que comprende por lo
menos una lámina de poli(tereftalato de etilenglicol)
("PETG"). Se entenderá que la capa de núcleo 26 también puede
comprender una pluralidad de láminas de PETG, que se componen todas
de la misma calidad o una variedad de calidades. Además, aunque se
prefieren láminas de PETG, podría utilizarse PETG en otras formas
(es decir, en una forma fibrosa) con la presente invención.
PETG es una clase nueva de materiales
poliméricos termoplásticos que ha desarrollado recientemente Eastman
Chemical Company, que pueden extruirse como película o láminas
continuas. La patente US nº 5.643.666, de Eckart, et al.
describe la composición química de los copoliésteres de PETG como
poliésteres de poli(tereftalato de etileno) modificados con
unidades de repetición de ciclohexanodimetanol, siendo el
ciclohexanodimetanol cualquiera de los isómero 1,3- ó 1,4-, cis- o
trans- (o mezclas de los mismos). Los monómeros de ácido
dicarboxílico principales son ácido tereftálico o tereftalato de
dimetilo, aunque también pueden incluirse cantidades menores de
otros ácidos dicarboxílicos (o sus ésteres) y dioles en la
formulación. Según la terminología de Eastman Chemical Company,
cuando la proporción molar del componente de etilenglicol es mayor
que la del componente de ciclohexanodimetanol, el polímero
resultante se denomina como PETG. A la inversa, con
ciclohexanodimetanol en exceso, es decir, su proporción molar
supera la del etilenglicol, los productos de reacción poliméricos
(junto con ácido tereftálico o su éster dimetílico) se denominan
PCTG (poli(tereftalato de
ciclohexanodimetil-glicol)). En esencia, los
polímeros de PCTG son meramente formas ricas en ciclohexanodimetanol
de PETG. Ciertos copoliésteres de PCTG, tal como PCTG 5445 de
Eastman Chemical, también son útiles en la práctica de la presente
invención, o bien solos o bien en combinación con láminas de PETG u
otros materiales, y por simplicidad, se incluyen en la definición
más amplia de PETG empleada en la presente memoria. Por
consiguiente, se entenderá que el término "PETG" tal como se
utiliza en la presente memoria y en las reivindicaciones incluye
PETG y derivados del mismo, incluyendo PCTG. Además, tal como
apreciarán los expertos en la materia, también puede utilizarse
cualquier otro material similar a PETG como la capa de núcleo 26.
Por ejemplo, otros modificadores de poliéster diol de PET (es
decir, distintos a ciclohexanodimetanol) podrían crear posiblemente
una nueva clase de copoliésteres de PETG con propiedades similares
al PETG actual, que también pueden ser útiles en la práctica de la
presente invención. A continuación, se tratan otros materiales que
podrían utilizarse para la capa de núcleo.
Las láminas de copoliéster de PETG de Eckart,
et al. son similares al vidrio en transparencia y adecuadas
para su utilización en aplicaciones de acristalamiento decorativas.
A temperatura ambiente, las láminas de PETG son extremadamente
tenaces y elásticas, similares a materiales de policarbonato,
mientras que bajo presión a temperaturas elevadas en el orden de
las utilizadas para la fabricación de HPDL convencional, se
ablandan, funden y fluyen. No se ha establecido el intervalo
completo de proporciones molares de monómero de ciclohexanodimetanol
"glicol" y etilenglicol utilizadas para la polimerización,
junto con el ácido tereftálico o tereftalato de dimetilo, de
diversos polímeros de PETG (o PCTG) que serían útiles en la práctica
de la presente invención. A medida que aumenta la proporción molar
de cualquier monómero de glicol, es decir, la mezcla se vuelve cada
vez más rica en etilenglicol, o en el otro sentido, cada vez más
rica en ciclohexanodimetanol, las temperaturas de reblandecimiento
y las temperaturas de fusión de los polímeros de PETG (o PCTG)
resultantes tienden a aumentar en ambos sentidos. En un extremo
terminal del intervalo, está el poli(tereftalato de etileno)
convencional ("PET", utilizado comúnmente en botellas de
plástico), el producto de la reacción de polimerización en estado
fundido de ácido tereftálico o tereftalato de dimetilo y sólo
etilenglicol como el monómero de glicol, es decir sin funcionalidad
de ciclohexanodimetanol presente en el polímero, que presenta una
temperatura de fusión comprendida entre aproximadamente 250 y
260ºC. En el otro extremo terminal del intervalo está el
poli(tereftalato de ciclohexanodimetilo) (denominado
"PCT"), el producto de la reacción de polimerización en estado
fundido de ácido tereftálico (o su éster dimetílico) y sólo
ciclohexanodimetanol como el monómero de glicol, es decir sin
funcionalidad de etilenglicol presente en el polímero, que presenta
una temperatura de fusión incluso superior a aproximadamente
280-290ºC. Ambos polímeros de "glicol puro", es
decir PET y PCT, son más cristalinos que los polímeros de PETG (y
PCTG) de glicol mixto intermedios, que son de naturaleza amorfa. Sin
embargo, el tratamiento térmico tras la polimerización del primer
tipo, por ejemplo, enfriamiento brusco o nueva fusión en presencia
de un agente de nucleación organometálico, podría aumentar su
naturaleza amorfa y reducir sus temperaturas de fusión lo
suficiente para hacer que sean útiles también en la práctica de la
presente invención. Aunque PETG (y por inferencia, las versiones de
PTCG del mismo) está disponible en varias calidades y espesores que
pueden utilizarse para la presente invención, se prefiere utilizar
Eastar PETG Copolyester 6763, que está disponible de Eastman
Chemical Company.
Tal como se contempló originalmente, los
problemas previstos con PETG fueron si PETG, que es un poliéster
saturado lineal, se uniría por sí mismo a los materiales de
superficie impregnados de resina de melamina (es decir, papeles de
color sólido o impresión decorativos y recubrimiento tratados con
resina de melamina), o se comportaría más como una lámina
separadora de BOPP (que no se pega a resinas de melamina ni
fenólicas). Además, en el último caso, se cuestionó si un agente
conector o lámina de unión del tipo dado a conocer por Chou
(patente US nº 6.159.331), con por lo menos cierto "carácter"
de poliéster, aunque insaturado, podría ser útil para facilitar la
unión entre los dos polímeros disimilares.
