ES2822345T3 - Procedimiento para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB con emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles (VOC) - Google Patents

Procedimiento para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB con emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles (VOC) Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la fabricacion de planchas de materia derivada de la madera OSB, en particular de planchas de materia derivada de la madera OSB con emision reducida de compuestos organicos volatiles (VOC), que comprende las etapas de: a) producir fibras de madera a partir de maderas adecuadas; b) tratar al menos una parte de las fibras de madera en agua a una temperatura de entre 50 °C y 100 °C durante un espacio de tiempo de 10 a 60 min; c) secar las fibras de madera tratadas en el agua; d) encolar las fibras de madera tratadas con agua y secadas y opcionalmente encolar con al menos un aglutinante fibras de madera no tratadas con agua; e) esparcir las fibras de madera encoladas sobre una cinta transportadora; y f) prensar las fibras de madera encoladas para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB con emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles (VOC)
La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB y a una línea de producción para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB.
Descripción
Planchas de virutas gruesas, también denominadas OSB (oriented strand boards), son planchas de materia derivada de la madera que se fabrican a partir de virutas largas (strands). Las planchas OSB se usan cada vez más en la construcción de casas de madera y casas prefabricadas, dado que las planchas OSB son ligeras y a pesar de ello cumplen los requerimientos estáticos establecidos para las planchas de construcción. Así se usan planchas OSB como planchas de construcción y como pared o revestimiento con tablas de techo o también en la zona del suelo. También se conocen planchas de materia derivada de la madera OSB que se preparan a partir de virutas de madera de gran formato y láminas de plástico termoplástico (documento CN 106272873 A).
La fabricación de las planchas OSB se realiza en un proceso de múltiples etapas, descascarillándose en primer lugar las virutas o fibras de rollos de madera descortezada, preferentemente maderas de coníferas, en dirección longitudinal mediante cuchillas giratorias. En el siguiente proceso de secado se reduce la humedad natural de las fibras a altas temperaturas. El grado de humedad de las fibras puede variar dependiendo del adhesivo usado, debiendo oscilar la humedad claramente por debajo del 10 %, para evitar grietas durante el prensado posterior. Dependiendo del adhesivo puede ser más favorable una humectación sobre fibras más bien húmedas o sobre fibras secas. Además debía estar presente durante el proceso de prensado a ser posible poca humedad en las fibras, para reducir en gran parte la presión de vapor producida durante el proceso de prensado, dado que, de lo contrario, ésta podría reventar la plancha bruta.
A continuación del secado de las fibras se introducen éstas en un dispositivo de encolado, en el que la cola o bien el adhesivo se aplica distribuido finamente sobre las virutas. Para el encolado se usan predominantemente PMDI (difenilmetanodiisocianato polimérico) o colas de MUPF (melamina-urea-fenol-formaldehído). Las colas pueden usarse en las planchas OSB también de manera mezclada. Se usan estas colas, dado que las planchas OSB se usan, tal como se ha mencionado anteriormente, con frecuencia para aplicaciones constructivas. Allí deben usarse colas estables frente al humedecimiento o bien frente a la humedad.
Tras el encolado se esparcen las fibras encoladas en aparatos esparcidores de manera alterna longitudinal o transversalmente a la dirección de producción, de modo que las fibras estén dispuestas de manera cruzada en al menos tres capas (capa de cubierta inferior - capa central - capa de cubierta superior). La dirección de esparcimiento de la capa de cubierta inferior y superior es a este respecto la misma, sin embargo se desvían de la dirección de esparcimiento de la capa central. También se diferencian las fibras usadas en la capa de cubierta y capa central una de otra. Así, las fibras usadas en las capas de cubierta son planas y las fibras usadas en la capa central son menos planas hasta forma de viruta. Habitualmente se conducen en la fabricación de las planchas OSB dos cordones de material: uno con fibras planas paras las posteriores capas de cubierta y uno con "virutas" para la capa central. De manera correspondiente pueden ser las fibras en la capa central cualitativamente peores, dado que la resistencia a la flexión se genera esencialmente mediante las capas de cubierta. Por tanto puede usarse también material fino, que se produce mediante el mecanizado con desprendimiento de virutas, en la capa central de planchas OSB. La distribución porcentual entre la capa central y de cubierta es al menos del 70 % con respecto al 30 %. A continuación del esparcimiento de las fibras se realiza un prensado continuo de las mismas con alta presión y alta temperatura de, por ejemplo, 200 a 250 °C.
Las planchas OSB disfrutan sobre todo, debido a su sostenibilidad, de popularidad cada vez mayor y de múltiple aplicación, por ejemplo como elemento de construcción en la construcción de casas o como encofrado en construcción de hormigón. Las propiedades higroscópicas inherentes de las materias derivadas de la madera repercuten negativamente, sin embargo, en algunas aplicaciones.
Especialmente con un uso de OSB en la zona interior se observa de manera crítica un escape de sustancias constitutivas de la madera. Esto es problemático en particular en el caso de las planchas OSB de madera de pino, dado que éstas muestran emisión especialmente alta de compuestos orgánicos volátiles.
En el transcurso de la fabricación de planchas de materia derivada de la madera y en particular de manera condicionada por el proceso de fabricación de las fibras de madera se producen o bien se liberan una pluralidad de compuestos orgánicos volátiles. A los compuestos orgánicos volátiles, también denominados VOC, pertenecen sustancias orgánicas volátiles que evaporan fácilmente o bien ya a temperaturas más bajas, tal como por ejemplo temperatura ambiente, se encuentran como gas.
