ES2320260T3 - Materiales celulosico y lignocelulosico texturizado y composiciones y compuestos hechos a partir de los mismos. - Google Patents
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Abstract
Material fibroso texturizado que comprende un material celulósico o lignocelulósico que ha sido cortado hasta el punto de que sus fibras internas quedan sustancialmente expuestas, den donde el material fibroso texturizado a una estructura o portador.
Description
Materiales celulósicos y lignocelulósico
texturizado y composiciones y compuestos hechos a partir de los
mismos.
Esta solicitud reclama prioridad sobre USSN
09/337,580, presentada el 22 de Junio de 1999 y titulada "Celulosa
Texturizada y Materiales de Lignocelulosa y Composiciones y
Compuestos Elaborados de los mismos" que es una continuación
parcial de USSN 08/961,863, presentada el 31 Octubre de 1997,
titulada "Compuestos de Fibra Celulósica", y de USSN
09/338,209, presentada el 22 de Junio de 1999, titulada
"Materiales Fibrosos Texturizados de Papel Polirrecubierto y
Composiciones y Compuestos Elaborados de los mismos", que es una
continuación parcial de USSN 8/921,807, presentada el 2 de
Septiembre de 1997, titulada "Compuestos de Papel
Polirrecubierto".
La invención se refiere a materiales celulósicos
o lignocelulósicos texturizados (e.g., papel polirrecubierto
texturizado) y composiciones y compuestos hechos a partir de dichos
materiales texturizados.
Los materiales celulósicos y lignocelulósicos
son producidos, procesados y utilizados en grandes cantidades en
una serie de aplicaciones. Por ejemplo, un papel recubierto con un
polímero (i.e., papel polirrecubierto) es utilizado para hacer una
variedad de envases de alimentos, incluyendo cartones de zumos de
tamaño individual y envoltorios de alimentos congelados. Una vez
utilizados, estos materiales celulósicos y lignocelulósicos son
generalmente desechados. Como resultado, hay una cantidad siempre en
incremento de material celulósico y lignocelulósico residual.
En general, la invención presenta materiales
texturizados celulósicos o lignocelulósicos (papel texturizado
polirrecubierto) y composiciones y compuestos hechos de éstos.
En una realización, la invención presenta un
proceso para la preparación de un material fibroso texturizado. El
proceso involucra el recorte del material celulósico o
lignocelulósico teniendo fibras internas (e.g., lino, cáñamo,
algodón, yute, trapos, papel terminado o no terminado, papel
polirrecubierto, productos de papel, o bioproductos de la
fabricación del papel como tableros de pulpa, o materiales
sintéticos celulósicos o lignocelulósicos como el rayón), hasta el
punto de que las fibras internas estén expuestas sustancialmente,
dando como resultado un material fibroso texturizado. El material
celulósico o lignocelulósico puede ser, por ejemplo, un material
tejido como una tela tejida, o un material no tejido como el papel o
papel de seda para baño. Las fibras expuestas del material fibroso
texturizado pueden tener una relación longitud/diámetro (L/D) de al
menos 5 aproximadamente (e.g., al menos 5, 10, 25, 50, o más,
aproximadamente). Por ejemplo, al menos el 50% de las fibras pueden
tener relaciones L/D de esta
magnitud.
magnitud.
En otra realización, la invención presenta un
material fibroso texturizado que incluye un material lignocelulósico
o celulósico (e.g., papel polirrecubierto) teniendo fibras
internas, donde el material lignocelulósico o celulósico es cortado
hasta el punto de que las fibras internas quedan sustancialmente
expuestas.
El material fibroso texturizado puede por
ejemplo, ser incorporado a, (e.g., asociado con, mezclado con,
adyacente a, rodeado por, o estar dentro de) una estructura o un
portador (e.g., una red, membrana, dispositivo de flotación, una
bolsa, un armazón, o una sustancia biodegradable). Opcionalmente la
estructura o el portador pueden por sí mismos ser hechos de un
material fibroso texturizado (e.g., un material fibroso texturizado
de la invención), o de una composición o compuesto de un material
fibroso texturizado.
El material de fibra texturizado puede tener una
densidad aparente menor de aprox. 0,5 gramos por centímetro cúbico
(g/cm^{3}), o menor aún de aprox. 0,2 g/cm^{3}.
