ES2294759T3 - Materiales celulosicos y lignocelulosicos texturizados y composiciones y compuestos hechos a partir de estos. - Google Patents
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Abstract
Una composición que comprende: un material de fibra texturizada conteniendo un material lignocelulósico o celulósico que ha sido triturado al grado en que sus fibras internas están sustancialmente expuestas; y una bacteria y/o un enzima.
Description
Materiales celulósicos y lignocelulósicos
texturizados y composiciones y compuestos hechos a partir de
éstos.
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La invención se refiere a materiales celulósicos
o lignocelulósicos texturizados (p. ej., papel recubierto con
resinas texturizado), y composiciones y compuestos hechos a partir
de dichos materiales texturizados.
Los materiales celulósicos y lignocelulósicos
son producidos, procesados y usados en grandes cantidades en un
número de aplicaciones. Por ejemplo, un papel cubierto con un
polímero (i.e., papel recubierto con resinas) es usado para hacer
una variedad de contenedores de comida, incluyendo cartones de zumo
de servicio individual y cajas de alimentos congelados. Una vez
usados, estos materiales celulósicos y lignocelulósicos son
generalmente desechados. Como resultado, hay una cantidad de
material de desecho celulósico y lignocelulósico incrementándose
continuamente.
La solicitud de los Estados Unidos US 4.791.020
revela compuestos hechos a partir de fibras de celulosa dispersadas
en una matriz de polietileno y un isocianato y unidos durante la
extrusión y moldeo subsiguientes.
La invención proporciona una composición de
acuerdo a la reivindicación 1 y un método para la formación de una
composición de acuerdo a la reivindicación 9.
También es revelado en la presente solicitud un
proceso para la preparación de materiales fibrosos texturizados. El
proceso involucra el corte de un material celulósico o
lignocelulósico que contiene fibras internas (p. ej., lino, cáñamo,
algodón, yute, trapos, papel finalizado o no finalizado, papel
recubierto con resinas, productos de papel, o productos derivados
de la fabricación del papel como el cartón de pasta, materiales
celulósicos o lignocelulósicos sintéticos como el rayón), a la
extensión a la que las fibras internas son sustancialmente
expuestas, resultando en un material de fibra texturizada. El
material celulósico o lignocelulósico puede ser, por ejemplo, un
material tejido como una tela, o un material no tejido como papel o
papel higiénico. Las fibras expuestas del material de fibra
texturizado pueden tener un relación longitud/diámetro (L/D) de al
menos aproximadamente 5 (p. ej., al menos cerca de 5, 10, 25, 50, o
más). Por ejemplo, al menos cerca de 50% de las fibras pueden tener
relaciones L/D de esta magnitud.
La invención caracteriza un material fibroso
texturizado que incluye un material celulósico o lignocelulósico
(p. ej., papel recubierto con resinas) que tiene fibras internas, en
donde el material celulósico o lignocelulósico es triturado al
grado en que las fibras internas estén sustancialmente
expuestas.
El material fibroso texturizado puede, por
ejemplo, ser incorporado a (p. ej., asociado con, mezclado con,
adyacente a, rodeado por, o dentro de) una estructura o portador (p.
ej., una malla, membrana, dispositivo de flotación, bolsa,
estructura, o una sustancia biodegradable). Opcionalmente, la
estructura o portador puede ser en sí misma hecha a partir de un
material fibroso texturizado (p. ej., un material fibroso
texturizadote de la invención), o de una composición o compuesto de
un material fibroso texturizado.
El material fibroso texturizado puede tener una
densidad aparente menor que aproximadamente 0,5 gramos por
centímetro cúbico (g/cm^{3}), o incluso menor que aproximadamente
0,2 g/cm^{3}.
Composiciones que incluyen los materiales
fibrosos texturizados descritos anteriormente, junto con una
sustancia química o formulación química (p. ej., una farmacéutica
como antibiótico o anticonceptivo, opcionalmente con un excipiente;
un compuesto agrícola como un fertilizante, herbicida, o pesticida;
o una formulación que incluya enzimas) están también dentro del
alcance de la invención, como son las composiciones que incluyen
materiales fibrosos texturizados y otros componentes líquidos o
sólidos (p. ej., sólidos particulados, en polvo, o granulados como
semillas de plantas, alimentos, o bacterias).
Compuesto que incluyen resinas termoplásticas y
materiales fibrosos texturizados están también contemplados. La
resina puede ser, por ejemplo, polietileno, polipropileno,
poliestireno, policarbonato, polibutileno, un poliéster
termoplástico, un poliéter, un poliuretano termoplástico, cloruro de
polivinilo, o una poliamida, o una combinación de dos o más
resinas.
