ES2355220B2 - Perfiles estructurales para la fabricacion de utensilios domesticos y proceso para obtener esos perfiles. - Google Patents
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Abstract
Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos y proceso para obtener esos perfiles.
Son perfiles de material plástico de reciclado,
tales como mangos, soportes, marcos y patas de tablas de planchar,
secadores de ropa de interior y exterior, etc.
Los perfiles plásticos incorporan como
componente mayoritario un polímero de módulo elástico elevado como
el PET, poliamida, ABS, etc, y residuos de materiales que contienen
fibra de vidrio.
Los perfiles estructurales se obtienen por
amasado y posterior extrusión.
Description
Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos y proceso para obtener esos perfiles.
La presente invención, según se expresa en el
enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a unos perfiles
estructurales para la fabricación de utensilios domésticos y proceso
para obtener esos perfiles.
Son perfiles estructurales para la fabricación
de utensilios del hogar y mobiliario, tales como mangos de escobas y
friegasuelos; soportes, marcos y patas de tablas de planchar,
secadores de ropa de interior y exterior, carros de la compra,
carros de limpieza, mobiliario de jardín, etc.
Están fabricados los perfiles estructurales de
la invención mediante materiales procedentes de residuos plásticos
en los que su componente mayoritario es un polímero de módulo
elástico elevado como el PET, poliamida, ABS, etc, y residuos de
fibras de módulo elástico elevado como fibras de vidrio, de carbono,
de boro, basálticas, de aramida, etc.
Los perfiles estructurales se obtienen mediante
amasado y posterior extrusión con algunas características
particulares.
Actualmente, perfiles para la fabricación de
utensilios domésticos como los mangos para escobas y friegasuelos
son de acero, aluminio o madera, y generalmente con un diámetro de
alrededor de 22 mm; siendo abundantes los de acero por su reducido
coste y su bajo peso que los hace muy manejables.
Las propiedades que se buscan en estos mangos
son:
- 1.-
- Propiedades ergonómicas.
- a.-
- ligero.
- b.-
- manejable.
- c.-
- empuñadura adaptable a las manos del usuario.
- 2.-
- Propiedades mecánicas.
- a.-
- rigidez.
- b.-
- resistencia a la corrosión.
- c.-
- durabilidad.
\vskip1.000000\baselineskip
Los perfiles utilizados como elementos
estructurales en otros utensilios domésticos, tales como tablas de
planchar, secadores de ropa, carros de la compra, carros de
limpieza, suelen ser de acero o aluminio por su rigidez y su
capacidad para ser soldados.
Por otro lado existen en el mercado multitud de
residuos procedentes de envases de productos alimentarios compuestos
mayoritariamente de PET mezclado o no con otros polímeros como PE o
PP y ocasionalmente polímeros barrera como el EVOH, existiendo
también grandes cantidades de residuos de ABS procedentes del
desagüe de carcasas de electrodomésticos y material informático.
También existen en el mercado, debido a las
dificultades que presenta su eliminación, gran cantidad de residuos
de fibras de elevado módulo elástico como las fibras de vidrio o
carbono procedentes de su propia producción o de su utilización en
la fabricación de composites antes y después de su impregnación con
las resinas utilizadas en la fabricación de esos composites como son
resinas de poliester insaturado o resinas epoxídicas. También son
abundantes los residuos de los propios composites una vez finalizada
su vida útil.
Estos residuos, debido a las dificultades de su
reciclado, constituyen un serio problema para el medio ambiente y
por consiguiente son abundantes y baratos.
Los perfiles estructurales para la fabricación
de utensilios domésticos, tales como mangos para escobas y
friegasuelos, se caracterizan porque están fabricados al menos
parcialmente con unos primeros residuos y preferentemente con
residuos de botellas y otras piezas de PET con residuos de retales
de tejidos de fibra de vidrio.
Esos primeros residuos citados comprenden piezas
de materiales como los descritos en el apartado de los antecedentes
de la invención.
Los perfiles estructurales fabricados con la
composición residual descrita tiene las siguientes ventajas con
respecto a lo que existe hoy en el mercado:
- -
- pueden fabricarse en diámetros mayores, con una mejora importante de su ergonomía sin incrementar sustancialmente su peso,
- -
- tienen un coste notablemente inferior.
- -
- no se oxidan al no tener metales en su composición.
- -
- pueden volver a reciclarse al final de su vida útil.
- -
- protegen el medio ambiente al favorecer el reciclado tanto de los polímeros citados como de los residuos de fibra de vidrio.
\vskip1.000000\baselineskip
Más concretamente la composición de los perfiles
estructurales de la invención para obtener los mangos es el
siguiente.
El tubo central comprende entre el 30 y el 70%
de fibra de vidrio y preferentemente entre el 40 y el 60% de fibra
de vidrio.
Entre el 30 y el 70% de residuos de PET que
pueden contener hasta un 20% de PE para mejorar su resistencia al
impacto. Preferentemente entre el 40 y el 60% de PET.