Composiciones que incluyen los materiales
fibrosos texturizados descritos con anterioridad, junto con una
sustancia o formulación química (e.g., un fármaco como un
antibiótico o anticonceptivo, con un excipiente opcionalmente; un
compuesto agrícola como un fertilizante, herbicida, o pesticida; o
una formulación que incluya enzimas) están también dentro del
alcance de la invención, así como composiciones que incluyen
materiales fibrosos texturizados y otros ingredientes líquidos o
sólidos (e.g., sólidos particulados, en polvo, o granulados como
semillas de planta, alimentos, o bacterias).
Los compuestos que incluyen una resina
termoplástica y materiales fibrosos texturizados están también
contemplados. La resina puede ser, por ejemplo, de polietileno,
polipropileno, poliestireno, policarbonato, polibutileno, un
poliéster termoplástico, un poliéter, un poliuretano termoplástico,
polivinilcloruro, o una poliamida, o una combinación de dos o más
resinas.
En algunos casos, es texturizado al menos un 5%
en peso aproximadamente (e.g., 5%, 10%, 25%, 50%, 75%, 90%, 95%,
99%, o aprox. 100%) del material fibroso incluido en los
compuestos.
El compuesto puede incluir, por ejemplo, de
aprox. el 30% hasta aprox. el 70% en peso de la resina y de aprox.
el 30% hasta aprox. el 70% en peso del material fibroso texturizado,
aunque pueden ser utilizadas también proporciones fuera de estos
intervalos. Los compuestos pueden ser relativamente fuertes,
presentando en algunos casos una resistencia flexural de 6.000 a
10.000 psi aproximadamente.
Las composiciones pueden incluir también
aditivos inorgánicos como carbonato de calcio, grafito, asbestos,
volastonita, mica, vidrio, fibra de vidrio, yeso, talco, sílice,
cerámica, desechos triturados de construcción, polvo de goma
neumática, fibras de carbono, o fibras de metal (e.g., acero
inoxidable o aluminio).
Los aditivos inorgánicos pueden representar de
aprox. el 0,5% hasta aprox. el 20% del peso total del compuesto.
El compuesto puede estar en forma de, por
ejemplo, un palet (e.g., un palet obtenido por moldeo por
inyección), tubos, paneles, materiales de madera, tableros,
cubiertas, hojas, postes, correas, cercados, componentes, puertas,
contraventanas, toldos, pantallas, signos, marcos, cubiertas de
ventanas, forros, tableros de pared, pavimentos, azulejos, uniones
de ferrocarril, hormas, bandejas, instrumentos de mano, casillas,
ropas de cama, dispensadores, bastones, abrigos, cargadores,
barriles, cajas, materiales de empaquetamiento, cestos, correas,
deslizadores, estantes, cubiertas, carpetas, divisores, paredes,
alfombras de interior y exterior, mantas, tejidos, y esteras,
marcos, librerías, esculturas, sillas, mesas, escritorios, artes,
juguetes, juegos, embarcaderos, consolas, barcos, mástiles,
productos de control de contaminación, tanques sépticos, paneles de
automotores, sustratos, alojamientos de computadoras, cubiertas
eléctricas subterráneas y aéreas, mobiliario, mesas de picnic,
tiendas de campaña, patios, bancos, refugios, bienes deportivos,
camas, cuñas, hilo, tela, placas, bandejas, suspensiones,
servidores, fondos, asilamiento, cofres, sobrecubiertas, ropas,
cañas, muletas, y otros productos de construcción, agrícolas, de
materiales de conducción, de transportación, automotores,
industriales, ambientales, navales, eléctricos, electrónicos,
recreacionales, médicos, de tejidos, y productos de consumo. Los
compuestos pueden estar también en forma de fibra, filamento o
película.
Los términos "material lignocelulósico o
celulósico texturizado" y "material fibroso texturizado"
como son utilizados en este documento, significan que el material
celulósico o lignocelulósico ha sido cortado hasta el punto de que
las fibras internas quedan sustancialmente expuestas. Al menos un
50% aproximadamente, con más preferencia al menos un 70%
aproximadamente, de estas fibras tienen una relación
longitud/diámetro (L/D) de al menos 5, de más preferencia de al
menos 25, o al menos 50. Un ejemplo de un material celulósico
texturizado (i.e., de prensa texturizada) es mostrado en la Fig. 1.
Un ejemplo de papel polirrecubierto texturizado es mostrado en la
Fig. 2.
Los materiales fibrosos texturizados de la
invención tienen propiedades que les dotan de 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 contaminación. Las fibras son
generalmente biodegradables, haciéndolos convenientes, por ejemplo,
para la administración de fármacos o compuestos químicos (e.g., en
el tratamiento de humanos, animales, o en aplicaciones agrícolas).