En algunos casos, al menos cerca del 5% en peso
(p. ej., 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, 90%, 95%, 99%, o aproximadamente
el 100%) del material fibroso incluido en los compuestos está
texturizado.
El compuesto puede incluir, por ejemplo, cerca
del 30% a aproximadamente el 70% en peso de resina y aproximadamente
del 30% a cerca del 70% en peso de material fibroso texturizado,
aunque pueden también ser usadas proporciones fuera de estos
intervalos. Los compuestos pueden ser considerablemente fuertes, en
algunos casos teniendo una límite de rotura de aproximadamente
421,84 a 703,07 kgf/cm^{2}.
Las composiciones pueden también incluir
aditivos inorgánicos como carbonato de calcio, grafito, amianto,
wolastonita, mica, vidrio, fibra de vidrio, creta, talco, sílice,
cerámica, desechos molidos de construcción, polvo de neumáticos,
fibras de carbono, o fibras de metales (p. ej., acero inoxidable o
aluminio).
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Los aditivos inorgánicos pueden representar
cerca del 0,5% a aproximadamente el 20% del peso total del
compuesto.
El compuesto puede estar en forma de, por
ejemplo, un palet (p. ej., un palet moldeado por inyección), tubos,
paneles, materiales de cubiertas, tableros, carcasas, láminas,
postes, bandas, cercados, barras, puertas, contraventanas, toldos,
persianas, señales, marcos, cubiertas de ventanas, forros, tablas de
paredes, pavimentos, azulejos, uniones de ferrocarril, formas,
bandejas, mangos de herramientas, pilares, soportes, dispensadores,
bastones, películas, envolventes, cargadores, barriles, cajas,
materiales de embalaje, cestos, correas, deslizadores, estantes,
cubiertas, carpetas, divisores, paredes, alfombras de interior y
exterior, mantas, entretejidos, y esteras, marcos, librerías,
esculturas, sillas, mesas, escritorios, trabajos artísticos,
juguetes, juegos, embarcaderos, consolas, botes, mástiles,
productos para el control de la polución, tanques sépticos, paneles
de automoción, sustratos, carcasas de ordenadores, cajas eléctricas
subterráneas y aéreas, mobiliario, mesas de campo, tiendas de
campaña, terrenos de juego, bancos, refugios, artículos deportivos,
camas, orinales, hilo, filamento, tela, placas, bandejas,
suspensiones, piscinas, asilamientos, cofres, sobrecubiertas de
libros, ropas, cañas, muletas, y otros productos de construcción,
agrícolas, materiales de manejo manual, transportación, productos
de automoción, industriales, ambientales, navales, eléctricos,
electrónicos, recreativos, médicos, textiles, y de consumo. Los
compuestos pueden estar también en forma de una fibra, filamento o
película.
El termino "material lignocelulósico o
celulósico texturizado" y "material fibroso texturizado"
como es usado en la presente solicitud, significa que el material
celulósico o lignocelulósico ha sido triturado al grado en que sus
fibras internas están sustancialmente expuestas. Al menos cerca del
50%, más preferiblemente al menos aproximadamente un 70%, de estas
fibras tienen un relación longitud/diámetro (L/D) de al menos 5, más
preferiblemente al menos 25, o al menos 50. Un ejemplo del material
celulósico texturizado (i.e., de periódicos texturizado) es
mostrado en la Fig. 1. Un ejemplo de un papel recubierto con resinas
texturizado es mostrado en la Fig. 2.
Los materiales fibrosos texturizados de la
invención tienen propiedades que los confieren utilidad para varias
aplicaciones. Por ejemplo, los materiales fibrosos texturizados
tienen propiedades absorbentes, las cuales pueden ser explotadas,
por ejemplo, para el control de la polución. Las fibras son
generalmente biodegradables, haciéndolas convenientes, por ejemplo,
para entrega de fármacos o reactivos químicos (p. ej., en el
tratamiento de humanos, animales, o en aplicaciones agrícolas). Los
materiales fibrosos texturizados pueden también ser usados para
reforzar resinas poliméricas.
Estos compuestos que incluyen material fibroso
texturizado y resina son fuertes, ligeros, y económicos. Las
materias primas usadas para hacer los compuestos están disponibles
como vírgenes o recicladas; por ejemplo, éstas pueden incluir
recipientes desechados compuestos por resinas, y desechos de fibra
celulósica o lignocelulósica (p. ej., recipientes desechados
compuestos por papel recubierto con resinas).