Los compuestos orgánicos volátiles (VOC) están presentes o bien ya en el material de madera y se emiten durante el procesamiento de ésta o se forman según el conocimiento actual por la degradación de ácidos grasos insaturados, que son a su vez productos de descomposición de la madera. Productos de conversión típicos, que se producen durante el mecanizado, son por ejemplo pentanal y hexanal, sin embargo también octanal, 2-octenal o 1-heptenal. En particular maderas de coníferas, a partir de la cuales se fabrican predominantemente planchas OSB, contienen grandes cantidades de resina y grasas, que conducen a la formación de compuestos de terpeno orgánicos volátiles y aldehídos. VOC, tal como los aldehídos mencionados, pueden producirse o bien liberarse sin embargo también con el uso de determinados adhesivos para la fabricación de las materias derivadas de la madera.
La emisión de sustancias constitutivas en planchas de material OSB, por tanto, es sobre todo crítica, ya que este material se usa en parte predominante no revestido. Debido a ello pueden evaporarse sin impedimento las sustancias constitutivas. Además se usan las planchas OSB con frecuencia para el revestimiento/revestimiento con tablas de grandes superficies, de lo que resulta en la mayoría de los casos una alta carga espacial (m2 de OSB/m3 de aire ambiente). Esto conduce adicionalmente a una concentración de determinadas sustancias en el aire ambiente.
Para solucionar el problema de la emisión de VOC, se han descrito en el pasado distintos planteamientos.
Así se intentó en el pasado reducir las emisiones de los aldehídos mediante la adición de agentes de reducción. Sin embargo, muchos de estos agentes de reducción contenían azufre, lo que conducía a emisiones indeseadas de dióxido de azufre durante la producción de planchas y en el uso posterior.
También se probó la adición de carbón activo, sin embargo no es satisfactoria tecnológicamente y bajo aspectos de costes. Otro planteamiento es la extracción de materiales de madera, tal como harina de madera, con disolventes, por ejemplo disolventes que comprenden acetona, agua calentada, o agua mezclada con NaOH u otra sal (documento US 2009/0095694 A1).
La adición de agentes captadores de VOC a materias se realiza casi siempre según el proceso de secado de la fibras, dado que éstos o bien también la solicitación de la temperatura en la prensa se consideran el motivo desencadenante de la parte predominante de la emisión. La adición de los agentes captadores de VOC se realizó en forma líquida a través del sistema de encolado, se añadieron sólidos en distintos sitios del proceso (por ejemplo dispersión). Esto requería una instalación adicional de estaciones de dosificación, que debían garantizar una distribución homogénea.
La invención se basa ahora en el objetivo técnico de mejorar el procedimiento en sí conocido para la fabricación de planchas de materiales OSB en el sentido de fabricar de manera sencilla y segura planchas de materiales OSB con una emisión claramente reducida de compuestos orgánicos volátiles (VOC). A este respecto debía reducirse al menos la emisión de los terpenos. Cuando fuera posible, el proceso de fabricación debía modificarse tan poco como fuera posible y los costes no debían aumentar desproporcionadamente. Además debía incluir la solución una flexibilidad lo más grande posible. Finalmente deben considerarse de manera conjunta también aspectos ecológicos, es decir la solución no debía producir consumos de energía adicionales o no debían generar residuos adicionales.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante un procedimiento para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB con las características de la reivindicación 1, y una línea de producción adecuada para ello según la reivindicación 12.
De manera correspondiente se facilita un procedimiento para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB, en particular de planchas de materia derivada de la madera OSB con emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles (VOC), tratándose las fibras de madera usadas en agua con una temperatura entre 50 °C y 100 °C, preferentemente entre 60 °C y 90 °C, en particular preferentemente entre 70 y 90 °C.
De acuerdo con la invención se realiza el tratamiento de las fibras de madera con agua de manera que el tratamiento con agua de las fibras de madera se realice durante un espacio de tiempo de 10 a 60 min, preferentemente de 15 a 45 min, en particular preferentemente de 20 a 30 min.
Por consiguiente se exponen las fibras de madera a un tratamiento con agua caliente durante un espacio de tiempo predeterminado, dependiendo la duración del tratamiento de la temperatura del agua. Las fibras de madera tratadas con el agua caliente se introducen entonces de manera adicional o como alternativa a fibras de madera no tratadas en el proceso de fabricación de OSB conocido.
Adicionalmente pueden añadirse al agua aún coadyuvantes, que mejoran la solubilidad de los compuestos volátiles en agua caliente o bien conducen a una conversión química parcial o completa de los compuestos volátiles en no volátiles.
El tratamiento con agua caliente fomenta una reducción de compuestos orgánicos volátiles en las fibras de madera, dado que al menos aquellos compuestos que tienen una solubilidad en agua caliente se separan mediante el tratamiento y conducen en la OSB a una emisión reducida. El presente tratamiento con agua puede realizarse por ejemplo en el principio de contracorriente.
El presente tratamiento con agua de las fibras de madera se realiza en un dispositivo de tratamiento con agua separado. El tratamiento con agua se realiza fuera de un dispositivo de mecanizado con desprendimiento de virutas (por ejemplo dispositivo de mecanizado con desprendimiento de virutas de anillo de cuchillas o dispositivo de mecanizado con desprendimiento de virutas de disco) y por consiguiente no es parte del proceso de arranque de virutas o de trituración de maderas para la preparación de fibras de madera. Es esencial también que el tratamiento con agua pueda realizarse aún antes del secado de las fibras de madera.
En una forma de realización del presente procedimiento se realiza el tratamiento con agua de las fibras de madera de manera que las fibras de madera durante el tratamiento estén cubiertas completamente por el agua, preferentemente están sumergidas completamante en el agua.