Sin embargo, de manera sorprendente después de
prensar la película de PETG junto con papeles de color sólido o
impresión decorativos y recubrimiento tratados con resina de
melamina de HPDL convencionales, la película de PETG presentaba una
fuerza de unión extremadamente buena tal como mostraba al pasar
(después de la unión a un sustrato adecuado) tanto un ensayo de
empapado con agua a 50ºC durante 7 días como el ensayo de
resistencia a la quemadura de cigarrillo real, sin que fuese
evidente formación de ampollas ni otra deslaminación de la capa de
superficie decorativa/núcleo de PETG. También se descubrió que la
película de PETG también se uniría notablemente bien a una lámina
de impresión decorativa sin tratar, "en bruto" (bajo un
recubrimiento rico en resina) con resultados similares a los de la
lámina de impresión tratada con resina de melamina. Sin embargo,
para la mejor resistencia a la humedad, se prefiere utilizar una
lámina de impresión tratada, en la práctica de la presente
invención.
El conjunto de material laminado decorativo y el
procedimiento para su fabricación tal como se contemplaba
originariamente implicaba unir un material laminado decorativo de
alta presión de núcleo de PETG, acabado en la superficie con resina
de melamina así formado con un adhesivo adecuado a un sustrato
adecuado tal como tablero de material compuesto de PVC cargado (o
alternativamente tablero de fibrocemento). De forma sorprendente,
sin embargo, se descubrió después que los componentes de superficie
impregnados con resina de melamina, la lámina de núcleo de PETG y
un tablero de material compuesto de "vinilo" de PVC, sin una
capa de adhesivo diferenciada entre estos dos últimos materiales,
podrían presionarse juntos en condiciones controladas para formar
una masa de conjunto de material laminado decorativo unitario, con
excelente unión tanto de la superficie de melamina como del
sustrato de PVC al núcleo de PETG como muestra el que pase un ensayo
de empapado con agua a 50ºC durante 7 días sin que sea evidente la
formación de ampollas ni otra forma de deslaminación en ninguna
superficie de contacto de PETG. Este segundo descubrimiento
sorprendente (siendo el primero que PETG se une a la superficie de
resina de melamina) de que PETG se unirá directamente a un tablero
de material compuesto de PVC (y también un tablero de fibrocemento)
también simplifica significativamente el procedimiento para la
producción de los conjuntos de material laminado decorativo
deseados, y permite un procedimiento de una sola etapa, que utiliza
preferentemente una prensa de laminación de lecho plano,
multiabertura para hacerlo.
Se entenderá que además de que la capa de núcleo
26 se componga únicamente por una sola capa o capas múltiples de
PETG, la capa de núcleo 26 puede comprender además una capa 27 de
tela o estera de fibra polimérica, de vidrio o de carbono, tejida o
no tejida (u otro material) intercalada entre dos o más láminas de
PETG, tal como se muestra en la figura 2A. En una configuración de
este tipo, la capa de tela o estera de fibra polimérica, de vidrio
o de carbono, tejida o no tejida se "sellaría" sustancialmente
mediante las capas de PETG, haciendo de este modo que la capa
sellada sea resistente al agua. Esta estructura intercalada
conferiría características estructurales adicionales a la capa de
núcleo 26.
Debe entenderse además que otros materiales
poliméricos, particularmente películas poliméricas (para su
facilidad de procesamiento), podrían utilizarse como capa de núcleo
26 para térmicamente fundir y unir los componentes de superficie
impregnados con resina de melamina al sustrato de elección. Un
material de este tipo es un terpolímero acrílico patentado con
nombre comercial película acrílica "Korad" (0,002 pulgadas de
espesor, código 39030) fabricado por Polymer Extruded Products,
Inc., que se compone de poli(metacrilato de metilo) y otros
dos acrilatos no identificados. La fuerza de unión entre la capa
decorativa tratada con resina de melamina y el sustrato de vinilo
de PVC cargado, tal como se evalúa mediante un ensayo de empapado
con agua a 50ºC durante 7 días, fue muy buena. La falta de espesor
con tal material puede compensarse con un espesor adicional del
sustrato para mantener el espesor global deseado del conjunto de
material laminado decorativo. Sin embargo, aunque la unión es
aceptable con la utilización de un material de este tipo, se pierden
las ventajas de una capa intermedia de núcleo de tipo PETG
relativamente gruesa y tenaz, particularmente en lo que respecta a
una resistencia al impacto mejorada. Como tal, el PETG es el
material de núcleo preferido, aunque pueden emplearse otros
polímeros termoplásticos y termoendurecibles dentro del alcance de
la presente invención.
Con respecto a la capa de recubrimiento 22,
aunque se prefiere que la capa de recubrimiento 22 sea resistente
al agua, debe observarse que la capa de recubrimiento puede
comprender una lámina de recubrimiento simple sin propiedades
resistentes al agua mejoradas. Además, tal como se describió
anteriormente, es posible que las partículas abrasivas puedan
revestirse o dispersarse en la capa decorativa 24. En dicha
configuración, la capa de recubrimiento no sería necesaria para la
práctica de la presente invención.
La figura 3 también muestra el conjunto de
material laminado decorativo de la presente invención, por lo
general designado como 30, en el que, en relación de superposición
descendente, la capa de recubrimiento 22, la capa decorativa 24 y
la capa de núcleo 26 de la presente invención están unidas
directamente a un sustrato 34 resistente a la humedad adecuado. La
expresión "unidas directamente" tal como se utiliza en la
presente memoria significa sin la utilización de una capa de
adhesivo adicional. Sin embargo, la ausencia de la expresión unidas
directamente no debe interpretarse que significa que esté
necesariamente presente una capa de adhesivo. Las capas se unen
preferentemente entre sí y se consolidan en un conjunto 30 de
material laminado decorativo unitario mediante un procedimiento de
prensado modificado en una prensa de lecho plano multiabertura
convencional en una sola etapa de procedimiento, en el que se
emplean ventajosamente una temperatura y presión menores que las que
se utilizan normalmente para fabricar un material laminado
decorativo de alta presión convencional, para controlar la fusión y
el flujo de la capa de PETG, así como la deformación o la fusión del
sustrato de PVC cargado, tal como se describirá en detalle en los
ejemplos expuestos a continuación. Sin embargo, debe observarse que
los expertos en la materia apreciarán que los artículos de la
presente invención también podrían producirse utilizando
procedimientos para material laminado continuo o material laminado
decorativo de baja presión, de una sola abertura. Además, se
entenderá que puede utilizarse cualquier acabado de superficie de
material laminado junto con la presente invención. Sin embargo, a
temperaturas de curado por prensado, con una lámina de PETG blanda,
plegable directamente bajo la superficie del material laminado
decorativo, y un tablero de material compuesto de PVC compresible
bajo la misma, una construcción de paquete de prensado y material
laminado de este tipo es adecuada de manera ideal para la
texturización con gofrado relativamente profundo y, particularmente,
el gofrado alineado, por ejemplo, un conjunto de material laminado
decorativo con diseño de baldosas gofradas alineadas, con
superficies de baldosa rugosas y líneas de lechada hundidas
adyacentes a las mismas, que pueden utilizarse ventajosamente para
aplicaciones de pavimentos. En un procedimiento de este tipo, los
propios materiales compresibles actúan como amortiguación interna
para minimizar zonas de alta presión localizadas y evitar la
transferencia de defectos y el "ensombrecimiento" en materiales
laminados adyacentes en el paquete. El grado o la profundidad del
gofrado está restringido principalmente por el límite de
alargamiento o deformación de los papeles de superficie impregnados
con resina de melamina; por tanto, además de una resistencia al
impacto mejorada, la capacidad de formación es otro motivo por el
que se prefiere utilizar una resina de superficie de melamina
altamente plastificada.