El papel recubierto con resinas puede ser
difícil de reciclar debido a que el papel y las capas de polímeros
generalmente no pueden ser separados. En la presente invención,
tanto el papel como las porciones de polímeros son utilizados, por
lo que no hay necesidad para separar ambos. El papel recubierto con
resinas que incluye una o más capas de aluminio puede ser usado
similarmente. La invención ayuda así a reciclar recipientes de
desecho tras su consumo, aunque produciendo al mismo tiempo
productos de utilidad.
Otras características y ventajas de la invención
serán aparentes a partir de la descripción detallada siguiente, y
de las reivindicaciones.
La Fig. 1 es una fotografía de un periódico
texturizado, aumentado cincuenta veces.
La Fig. 2 es una fotografía de un papel
recubierto con resinas texturizado, aumentado cincuenta veces.
La Fig. 3 es una fotografía de un envase de
cartón de zumo de medio galón.
La Fig. 4 es una fotografía de un envase de
cartón de zumo de medio galón triturado.
La Fig. 5 es una fotografía del material fibroso
texturizado, preparada mediante el triturado de un envase de zumo
de medio galón de cartón triturado de la Fig. 4.
Ejemplos de materias primas celulósicas incluyen
papel y productos de papel como papel de periódicos y el efluente
de la fabricación de papel, y papel recubierto con resinas. Ejemplos
de materia prima lignocelulósica no refinada incluyen madera,
fibras de madera, y materiales relacionados con la madera así como
el material derivado del kenaf, forraje, cáscara de arroz, bagazo,
algodón, yute, otras plantas de tallo, (p. ej., cáñamo, lino,
bambú, fibras de corteza y núcleo), de hojas de plantas, (p. ej.,
sisal, abaca, y fibras agrícolas (p. ej., paja de cereal, masa de
maíz, cáscaras de arroz, y filamentos de coco). Al margen de loa
materias primas vírgenes, los desechos de productos utilizados,
industriales (p. ej., basura), y de procesamiento (p. ej.,
efluentes) también pueden ser usados como fuentes de fibras.
El papel recubierto con resinas esta disponible
en una variedad de formas. Por ejemplo, todas las hojas de papel
virgen recubierto con resinas pueden ser adquiridas en
International Paper, New York. Alternativamente, el papel
virgen recubierto con resinas de desecho (p. ej., recortes,
sobrantes, materiales de imprenta inutilizados) puede ser obtenido
de International Paper o de otros fabricantes de papel. El
papel recubierto con resinas usado, en forma de envases de desecho
de comida y bebida, pueden ser recogidos de varias fuentes,
incluyendo desechos y corrientes de reciclaje. El papel recubierto
con resinas puede ser hecho de un polímero (p. ej., polietileno) y
papel, y, en algunos casos, de una o más capas de aluminio. El papel
recubierto con resinas que incluye una o más capas de láminas de
aluminio es comúnmente usado para el almacenamiento hermético de
líquidos. Desechos, retales de papel recubierto con resinas usado
(p. ej., desechos de productos utilizados, basura industrial)
también puede ser adquiridos de los compradores de este
material.
Si son usados fragmentos de materiales
celulósicos o lignocelulósicos, deben estar limpios y secos. La
materia prima puede ser texturizada usando cualquiera de un número
de medios mecánicos, o combinación de éstos. Un método de
texturización incluye primero el triturado del material celulósico o
lignocelulósico en piezas de 0,635 a 1,27 cm, si es necesario,
usando un aparato de triturado estándar. Un triturador de husillo
contra-rotativo y trituradores segmentados de
rotación a husillo como los fabricados por Munson (Utica,
NY), también pueden ser usados, como puede ser un triturador
estándar de documentos como se encuentran en muchas oficinas.
El material celulósico o lignocelulósico es
entonces cortado con un cortador rotativo, como el fabricado por
Sprout, Waldron Companies, descrita en Perry's Chem. Eng.
Handbook, 6th Ed., at 8-29 (1984). Aunque
pueden ser usados otros ajustes, el espaciado entre las cuchillas
rotatorias y las cuchillas fijas del cortador rotatorio es
típicamente fijado a 0,005 cm o menos, y la rotación de la hoja de
cuchilla es puesta a 750 r.p.m o más. El triturador rotatorio puede
ser enfriado a 100ºC o menos durante el proceso, por ejemplo usando
una camisa de agua.
El material texturizado es pasado a través de
una rejilla de descarga. Pueden ser usadas rejillas más grandes (p.
ej., por encima de 6 mm) en la producción a gran escala. El material
alimentación celulósica o lignocelulósica de alimentación es
generalmente mantenido en contacto con las hojas del cortador
rotativo hasta que las fibras son apartadas; las mallas más
pequeñas (p. ej., 2 mm de malla) proporcionan un mayor tiempo de
residencia y una texturización más completa, pero pueden dar lugar
a proporciones de longitud/diámetro más pequeñas (L/D). Un
extractor de vacío puede ser unido a la malla para maximizar y
mantener la proporción de aspecto de longitud/diámetro de la
fibra.