En otra forma de realización del presente procedimiento se conducen las fibras de madera para el tratamiento con agua con al menos un dispositivo de transporte de manera continua a través del dispositivo que contiene el agua (recipiente, pila).
Preferentemente se descarga el agua tras pasar por las fibras de madera del dispositivo. El agua descargada del dispositivo presenta una demanda de oxígeno química de 300-100 mg/l, preferentemente de 500 a 700 mg/l y se considera por consiguiente cargada únicamente de manera moderada con compuestos orgánicos.
El agua descargada del dispositivo puede someterse a una etapa de purificación y tras la purificación puede reconducirse al dispositivo para el tratamiento con agua. Las etapas de purificación comprenden ventajosamente una filtración para la separación de sustancias en suspensión y partículas finas y/o una precipitación de partes constituyentes disueltas con el uso de agentes de precipitación adecuados.
Las fibras de madera usadas en cuestión pueden presentar una longitud entre 50 a 200 mm, preferentemente de 70 a 180 mm, en particular preferentemente de 90 a 150 mm; una anchura entre 5 y 50 mm, preferentemente de 10 a 30 mm, en particular preferentemente de 15 a 20 mm; y un espesor entre 0,1 y 2 mm, preferentemente entre 0,3 y 1,5 mm, en particular preferentemente entre 0,4 y 1 mm.
En una forma de realización presentan las fibras de madera, por ejemplo, una longitud entre 150 y 200 mm, una anchura entre 15 y 20 mm, un espesor entre 0,5 y 1 mm y una humedad de como máximo el 50 %.
El tratamiento con agua de las fibras de madera se realiza en un dispositivo (unidad de irrigación), que comprende los siguientes elementos o bien características:
- al menos un recipiente relleno con agua;
- al menos un dispositivo de transporte para el transporte de las fibras de madera a través del recipiente; y - al menos un dispositivo para la inmersión de las fibras de madera en el agua.
En una variante puede estar realizado el al menos un recipiente relleno con agua en forma de una pila de inmersión con al menos una entrada de agua y al menos una salida de agua. Tal como se ha expuesto anteriormente, puede reconducirse el agua de lavado tras la purificación (filtración, precipitación) de nuevo al recipiente de agua; es decir el agua se conduce en circuito en el presente dispositivo.
Las fibras OSB que van a lavarse se mueven por el recipiente de agua por medio de uno o varios rodillos de transporte. Preferentemente se usan tres o más rodillos de transporte dependiendo del tamaño del recipiente de agua y de la cantidad de las fibras OSB.
El volumen de la unidad de irrigación, en particular del recipiente de agua, puede ascender a entre 20 m3 y 100 m3, preferentemente entre 30 m3 y 80 m3, en particular preferentemente entre 50 m3 y 70 m3. En el caso de una producción de 1600 m3 de OSB al día, lo que significa aprox. 66 m3/h, y un tiempo de permanencia de aprox. 15 min se requiere por ejemplo un tamaño de pila de al menos 50 m3, suponiendo a este respecto el tratamiento completo de todas las fibras para la OSB. En el caso de que deban tratarse sólo las fibras DS o MS, se requiere de manera correspondiente menos volumen de la pila. El tamaño de la pila respeta también la "densidad aparente" de las fibras en agua.
El tiempo de permanencia de la fibra OSB en el recipiente con agua asciende a entre 10 y 30 min, preferentemente entre 15 y 20 min. Con una base supuesta de 20 m2 (longitud: 8 m, anchura: 2,5 m, altura: 2,5 m), correspondería un tiempo de permanencia de 15 min a una velocidad de aprox. 0,5 m/min.
Dado que el agua sirve como medio de transporte, se encuentra la velocidad de flujo del agua igualmente en de 0,2 a 1 m/min, preferentemente en aprox. 0,5 m/min.
El dispositivo para la inmersión de las fibras de madera en el agua puede estar configurado por ejemplo en forma de un sujetador, que garantice que las fibras de madera se encuentren completamente bajo agua.
La entrada y salida de la fibra OSB en el y fuera del recipiente con agua se realiza de manera adecuada a través de biseles que están previstos en un ángulo adecuado en el recipiente con agua.
Tras abandonar el dispositivo de tratamiento con agua, las fibras tratadas con agua presentan una temperatura de 50 a 70 °C. Con esta temperatura entran las fibras de madera procedentes del dispositivo de tratamiento con agua en una secadora (como parte de la línea de producción para planchas OSB), lo que conduce a un aumento de la potencia de la secadora. Con ello se aprovecha la energía que se usa para la separación de sustancias constitutivas de la madera entonces posteriormente para el proceso de secado. En un proceso normal se encuentra la temperatura de entrada de las fibras en las secadora a aprox. 25 °C.
El procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB con emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles (VOC) comprende las siguientes etapas:
a) producir fibras de madera a partir de maderas adecuadas;
b) tratar al menos una parte de las fibras de madera con agua de acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente;
c) secar las fibras de madera tratadas con agua;
d) encolar las fibras de madera tratadas con agua y secadas y opcionalmente encolar fibras de madera no tratadas con agua con al menos un aglutinante;
e) esparcir las fibras de madera encoladas sobre una cinta transportadora; y
f) prensar las fibras de madera encoladas para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB.
El presente procedimiento permite la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB usando fibras de madera tratadas con agua, que se introducen adicionalmente o como alternativa las fibras de madera no tratadas en un proceso de fabricación conocido. Una plancha de materia derivada de la madera OSB fabricada con el procedimiento de acuerdo con la invención que comprende fibras de madera tratadas con agua presenta una emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles, en particular de terpenos y aldehídos.