Preferentemente, el sustrato 34 resistente a la
humedad es una lámina de PVC cargada o tablero de fibrocemento. Sin
embargo, tal como apreciará un experto en la materia, puede
utilizarse cualquier material de sustrato resistente a la humedad
para el sustrato 34 en la práctica de la presente invención. Debe
apreciarse que la expresión "sustrato resistente a la humedad"
tal como se utiliza esa expresión en la presente memoria implica
que el material será dimensionalmente estable, y no crece ni se
hincha significativamente con cualquier exposición prolongada o
repetida a, y absorción de, humedad o agua. No implica que el
material de sustrato sea necesariamente impermeable e impenetrable
al agua. Además, aunque se prefiere un sustrato resistente a la
humedad para la práctica de la presente invención, es posible que
puedan utilizarse otros sustratos, tales como HDF, MDF, tablero de
partículas, etc., pero con la advertencia de que un conjunto de este
tipo no sería adecuado para condiciones mojadas o húmedas debido a
los problemas mencionados anteriormente con tales otros
sustratos.
Más preferentemente, el sustrato 34 será
adecuado para el mecanizado con herramientas convencionales (es
decir, sierras, fresadoras, espigadoras y similares), y ser
relativamente económico. Por ejemplo, las láminas o tableros que se
componen de diversos materiales compuestos de base inorgánica,
poliméricos vírgenes o reciclados, pueden emplearse todos para
obtener los resultados deseados.
Sin embargo, tal como se mencionó anteriormente,
dos materiales de sustrato en particular se consideran útiles y
preferidos para la presente invención debido a sus propiedades
mecánicas respectivas. Concretamente, estos dos materiales son un
material compuesto de poli(cloruro de vinilo) (PVC) cargado y
un tablero de cemento reforzado con fibras inorgánicas (IRCB),
denominado comúnmente en la industria como tablero de
fibrocemento.
El tablero de material compuesto de PVC
normalmente está altamente cargado con materiales inorgánicos tales
como talco en polvo fino (silicato de magnesio) y/o carbonato de
calcio. Es relativamente blando, y presenta buenas características
mecánicas y de insonorización al caminar sobre el mismo. Como tal,
es un sustrato ideal para su utilización en la práctica de la
presente invención para aplicaciones residenciales húmedas, tales
como sótanos y baños, y para pavimentos comerciales de carga ligera
y media en oficinas y similares. Un material compuesto de sustrato
similar que también se ha encontrado que es útil en la práctica de
la presente invención es una lámina de PVC cargada, que se compone
en parte de virutas de PVC recicladas y/o vírgenes fusionadas
incrustadas en un sustrato de material compuesto de PVC cargado, al
que el fabricante ha aplicado un revestimiento de resina de
poliuretano para sellar la superficie (que posteriormente se une al
núcleo de PETG en la práctica de la presente invención), y con una
capa de refuerzo de "fieltro" a base de papel, que tiende a
mejorar la unión a un adhesivo para pavimento adecuado para su
utilización con subpavimentos de madera u hormigón.
Aunque la figura 3 representa el sustrato 34
resistente a la humedad de la presente invención como una única
lámina homogénea, particularmente para un sustrato de vinilo de PVC
cargado, podrían utilizarse ventajosamente dos o más capas 38, 40
más delgadas para mejorar ciertas propiedades del conjunto de
material laminado decorativo, tal como se muestra en la figura 4.
Por ejemplo, podría situarse una lámina de vinilo 38 más dura, menos
plastificada y más altamente cargada, adyacente al núcleo de PETG
para reducir la compresibilidad de la superficie del conjunto de
material laminado decorativo y mejorar adicionalmente su resistencia
al impacto, y a la inversa, podría utilizarse una lámina de vinilo
40 más compresible, más blanda, más altamente plastificada y menos
cargada en el lado posterior del conjunto de material laminado
decorativo para mejorar su adaptación a las irregularidades en la
superficie de subpavimento (particularmente, hormigón) a la que se
une. Se ha encontrado que múltiples capas de material de lámina de
vinilo de PVC cargada pueden fundirse y unirse entre sí en
condiciones de prensado similares a las detalladas en el ejemplo 2
a continuación. También puede utilizarse un material de unión
polimérico separado, tal como la película acrílica Korad descrita
anteriormente, para efectuar la unión entre sí de dos o más capas
de láminas de vinilo de PVC cargadas similares o disimilares.
A la inversa que un material compuesto de PVC,
el tablero de fibrocemento es muy duro y no se puede comprimir y,
como tal, es muy adecuado para su utilización como el sustrato en la
práctica de la presente invención para aplicaciones de pavimentos
comerciales de carga pesada (es decir, donde se colocan objetos
pesados estacionarios sobre un pavimento (y que sólo se mueven
periódicamente) o rodados sobre un pavimento, o donde la deformación
permanente podría ser problemática, tales como grandes almacenes
con pedestales de mostrador pesados y vestíbulos de hoteles). El
tablero de fibrocemento ha reemplazado ahora al tablero de
amianto-cemento (CAB) en la industria debido a
preocupaciones de que pueda ser carcinógena la utilización de este
último, y está compuesto de fibras minerales con cemento Portland
como aglutinante, producido en diversas calidades con o sin pequeñas
cantidades de poli(acetato de vinilo)/poli(alcohol
vinílico) parcialmente hidrolizado, o un látex acrílico, como
modificadores para mejorar su fuerza de unión interna.