Los materiales fibrosos texturizados pueden también ser usados para
reforzar las resinas poliméricas.
Los compuestos que incluyen el material fibroso
texturizado y la resina son fuertes, de peso ligero, y poco
costosos. La materia prima usada para hacer los compuestos está
disponible como materiales vírgenes o reciclados; por ejemplo,
pueden incluir recipientes desechados compuestos por resinas, y
fibras residuales celulósicas o lignocelulósicas (e.g., recipientes
desechados compuestos por papel polirrecubierto).
El papel polirrecubierto puede ser difícil de
reciclar debido a que el papel y las capas de polímeros generalmente
no pueden ser separados. En la presente intención, tanto el papel
como las porciones de polímeros son utilizados, por lo que no hay
necesidad para separar los dos. Puede ser similarmente utilizado el
papel polirrecubierto que incluya una o más capas de aluminio. La
invención por tanto ayuda a reciclar recipientes desechados después
del consumo, mientras que al mismo tiempo produce productos de
utilidad.
Otras características y ventajas de la invención
serán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada y de
las reivindicaciones.
La Fig. 1 es una fotografía de un periódico
texturizado, amplificada cincuenta veces.
La Fig. 2 es una fotografía de un papel
polirrecubierto texturizado, amplificada cincuenta veces.
La Fig. 3 es una fotografía de un envase de
medio galón para zumos de polipapel.
La Fig. 4 es una fotografía de envases de medio
galón para zumos de polipapel triturado.
La Fig. 5 es una fotografía de un material
fibroso texturizado, preparado mediante el triturado de los envases
de medio galón para zumos de polipapel triturado de la Fig. 4.
Ejemplos de materia prima celulósica incluyen el
papel y productos de papel como el papel de periódico y el efluente
de la fabricación de papel, y papel polirrecubierto. Ejemplos de
materia prima lignocelulósica incluyen madera, fibras de madera, y
materiales relacionados con la madera así como materiales derivados
del kenaf, hierbas, cortezas de arroz, bagazo, algodón, yute, otras
plantas con tallo (e.g., cáñamo, lino, bambú; tanto fibras de la
corteza como internas), de plantas de hoja, (e.g., sisal, abacá), y
fibras agrícolas (e.g., paja de cereal, masa de maíz, cáscaras de
arroz, y filamentos del coco). Además de la materia prima virgen,
residuos posteriores al consumo, industriales (e.g., casquería), y
de procesamiento (e.g., efluente) pueden ser usados también como
fuentes de fibras.
El papel polirrecubierto está disponible en una
variedad de formas. Por ejemplo, hojas enteras de papel
polirrecubierto virgen pueden ser adquiridas a partir de Papel
Internacional, New York. Alternativamente, el papel virgen
polirrecubierto residual (e.g., recortes de bordes, excedentes,
material mal impreso) puede ser obtenido a partir de International
Paper o de otras fábricas de papel. El papel polirrecubierto usado,
en forma de envases desechados de alimentos y bebidas, puede ser
adquirido de diversas fuentes, incluyendo los residuos y las
corrientes de reciclaje. El papel polirrecubierto puede ser hecho de
un polímero (e.g., polietileno) y papel, y, en algunos casos, de
una o más capas de aluminio. El papel polirrecubierto que incluye
una o más capas de láminas de aluminio es utilizado comúnmente para
el almacenaje hermético de líquido. El papel polirrecubierto usado,
desechado o retirado (e.g., residuos posteriores al consumo,
desechos de casquería industrial) puede ser también adquirido de
agentes de este material.
Si se utilizan materiales de desecho celulósicos
o lignocelulósicos, éstos deben estar limpios y secos. La materia
prima puede ser texturizada usando cualquiera de una serie de medios
mecánicos o combinaciones de los mismos. Un método de texturización
incluye primero cortar el material celulósico o lignocelulósico en
piezas de 1/4 a 1/2 pulgadas, si es necesario, utilizando un aparato
de corte estándar. Las trituradoras de eje de tornillo con
contragiro y las trituradoras divididas de eje de tornillo de
rotación como las fabricados por Munson (Utica, NY), pueden ser
utilizadas también, así como una trituradora estándar de documentos
como la que hay en muchas oficinas.
El material celulósico o lignocelulósico es
entonces cortado con un cortador rotatorio, como el producido por
Sprout, Waldron Companies, como se describe en Perry's Chem. Eng.