Mediante la facilitación del presente procedimiento resultan distintas ventajas. Así es posible una fabricación sencilla de las planchas de materia derivada de la madera OSB sin influencia esencial en la cadena de proceso habitual con emisión claramente reducida de compuestos orgánicos volátiles de la OSB. Adicionalmente puede reducirse la demanda de energía para el secado de las fibras de madera, dado que las fibras de madera presentan en la entrada en la secadora ya una temperatura elevada (por ejemplo de aprox. 50-70 °C); es decir el uso de energía realizado en el tratamiento con agua fomenta el proceso de secado.
La fabricación de OSB se modifica en el presente proceso en comparación con el procedimiento de preparación de OSB convencional en el sentido de que al menos una parte de las fibras usadas se tratan tras la fabricación aún antes del secado con agua. En el caso de las fibras puede tratarse de aquellas que están previstas para la capa de cubierta o central. Tras el tratamiento se alimentan las fibras al secado realizado de manera estandarizada. Esto se realiza, por ejemplo, inmediatamente antes del encolado, pudiéndose realizar una sustitución completa o también sólo una sustitución parcial de las fibras estándar.
En otra forma de realización del presente procedimiento se usan fibras de madera tratadas con agua o una mezcla de fibras de madera tratadas con agua y fibras de madera no tratadas con agua como capa central y/o capa de cubierta de la plancha de materia derivada de la madera OSB.
Según esto es posible, en una variante, una sustitución completa de las fibras de madera, usándose las fibras de madera tratadas con agua en la capa central y en una o las dos capas de cubierta o también en todas las capas.
En otra variante es posible formar únicamente la capa central de fibras de madera tratadas con agua y usar para una o las dos capas de cubierta fibras de madera no tratadas con agua. Dado que las fibras de madera tratadas con agua tienen un color más claro, puede ser correspondientemente ventajoso usar en la capa de cubierta fibras de madera tratadas con agua. Éstas proporcionan a la OSB, por consiguiente, un color más sugerente.
En aún otra variante se forman únicamente una o las dos capas de cubierta de fibras de madera tratadas con agua y para la capa central se usan fibras de madera secadas y no tratadas con agua.
En aún otra variante es concebible y posible usar para las capas central y de cubierta en cada caso una mezcla con proporción discrecional de fibras de madera tratadas con agua y fibras de madera no tratadas con agua. En un caso de este tipo puede comprender la mezcla entre el 10 y el 50 % en peso, preferentemente entre el 20 y el 30 % en peso de fibras de madera no tratadas o bien no tratadas con agua y entre el 50 y el 90 % en peso, preferentemente entre el 70 y el 80 % en peso de fibras de madera tratadas con agua.
En otra variante de realización, la etapa del tratamiento con agua de las fibras de madera puede realizarse de manera separada del proceso de fabricación de las planchas de materia derivada de la madera OSB. Según esto se realiza el tratamiento con agua en esta variante de realización del presente procedimiento fuera del proceso total o bien de la línea de proceso. Las fibras de madera se descargan en este sentido del proceso de fabricación y se introducen en el dispositivo de tratamiento con agua (por ejemplo pila de inmersión). A continuación pueden incorporarse las fibras de madera tratadas con agua, dado el caso tras un almacenamiento intermedio, por ejemplo, inmediatamente antes del encolado de nuevo en el proceso de fabricación convencional. Esto permite una alta flexibilidad en el procedimiento de fabricación.
El tratamiento con agua de las fibras de madera puede estar integrado, en aún otra variante de realización, en el proceso de fabricación de las planchas de materia derivada de la madera OSB, es decir, la etapa del tratamiento con agua está integrada en el proceso total o bien la línea de proceso y se realiza en línea.
En este caso puede realizarse el tratamiento con agua i) inmediatamente tras el mecanizado con desprendimiento de virutas y facilitación de las fibras de madera o ii) sólo tras la clasificación y separación de las fibras de madera de manera correspondiente al uso de las fibras de madera para la capa central o de cubierta. En el último caso puede realizarse un tratamiento con agua separado de las fibras de madera de manera correspondiente a los requerimientos para las fibras de madera usadas en la capa central y de cubierta.
En una variante más amplia del presente procedimiento se realiza el tratamiento con agua de las fibras de madera en al menos un dispositivo de tratamiento con agua, preferentemente en dos dispositivos de tratamiento con agua. El dispositivo de tratamiento con agua que va a usarse en cuestión puede encontrarse o bien funcionar como instalación discontinua o como instalación accionada de manera continua, prefiriéndose una instalación accionada de manera continua.
Tal como se ha mencionado ya anteriormente, el tratamiento con agua de fibras de madera usadas para la capa central y las capas de cubierta de la plancha de materia derivada de la madera OSB puede realizarse en cada caso por separado en al menos dos dispositivos de tratamiento con agua. Esto permite una adaptación del grado del tratamiento con agua de las fibras de madera tratadas con agua usadas en la capa central y/o de cubierta a las respectivas necesidades y deseos del cliente. Los dos dispositivos de tratamiento con agua usados están conectados o bien dispuestos en este caso preferentemente en paralelo.
La puesta en contacto de las fibras de madera con el al menos un aglutinante en la etapa d) se realiza preferentemente mediante pulverización o bien atomización del aglutinante sobre las fibras de madera. Así, muchas instalaciones de OSB trabajan con bobinas giratorias (tambores con encolado con atomizador). Un encolado con mezcladora también sería posible. A este respecto se mezclan las fibras en una mezcladora, mediante bucles giratorios, de manera íntima con la cola.
