ES2235822T3 - Material de refuerzo de multiples capas y procedimiento de coextrusion para preparar el mismo. - Google Patents
Material de refuerzo de multiples capas y procedimiento de coextrusion para preparar el mismo.Info
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Abstract
Material de refuerzo de múltiples capas que comprende al menos una primera capa, que consiste esencialmente en al menos un aglutinante polimérico y al menos una carga, y al menos una segunda capa que consiste esencialmente en al menos un aglutinante polimérico, en el que dicha carga es un copoliéster de poli(tereftalato de etileno) amorfo en una forma que está sustancialmente disuelta en dicho aglutinante polimérico, que es un copolímero de poli(épsilon- caprolactona) / poliuretano.
Description
Material de refuerzo de múltiples capas y
procedimiento de coextrusión para preparar el mismo.
La presente invención se refiere a un material de
refuerzo de múltiples capas y a un procedimiento de coextrusión para
preparar el mismo.
Es una práctica conocida utilizar materiales de
refuerzo en la industria del calzado.
En este sector, estos materiales se utilizan para
reforzar partes internas de un zapato tales como, por ejemplo,
partes en las inmediaciones del talón y/o la punta.
Los materiales mencionados anteriormente se
forman generalmente a partir de un aglutinante polimérico, que puede
opcionalmente acoplarse a un material de soporte, tal como fibras
tejidas o no tejidas o fibras tejidas de punto.
Sin embargo, estos materiales de refuerzo han de
tener, de manera ideal, las siguientes propiedades
fisicoquímicas:
- a)
- termoplásticos a una temperatura de entre 80ºC y 120ºC aproximadamente, es decir, han de tener una capacidad reversible para volverse plásticos por el efecto de una operación de calentamiento y endurecerse cuando se enfrían,
- b)
- rígidos, es decir que han de poder mantener su forma una vez que se deforman por calentamiento y luego se enfrían,
- c)
- elásticos, es decir que han de tener buena flexibilidad, y
- d)
- han de ser adhesivos cuando se calientan hasta una temperatura de entre 80ºC y 180ºC.
Por otra parte, se conocen materiales poliméricos
que tienen las propiedades mencionadas anteriormente. Por ejemplo,
éstos son poliésteres, poliuretanos y poliolefinas.
Ejemplos típicos de dichos poliésteres son las
policaprolactonas.
Ejemplos típicos de dichas poliolefinas son el
poli(acetato de vinilo) y copolímeros de etileno / acetato de
vinilo o de etileno / monómero acrílico.
Los materiales poliméricos cuyas propiedades
fisicoquímicas son las más adecuadas para el uso mencionado
anteriormente son las policaprolactonas.
Sin embargo, estos polímeros tienen el
inconveniente de ser muy caros.
Por tanto, para superar el inconveniente
mencionado anteriormente, los materiales de refuerzo recientes
incluyen la presencia de cargas para permitir la introducción de una
cantidad menor de aglutinante polimérico.
Ejemplos típicos de estas cargas son cargas de
tipo orgánico tales como plásticos, en particular plásticos
residuales, y cargas de tipo inorgánico opcionalmente recubiertas
con una capa de material plástico.
Ejemplos de cargas orgánicas son el
poli(cloruro de vinilo) (PVC), copolímeros de etileno y
copolímeros de estireno.
Ejemplos de cargas inorgánicas son el carbonato
de calcio, caolín, polvos de cuarzo, azúcar en polvo y
silicatos.
Se conoce un material de refuerzo cuyas
partículas de carga, durante el proceso de fusión, no requieren
disolverse en el material polimérico, sino que en su lugar pueden
permanecer en la forma de cuerpos esencialmente diferenciados. La
ventaja de éste es que sólo de esta manera podrían mantenerse las
propiedades de adhesión del material polimérico.
Sin embargo, los inventores de la presente
invención han observado que la presencia de una carga en una forma
no disuelta conduce a un material de refuerzo que tiene visiblemente
un aspecto no homogéneo y, por tanto, relativamente desagradable.
Esta propiedad lo hace así inadecuado para cualquier uso en el que
vaya a utilizarse un material de refuerzo a la vista, tal como por
ejemplo, en artículos de cuero o en equipaje.
En consecuencia, el problema tratado por la
presente invención es el de proporcionar un material de refuerzo
que, mientras mantiene las propiedades fisicoquímicas ilustradas
anteriormente, también tiene un aspecto homogéneo agradable y
también es barato.
Este problema se soluciona mediante un material
de refuerzo de múltiples capas que comprende al menos una primera
capa, que consiste esencialmente en al menos un aglutinante
polimérico y al menos una carga, y al menos una segunda capa que
consiste esencialmente en al menos un aglutinante polimérico, en el
que la carga es un copoliéster de poli(tereftalato de
etileno) amorfo y el aglutinante es un copolímero de
poli(épsilon-caprolactona) / poliuretano, tal como
se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Otro objeto de la presente invención es un
procedimiento de coextrusión para preparar este material de
refuerzo.