Handbook, 6th Ed., at 8-29 (1984). Aunque otros
ajustes pueden ser utilizados, el espacio entre las cuchillas
rotatorias y las cuchillas del fondo del cortador rotatorio están
colocados típicamente a 0,020'' o menos, y la rotación de hoja está
establecida en 750 rpm o más. El cortador rotatorio puede ser
enfriado a 100ºC o menos durante el proceso, por ejemplo con una
sobrecubierta de agua.
El material texturizado es pasado a través de
una pantalla de descarga. Pantallas más grandes (e.g., de hasta 6
mm) pueden ser usadas en la producción a gran escala. La materia
prima celulósica o lignocelulósica es mantenida generalmente en
contacto con las hojas del cortador rotatorio hasta que las fibras
son desligadas; pantallas más pequeñas (e.g., malla de 2 mm)
proporcionan un mayor tiempo de residencia y una texturización más
completa, pero pueden producir proporciones más pequeñas del
aspecto longitud/diámetro (L/D). Un cajón al vacío puede ser unido
a la pantalla para maximizar y mantener la proporción de aspecto
longitud/diámetro de la fibra.
Los materiales fibrosos texturizados pueden ser
almacenados directamente en bolsas selladas o pueden ser secados a
105ºC aproximadamente durante 4-18 horas (e.g.,
hasta que el contenido de humedad sea menor que 0,5%
aproximadamente) inmediatamente antes de su uso. La Fig. 1 es una
fotografía SEM de un periódico texturizado.
Para aprovechar las propiedades del material,
pueden prepararse materiales fibrosos texturizados y composiciones
y compuestos de estas fibras con otras formulaciones y sustancias
químicas. Los materiales pueden ser utilizados para absorber
sustancias químicas, por ejemplo, absorbiendo potencialmente muchas
veces de su propio peso. Por consiguiente, los materiales pueden,
por ejemplo, ser utilizados para absorber aceite derramado, o para
limpiar la contaminación ambiental, por ejemplo, en el agua, en el
aire, o sobre la tierra. Similarmente, las propiedades absorbentes
de los materiales, junto con su biodegradabilidad, también los hace
útiles para la administración de formulaciones y sustancias
químicas. Por ejemplo, los materiales pueden ser tratados con
soluciones de enzimas o de fármacos como antibióticos, nutrientes, o
anticonceptivos, y cualquier excipiente necesario, para la
administración de fármacos (e.g., para el tratamiento de humanos o
animales, o para el uso como o en alimento y/o camas de animales),
así como solución de fertilizantes, herbicidas, o pesticidas. Los
materiales pueden ser opcionalmente tratados químicamente para
aumentar una propiedad de absorción específica. Por ejemplo, los
materiales pueden ser tratados con silanos para que se hagan
lipofílicos.
También pueden prepararse composiciones que
incluyen materiales texturizados combinados con líquidos o sólidos
particulados, en polvo, o granulados. Por ejemplo, los materiales
fibrosos texturizados pueden ser mezclados con semillas (i.e., con
y sin tratamiento con una solución de fertilizante, pesticidas,
etc.), alimentos, o bacterias (e.g., bacterias que digieren
toxinas). La proporción de materiales fibrosos con relación a otros
compuestos de las composiciones dependerá de la naturaleza de los
componentes y de ser fácilmente ajustada para una aplicación
específica del producto.
En algunos casos, puede ser ventajoso asociar
los materiales fibrosos texturizados, o composiciones o compuestos
de tales materiales, con una estructura o portador como una red, una
membrana, un dispositivo de flotación, una bolsa, una cubierta, o
una sustancia biodegradable. Opcionalmente, la estructura de
portador puede por sí misma estar hecha de un material fibroso
texturizado (e.g., un material de la invención), o una composición
o compuesto de éstos.
Los materiales fibrosos texturizados pueden
también ser combinados con resinas para formar compuestos fuertes,
ligeros en peso. Materiales que hayan sido tratados con
formulaciones o sustancias químicas, como se describe
anteriormente, pueden ser combinados similarmente con resinas
biodegradables o no biodegradables para formar los compuestos,
permitiendo la introducción, por ejemplo, de sustancias hidrófilas
en matrices de polímeros por otra parte hidrófobos.
Alternativamente, los compuestos que incluyen materiales fibrosos
texturizados y resina pueden ser tratados con formulaciones o
sustancias químicas.
El material celulósico o lignocelulósico
texturizado proporciona al compuesto resistencia. El compuesto puede
incluir desde aproximadamente un 10% hasta un 90% aproximadamente,
por ejemplo desde aproximadamente un 30% hasta un 70%
aproximadamente, del material celulósico o lignocelulósico
texturizado en peso. Las combinaciones de materiales fibrosos
texturizados también pueden ser utilizadas (e.g., papel
polirrecubierto texturizado mezclado con materiales texturizados
relacionados con la madera u otras fibras celulósicas o
lignocelulósicas).