En una forma de realización del presente procedimiento se usa preferentemente un adhesivo de polímero como aglutinante, que se selecciona del grupo que contiene adhesivos de formaldehído, tal como adhesivo de resina de urea-formaldehído (UF) y/o adhesivo de resina de melamina-formaldehído (MF), adhesivos de poliuretano, adhesivos de resina epoxídica, adhesivos de poliéster. En el presente caso se prefiere el uso de un adhesivo de poliuretano, encontrándose el adhesivo de poliuretano a base de poliisocianatos aromáticos, en particular polidifenilmetanodiisocianato (PMDI), toluilendiisocianato (TDI) y/o difenilmetanodiisocianato (MDI), prefiriéndose especialmente PMDI.
En una variante del presente procedimiento se encolan las fibras de madera tratadas con agua y no tratadas con agua con una cantidad de aglutinante del 1,0 al 5,0 % en peso, preferentemente del 2 al 4 % en peso, en particular del 3 % en peso (con respecto a la cantidad total de las fibras de madera).
Igualmente es posible alimentar de manera conjunta o separada con el aglutinante a las fibras de madera al menos un retardante de la llama. El retardante de la llama puede añadirse normalmente en una cantidad entre el 1 y el 20 % en peso, preferentemente entre el 5 y el 15 % en peso, en particular preferentemente >10 % en peso, con respecto a la cantidad total de las fibras de madera. Los retardantes de la llama típicos se seleccionan del grupo que comprende fosfatos, sulfatos, boratos, en particular poli(fosfato de amonio), fosfato de tris(tri-bromo-neopentilo), borato de zinc o complejos de ácido bórico de alcoholes polihidroxilados.
Las fibras de manera (tratadas con agua y/o no tratadas con agua) encoladas se esparcen sobre una cinta transportadora con formación de una primera capa de cubierta a lo largo de la dirección de transporte, a continuación con formación de una capa central de manera transversal a la dirección de transporte y finalmente con formación de una segunda capa de cubierta a lo largo de la dirección de transporte.
Tras el esparcimiento se realiza el prensado de las fibras de madera encoladas a temperaturas entre 200 y 250 °C, preferentemente 220 y 230 °C para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB.
En una primera forma de realización preferente, el presente procedimiento para la fabricación de una plancha de materia derivada de la madera OSB con emisión de VOC reducida comprende las siguientes etapas:
- fabricar fibras de madera a partir de maderas adecuadas, en particular por medio de mecanizado con desprendimiento de virutas de maderas adecuadas,
- tratar las fibras de madera con agua con una temperatura entre 70 °C y 90 °C;
- secar las fibras de madera tratadas con agua;
- clasificar y separar las fibras de madera tratadas con agua en fibras de madera adecuadas para su uso como capa central y capa de cubierta;
- encolar las fibras de madera separadas;
- esparcir las fibras de madera tratadas con agua encoladas sobre una cinta transportadora en el orden de primera capa de cubierta inferior, capa central y segunda capa de cubierta superior; y
- prensar las fibras de madera encoladas para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB.
En una segunda forma de realización preferente, el presente procedimiento para la fabricación de una plancha de materia derivada de la madera OSB con emisión de VOC reducida comprende las siguientes etapas:
- fabricar fibras de madera a partir de maderas adecuadas, en particular por medio de mecanizado con desprendimiento de virutas de maderas adecuadas,
- clasificar y separar las fibras de madera en fibras de madera adecuadas para su uso como capa central y capa de cubierta;
- tratar las fibras de madera previstas para la capa central y/o las fibras de madera previstas para la(s) capa(s) de cubierta con agua con una temperatura entre 70 °C y 90 °C;
- secar las fibras de madera tratadas con agua;
- encolar las fibras de madera tratadas con agua separadas y encolar las fibras de madera no tratadas con agua; - esparcir las fibras de madera tratadas con agua encoladas y las fibras de madera no tratadas con agua sobre una cinta transportadora en el orden de primera capa de cubierta inferior, capa central y segunda capa de cubierta superior; y
- prensar las fibras de madera encoladas para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB.
De manera correspondiente, el presente procedimiento permite la fabricación de una plancha de materia derivada de la madera OSB con emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles (VOC), que comprende fibras de madera tratadas con agua.
La presente plancha de materia derivada de la madera OSB puede estar constituida a este respecto completamente por fibras de madera tratadas con agua o por una mezcla de fibras de madera tratadas con agua y no tratadas con agua. En una forma de realización están constituidas las dos capas de cubierta y la capa central de la OSB de fibras de madera tratadas con agua, en otra forma de realización están constituidas las dos capas de cubierta por fibras de madera no tratadas con agua y la capa central por fibras de madera tratadas con agua y en aún otra forma de realización están constituidas las dos capas de cubierta por fibras de madera tratadas con fibra y la capa central por fibras de madera no tratadas con agua.
La presente plancha de materia derivada de la madera OSB puede presentar una densidad aparente entre 300 y 1000 kg/m3, preferentemente entre 500 y 800 kg/m3, en particular preferentemente entre 500 y 650 kg/m3.
El espesor de la presente plancha de materia derivada de la madera OSB puede ascender a entre 5 y 50 mm, preferentemente a entre 10 y 40 mm, prefiriéndose en particular un espesor entre 15 y 25 mm.
La plancha de materia derivada de la madera OSB fabricada con el presente procedimiento presenta en particular una emisión reducida de aldehídos liberados durante la desintegración de la madera, en particular pentanal o hexanal, y/o terpenos, en particular careno y pineno.