Los materiales fibrosos texturizados pueden ser
almacenados directamente en bolsas selladas o pueden ser secados a
aproximadamente 105ºC durante 4-18 horas (p. ej.,
hasta que el contenido de humedad sea menor que aproximadamente
0,5%) inmediatamente antes de su uso. La Fig. 1 es una fotografía
SEM de un periódico texturizado.
Los materiales fibrosos texturizados, y
composiciones y compuestos de dichas fibras con otros reactivos
químicos y formulaciones químicas pueden ser preparados para
aprovechar ventajas de las propiedades de los materiales. Los
materiales pueden ser usados para absorber reactivos químicos, por
ejemplo, potencialmente absorber muchas veces su propio peso. Así,
los materiales pueden, por ejemplo, ser usados para absorber aceite
derramado, o para limpiar ambientes contaminados, por ejemplo, en
el agua, en el aire, o en la tierra. Similarmente, las propiedades
absorbentes de los materiales, junto con su biodegradabilidad,
también los hacen útiles para la dispensación de reactivos químicos
y formulaciones químicas. Por ejemplo, los materiales pueden ser
tratados con soluciones de enzimas o soluciones farmacéuticas como
antibióticos, nutrientes, o anticonceptivos, y cualquier excipiente
necesario, para la dispensación de fármacos (p. ej., para el
tratamiento de humanos o animales, o para uso como o en alimentos
y/o lechos para animales), así como con soluciones de fertilizantes,
herbicidas, o pesticidas. Los materiales pueden ser opcionalmente
tratados químicamente para aumentar una propiedad específica de
absorción. Por ejemplo, los materiales pueden ser tratados con
silanos para hacerlos lipófilos.
Pueden también prepararse composiciones que
incluyan materiales texturizados combinados con líquidos o sólidos
particulados, en polvo, o granulados. Por ejemplo, materiales
fibrosos texturizados pueden ser mezclados con semillas (i.e., con
y sin tratamiento con una solución de fertilizante, pesticidas,
etc.), productos alimenticios, o bacterias (p. ej., bacterias que
digieran toxinas). La proporción de materiales fibrosos respecto a
otros componentes de las composiciones dependerá de la naturaleza
de los componentes y se ajustará inmediatamente para una aplicación
del producto específico.
En algunos casos, puede ser ventajoso asociar
los materiales fibrosos texturizados, o composiciones o compuestos
de dichos materiales, con una estructura o portador como una malla,
membrana, dispositivo de flotación, bolsa, cáscara, o una sustancia
biodegradable. Opcionalmente, la estructura de un portador puede ser
hecha de un material fibroso texturizado (p. ej., un material de la
invención), o una composición o compuesto del mismo.
Los materiales fibrosos texturizados pueden ser
también combinados con resinas para conformar compuestos fuertes y
ligeros. Los materiales que hayan sido tratados con reactivos
químicos o formulaciones químicas, como se describió anteriormente,
pueden similarmente ser combinados con resinas biodegradables o no
biodegradables para formar compuestos, permitiendo la introducción
de, por ejemplo, sustancias hidrófobas en matrices de polímeros
hidrófobos. Alternativamente, los compuestos que incluyen materiales
fibrosos texturizados y de resina pueden ser tratados con reactivos
químicos o formulaciones químicas.
El material celulósico o lignocelulósico
texturizado provee resistencia al compuesto. El compuesto puede
incluir de aproximadamente 10% a aproximadamente 90%, por ejemplo
de aproximadamente 30% a cerca del 70%, en peso del material
celulósico o lignocelulósico texturizado. Combinaciones de
materiales fibrosos texturizados también pueden usarse (p. ej.,
papel recubierto con resinas texturizado mezclado con materiales
relacionados con madera texturizada u otras fibras celulósicas o
lignocelulósicas).
La resina encapsula el material celulósico o
lignocelulósico texturizado en los compuestos, y ayuda al control
de la forma de los compuestos. La resina también transfiere cargas
externas a los materiales fibrosos y protege a la fibra del daño
ambiental y estructural. Los compuestos pueden incluir, por ejemplo,
de aproximadamente 10% a cerca del 90%, más preferiblemente del 30%
aproximadamente hasta cerca del 70% en peso de la resina.