La resina encapsula el material celulósico o
lignocelulósico texturizado en los compuestos, y ayuda a controlar
la forma de los compuestos. La resina transfiere además cargas
externas a los materiales fibrosos y protege a la fibra de daño
ambiental y estructural. Los compuestos pueden incluir, por ejemplo,
de aproximadamente un 10% hasta un 90% aproximadamente, de más
preferencia de aproximadamente un 30% hasta un 70% aproximadamente,
en peso, de la resina.
Ejemplos de resinas que son combinadas
convenientemente con fibras texturizadas incluyen el polietileno
(incluyendo e.g., polietileno de baja densidad y polietileno de
alta densidad), polipropileno, poliestireno, policarbonato,
polibutileno, poliésteres termoplásticos (e.g, PET), poliéteres,
poliuretano termoplástico, PVC, poliamidas (e.g, nylon) y otras
resinas. Es preferido que las resinas tengan un índice de fluidez
bajo. Las resinas preferidas incluyen el polietileno y el
polipropileno con índice de fluidez menor que 3 g/10 min., y de más
preferencia menor que 1 g/10 min.
Las resinas pueden ser adquiridas como
materiales vírgenes, u obtenidas de materiales residuales, y pueden
ser compradas en forma granulada o de bolitas. Una fuente de resina
reciclada son las botellas de polietileno para leche usadas. No
obstante, si hay humedad superficial sobre la resina granulada o en
forma de bolitas, debe ser secada antes de usarse.
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 anhídrido
maleico, como los de las series de 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 anhídrido maleico como
es el FUSABOND® MB 100D.
Los compuestos pueden también incluir aditivos
conocidos por los expertos en la técnica de combinación, como los
plastificantes, lubricantes, antioxidantes, estabilizadores de
calor, colorantes, retardantes de llama, biocidas, modificadores de
impacto, fotoestabilizadores y agentes antiestáticos.
Los compuestos pueden también incluir aditivos
inorgánicos como el carbonato de calcio, grafito, asbestos,
volastonita, mica, vidrio, fibra de vidrio, esteatita, sílice,
cerámica, desechos de tierra de construcción, polvo de goma
neumática, fibras de carbono, o fibras de metal (e.g., aluminio, o
acero inoxidable). Cuando estos aditivos son incluidos, están
presentes típicamente en cantidades a partir de aproximadamente 0,5%
hasta un 20-30% aproximadamente en peso. Por
ejemplo, el carbonato de calcio en forma de submicrómetros puede ser
añadido 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.
Las composiciones que contienen los materiales
celulósicos o lignocelulósicos texturizados y los compuestos
químicos, formulaciones químicas, u otros sólidos pueden ser
preparadas, por ejemplo, en diferentes aparatos de inmersión, de
rociado, o de mezcla, incluyendo, pero sin limitarse a, mezcladores
de cinta, mezcladores de cono, mezcladores de doble cono y
mezcladores Patterson-Kelly "V".
Por ejemplo, una composición que contiene un 90%
en peso del material celulósico o lignocelulósico texturizado y un
10% en peso de fosfato de amonio o de bicarbonato de sodio puede ser
preparada en un mezclador de cono para crear un material retardante
de fuego para la absorción de aceite.
Los compuestos de material fibroso texturizado y
resina pueden ser preparados como sigue. Un molino de 2 rollos
estándar compuesto de caucho/plástico es calentado a
325-400ºF. La resina (generalmente en forma de
bolitas o gránulos) es añadida al molino de rodillos calentado.
Después de unos 5 a 10 minutos, el agente de acoplamiento es
añadido al molino de rollo. Después de otros cinco minutos, el
material celulósico o lignocelulósico texturizado es añadido a la
mezcla fundida resina/agente de acoplamiento. El material
texturizado es añadido durante un período de 10 minutos
aproximadamente.
El compuesto es extraído del molino de rodillos,
cortado en hojas y dejado a enfriar a temperatura ambiente. Es
entonces moldeado a compresión en placas utilizando técnicas
estándares de moldeo por compresión.
Alternativamente, un mezclador, como el
mezclador interno de Banbury, es cargado con los ingredientes. Los
ingredientes son mezclados, mientras que la temperatura es mantenida
al menos a 190ºC aproximadamente. La mezcla puede ser moldeada
entonces por compresión.