Antes de la llegada de pavimentos de material
laminado decorativo, los materiales laminados decorativos de alta
presión retardadores del fuego, con un núcleo de papel kraft
impregnado con resina fenólica convencional por lo demás
(normalmente HGF y VGF de calidades retardadora del fuego de NEMA)
históricamente se han unido a tablero de
amianto-cemento, y después a tablero de
fibrocemento. Dicha unión se realizó normalmente con adhesivos a
base de resina fenólica/resorcinol de dos partes de lndspec (antes
Koppers) Penacolite G1149A/G1131B o G1124A/G1124B, para producir
conjuntos de panel resistentes al fuego que cumplen con las normas
Coast Guard de los Estados Unidos, y Clase I o Clase A (ensayos de
túnel ASTM E-84 o UL723, respectivamente). Este
producto fue particularmente útil para aplicaciones de mampara y
otras rigurosas de la marina. De forma sorprendente, se ha
descubierto que la parte de material laminado decorativo de la
presente invención, que comprende la superficie impregnada con
resina de melamina y el núcleo de PETG no se quema con facilidad, y
genera poco humo, sugiriendo que cuando se une directamente a
tablero de fibrocemento, los conjuntos para pavimento de material
laminado decorativo de la presente invención pueden ser
particularmente útiles en aplicaciones en donde hay códigos para
incendios muy estrictos en vigor (es decir, pasillos en edificios de
apartamentos en ciudades principales). Tales conjuntos también
pueden utilizarse para paneles de paredes y techos.
Debe observarse que aunque la forma de
realización preferida de la invención une directamente la superficie
de papel/resina de melamina y el núcleo de PETG al sustrato
mediante la utilización de la capa de PETG, no obstante, está
dentro del alcance de la presente invención que puede utilizarse una
capa de adhesivo para unir el papel de superficie/resina de
melamina y el núcleo de PETG al sustrato, tal como se muestra en la
figura 3A. Con respecto a la capa de adhesivo 36 utilizada para unir
el núcleo de PETG al sustrato, puede utilizarse cualquier sistema
de adhesivo que sea resistente a la humedad y al agua y que presente
una afinidad por PETG (así como el material de sustrato). Pero, se
prefiere que una capa de adhesivo 36 de este tipo también forme una
película continua cuando se aplique y sea rígida cuando se fragüe y
se cure.
Muchos de dichos sistemas de adhesivo cumplen
con estas propiedades. Tal como se mencionó anteriormente, el
adhesivo Penacolite a base de resina fenólica/resorcinol es útil, en
particular junto con tablero de fibrocemento para aplicaciones
comerciales de trabajo pesado y resistentes al fuego. Otro sistema
de adhesivo que se ha utilizado ventajosamente para unir el
material laminado decorativo de núcleo de PETG de la presente
invención tanto a sustratos de PVC cargados como de tablero de
fibrocemento es Daubond
DC-8855A/DC-8855B de Daubert
Chemical Company, una resina epoxídica de dos partes, que presenta
la ventaja de poder utilizarse en una operación de prensado en
frío. Este adhesivo muestra resistencia al agua y fuerza de unión
extremadamente buenas, aún cuando la parte posterior de PETG del
material laminado decorativo no está lijada (lo que se prefiere en
la presente invención cuando se utiliza un adhesivo), con la
condición de que se utilice BOPP como la lámina separadora durante
el prensado, de modo que no ocurra contaminación del agente de
desprendimiento de la parte posterior de PETG, lo que interferiría
con la unión. A la inversa, ejemplos de adhesivos y
"pegamentos" que no se recomiendan incluyen adhesivos de
"contacto" a base de neopreno, elastoméricos, emulsiones de
poli(acetato de vinilo) (PVAc), poli(alcohol
vinílico) (PVA), urea-formaldehído (UF), pegamentos
de caseína u otros de base animal, debido a su resistencia a la
humedad, resistencia mecánica o propiedades fungiestáticas
escasas.
Se describirán en detalle formas de realización
preferidas de la presente invención en los siguientes ejemplos, en
los que debe apreciarse que el alcance de la presente invención no
se limita de ninguna forma por la descripción de las formas de
realización preferidas expuestas en la presente memoria. Los
siguientes ejemplos específicos se proporcionan para ilustrar
aspectos adicionales y ventajas únicas de la presente invención, y
se pondrán de manifiesto otras características y formas de
realización para los expertos en la materia. Los ejemplos se
exponen únicamente a título ilustrativo, y no deben interpretarse
como limitaciones del alcance de la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó una resina de
melamina-formaldehído mediante procedimientos
normales con los que están familiarizados los expertos en la
materia, con una razón molar de formaldehído/melamina de 1,4/1, y se
hizo reaccionar conjuntamente con un 7% de diciandiamida basado en
sólidos de melamina y formaldehído, en una disolución acuosa al 50%
a 92ºC. A continuación, se preparó la siguiente combinación de
resina con esta resina de melamina plastificada, siendo todas las
partes, partes en peso:
- 69,0 partes de resina de melamina
- 4,6 partes de polietilenglicol de PM 600 (Union Carbide Carbowax 600)
- 5,7 partes de resina de melamina parcialmente metilada Cymel 385 (CyTec Industries)
- 20,5 partes de agua
- 0,1 partes de agente de desprendimiento MoldWiz INT-1E-11S (Axel Plastics)
- 0,1 partes de disolución de catalizador de ácido p-toluensulfónico Cycat 4040 (CyTec Industries)
- 100,0 partes en total.
\vskip1.000000\baselineskip
Los expertos en la materia apreciarán que se
pueden utilizar otros compuestos aldehídicos y de amino
polifuncionales para preparar la resina de base, y otros polímeros
termoendurecibles, tales como poliésteres o componentes acrílicos,
pueden ser útiles como la resina de superficie para ciertas
aplicaciones. Sin embargo, para la práctica de la presente
invención, se prefiere la utilización de una resina de
melamina-formaldehído.
El recubrimiento cargado de material abrasivo,
transparente de Mead Corporation (código 85062), con un peso de
aproximadamente 55,34 g/m^{2} (34 libras por resma), se trató con
la combinación de resina anterior a un contenido en resina de
aproximadamente el 64-66%, y un contenido en
componentes volátiles de aproximadamente el 6-8%.
El recubrimiento abrasivo se dimensiona con suficientes partículas
de alúmina de diámetro suficiente para dar como resultado una
velocidad de abrasión Taber de 12.000 ciclos (procedimiento de
ensayo de resistencia a la humedad de NEMA LD
3-3.13 1995). El contenido en resina se define como
la diferencia entre el peso tratado del papel y el peso en bruto
inicial del papel, dividido entre el peso tratado del papel y
expresado como un porcentaje, y el contenido en componentes
volátiles se define como la diferencia entre el peso tratado del
papel y el peso tratado en seco esencial del papel, dividido entre
el peso tratado del papel y expresado como un porcentaje.