La expresión "que consiste esencialmente en"
significa que estas al menos primera y segunda capas del material de
refuerzo pueden comprender aditivos adicionales elegidos de los
utilizados normalmente en este campo, tal como se definirán con más
detalle a continuación en el presente documento.
El procedimiento para preparar el material de
refuerzo de múltiples capas según la invención comprende las etapas
de:
- a)
- cargar una primera prensa extrusora con una mezcla que comprende al menos el aglutinante polimérico en una cantidad de desde el 30% hasta el 80% en peso y al menos la carga en una cantidad de desde el 70% hasta el 20% en peso,
- b)
- cargar una segunda prensa extrusora con al menos el aglutinante polimérico,
- c)
- calentar dicha primera prensa extrusora hasta una temperatura tal como para fundir la mezcla de la etapa a),
- d)
- calentar dicha segunda prensa extrusora hasta una temperatura tal como para fundir la mezcla de la etapa b), y
- e)
- coextruir las masas obtenidas en las etapas c) y d), llevándose a cabo dicha etapa e) a una temperatura tal que dicha primera capa comprenda dicha carga en una forma sustancialmente disuelta en dicho aglutinante polimérico.
Dicho aglutinante polimérico es un copolímero de
poli(épsilon-caprolactona) / poliuretano formado a
partir de cadenas lineales de
poli(épsilon-caprolactona) unidas mediante grupos
uretano.
Dicho poliuretano-poliéster tiene
preferiblemente un peso molecular promedio en peso de entre 40.000 y
60.000, preferiblemente de aproximadamente 50.000.
Dicho aglutinante polimérico de dicha primera
capa es el mismo que dicho aglutinante polimérico de dicha segunda
capa.
La carga es copoliéster de
poli(tereftalato de etileno) amorfo.
Además, la carga puede estar en una forma nueva o
recuperada. En este último caso, puede secarse antes de su uso tal
como conoce el experto en la técnica.
De manera ventajosa, la mezcla de la etapa a)
comprende desde el 40% hasta el 60% en peso de aglutinante
polimérico y desde el 60% hasta el 40% en peso de carga.
La mezcla de la etapa a), y asimismo el
aglutinante polimérico en la etapa b), puede comprender además
aditivos convencionales, tales como por ejemplo, pigmentos,
estabilizadores, plastificantes, agentes antiestáticos y
coadyuvantes.
Preferiblemente, la etapa c) se lleva a cabo a
una temperatura de entre 180ºC y 300ºC, dependiendo de la carga
utilizada.
Preferiblemente, la etapa d) se lleva a cabo a
una temperatura de entre 150ºC y 200ºC.
Preferiblemente, la etapa e) se lleva a cabo a
una temperatura de entre 150ºC y 300ºC.
Si así se desea, la etapa e) de coextrusión puede
ir seguida por una etapa f) en la que dicho material de múltiples
capas se acopla a al menos un material de soporte, elegido
preferiblemente de fibras tejidas o no tejidas y fibras tejidas de
punto.
En una realización particular, el material de
refuerzo de la invención se intercala ente dos capas de dicho
material de soporte.
En general, la etapa e) y, si está presente, la
etapa f) van seguidas por una etapa g) de calandrado. Dicha etapa g)
de calandrado, llevada a cabo de una manera convencional, hace
posible obtener el espesor final deseado del material de refuerzo,
encerrar el material de soporte en la matriz polimérica y dar al
material de refuerzo final un aspecto liso y uniforme. Además, dicha
etapa g) de calandrado hace posible enfriar el material de refuerzo
y endurecer así el polímero termoplástico.
El espesor de dicho material de refuerzo es
normalmente de entre 0,4 mm y 2,5 mm.
El espesor preferido de dicha primera capa es de
entre 0,35 mm y 2,2 mm, mientras que el de dicha segunda capa es de
entre 0,05 mm y 0,15 mm.
Aparecerán características y ventajas adicionales
de la presente invención a partir de la siguiente descripción, dada
con fines indicativos y sin ninguna limitación, de varias de sus
realizaciones preferidas, con referencia a las figuras adjuntas, en
las que:
la figura 1 representa una vista esquemática en
sección transversal del aparato convencional para la producción del
material de refuerzo según la presente invención,
la figura 2 representa una vista en perspectiva
en sección transversal del material de refuerzo de tres capas de la
presente invención,
la figura 3 representa una vista en perspectiva
en sección transversal del material de refuerzo de dos capas de la
presente invención,
la figura 4 representa una vista en perspectiva
en sección transversal del material de refuerzo de tres capas, en el
que las dos capas externas se acoplan a un material de soporte,
y
la figura 5 representa una vista esquemática en
sección transversal del desviador de flujo utilizado en el aparato
de la figura 1.