Ejemplos de resinas que son combinadas
convenientemente con fibras texturizadas incluyen el polietileno
(incluyendo p. ej., polietileno de baja densidad y el polietileno
de alta densidad), polipropileno, poliestireno, policarbonato,
polibutileno, poliésteres termoplásticos (e.g, PET), poliéteres,
poliuretano termoplástico, PVC, poliamidas (p. ej, nylon) y otras
resinas. Se prefiere que las resinas tengan un bajo índice de flujo
a fusión. Las resinas preferidas incluyen el polietileno y el
polipropileno con índices de flujo a fusión menores que 3 g/10 min.,
y más preferiblemente menor que 1 g/10 min.
Las resinas pueden ser adquiridas como
materiales vírgenes, u obtenidas de materiales de desecho, y pueden
ser adquiridas en forma granular o peletizada. Una fuente de
desechos de resina son las botellas de leche de polietileno usadas.
Sin embargo, si hay humedad en la resina granulada o peletizada,
debe ser secada antes de su uso.
Los compuestos pueden también incluir agentes de
acoplamiento. Los agentes de acoplamiento ayudan a unir las fibras
hidrófilas a las resinas hidrófobas. Ejemplos de agentes de
acoplamiento incluyen polietilenos modificados con anhidrido
maleico, como aquellos en las series FUSABOND® (disponible de
Dupont, Delaware) y POLYBOND® (disponible de Uniroyal Chemical,
Connecticut). Un agente de acoplamiento conveniente es el
polietileno de alta densidad modificado con anhidrido maleico como
el FUSABOND® MB 100D.
Los compuestos pueden incluir también aditivos
conocidos por los expertos en la técnica, como plastificantes,
antioxidantes, opacificantes, estabilizadores de calor, colorantes,
retardadores de llama, biocidas, modificadores de impacto,
fotoestabilizantes y agentes antiestáticos.
Los compuestos pueden también incluir aditivos
inorgánicos como el carbonato de calcio, grafito, amianto,
wolastonita, mica, vidrio, fibras de vidrio, calcita, sílice,
cerámica, desechos de construcción, polvo de caucho de neumático,
fibras de carbono, o fibras de metales (p. ej., aluminio, o acero
inoxidable). Cuando se incluyen estos aditivos, están típicamente
presentes en cantidades a partir de 0,5% aproximadamente hasta
cerca del 20-30% en peso. Por ejemplo, el carbonato
de calcio micronizado puede ser adicionado a los compuestos del
material fibroso texturizado y a la resina para mejorar las
características de modificación de impacto o para aumentar la
resistencia del compuesto.
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Pueden prepararse composiciones que contienen
los materiales celulósicos o lignocelulósicos texturizados y
productos químicos, formulaciones químicas, u otros sólidos, por
ejemplo, en diversos aparatos de inmersión, rociado, o mezcla,
incluyendo, pero no limitándose a, batidoras de cinta, batidoras de
cono, batidoras de doble cono, y batidoras
Petterson-Kelly "V".
Por ejemplo, puede prepararse una composición
que contiene 90% en peso de material celulósico o lignocelulósico
texturizado y 10% en peso de fosfato amónico o bicarbonato sódico en
una batidora de cono para crear un material retardador de llama
para absorber aceite.
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Los compuestos del material fibroso texturizado
y de resina pueden ser preparados como sigue. Se calienta un molino
de doble cilindro para composición de goma/plástico estándar a
163-204ºC. La resina (usualmente en forma de bolas
o gránulos) es adicionada al molino de cilindros calentado. Después
de aproximadamente 5 a 10 minutos, el agente de acoplamiento es
adicionado al molino de cilindros. Después de otros cinco minutos,
el material celulósico o lignocelulósico texturizado es añadido a la
mezcla fundida de resina/agente de acoplamiento. El material
texturizado es añadido durante un período de alrededor de 10
minutos.
El compuesto se extrae del molino de rodamiento,
es cortado en láminas y dejado enfriar a temperatura ambiente. Es
entonces moldeado a compresión en placas usando técnicas estándares
de moldeo por compresión.
Alternativamente, una mezcladora, como una
mezcladora interna de Banbury, es cargada con los ingredientes. Los
ingredientes son mezclados, mientras que la temperatura es mantenida
al menos de unos 190ºC. La mezcla puede ser entonces moldeada por
compresión.
En otra realización, los componentes pueden ser
mezclados en un mezclador de extrusión, como el extrusor de
husillos dobles equipado con husillos co-rotatorios.
La resina y el agente de acoplamiento son
introducidos en la boca de alimentación del extrusor; el material o
materiales celulósicos o lignocelulósicos texturizados son
introducidos cerca de 1/3 de la longitud de la entrada del extrusor
en la resina fundida. La temperatura interna del extrusor es
mantenida a menos de unos 190ºC. A la salida, el compuesto puede
ser, por ejemplo, granulado por corte con corriente fría.