La liberación de aldehídos se realiza durante el proceso de desprendimiento de virutas y un procesamiento acuoso unido a ello y purificación de las fibras de madera. A este respecto pueden formarse aldehídos específicos a partir de los módulos básicos de celulosa o hemicelulosa. Así se forma por ejemplo el aldehído furfural de mono- y disacáridos de la celulosa o bien hemicelulosa en condiciones ácidas y con acción de la temperatura, mientras que los aldehídos aromáticos pueden liberarse de lignina. Los aldehídos alifáticos (saturados e insaturados) se forman mediante la fragmentación de ácidos grasos con la participación de oxígeno.
Debido al uso de fibras de madera tratadas con agua se realiza una reducción de la emisión de aldehídos C2-C10, en particular preferentemente de acetaldehído, pentanal, hexanal o también furfural, así como una reducción de terpenos liberados, en particular monoterpenos C10 y sesquiterpenos C15, en particular preferentemente monoterpenos acíclicos o cíclicos en las planchas de materia derivada de la madera OSB.
Los terpenos acíclicos típicos son hidrocarburos terpénicos tal como mirceno, alcoholes terpénicos tal como gerianol, linalool, ipsinol y aldehídos terpénicos tal como citral. Los representantes típicos de los terpenos monocíclicos son p mentano, terpeninol, limoneno o carvona, y representantes típicos de los terpenos bicíclicos son carano, pinano, bornano, siendo importante en particular 3-careno y a-pineno. Los terpenos son partes constituyentes de las resinas píceas y están presentes por tanto especialmente en especies de árbol que contienen resina tal como pinos o píceas.
En particular, la fuerte reducción de los aldehídos (y también acetona) no era previsible de ninguna manera para el experto. Así si bien puede suponerse que durante el tratamiento con agua se deposita agua en los dobles enlaces de los ácidos grasos insaturados y puede evitarse así una formación de aldehído, sin embargo las adiciones de este tipo discurren habitualmente, debido a la baja electrofilia del agua sólo en presencia de ácidos minerales (ácido sulfúrico, ácido fosfórico, etc.) a temperaturas elevadas. Además no se conoce agua como buen agente de reducción.
El presente procedimiento se realiza en una línea de producción para la fabricación de una placa OSB y comprende los presentes elementos:
- al menos un dispositivo para la decorticación de especies de madera adecuadas;
- al menos un dispositivo de mecanizado con desprendimiento de virutas para el mecanizado con desprendimiento de virutas de las especies de madera descortezadas en fibras de madera;
- al menos un dispositivo descrito anteriormente para el tratamiento con agua de al menos una parte de las fibras de madera;
- al menos una secadora para el secado de las fibras de madera tratadas con agua;
- al menos un dispositivo para la clasificación y separación de las fibras de madera (tratadas con agua y no tratadas con agua);
- al menos un dispositivo para el encolado de las fibras de madera;
- al menos un dispositivo para el esparcimiento de las fibras de madera encoladas sobre una cinta transportadora, y
- al menos una prensa para el prensado de las fibras de madera esparcidas para dar OSB.
Tal como se ha mencionado ya anteriormente, puede estar diseñado el dispositivo de tratamiento con agua de manera continua. Para ello se colocan las fibras de madera sobre una cinta transportadora, que conduce las fibras de madera con una velocidad predeterminada a través del dispositivo de tratamiento con agua (por ejemplo en forma de un recipiente de inmersión). Durante el recorrido por el dispositivo de tratamiento con agua se sumergen las fibras de madera de manera uniforme en el agua caliente.
El dispositivo de tratamiento con agua puede estar previsto delante (aguas arriba) del dispositivo para la clasificación y separación de las fibras de madera. En este caso se exponen todas las fibras de madera a un tratamiento con agua.
Sin embargo es también posible que estén previstos dos dispositivos de tratamiento con agua detrás (aguas abajo) del dispositivo para la clasificación y separación de las fibras de madera. En este caso sirve un dispositivo de tratamiento con agua para el tratamiento con agua de las fibras de madera, que están previstas para la capa central, y el otro dispositivo de tratamiento con agua sirve para el tratamiento con agua de las fibras de madera, que están previstas para las capas de cubierta. Esto permite un tratamiento con agua opcional de las fibras de madera para la capa central o de las fibras de madera para las capas de cubierta.
La invención se explica en más detalle a continuación con referencia a la figura del dibujo en un ejemplo de realización. Muestran:
la figura 1 una representación esquemática de una forma de realización de un dispositivo para el tratamiento con agua de fibras de madera;
la figura 2 una representación esquemática de una primera forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación de planchas OSB, y
la figura 3 una representación esquemática de una segunda forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención.
La figura 1 muestra una variante de un dispositivo (unidad de irrigación) 10 para el tratamiento con agua de fibras de madera. El dispositivo comprende una pila de inmersión 11 rellena con agua con un dispositivo de transporte en forma de tres rodillos de transporte 12.
El presente dispositivo 10 permite un tratamiento con agua de las fibras aún antes del secado de las fibras en la secadora de tambor. A este respecto pueden tratarse todas o partes de las fibras que están previstas para la fabricación posterior de la OSB.
La pila de inmersión 11 presenta una entrada de agua 13 y una salida de agua 14. El agua descargada por la salida de agua 14 puede someterse en un dispositivo de purificación 15 a una etapa de purificación (tal como filtración o precipitación de impurezas), a este respecto puede calentarse al mismo tiempo y puede reconducirse a través de la entrada de agua 13 de nuevo a la pila de inmersión.