La figura 1 muestra un aparato (10) de
coextrusión de tipo convencional, que comprende: (a) una primera
prensa (11a) extrusora y una segunda prensa (11b) extrusora, cada
una con una tolva (12) de carga, (b) una boquilla (13) de
coextrusión, (c) una calandria, no mostrada, para el acoplamiento,
alisado y enfriamiento. La boquilla (13) de coextrusión tiene un
desviador (14) de flujo mostrado en la figura 5.
La figura 2 muestra el material (100) de refuerzo
según la presente invención, que comprende dicha primera capa (1)
intercalada entre dichas segundas capas (2).
La figura 3 muestra el material (100) de refuerzo
según la presente invención, que comprende dicha primera capa (1) y
dicha segunda capa (2).
La figura 4 muestra el material de refuerzo de la
figura 2 acoplado a un material (3) de soporte.
La figura 5 muestra un desviador (14) de flujo
utilizado en el aparato de la figura 1, que permite que se deposite
el material (100) de refuerzo de la figura 2. Dicho desviador (14)
de flujo permite que el material (100) de refuerzo de la presente
invención se deposite en hasta tres capas. Específicamente, cuando
se desea depositar sólo dos capas, se bloquea una de las tres
salidas de dicho desviador (14) de flujo.
En una realización según la presente invención,
el material (100) de refuerzo de la figura 4 se prepara utilizando
el aparato de la figura 1, en el que se cargan los componentes que
formarán dicha primera capa (1) del material (100) de refuerzo, a
través de la tolva (12), en la primera prensa (11a) extrusora.
Simultáneamente, se cargan los componentes que
formarán dicha segunda capa (2) del material (100) de refuerzo, a
través de la tolva (12), en la segunda prensa (11b) extrusora.
Dicha primera y segunda prensas (11a, 11b)
extrusoras se calientan de modo que se fundan los componentes
presentes en ellas. Las masas fundidas así obtenidas se transportan
hasta la boquilla (13) de coextrusión, desde la que sale
continuamente el material (100) de múltiples capas. Al salir de la
boquilla (13) de coextrusión, el material que todavía está caliente,
se acopla al material (3) de soporte y se hace pasar a través de la
calandria para la etapa de acoplamiento, alisado y enfriamiento.
El material de refuerzo de la presente invención
tiene, por tanto, muchas ventajas sobre el material de refuerzo de
la técnica anterior.
Una primera ventaja consiste en el hecho de que
el material de refuerzo de la presente invención es un material de
múltiples capas. Esto hace posible obtener capas con diferentes
propiedades fisicoquímicas en vista de las propiedades deseadas del
material final.
Una segunda ventaja consiste en el hecho de que
el material de refuerzo de la presente invención tiene un aspecto
liso y uniforme y, por tanto, puede utilizarse también como un
material decorativo.
Una tercera ventaja consiste en el hecho de que
el material de refuerzo de la presente invención tiene:
- a)
- buena termoplasticidad, que le permite procesarse fácilmente,
- b)
- buena rigidez, que le permite mantener su forma,
- c)
- buena elasticidad, de modo que lo haga flexible, y
- d)
- buena adhesión.
Una cuarta ventaja consiste en el hecho de que el
procedimiento de coextrusión hace posible obtener el material de
refuerzo de la presente invención a un precio competitivo.
El ejemplo que sigue se facilita para ilustrar la
presente invención, sin embargo, sin limitarla de ninguna
manera.
50% en peso de gránulos de copolímero de
poli(épsilon-caprolactona) / poliuretano con un peso
molecular promedio en peso de aproximadamente 50.000 y un punto de
fusión de 65 \pm 2ºC, y 50% en peso de gránulos de copoliéster de
poli(tereftalato de etileno) amorfo.
100% en peso de gránulos de copolímero de
poli(épsilon-caprolactona) / poliuretano con un peso
molecular promedio en peso de aproximadamente 50.000 y un punto de
fusión de 65 \pm 2ºC.
Se utilizó una máquina de coextrusión de tipo
convencional.
Se cargaron las composiciones mencionadas
anteriormente, a través de una tolva, en dos prensas extrusoras
diferentes: una primera prensa extrusora para la composición de la
primera capa y una segunda prensa extrusora para la composición de
las dos segundas capas.
La prensa extrusora para la primera capa se
calentó hasta una temperatura máxima de aproximadamente 200ºC,
mientras que la prensa extrusora para las dos segundas capas se
calentó hasta una temperatura máxima de aproximadamente 180ºC.