En otra realización, los ingredientes pueden ser
mezclados en un mezclador extrusor, como el extrusor de doble
tornillo equipado con trituradoras co-rotatorias. 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 aproximadamente a
1/3 de la longitud del extrusor en la resina fundida. La temperatura
interna del extrusor es mantenida al menos a unos 190ºC. A la
salida, el compuesto puede ser, por ejemplo, peletizado por corte
de fibra en
frío.
frío.
Alternativamente, la mezcla puede estar
preparada primero en un mezclador, y transferida después a un
extrusor.
En otra realización, el compuesto puede estar
formado por filamentos para usarse en labores de punto, torcido,
tejido, trenzado, o en la fabricación de material no tejido. En una
realización adicional, el compuesto puede fabricarse en forma de
película.
Los compuestos resultantes incluyen una red de
fibras, encapsuladas dentro de una matriz de resina. La fibras
forman una red entretejida, que proporciona resistencia a la
composición. Como el material celulósico o lignocelulósico está
texturizado, se incrementa la cantidad disponible de área
superficial para unirse a la resina, en comparación con los
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 red de fibra y de la
matriz de resina. La mezcla íntima de las fibras y la matriz de
resina proporciona más fortaleza a los compuestos.
Los compuestos de material de resina/fibra
pueden ser utilizados en una serie de aplicaciones. Los compuestos
son fuertes y ligeros en peso; pueden ser utilizados, por ejemplo,
como sustitutos de la madera. La cubierta de resina hace a los
compuestos resistentes al agua, pudiendo ser utilizados en
aplicaciones al aire libre. Por ejemplo, los compuestos pueden ser
utilizados para hacer palets, los cuales a menudo son almacenados al
aire libre por períodos extensos de tiempo, barriles de vino, botes
de remos, mobiliario, esquís, y remos. Muchos otros usos están
contemplados, incluyendo paneles, tuberías, materiales de
entarimado, tableros, cubiertas, hojas, postes, correas, cercados,
componentes, puertas, contraventanas, toldos, sombras, señales,
marcos, cubiertas de ventanas, forros, tableros de pared,
pavimentos, azulejos, travesaños de ferrocarril, hormas, bandejas,
instrumentos de mano, casetas, ropa de cama, dispensadores,
bastones, películas, capas, barriles, cajas, materiales de
empaquetado, cestos, correas, deslizadores, estantes, cubiertas,
carpetas, divisores, paredes, alfombras de interiores y exteriores,
mantas, tejidos, y esteras, marcos, librerías, esculturas, sillas,
mesas, escritorios, artes, juguetes, juegos, embarcaderos, consolas,
barcos, mástiles, productos de control de contaminación, tanques
sépticos, paneles de automotores, sustratos, alojamientos de
computadoras, cubiertas eléctricas subterráneas y aéreas,
mobiliario, mesas de picnic, tiendas de campaña, patios, bancos,
refugios, bienes deportivos, camas, cuñas, hilo, tela, placas,
bandejas, suspensiones, servidores, fondos, asilamiento, cofres,
sobrecubiertas, ropas, cañas, muletas, y otros productos de
construcción, agrícolas, de materiales de conducción, de
transporte, automotores, industriales, ambientales, navales,
eléctricos, electrónicos, recreativos, artículos médicos, textiles
y productos de consumo. Otras numerosas aplicaciones están
conceptualizadas. Los compuestos pueden también ser utilizados por
ejemplo, como base o armazón para un producto de chapa. Además, los
compuestos pueden estar, por ejemplo, tratados en la superficie,
ranurados, molidos, moldeados, 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 han de
interpretarse como una limitación del alcance de ésta.
\newpage
Unas 1500 libras de envases no encogibles
vírgenes de medio galón para zumos hechos de cartón kraft blanco
polirrecubierto fueron obtenidas a partir de International Paper.
Uno de dichos envases se muestra en la Fig. 3. Cada envase fue
plegado a lo liso.
Los envases fueron metidos dentro de una
trituradora Flinch Baugh 3 hp a una proporción de 15 a 20 libras
por hora aproximadamente. La trituradora estaba equipada con dos
láminas rotatorias, cada una de 12'' de longitud, dos láminas
fijas, y una pantalla de descarga de 0,3''. El espacio entre el
rotor y las láminas fijas era de 0,10''.