El uso de un sujetador 16 garantiza que las fibras de madera se encuentren completamente bajo agua y por consiguiente estén rodeadas completamente por agua.
La entrada y salida de la fibra OSB en el y fuera de la pila de inmersión 11 se realiza de manera adecuada a través de biseles 17, 18, que están previstos en un ángulo adecuado en la pila de inmersión 11. Las chapas perforadas permiten una separación del agua de las fibras.
La primera forma de realización mostrada en la figura 2 del procedimiento de acuerdo con la invención describe las etapas de procedimiento individuales que comienzan con la facilitación del producto de partida de madera hasta obtener la plancha de materia derivada de la madera OSB acabada.
De manera correspondiente se facilita en primer lugar en la etapa 1 material de partida de madera adecuado para la fabricación de las fibras de madera. Como material de partida de madera son adecuadas todas las maderas de coníferas, maderas de árboles frondosos o también mezclas de los mismos.
La decorticación (etapa 2) y el mecanizado con desprendimiento de virutas (etapa 3) del material de partida de madera se realiza dispositivos de mecanizado con desprendimiento de virutas adecuados para ello, pudiéndose controlar el tamaño de las fibras de madera de manera correspondiente. Tras la trituración y facilitación de las fibras de madera se someten éstas dado el caso a un proceso de secado previo, ajustándose una humedad del 5-10 % en relación a la humedad de partida de los recortes de madera (no mostrada).
En el caso de la forma de realización mostrada en la figura 2 se introducen las fibras de madera en un dispositivo de tratamiento con agua (etapa 4). El tratamiento con agua de las fibras de madera se realiza con agua caliente en un intervalo de temperatura entre 70 °C y 90 °C.
El agua de lavado producida a este respecto puede descargarse del proceso y tras una o varias etapas de purificación puede conducirse de nuevo al tratamiento de lavado y por consiguiente puede reciclarse.
Tras finalizar el tratamiento con agua, que dura en el presente caso aprox. 15-30 minutos, se secan las fibras de madera tratadas con agua (etapa 9), se clasifican y se separan (etapa 5).
Se realiza una separación en fibras de madera para su uso como capa central (etapa 6a) o como capa de cubierta (etapa 6b) con encolado respectivo.
Las fibras de madera tratadas con agua, encoladas se esparcen sobre una cinta transportadora en el orden de primera capa de cubierta inferior, capa central y segunda capa de cubierta superior (etapa 7) y a continuación se prensan para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB (etapa 8).
En la segunda forma de realización mostrada en la figura 3 se facilita en primer lugar el material de partida de madera en analogía a la figura 1 (etapa 1), se descorteza (etapa 2) y se mecaniza con desprendimiento de virutas (etapa 3). Las fibras de madera se someten dado el caso a un proceso de secado, ajustándose una humedad del 5-10 % en relación a la humedad de partida de las fibras de madera (etapa 3a).
A diferencia de la variante de realización de la figura 2 se realiza ya tras el secado opcional una separación en fibras de madera para su uso como capa central o como capa de cubierta (etapa 5).
A esto está conectado el tratamiento con agua de las fibras de madera previstas para la capa central (etapa 4a) y/o tratamiento con agua de las fibras de madera previstas para la(s) capa(s) de cubierta (etapa 4b) en un dispositivo de tratamiento con agua en cada caso adecuado. El tratamiento con agua de las fibras de madera se realiza en un intervalo de temperatura entre 70° y 90 °C.
Es también posible que únicamente las fibras de madera para la capa central estén sujetas a un tratamiento con agua, mientras que las fibras de madera para las capas de cubierta permanecían no tratadas.
Tras finalizar el tratamiento con agua, que dura en el presente caso aprox. 15-30 minutos, se secan las fibras de madera tratadas con agua (etapa 9a, 9b) y se encolan (etapas 6 a,b).
Las fibras de madera tratadas con agua, encoladas se esparcen sobre una cinta transportadora en el orden de primera capa de cubierta inferior, capa central y segunda capa de cubierta superior (etapa 7) y a continuación se prensan para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB (etapa 8).
En el mecanizado final se confecciona en cada caso de manera adecuada la plancha de materia derivada de la madera OSB obtenida.
Ejemplo de realización 1:
A partir de especies de coniferas se generan fibras (longitud: como máximo 200 mm, anchura: 20 mm, grosor: como máximo 1 mm, humedad: como máximo 50 %) y se tratan en un proceso que trabaja de manera continua con agua caliente a 90 °C. El tratamiento se realiza en un recipiente a través del cual se transportan las fibras lentamente. Mediante el sujetador se garantiza que las fibras se encuentren completamente bajo agua. La duración del tratamiento/tiempo de permanencia en la pila asciende a aprox. 15 min.
El agua que se encuentra en la pila se descarga continuamente del proceso y se libera mediante filtración de sustancias en suspensión y partículas finas. Además se precipitan las partes constituyentes disueltas y el agua se alimenta a continuación de nuevo al proceso. El agua descargada tenía a este respecto una CSB (demanda de oxígeno química) de 700 mg/l. Con ello ésta está cargada sólo de manera moderada con compuestos orgánicos y puede purificarse de manera relativamente fácil.
Después se secan las fibras en una secadora de tambor. La demanda de energía de la secadora de tambor se reduce a este respecto claramente, dado que las fibras en la entrada en la secadora tienen ya una temperatura de aprox.
70 °C. Entonces se encolan éstas en una bobina con PMDI (aprox. el 3 % en peso de cola en fibras absolutamente seco).