Las masas fundidas así obtenidas se coextruyeron
a través de una boquilla de coextrusión a una temperatura de
aproximadamente 170ºC. Al salir de la boquilla de coextrusión, el
material que todavía está caliente, se acopló a dos capas perforadas
y se sometieron a calandrado utilizando una calandria de tres
rodillos, con los rodillos dispuestos en vertical. El material de
refuerzo se enfrió entonces adicionalmente hasta temperatura
ambiente haciéndolo pasar a través y en contacto con un conjunto de
rodillos de enfriamiento.
Así se obtuvo un material de refuerzo de tres
capas que tiene las siguientes características:
Espesor: 1,10 mm;
Peso: 950 g/cm^{2};
Aspecto: homogéneo.
Con referencia a la figura 4, el material (100)
de refuerzo así obtenido comprende una primera capa (1) formada a
partir de un copolímero de
poli(épsilon-caprolactona) / poliuretano y un
copoliéster de poli(tereftalato de etileno) amorfo y dos
segundas capas (2) formadas a partir de un copolímero de
poli(épsilon-caprolactona) / poliuretano, estando
dispuestas dichas dos segundas capas (2) de modo que se intercale
dicha primera capa (1).
Dichas dos segundas capas (2) también se
acoplaron a dos capas (3) perforadas dispuestas de modo que se
intercalen dichas dos segundas capas (2).
Claims (9)
1. Material de refuerzo de múltiples capas que
comprende al menos una primera capa, que consiste esencialmente en
al menos un aglutinante polimérico y al menos una carga, y al menos
una segunda capa que consiste esencialmente en al menos un
aglutinante polimérico, en el que dicha carga es un copoliéster de
poli(tereftalato de etileno) amorfo en una forma que está
sustancialmente disuelta en dicho aglutinante polimérico, que es un
copolímero de poli(épsilon-caprolactona) /
poliuretano.
2. Procedimiento para preparar el material de
refuerzo de múltiples capas según la reivindicación 1, que
comprende al menos una primera capa, que consiste esencialmente en
el aglutinante polimérico, copolímero de
poli(épsilon-caprolactona) / poliuretano, y una
carga, que es un copoliéster de poli(tereftalato de etileno)
amorfo, y al menos una segunda capa que consiste esencialmente en
el aglutinante polimérico, copolímero de
poli(épsilon-caprolactona) / poliuretano,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
- a)
- cargar una primera prensa extrusora con una mezcla que comprende dicho aglutinante polimérico en una cantidad de desde el 30% hasta el 80% en peso y dicha carga en una cantidad de desde el 70% hasta el 20% en peso,
- b)
- cargar una segunda prensa extrusora con dicho aglutinante polimérico,
- c)
- calentar dicha primera prensa extrusora hasta una temperatura tal como para fundir la mezcla de la etapa a),
- d)
- calentar dicha segunda prensa extrusora hasta una temperatura tal como para fundir la mezcla de la etapa b), y
- e)
- coextruir las masas obtenidas en las etapas c) y d), llevándose a cabo dicha etapa e) a una temperatura tal que dicha primera capa comprende dicha carga en una forma sustancialmente disuelta en dicho aglutinante polimérico.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el
que la etapa e) va seguida por una etapa f) en la que dicho
material de múltiples capas se acopla a al menos un material de
soporte.
4. Procedimiento según la reivindicación 2, en el
que la mezcla de la etapa a) comprende desde el 40% hasta el 60% en
peso de aglutinante polimérico y desde el 60% hasta el 40% en peso
de carga.
5. Procedimiento según la reivindicación 2, en el
que la etapa c) se lleva a cabo a una temperatura de entre 180ºC y
300ºC.
6. Procedimiento según la reivindicación 2, en el
que la etapa d) se lleva a cabo a una temperatura de entre 150ºC y
200ºC.
7. Procedimiento según la reivindicación 2, en el
que la etapa e) se lleva a cabo a una temperatura de entre 150ºC y
300ºC.
8. Artículo que comprende un material de refuerzo
según se describe en la reivindicación 1.
9. Artículo según la reivindicación 8, en el que
dicho artículo es un zapato o un artículo de equipaje.
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|---|---|---|---|
| EP00830832A EP1216822B1 (en) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | Multilayer reinforcing material and coextrusion process for preparing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4279801A (en) * | 1975-07-02 | 1981-07-21 | General Electric Company | Thermoplastic molding compositions of a linear polyester and a poly(ester urethane) |
| US4346934A (en) * | 1977-06-29 | 1982-08-31 | Kennametal Inc. | Excavating bit |
| EP0134523A1 (en) * | 1983-08-04 | 1985-03-20 | General Electric Company | Absorption of additives into polymer surfaces from solution |
| US6100328A (en) * | 1996-09-13 | 2000-08-08 | Fapiquim S.A. | Method for the production of thermoplastic and thermoadhesive reinforcing materials used in the construction of footwear |
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| EP1216822B1 (en) | 2005-01-26 |
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