De manera similar, un papel decorativo impreso
con un peso básico de aproximadamente 105,79 g/m^{2} (65 libras
por resma), se trató a un contenido en resina de aproximadamente el
39-41% y un contenido en componentes volátiles de
aproximadamente el 6-8% con la misma combinación de
resina. El papel impreso presentaba sobre su superficie superior un
diseño impreso por rotograbado que simula baldosas de cerámica de
múltiples colores rodeadas por líneas de lechada cementosa en un
patrón de ajedrez, siendo dichas baldosas de aproximadamente
263,525 mm^{2} (11-5/8 pulgadas cuadradas) con
líneas de lechada de aproximadamente 9,525 mm (3/8 de pulgada) de
ancho en la dirección longitudinal de la banda, líneas de lechada de
aproximadamente 1 pulgada de ancho en la dirección transversal de
la banda, y líneas de lechada de aproximadamente 12,7 mm (1/2
pulgada) de ancho a lo largo de ambos bordes de la banda de
aproximadamente 1,2152 m (4 pies) de ancho nominal (la banda
transversal más amplia y líneas de lechada de borde necesarias para
adaptarse a posteriores pérdidas de corte con anchura de sierra y
recorte secundario).
Después se ensambló un paquete de prensa sobre
una bandeja portadora con los siguientes materiales en relación de
superposición ascendente: 6 capas de "amortiguador" de papel
kraft sin tratar, una placa fenólica de doble cara con una textura
rugosa aleatoria, 1 capa de película de BOPP, 1 capa de papel
texturizante/de desprendimiento LC-53 de lvex
Corporation (lado revestido hacia arriba), 1 capa de recubrimiento
tratada, 1 capa de impresión tratada (lado impreso hacia abajo), 1
lámina de PETG de 0,508 mm (0,020 pulgadas) de espesor (con su
película protectora retirada del lado inferior y retenida sobre el
lado superior), 1 capa de película de BOPP, 1 lámina de PETG de
0,508 mm (0,020 pulgadas) de espesor (con su película protectora
retirada del lado superior y retenida en el lado inferior), 1 capa
de impresión tratada (lado impreso hacia arriba), 1 capa de
recubrimiento tratada, 1 capa de papel texturizante/de
desprendimiento LC-53 (lado revestido hacia abajo),
1 capa de película de BOPP y luego otra placa texturizada fenólica,
completando así la acumulación de un doblete de materiales
laminados. La acumulación continuó en la misma secuencia hasta que
el paquete de prensa completado, con 6 capas de amortiguador de
papel kraft sin tratar sobre la parte superior, contenía un total de
4 placas texturizadas fenólicas con 3 dobletes (pares) de
materiales laminados intercalados entre los mismos. La calidad de
lámina de PETG utilizada fue Eastar PETG Copolyester 6763 de
Eastman Chemical Company.
El paquete de prensa así ensamblado se cargó en
una prensa de lecho plano de alta presión, que luego se cerró y se
presurizó hasta una presión específica de aproximadamente 1.100
psig. El paquete de prensa, así configurado, se calentó entonces
hasta una temperatura comprendida entre 125ºC y 127ºC en
aproximadamente 20 minutos, y se mantuvo a esa temperatura durante
un periodo comprendido entre 25 y 30 minutos antes de enfriarse con
rapidez hasta casi temperatura ambiente en aproximadamente 20
minutos, después de lo cual se liberó presión de la prensa, se
abrió la prensa y se retiró el paquete de prensa. Aunque, tal como
reconocerán los expertos en la materia, pueden utilizarse otros
tipos de equipo de generación más nuevos para producir materiales
laminados decorativos de alta presión (y baja presión), por ejemplo
una prensa de doble cinta continua, una prensa de lecho plano de
"ciclo corto" con abertura individual o restringida, o una
prensa de lecho plano de "descarga en caliente" isotérmica,
una prensa multiabertura convencional sigue siendo el tipo más
utilizado en la técnica, y el más adecuado para la práctica de la
presente invención.
Debe enfatizarse que la temperatura superior del
paquete de prensa con la calidad de PETG utilizada y a la presión
de prensa preferida mencionada, es crítica en cuanto a que por
debajo de aproximadamente 125ºC el PETG no se ablanda ni fluye
apropiadamente, y por encima de aproximadamente 127ºC se funde y
exuda en exceso de la prensa. La utilización de otras calidades de
PETG puede requerir condiciones diferentes de temperatura y presión
para resultados óptimos. Las placas texturizadas fenólicas se
retiraron posteriormente de manera secuencial para su
reutilización, los dobletes de materiales laminados se recuperaron y
luego se separaron en láminas individuales de material laminado. Se
eliminó la película protectora de las partes posteriores de los
materiales laminados, y después se recortaron sus bordes sin nada de
lijado en la parte superior. Los materiales laminados resultantes
obtenidos de este modo eran de aproximadamente 0,79375 mm (1/32 de
pulgada) de espesor.
Posteriormente, se prepararon conjuntos de panel
al unir los materiales laminados de núcleo de PETG de la presente
invención así preparados a láminas de PVC cargadas de 2,38125 mm
(3/32 de pulgada) de espesor, utilizando el sistema de adhesivo
Daubond DC-8855 identificado previamente a una
velocidad de extensión de aproximadamente 0,14649 kg/m^{2} (0,03
pulgadas por pie cuadrado), y después prensando los conjuntos
preparados, apilados orientados hacia arriba y entrelazados con
película de BOPP, con 6 capas de parte superior e inferior de
amortiguador de papel kraft en bruto, en una prensa hidráulica de
lecho plano de baja presión. La unión se vio afectada por el
prensado en frío de los conjuntos de panel a una presión especifica
de aproximadamente 40 psig durante aproximadamente 12 horas. Los
conjuntos de panel de material laminado decorativo prensados finales
eran de aproximadamente 3,175 mm (1/8 de pulgada) de espesor.
Los conjuntos de material laminado decorativo
mejorados de la presente invención, así preparados mediante el
procedimiento descrito en detalle anteriormente, luego se cortaron
aproximadamente de manera transversal a través de los centros de
las líneas de lechada de 25,4 mm (1 pulgada) de ancho, y a
continuación se recortaron con cuidado los "tablones" de
baldosa de 0,3048 por 1,2192 m (1 pie por 4 pies) nominales (cada
uno conteniendo cuatro baldosas cuadradas) en los bordes dejando
líneas de lechada periféricas de 4,7625 mm (3/16 de pulgada) de
ancho, con un corte posterior de 5 grados del sustrato de vinilo
para asegurar juntas a tope limpias. Finalmente, los tablones de
baldosas preparados de este modo se instalaron sobre un pavimento de
ensayo de cemento, para evaluar los efectos del "mundo real" a
largo plazo de desgaste, daño y humedad, utilizando el adhesivo MD
919 Vinyl Back Flooring de Macklanburg-Duncan,
adecuado para su utilización con subpavimentos de hormigón y a base
de madera, en la manera prescrita utilizando una paleta con una
velocidad de expansión de alrededor de 3.681 m^{-1} (150 pies
cuadrados por galón). La instalación de pavimento final se componía
de baldosas cuadradas rodeadas por líneas de lechada de 9,525 mm
(3/8 de pulgada) de ancho sobre centros de 304,8 mm (12
pulgadas).