Alternativamente, la mezcla puede ser preparada
primero en un mezclador, y después transferida a un extrusor.
En otra realización, el compuesto puede ser
formado en filamentos para tejido, torcido, trenzado, o para la
fabricación de compuestos no tejidos. En una realización adicional,
el compuesto puede ser hecho en una película.
Los compuestos resultantes incluyen una malla de
fibras, encapsuladas dentro de una matriz de resina. Las fibras
forman una malla enrejada, la cual provee resistencia a la
composición. Ya que el material celulósico o lignocelulósico es
texturizado, la cantidad de superficie de área disponible para unir
a la resina está incrementada, en comparación con compuestos
preparados con material celulósico o lignocelulósico no texturizado.
La resina se une a la superficie de las fibras expuestas, creando
una mezcla íntima de la malla de fibra y de la matriz de resina. El
mezclado íntimo de las fibras y la matriz de resina fortalece más
los compuestos.
Los compuestos de materiales resina/fibras
pueden ser usados en un número de aplicaciones. Los compuestos son
fuertes y ligeros; pueden ser usados, por ejemplo, como sustitutos
de la madera. La capa de resina hace a los compuestos resistentes
al agua, de forma que pueden usarse en aplicaciones al aire libre.
Por ejemplo, los compuestos pueden ser usados para hacer palets,
las cuales a menudo son guardadas al aire libre por períodos largos
de tiempo, barriles de vino, botes de remos, muebles, esquís, y
remos. Muchos otros usos están contemplados, incluyendo paneles,
tubos, materiales de cubierta, tableros, cajas, hojas, postes,
correas, cercados, vigas, puertas, contraventanas, toldos,
persianas, señales, marcos, cubiertas de ventanas, forros, tablas de
pared, pavimentos, azulejos, uniones de ferrocarril, formas,
bandejas, instrumentos de mano, pilares, soportes, dispensadores,
bastones, abrigos, cargadores, barriles, cajas, materiales de
embalaje, cestos, correas, deslizadores, estantes, cubiertas,
carpetas, divisores, paredes, alfombras de interior y exterior,
mantas, entretejidos, y esteras, marcos, cajas para libros,
esculturas, sillas, mesas, escritorios, artesanía, juguetes, juegos,
embarcaderos, consolas, barcos, mástiles, productos de control de
la polución, tanques sépticos, paneles de automoción, sustratos,
carcasas de ordenadores, cajas eléctricas subterráneas y aéreas,
mobiliario, mesas de campo, tiendas de campaña, patios, bancos,
refugios, artículos deportivos, camas, orinales, hilo, tela, placas,
bandejas, suspensiones, piscinas, asilamiento, cofres,
sobrecubiertas, ropas, bastones, muletas, y otra construcción,
agrícola, de manejo de materiales, transporte, productos para
automóviles, industriales, ambientales, navales, eléctricos,
electrónicos, recreativos, médicos, tejidos, y productos de consumo.
Otras numerosas aplicaciones están previstas. Los compuestos pueden
también ser usados por ejemplo, como base o armazón para un
producto de contrachapado. Por otra parte, los compuestos pueden
ser, por ejemplo, tratados superficialmente, ranurados, fresados,
conformados, impresos, texturizados, comprimidos, perforados, o
coloreados. La superficie de los compuestos puede ser lisa o
áspera.
Los ejemplos siguientes ilustran ciertas
realizaciones y aspectos de la presente invención y no deben se
interpretados como limitantes de su alcance.
Un palet de 680,9 kg, de envases nuevos de
cartón de medio galón de zumo hechos de cartón blanco kraft
recubierto con resinas fue obtenido de International Paper. Tal
envase de cartón es mostrado en la Fig. 3. Un envase de dicho
cartón fue plegado de forma plana.
Los envases de cartón fueron alimentados a un
triturador Flinch Baugh de 3 hp a un ritmo aproximado de 6,804 a
9,072 kg por hora. El triturador fue equipado con dos cuchillas
rotatorias, cada una de 30,48 cm de longitud, dos cuchillas fijas,
y una malla de descarga de 0,76 cm. El espacio entre las cuchillas
rotatorias y fijas fue de 0,25 cm.
Una muestra del dispositivo de salida del
triturador, consistiendo primariamente de piezas tipo confeti, de
aproximadamente 0,25 a 1,27 cm de ancho y cerca de 0,64 a 2,54 cm
de longitud, es mostrada en la Fig.4. La salida del triturador fue
alimentada a un cortador rotativo Modelo 2D5 de Thomas Willey Mill.