Una muestra del resultado de la trituradora,
consistente principalmente en piezas semejantes a papelillos, de
aprox. 0,1'' a 0,5'' de ancho y aprox. 0,25'' a 1'' de longitud, es
mostrada en la Fig. 4. El producto de la trituradora fue
introducido en un cortador rotatorio Modelo de Molino 2D5 de Thomas
Wiley. El cortador rotatorio tenía cuatro láminas rotatorias,
cuatro láminas fijas y una pantalla de descarga de 2 mm. Cada lámina
era de aprox. 2'' de largo. El espacio de lámina fue colocado a
0,020''.
El cortador rotatorio cortó los pedazos
semejantes a papelillos entre los bordes de la cuchilla, desgarrando
los pedazos separadamente y liberando una fibra finamente
texturizada a una proporción de una libra por hora aproximadamente.
La fibra tenía una proporción de L/D media mínima entre cinco y 100
o más. La densidad aparente de la fibra texturizada estuvo en el
orden de 0,1 g/cc. Una muestra de fibra texturizada es mostrada en
la Fig. 5 a una ampliación normal, y en la Fig. 2 ampliada
cincuenta veces.
\vskip1.000000\baselineskip
Los compuestos de fibra texturizada y resina
fueron preparados como sigue. Un molino de 2 rollos estándar
compuesto de caucho/plástico es calentado a
325-400ºF. La resina (generalmente en forma de
bolitas o gránulos) fue añadida al molino de rodillos calentado.
Después de de 5 a 10 minutos aproximadamente, la resina se pegó en
los rollos (fundió y se fusionó sobre los rollos). El agente de
acoplamiento fue añadido entonces sobre el molino de rollo. Después
de otros cinco minutos, el material celulósico o lignocelulósico
texturizado es añadido a la mezcla fundida resina/agente de
acoplamiento. La fibra celulósica o lignocelulósica fue añadida
durante un período de 10 minutos aproximadamente.
El compuesto fue extraído del molino de
rodillos, cortado en hojas y dejado a enfriar a temperatura
ambiente. Lotes de 80 g aproximadamente fueron moldeados por
compresión dentro de placas de 6'' x 6'' x 1/8'' utilizando
técnicas estándares de moldeo por compresión.
Un compuesto contuvo los siguientes
ingredientes:
Composición No.
1
\hskip1cm
Las placas fueron mecanizadas en muestras de
prueba apropiados y probadas de acuerdo a los procedimientos
delineados en el método especificado. Tres muestras diferentes
fueron probadas para cada propiedad, y fue calculado el valor medio
para cada prueba. Las propiedades de la Composición No. 1 son como
sigue:
- Fuerza de flexión (10^{3} psi)
- 9,81 (ASTM D790)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 6,27 (ASTM D790)
\newpage
Una segunda composición contiene los siguientes
ingredientes:
Composición No.
2
\hskip1cm
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades de la Composición No. 2 son como
sigue:
- Fuerza de flexión (10^{3} psi)
- 9,06 (ASTM D790)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 6,78 (ASTM D790)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Una tercera composición contiene los
ingredientes siguientes:
Composición No.
3
\hskip1cm
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades de la Composición No. 3 son como
sigue:
- Fuerza de flexión (10^{3} psi)
- 11,4 (ASTM D790)
- Módulo de flexión(10^{5} psi)
- 6,41 (ASTM D790)
\newpage
Una cuarta composición contiene los siguientes
ingredientes:
Composición No.
4
\hskip1cm
\hskip1cm
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades de la Composición No. 4 son como
sigue:
- Fuerza de flexión (10^{5} psi)
- 8,29 (ASTM D790)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D 638)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 10,1 (ASTM D790)
- Corte Izod (pies-libra/pulgadas)
- 1,39 (ASTM D 256-97)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Un quinto compuesto contiene los siguientes
ingredientes:
Composición No.
5
\hskip1cm
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades de la Composición No. 5 son como
sigue:
- Fuerza de flexión (10^{5} psi)
- 8,38 (ASTM D790)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 9,86 (ASTM D790)
- Corte Izod (pies-libra/pulgadas)
- 1,37 (ASTM D256-97)
\newpage
Un sexto compuesto contiene los siguientes
ingredientes:
Composición No.
6
\hskip1cm
\hskip1cm
Las propiedades de la Composición No. 6 son como
sigue:
- Fuerza de flexión (10^{5} psi)
- 7,43 (ASTM D790)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 11,6 (ASTM D790)
- Corte Izod (pies-libra/pulgadas)
- 1,27 (ASTM D256-97)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Un séptimo compuesto contiene los siguientes
ingredientes:
Composición No.