Se realizaron ensayos de resistencia al impacto
comparativos de una muestra del pavimento de conjunto de material
laminado decorativo anterior preparado según la presente invención,
y otros productos de pavimento seleccionados, todos unidos a
baldosas de hormigón para patios y sometidos a ensayo según el
procedimiento de ensayo de resistencia al impacto de bola LD
3-3.8 1995 de NEMA, excepto por el hecho de que se
reemplazó el sustrato de tablero de partículas de densidad media de
19,05 mm (3/4 de pulgada) de ancho, 720,83 kg/m^{3} (45 libras por
pie cúbico) con una losa de hormigón, con los siguientes resultados
tal como se muestra en la tabla III a continuación:
El recubrimiento de alto desgaste cargado de
material abrasivo de Mead tratado con la combinación de resina de
melamina plastificada preferida detallada y utilizada en el ejemplo
1 anterior, correspondiente a la utilizada para la muestra 4 de la
tabla III, también se utilizó para todos los conjuntos de material
laminado decorativo preparados en el presente ejemplo 2. Se
trataron papeles de impresión o bien con la resina de melamina
modificada con diciandiamida pura (MF), correspondiente a la
muestra 3 del ejemplo 1 anterior, o bien con una combinación de
resina de
melamina-formaldehído/urea-formaldehído
(MF/UF) patentada suministrada por Duynea Overlays, Inc. de Tacoma,
Washington. El Eastar PETG Copolyester 6763 de 0,508 mm (0,020
pulgadas) de espesor de Eastman Chemical Company se utilizó
exclusivamente para todos los conjuntos de material laminado
decorativo del presente ejemplo, en el que el recubrimiento tratado
con resina de melamina plastificada, el papel decorativo de
impresión tratado y la parte de material laminado de núcleo de PETG
se unieron a un material compuesto de PVC cargado, o
alternativamente, un sustrato de tablero de fibrocemento en una sola
operación de prensado.
Se ensambló un paquete de prensa de
1,2152-3,6576 m (4 pies x 12 pies) nominal sobre una
bandeja portadora con los siguientes materiales en relación de
superposición ascendente: 4 capas de "amortiguador" de papel
kraft sin tratar de 70,656 g/m^{2} (115 libras/resma), un conjunto
de material laminado decorativo orientado hacia arriba (con el
papel texturizante y el material de superficie encima, una placa de
prensa de acero inoxidable (AISI 410 SS con un acabado liso en
ambos lados), un conjunto de material laminado decorativo orientado
hacia abajo (con el papel texturizante contra la placa de prensa, 4
capas de amortiguador de 70,656 g/m^{2} (115 libras/resma), un
conjunto de material laminado decorativo orientado hacia arriba,
otra placa de prensa de acero inoxidable, un conjunto de material
laminado decorativo orientado hacia abajo y finalmente 4 capas de
amortiguador de 70,656 g/m^{2} (115 libras/resma) encima, en el
que cada conjunto de material laminado decorativo consistía, en
relación de superposición ascendente (para los conjuntos que están
orientados hacia arriba, e inversa para los que están orientados
hacia abajo), en 1 capa de película de BOPP, un tablero de material
compuesto de PVC de 2,38125 mm (3/32 de pulgada) de espesor, 1
lámina de PETG (con su película protectora retirada de ambos
lados), 1 capa de impresión tratada (lado impreso orientado hacia
arriba), 1 capa de recubrimiento tratado (con el lado rico en
material abrasivo orientado hacia abajo hacia la impresión) y 1 capa
de papel texturizante LC-28 (de Ivex Inc., lado de
desprendimiento orientado hacia el recubrimiento). Como tal, el
paquete de prensa se componía de dos placas de prensa y cuatro
conjuntos de material laminado decorativo (dos singletes exteriores
y un doblete interior). Se encontró que el amortiguador interno,
entre los conjuntos de material laminado decorativo centrales,
separaba eficazmente las dos láminas de láminas de vinilo cargadas
adyacentes de otro modo (excepto por dos capas delgadas de película
de BOPP), que tienden a comportarse como una lámina gruesa, y
sustancialmente reduce la tendencia del vinilo a deformarse y exudar
durante la operación de prensado.
Se prefiere la utilización de la película de
BOPP como separador entre las láminas de vinilo de PVC cargadas y
el amortiguador, en vez del papel separador o de desprendimiento
disponible comercialmente, puesto que no hay posibilidad de
contaminación del dorso expuesto de la lámina de vinilo con un
agente de desprendimiento tal como cera o silicona, que podría
interferir en la unión posterior del conjunto de material laminado
decorativo a un subpavimento. Los expertos en la materia
reconocerán que podrían utilizarse ventajosamente otras
configuraciones posteriores de prensa, como pueden utilizarse otros
tipos de placas de prensa, tal como se trató previamente. De este
modo, se ensamblaron varios paquetes de prensa.
Los paquetes de prensa así preparados se
cargaron entonces en una prensa de lecho plano de alta presión
convencional, que luego se cerró y se presurizó hasta una presión
específica de 450-500 psig. Los paquetes de prensa,
así configurados, se calentaron entonces hasta una temperatura de
curado superior de material laminado de 139ºC, que se mantuvo
durante un periodo de tiempo antes de enfriarse con rapidez los
materiales laminados hasta menos de 40ºC. Se tardó 25 minutos en
calentar los materiales laminados exteriores hasta 139ºC, que se
mantuvo durante 12 minutos antes del enfriamiento, y se tardó 21
minutos en alcanzar 40ºC. Simultáneamente, se tardó 26 minutos para
que los materiales laminados interiores alcanzaran los 138ºC, y 6
minutos más para alcanzar 139ºC, que se mantuvo durante 5 minutos
antes del enfriamiento, y se tardó 29 minutos en alcanzar 40ºC,
punto en el que se liberó la presión, se abrió la prensa y se
retiraron los paquetes de prensa. El tiempo de ciclo térmico total
fue de 66 minutos, gobernado por la transferencia de calor hasta los
materiales laminados centrales en los paquetes de prensa. En las
condiciones de temperatura superior y presión anteriores, la
exudación del PETG y el vinilo fue mínima, con un borde de papel
"flash" de 0-2 mm como máximo.