El cortador rotativo tenía cuatro cuchillas rotativas, y una
rejilla de descarga de 2 mm. Cada cuchilla era de aproximadamente
5,08 cm de largo. La abertura de la cuchilla fue puesta en 0,051
cm.
El cortador rotativo recortó los pedazos tipo
confeti a través de los bordes de la cuchilla, desgarrando los
pedazos y produciendo una fibra texturizada finamente a un ritmo
aproximadamente una libra por hora. La fibra tuvo una relación
media mínima de L/D entre cinco y 100 o más. La densidad aparente
de la fibra texturizada estuvo en un orden de 0,1 g/cc. Una muestra
de fibra texturizada es mostrada en la Fig. 5 a tamaño normal, y en
la Fig. 2 aumentada cincuenta veces.
Los compuestos del material fibroso texturizado
y de resina se prepararon como sigue. Un molino de doble cilindro
para composición de goma/plástico estándar se calentó a
162,8-204,4ºC. La resina (usualmente en forma de
pelets o gránulos) fue adicionada al molino de cilindros calentado.
Después de aproximadamente 5 a 10 minutos, la resina hizo faja
sobre los cilindros (i.e., se fundió y se fusionó sobre los
cilindros). El agente de acoplamiento fue entonces adicionado al
molino de cilindros. Después de otros cinco minutos, el material
celulósico o lignocelulósico texturizado fue añadido a la mezcla de
resina fundida/agente de acoplamiento. El material texturizado fue
adicionado durante un período de alrededor de 10 minutos.
El compuesto fue entonces extraído del molino de
cilindros, cortado en láminas, y dejado a enfriarse a temperatura
ambiente. Lotes de aproximadamente 80 g cada uno fueron moldeados
por compresión entre placas de 15,24 x 15,24 x 0,318 cm usando
técnicas estándares de moldeado por compresión.
\vskip1.000000\baselineskip
Un compuesto contuvo los ingredientes
siguientes:
Las placas fueron mecanizadas como muestras de
prueba apropiadas y ensayadas de acuerdo a los procedimientos
prescritos en el método especificado. Tres muestras diferentes
fueron ensayadas para cada propiedad, y se calculó el valor medio
para cada prueba. Las propiedades de la Composición No. 1 son como
sigue:
- Resistencia a la flexión (10^{3} psi)
- 9,81 (ASTM D790)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 6,27 (ASTM D 790)
\vskip1.000000\baselineskip
Una segunda composición contiene los
ingredientes siguientes:
Las propiedades de la Composición No. 2 son como
siguen:
- Resistencia a la flexión (10^{3} psi)
- 9,06 (ASTM D790)
- Módulos de flexión (10^{5} psi)
- 6,78 (ASTM D790)
\vskip1.000000\baselineskip
Una tercera composición contiene los
ingredientes siguientes:
Las propiedades de la Composición No. 3 son como
siguen:
- Resistencia a la flexión (10^{3} psi)
- 11,4 (ASTM D790)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 6,41 (ASTM D 790)
\vskip1.000000\baselineskip
Una cuarta composición contiene los ingredientes
siguientes:
Las propiedades de la Composición No. 4 son como
siguen:
- Resistencia a la flexión (10^{5} psi)
- 8,29 (ASTM D790)
- Elongación final (%)
- < 5 (ASTM D 638)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 10,1 (ASTM D790)
- Abertura Izoid (pie-libra/ pulgada)
- 1,39 (ASTM D 256-97)
\vskip1.000000\baselineskip
Un quinto compuesto contiene los ingredientes
siguientes:
Las propiedades de la Composición No. 5 son como
siguen:
- Resistencia a la flexión (10^{5} psi)
- 8,38 (ASTM D790)
- Elongación final (%)
- < 5 (ASTM D 638)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 9,86 (ASTM D790)
- Abertura Izoid (pie-libra/ pulgada)
- 1,37 (ASTM D 256-97)
\vskip1.000000\baselineskip
Un sexto compuesto contiene los ingredientes
siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades de la Composición No. 6 son como
siguen:
- Resistencia a la flexión (10^{5} psi)
- 7,43 (ASTM D790)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 11,6 (ASTM D790)
- Abertura Izod (en pies-libras)
- 1,27 (ASTM D256-97)
\vskip1.000000\baselineskip
Un séptimo compuesto contiene los ingredientes
siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades de la Composición No. 7 son como
siguen:
- Resistencia a la flexión (10^{5} psi)
- 7,79 (ASTM D790)
- Elongación final (%)
- < 5 (ASTM D638)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 7.19 (ASTM D790)
\newpage
Un octavo compuesto contiene las propiedades
siguientes:
Las propiedades de la composición No. 8 son como
siguen:
- Módulo de resistencia a la tracción (10^{5} psi)
- 8,63 (ASTM D638)
- Resistencia a la tracción al corte (psi)
- 6820 (ASTM D638)
- Elongación final (%)
- < 5 (ASTM D638)
- Resistencia a la flexión (psi)
- 12.200 (ASTM D790)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 6,61 (ASTM D790)
\vskip1.000000\baselineskip
Un noveno compuesto contiene los ingredientes
siguientes:
Las propiedades de la Composición No. 9 son como
siguen:
- Módulo de resistencia a la tracción (10^{5} psi)
- 7,38 (ASTM D638)
- Resistencia a la tracción a ruptura (psi)
- 6 500 (ASTM D638)
- Elongación final (%)
- < 5 (ASTM D638)
- Resistencia a flexión (psi)
- 11.900 (ASTM D790)
- Modulo de flexión (10^{5} psi)
- 6,50 (ASTM D790)
\newpage
\global\parskip0.950000\baselineskip
Un décimo compuesto contiene los ingredientes
siguientes:
Las propiedades de la Composición No. 10 son
como siguen:
- Módulo de resistencia a la tracción (10^{5} psi)
- 7,08 (ASTM D638)
- Resistencia a la tracción a ruptura (psi)
- 6480 (ASTM D638)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Resistencia a flexión (psi)
- 10.200 (ASTM D790)
- Modulo de flexión (10^{5} psi)
- 5,73 (ASTM D790)
\vskip1.000000\baselineskip
Un undécimo compuesto contiene los ingredientes
siguientes:
Las propiedades de la Composición No. 11 son
como siguen:
- Módulo de resistencia a la tracción (10^{5} psi)
- 7,17 (ASTM D638)
- Resistencia a la tracción a ruptura (psi)
- 6860 (ASTM D638)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Resistencia a flexión (psi)
- 12.200 (ASTM D790)
- Modulo de flexión (10^{5} psi)
- 7,50 (ASTM D790)
Otras realizaciones están en las
reivindicaciones.
\global\parskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante es sólo para la conveniencia del lector. No forma parte
del documento de la Patente Europea. Aún cuando se ha tenido gran
cuidado en la compilación de las referencias, los errores u
omisiones no pueden ser excluidos y la OEP niega toda
responsabilidad a este respecto.
\bullet US 4791020
\bulletPERRY'S. Chem. Eng.
Handbook. 1984, 8-29.
Claims (12)
1. Una composición que comprende:
un material de fibra texturizada conteniendo un
material lignocelulósico o celulósico que ha sido triturado al
grado en que sus fibras internas están sustancialmente expuestas;
y
una bacteria y/o un enzima.
2. La composición de la reivindicación 1, en la
que el material lignocelulósico o celulósico es seleccionado entre
el grupo que consiste en papel, productos de papel, derivados de la
fabricación de papel, papel de periódicos, efluentes de la
fabricación de papel, madera, fibras de madera, material relacionado
con la madera, kenaf, forraje, cáscaras de arroz, bagazo, algodón,
yute, cáñamo, lino, fibras de la corteza interior del bambú, fibras
centrales del bambú, hojas de plantas, sisal, abacá, fibras
agrícolas, paja de cereal, zuro de maíz, pelos de coco, desechos,
trapos y mezclas de éstos.
3. El compuesto de la reivindicación 1, en el
que el material lignocelulósico o celulósico es cartón de pasta.
4. El compuesto de la reivindicación 1, en el
que el material lignocelulósico o celulósico es un material
sintético.
5. El compuesto de la reivindicación 1, en el
que el material lignocelulósico o celulósico es un material no
tejido.
6. El compuesto de la reivindicación 1, en el
cual al menos cerca del 50% de las fibras tienen una relación
longitud/diámetro de al menos 5.
7. El compuesto de la reivindicación 1, en donde
al menos el 50% de las fibras tienen un relación longitud/diámetro
de al menos 10.
8. El compuesto de la reivindicación 1, en la
cual al menos el 50% de las fibras tienen una relación
longitud/diámetro de al menos 25.
9. Un método de formación de una composición, el
método comprendiendo combinar un material lignocelulósico o
celulósico que ha sido triturado al grado en el que sus fibras
internas están sustancialmente expuestas, con una bacteria y/o un
enzima.
10. Método de la reivindicación 9 incluyendo
además el paso de triturar dicho material lignocelulósico o
celulósico con un cortador rotativo.
11. Método de la reivindicación 9 en donde la
bacteria y/o el enzima es combinado con el material lignocelulósico
o celulósico.
12. Método de la reivindicación 9 en el que el
material lignocelulósico o celulósico tiene una densidad aparente
menor que aproximadamente 0,5 g/cm^{3}.
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