7
\hskip1cm
Las propiedades de la Composición No. 7 son como
siguen:
- Fuerza flexural (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:
Composición
No.8
\hskip1cm
Las propiedades de la Composición No. 8 son como
siguen:
- Modulo tensil (10^{5} psi)
- 8,63 (ASTM D638)
- Fuerza tensil de ruptura (psi)
- 6820 (ASTM D638)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Fuerza de flexión (psi)
- 12.200 (ASTM D790)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 6,61 (ASTM D790)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Un noveno compuesto contiene los ingredientes
siguientes:
Composición No.
9
\hskip1cm
Las propiedades de la Composición No. 9 son como
sigue:
- Modulo tensil (10^{5} psi)
- 7,38 (ASTM D638)
- Fuerza tensil de ruptura (psi)
- 6500(ASTM D638)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Fuerza de flexión (psi)
- 11.900 (ASTM D790)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 6,50 (ASTM D790)
\newpage
Una décima composición contiene los ingredientes
siguientes:
Composición No.
10
\hskip1cm
Las propiedades de la Composición No. 10 son
como sigue:
- Modulo tensil (10^{5} psi)
- 7,08 (ASTM D638)
- Fuerza tensil de ruptura (psi)
- 6480(ASTM D638)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Fuerza de flexión (psi)
- 10.200 (ASTM D790)
- Modulo de flexión (10^{5} psi)
- 5,73 (ASTM D790)
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Un decimoprimero compuesto contiene los
ingredientes siguientes:
Composición No.
11
\hskip1cm
Las propiedades de la Composición No. 11 son
como sigue:
- Modulo tensil (10^{5} psi)
- 7,17 (ASTM D638)
- Fuerza tensil de ruptura (psi)
- 6860 (ASTM D638)
- Elongación final (%)
- <5 (ASTM D638)
- Fuerza de flexión (psi)
- 12.200 (ASTM D790)
- Módulo de flexión (10^{5} psi)
- 7,50 (ASTM D790)
Otras realizaciones están dentro de las
reivindicaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet US 33758099 A
- \bullet US 33820999 A
- \bullet US 96186397 A
- \bullet US 92180797 A
\bulletPerry's Chem. Eng. Handbook.
Sprout, Waldron Companies, 1984,
8-29
Claims (19)
1. Material fibroso texturizado que comprende un
material celulósico o lignocelulósico que ha sido cortado hasta el
punto de que sus fibras internas quedan sustancialmente expuestas,
den donde el material fibroso texturizado a una estructura o
portador.
2. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el cual el material fibroso texturizado se
combina con una sustancia o formulación química.
3. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el cual el material fibroso texturizado se
combina con un sólido y/o un líquido.
4. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 3, en el que el sólido es un granulado, particulado
o polvo.
5. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 3, en el que el sólido comprende semillas de
planta.
6. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 3, en el que el sólido comprende un producto
comestible.
7. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 3, en el que el sólido comprende una bacteria.
8. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que la estructura o portador comprende una
membrana.
9. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que la estructura o portador comprende una
red.
10. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que la estructura o portador comprende un
dispositivo de flotación.
11. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que la estructura o portador comprende una
bolsa.
12. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que la estructura o portador comprende un
armazón.
13. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que la estructura o portador comprende una
sustancia biodegradable.
14. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que el material celulósico o lignocelulósico
es seleccionado del grupo que consiste en papel, productos del
papel, subproductos de la fabricación de papel, papel de periódico,
efluente de la fabricación de papel, madera, fibras de madera,
material relacionado con la madera, kenaf, hierbas, cáscaras de
arroz, bagazo, algodón, yute, cáñamo, lino, fibras de la corteza
interna del bambú, fibras centrales de bambú, plantas de hoja,
pita, abacá, fibras agrícolas, paja de cereal, mazorcas de maíz,
pelo de coco, casquería, trapos, y mezclas de los mismos.
15. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que al menos aprox. un 50% de las fibras
tienen una proporción longitud/diámetro de 5 como mínimo.
16. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que al menos aprox. un 50% de las fibras
tienen una proporción longitud/diámetro de 25 como mínimo.
17. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que el material fibroso texturizado tiene
una densidad aparente de menos de aprox. 0.2 g/cm^{3}.
18. El material fibroso texturizado de la
Reivindicación 1, en el que el material fibroso texturizado tiene
una densidad aparente de menos de aprox. 0.5 g/cm^{3}.
19. Un método que comprende:
- cortar un material celulósico o lignocelulósico hasta el punto de que sus fibras internas queden sustancialmente expuestas para proporcionar un material fibroso texturizado; y
- incorporar el material fibroso texturizado a una estructura o portador.
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