Debe enfatizarse de nuevo que es crítico
controlar la temperatura y presión del paquete de prensa, tal como
se describió anteriormente, para las calidades de PETG y materiales
de lámina de vinilo cargada empleados, para lograr los resultados
deseados de reblandecimiento y unión adecuados del PETG tanto a la
superficie de melamina como al núcleo de vinilo, sin un flujo y
compresión excesivos del PETG, y en particular de la lámina de
vinilo. Se encontró que sin superar una temperatura superior a 140ºC
(el tiempo a la temperatura superior no es crítico, aparte de que
afecta al curado de los componentes de superficie impregnados con
resina de melamina), y una presión específica de 500 psig, son
condiciones de procesamiento óptimas para los materiales
seleccionados. La mayor temperatura superior de ciclo de prensado
empleada en este caso, frente a la utilizada en el ejemplo 1
anterior, que permite un mayor curado de la superficie de resina de
melamina, se hace posible mediante la menor presión, que se
requiere a su vez para controlar la compresión y/o exudación del
sustrato de lámina de vinilo cargada. La utilización de otras
calidades de lámina de vinilo de PVC cargada o PETG puede requerir
diferentes condiciones de presión y temperatura para resultados
óptimos.
Se retiraron posteriormente de manera secuencial
las placas de prensa de acero inoxidable de los paquetes de prensa
para su reutilización, y se recuperaron los conjuntos de material
laminado decorativo. A continuación se recortaron sus bordes sin
nada de lijado en la parte superior. Los conjuntos de material
laminado decorativo resultantes así obtenidos eran de
aproximadamente 3,175 mm (1/8 de pulgada) de espesor. Se cortaron
con láminas de impresión de piedra similar a granito en baldosas
cuadradas de 381 por 381 mm (15 pulgadas por 15 pulgadas), mientras
que los que tenían con un diseño de imitación de madera se cortaron
en tablones de 127 mm (5 pulgadas) por 1.219,2 mm (48 pulgadas),
para instalaciones de pavimento de ensayo.
Se realizaron ensayos de resistencia al impacto
y de resistencia al empapado con agua a 50ºC comparativos del
pavimento de conjunto de material laminado decorativo preparado
según las formas de realización preferidas del ejemplo 1 (muestra
4), y de las formas de realización preferidas de este ejemplo de la
presente invención, en cuanto a condiciones de procesamiento
revisadas según se citaron anteriormente, de la misma manera que en
el ejemplo 1 (con el pavimento unido directamente a una losa de
hormigón para el ensayo de resistencia al impacto), con los
siguientes resultados tal como se muestra en la tabla IV a
continuación:
Los datos anteriores ilustran importantes formas
de realización preferidas de la presente invención. El pavimento
parece presentar una resistencia al impacto significativamente mejor
(508 mm; 20 pulgadas) con una lámina de material compuesto de
vinilo de PVC más altamente cargada, y por tanto, se prefiere una
lámina de este tipo en la práctica de la presente invención.
Adicionalmente, se prefiere una resina de melamina no modificada
con urea para la lámina de impresión (así como la lámina de
recubrimiento) en la práctica de la presente invención para obtener
la mejor resistencia al agua y la humedad para el pavimento así
producido.
Debe observarse que aunque se prefiere una
operación de prensado en una sola etapa cuando se une directamente
la capa de PETG a la capa de sustrato y la superficie de
papel/resina de melamina, está dentro del alcance de la invención
que puede utilizarse una operación de prensado de múltiples etapas.
Por ejemplo, podría ensamblarse en primer lugar un material
laminado de alta presión que comprende una lámina de recubrimiento,
una lámina decorativa y un núcleo de PETG y prensarse como primera
etapa, y luego, como segunda etapa, podría unirse directamente el
sustrato a este conjunto a través de una segunda operación de
prensado.
Además, tal como se observó anteriormente,
aunque se prefiere que el sustrato se una directamente a la capa de
núcleo de PETG, podría utilizarse un adhesivo para unir el sustrato
a la capa de núcleo de PETG, tal como se describió en detalle en el
ejemplo 1 anteriormente.
Aunque las formas de realización preferidas de
la presente invención utilizan una prensa hidráulica de lecho
plano, multiabertura de alta presión para producir o bien un
material laminado decorativo de alta presión de núcleo de PETG para
su posterior unión a un sustrato preferido, o bien alternativamente,
un conjunto de material laminado decorativo en el que los
componentes de superficie decorativos, el núcleo de PETG y un
sustrato preferido se unen todos directamente en una sola etapa de
prensado, debe reconocerse que son aplicables otros procedimientos
de laminación en la práctica de la presente invención.
Específicamente, el componente de material laminado decorativo de
núcleo de PETG de la presente invención, destinado a la unión
posterior por medio de un adhesivo a un sustrato adecuado, puede
producirse con un procedimiento de prensado de ciclo corto, de baja
presión si se emplean materiales de superficie tratados con resina
de melamina compatibles, y si también se proporcionan un material
separador adecuado tal como película de BOPP y un mecanismo de
bandeja portadora. También se prevé que todo el conjunto de
material laminado decorativo pueda producirse mediante un
procedimiento de este tipo en una sola operación, en el que en
relación de superposición ascendente sobre una bandeja portadora
adecuada se colocan BOPP, un sustrato adecuado tal como una lámina
de PVC, una lámina de PETG y los componentes de recubrimiento e
impresión decorativa, que se alimentan todos simultáneamente a la
prensa, con la posterior descarga en caliente. En cualquier caso,
la superficie de melamina decorativa o bien podría desprenderse
directamente de la placa de prensa superior fija (normalmente, con
grabado químico o granallado de acero inoxidable 410), o bien
alternativamente, podría emplearse una lámina texturizante/de
desprendimiento independiente si se desea por motivos estéticos,
aunque con un esfuerzo y gasto adicionales.