Las fibras encoladas se esparcen en una instalación de OSB como capa de cubierta y central. La distribución porcentual entre la capa central y de cubierta es al menos del 70 % con respecto al 30 %. Las fibras se prensan para dar planchas que tienen una densidad aparente de aprox. 570 kg/m3. Tras un tiempo de almacenamiento de aprox. una semana se sometió a prueba la plancha de ensayo junto con una plancha convencional en igual grosor en una microcámara para determinar la emisión de VOC.
Parámetros de cámara: Temperatura: 23 °C; humedad: 0 %; flujo de aire: 150 ml/min; cambio de aire: 188 / h; carga: 48,8 m2/m3; superficie de muestra: 0,003 m2; volumen de cámara: 48 ml.
Los valores de los parámetros más importantes de manera cuantitativa están representados en la siguiente tabla.
Figure imgf000010_0001
Tal como puede deducirse de la tabla, puede observarse una clara reducción de la emisión con los parámetros más importantes. Los valores se reducen aproximadamente a la mitad.
Ejemplo de realización 2:
A partir de especies de coníferas se generan fibras (longitud: como máximo 200 mm, anchura: 20 mm, grosor: como máximo 1 mm, humedad: como máximo 50 %) y se tratan en un proceso que trabaja de manera continua con agua caliente a 70 °C. El tratamiento se realiza en un recipiente a través del cual se transportan las fibras lentamente. Mediante el sujetador se garantiza que las fibras se encuentren completamente bajo agua. La duración del tratamiento/tiempo de permanencia en la pila asciende a aprox. 30 min.
El agua que se encuentra en la pila se descarga continuamente del proceso y se libera mediante filtración de sustancias en suspensión y partículas finas. Además se precipitan las partes constituyentes disueltas y el agua se alimenta a continuación de nuevo al proceso. El agua descargada tenía a este respecto una CSB (demanda de oxígeno química) de 545 mg/l. Con ello ésta está cargada sólo de manera moderada con compuestos orgánicos y puede purificarse de manera relativamente fácil.
Después se secan las fibras en una secadora de tambor. La demanda de energía de la secadora de tambor se reduce a este respecto claramente, dado que las fibras en la entrada en la secadora tienen ya una temperatura de aprox.
60 °C. Entonces se encolan éstas en una bobina con PMDI (aprox. el 3 % en peso de cola en fibras absolutamente seco).
Las fibras encoladas se esparcen en una instalación de OSB como capa de cubierta y central. La distribución porcentual entre la capa central y de cubierta es al menos del 70 % con respecto al 30 %. Las fibras se prensan para dar planchas que tienen una densidad aparente de aprox. 590 kg/m3. Tras un tiempo de almacenamiento de aprox. una semana se sometió a prueba la plancha de ensayo junto con una plancha convencional en igual grosor en una microcámara para determinar la emisión de VOC.
Parámetros de cámara: Temperatura: 23 °C; humedad: 0 %; flujo de aire: 150 ml/min; cambio de aire: 188 / h; carga: 48,8 m2/m3; superficie de muestra: 0,003 m2; volumen de cámara: 48 ml.
Los valores de los parámetros más importantes de manera cuantitativa están representados en la siguiente tabla.
Figure imgf000011_0001
Mediante el alargamiento de la duración de tratamiento con agua caliente puede observarse una clara reducción de los parámetros más importantes. Esto puede observarse especialmente en los terpenos. En el caso de éstos se reduce la emisión hasta el 95 %.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera OSB, en particular de planchas de materia derivada de la madera OSB con emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles (VOC), que comprende las etapas de:
a) producir fibras de madera a partir de maderas adecuadas;
b) tratar al menos una parte de las fibras de madera en agua a una temperatura de entre 50 °C y 100 °C durante un espacio de tiempo de 10 a 60 min;
c) secar las fibras de madera tratadas en el agua;
d) encolar las fibras de madera tratadas con agua y secadas y opcionalmente encolar con al menos un aglutinante fibras de madera no tratadas con agua;
e) esparcir las fibras de madera encoladas sobre una cinta transportadora; y
f) prensar las fibras de madera encoladas para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que las fibras de madera se tratan en agua con una temperatura de entre 60 °C y 90 °C, en particular preferentemente de entre 70 y 90 °C.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el tratamiento con agua de las fibras de madera se realiza durante un espacio de tiempo de 15 a 45 min, en particular preferentemente de 20 a 30 min.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las fibras de madera durante el tratamiento están cubiertas completamente por el agua, preferentemente están sumergidas completamante en el agua.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las fibras de madera para el tratamiento con agua se conducen en al menos un dispositivo de transporte de manera continua a través de un dispositivo que contiene el agua.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el agua tras pasar por las fibras de madera se descarga del dispositivo.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que el agua descargada del dispositivo se somete a una etapa de purificación y se reconduce al dispositivo.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se usan fibras de madera tratadas con agua o una mezcla de fibras de madera tratadas con agua y fibras de madera no tratadas con agua como capa central y/o capa de cubierta de la plancha de materia derivada de la madera OSB.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa del tratamiento con agua de las fibras de madera se realiza de manera separada del proceso de fabricación de las planchas OSB o está integrada en el proceso de fabricación de las planchas OSB.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las fibras de madera tratadas con agua y las no tratadas con agua se encolan con una cantidad de aglutinante del 1,0 al 5,0 % en peso, preferentemente del 2 al 4 % en peso, en particular del 3 % en peso (con respecto a la cantidad total de las fibras de madera).
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las fibras de madera encoladas se prensan a temperaturas de entre 200 y 250 °C, preferentemente de entre 220 y 230 °C para dar una plancha de materia derivada de la madera OSB.
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