Adicionalmente, como otra forma de realización
de la presente invención, podría utilizarse ventajosamente un
procedimiento de prensado de doble cinta continua para producir el
componente de material laminado decorativo en forma de lámina o
rollo, en el que, en relación descendente de superposición, se
alimentan a la prensa bandas continuas de papel texturizante/de
desprendimiento (opcional), recubrimiento, papel de impresión
decorativo, una o más películas continuas de PETG y un material
separador adecuado tal como BOPP. El material laminado continuo,
tras salir de la prensa tras haber tenido lugar la consolidación y
el curado, se enfría con rapidez por medio de tambores de
enfriamiento, con recorte en los bordes y formación de láminas
opcional después de esto. El material laminado en láminas producido
de este modo podría unirse entonces, por medio de un adhesivo, a un
sustrato adecuado utilizando un procedimiento de prensado en frío o
en caliente convencional, en el que el prensado en frío puede
incluir dejar simplemente que los conjuntos pegados curen en una
pila en lugar de utilizar realmente una prensa de baja presión. A
la inversa, podría alimentarse fuera de línea una banda continua de
material laminado decorativo continuo, desde una forma de rollo, a
una segunda prensa continua de doble cinta, junto con láminas
diferenciadas de un sustrato adecuado con imprimación previa con un
adhesivo sobre su cara superior, por ejemplo, alimentado desde un
extensor de pegamento continuo, junto con una película continua de
un material separador tal como BOPP por debajo (que podría volver a
enrollarse y reutilizarse posteriormente). Preferentemente, dicha
segunda prensa continua, utilizada para la operación de unión,
podría estar en línea con la primera prensa de "laminación",
dando como resultado un procedimiento casi en una sola etapa.
Finalmente, también se prevé que todo el conjunto de material
laminado decorativo puede producirse en una única prensa continua,
en un único procedimiento "sin pegamento", que reduciría los
costes de equipo y simplificaría el procedimiento
considerablemente. En un procedimiento de este tipo, en relación
descendente de superposición, se alimentan a la prensa bandas
continuas de papel texturizante/de desprendimiento (opcional),
recubrimiento, papel de impresión decorativo, una o más películas
continuas de PETG, láminas diferenciadas de un sustrato preferido y
con un material separador adecuado tal como película de BOPP. Tras
la salida de la prensa, la "cadena" continua de paneles de
conjunto de material laminado decorativo así formados se recortarían
en los bordes en primer lugar, luego se separarían las láminas por
medio de una cuchilla de corte transversal de indexación, cizalla
rotativa o sierra, y finalmente se recortan los paneles
diferenciados en los extremos y se apilan. En un procedimiento de
este tipo, podría obviarse la necesidad de un separador de BOPP para
proteger la cinta inferior de la contaminación sólo si se calienta
la cinta superior para curar la superficie de melamina y fundir el
PETG, y se mantiene fría la cinta inferior (o incluso se enfría
mucho para evitar el calor radiante procedente de la cinta
superior), puesto que en este procedimiento propuesto, el PVC no se
ablandará y transferirá a la cinta inferior, y no hay adhesivo
implicado que pudiera gotear potencialmente sobre la cinta.
\newpage
Además, como otra forma de realización de la
presente invención, dependiendo de la naturaleza y las propiedades
del sustrato utilizado y de su espesor, los tablones y baldosas para
pavimentos así producidos podrían dotarse de una ranura y lengüeta,
u otro tratamiento de borde integral, o prepararse de otro modo para
aceptar un dispositivo de bloqueo mecánico independiente, como un
sistema de ebanistería. Además, también debe reconocerse que aunque
las formas de realización preferidas de la presente invención se
refieren principalmente a aplicaciones para pavimentos, y en
particular aplicaciones para pavimentos de zona húmeda o resistentes
al fuego, los artículos así producidos también son útiles para
aplicaciones de pavimento más mundanas, así como otras aplicaciones
en las que los conjuntos de panel de material laminado decorativo
encuentran utilización y son deseables.
La descripción anterior de una forma de
realización preferida de la invención se ha proporcionado a título
ilustrativo y descriptivo, y no pretende ser exhaustiva ni limitar
la invención a la forma precisa dada a conocer. La descripción se
seleccionó para explicar de la mejor manera los principios de la
invención y su aplicación práctica, para permitir a otros expertos
en la materia utilizar de la mejor manera la invención en diversas
formas de realización y diversas modificaciones según sean adecuadas
para la utilización particular contemplada. Se pretende que el
alcance de la invención no esté limitado por la memoria, sino que
esté definido por las reivindicaciones expuestas a
continuación.
Claims (18)
1. Conjunto de material laminado decorativo, en
orden en la siguiente relación de superposición que comprende,
- (a)
- una capa superior de material laminado decorativo, en orden en una relación de superposición, que comprende,
- (i) una capa decorativa que comprende resina termoendurecible de melamina impregnada
- (ii) una capa de núcleo que comprende un material de PETG; y
- (b)
- un sustrato directamente unido a dicha capa superior de material laminado decorativo.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 1, en el que dicho material laminado
decorativo se selecciona de entre el grupo constituido por un
material laminado decorativo de alta presión, un material laminado
decorativo de baja presión o material laminado continuo.
3. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 1, en el que dicho PETG comprende por lo
menos una lámina de PETG.
4. Conjunto de material laminado decorativo
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha
capa de núcleo comprende además por lo menos una capa de una lámina
tejida o no tejida formada a partir de un material seleccionado de
entre el grupo constituido por fibra de vidrio, de carbono o
polimérica.
5. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 4, en el que dicha por lo menos una capa
está intercalada entre dos láminas de PETG.
6. Conjunto de material laminado decorativo
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
dicho material laminado decorativo comprende además una capa de
recubrimiento en la parte superior de dicha capa decorativa.
7. Material laminado decorativo según la
reivindicación 6, en el que dicha capa de recubrimiento incluye
partículas abrasivas.
8. Conjunto de material laminado decorativo
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
dicho sustrato es resistente al agua.
9. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 8, en el que dicho sustrato resistente al
agua comprende poli(cloruro de vinilo).
10. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 8, en el que dicho sustrato resistente al
agua comprende un tablero de cemento reforzado con fibra.
11. Conjunto de material laminado decorativo
según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que el
sustrato resistente al agua está unido directamente a dicha capa de
núcleo.
12. Conjunto de material laminado decorativo
según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que la capa
superior de material laminado decorativo comprende además una capa
resistente al desgaste.
13. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 12, en el que dicha capa resistente al
desgaste es una capa de recubrimiento encima de dicha capa
decorativa, incluyendo dicha capa de recubrimiento partículas
abrasivas.
14. Conjunto de material laminado decorativo
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
dicho sustrato comprende una primera lámina de poli(cloruro
de vinilo).
15. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 14, en el que dicho sustrato comprende
además una segunda lámina de poli(cloruro de vinilo) unida a
dicha primera lámina de poli(cloruro de vinilo).
16. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 15, en el que dichas primera y segunda
láminas de poli(cloruro de vinilo) comprenden un
poli(cloruro de vinilo) cargado.
17. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 16, en el que dicha segunda lámina de
poli(cloruro de vinilo) está menos cargada que la primera
lámina de poli(cloruro de vinilo).
18. Conjunto de material laminado decorativo
según la reivindicación 15, en el que dicha segunda lámina de
poli(cloruro de vinilo) está unida a dicha primera lámina de
poli(cloruro de vinilo) con un adhesivo.
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