En el caso de que los residuos contengan
proporciones superiores al 5% de otros polímeros no polares como PE
o PP se añadirá un polímero adhesivo. En una realización preferida,
el polímero adhesivo de las capas exterior e interior del envase o
perfil correspondiente de la presente invención se selecciona entre
el grupo que comprende:
- -
- polímeros de polietileno, polipropileno que contienen grupos polares de injerto o mezcla de ambos;
- -
- copolímeros de etileno y ácido acrílico o metacrílico;
- -
- copolímero de etileno y acrilatos o acetatos;
- -
- derivados del metacrilato de glicidilo y
- -
- copolímeros de estireno-etileno-butadieno-estireno (SEBS) que contienen grupos polares de injerto.
\vskip1.000000\baselineskip
En una realización más preferida, los grupos
polares de injerto son anhídrido maleico o ácido acrílico. En una
realización aún más preferida, los grupos polares de injerto están
en una proporción menor del 15% en peso con respecto al polímero
adhesivo.
En otra realización preferida, el grupo polar
injertado es anhídrido maleico y está en una proporción menor al 5%
en peso del polímero adhesivo. En una realización aún más preferida,
la proporción de anhídrido maleico es menor del 3% en peso.
En otra realización preferida, el grupo polar
injertado es el ácido acrílico y está en una proporción menor al 7%
en peso del polímero adhesivo.
El proceso para obtener los perfiles
estructurales tubulares como mangos para escobas y similares, con
los materiales reciclados definidos tiene las siguientes etapas:
Una primera etapa de
pre-tratamiento de las materias primas.
En esta primera etapa el residuo de polímero
debe ser triturado mediante el uso de molinos adecuados a estos
materiales y limpiado mediante las tecnologías ya conocidas de
lavado/secado o limpieza en seco con corrientes de aire.
La fibra de vidrio, si se presenta en retales,
debe ser cortada a una medida de alrededor de 3 a 20 mm,
preferentemente entre 5 y 15 mm, para que posteriormente pueda ser
alimentada en forma de dosificación continua en la máquina
extrusora, en caso de que proceda de composites resinados, éstos
deben molerse hasta desfibrarlos quedando la resina en forma de
polvo y las fibras de vidrio a un tamaño que varia entre 1 y 10 mm.
Utilizaremos el composite en su conjunto sin separar los dos
componentes.
Una segunda etapa de amasado.
En esta etapa la extrusión de los materiales
pretratados pueden realizarse por amasado en estado fundido mediante
equipos conocidos tales como los que están provistos de extrusores
de dos tornillos (corotantes o no) aunque no se limita totalmente a
esta última posibilidad. Entre otras posibilidades también existen
equipos de extrusión de doble husillo. Por otra parte pueden ser
preferibles equipos que posean un extrusor de husillo único a
continuación de un equipo de mezcla intensiva o amasado que realice
las operaciones de amasado y extrusión granulado.
Otra posibilidad es una extrusora/mezcladora,
preferentemente de husillos corotantes, y preferentemente con
extracción de gases intermedia por bomba de vacío, siendo también
adecuadas otros tipos de extrusoras/mezcladoras adecuadas para PET
de husillos múltiples.
En función de la composición del residuo de
polímeros utilizado, sobre todo si se trata de mezclas de polímeros
polares y no polares como PET + PE o PET + PP; en la etapa de
extrusión puede ser necesario utilizar algún polímero adhesivo de
los ya conocidos y existentes en el mercado que facilite la unión
entre los polímeros de diversa polaridad.
Una tercera etapa de
co-extrusión.
En esta etapa, una vez obtenida la mezcla de
componentes homogeneizada, podemos darle la forma definitiva que
tendrá el perfil, ya sea una corona circular u otra forma geométrica
distinta como hexagonal, octogonal, elipsoidal, etc., que favorezcan
su ergonomía de sujeción o respondan al diseño requerido del
utensilio del que va a formar parte, bien en un proceso separado en
una línea de extrusión de perfiles partiendo de la mezcla en forma
de granza o, preferentemente a continuación del proceso de amasado
con ayuda o no de una bomba de fundido para incrementar la presión
en la boquilla de extrusión en caso de ser necesario.
Con la finalidad de embellecer la superficie del
perfil y de poder dotarla de elementos que favorezcan su agarre o se
requieran para operaciones posteriores de ensamblaje, la boquilla de
extrusión tendrá preferentemente dos o más capas en
co-extrusión de recubrimiento total o parcial del
mango con polímeros de diversa naturaleza coloreados o no como PET,
PP, PC, TPE (elastómeros termoplásticos).
Estas capas de recubrimiento también podrán
aplicarse con posterioridad a la extrusión del perfil mediante las
tecnologías ya conocidas de recubrimiento de perfiles mediante
termoplásticos o mediante procesos de recubrimiento con lacas o
pinturas por inmersión, pulverización u otros métodos conocidos.
Un primer ejemplo particular de un mango es el
siguiente:
- -
- Perfil central de sección circular:
- -
- Diámetro 26 mm,
- -
- Espesor de pared 1,8 mm,
- -
- Composición:
- -
- Escama de PET de botellas 48%,
- -
- Residuos de tejido de fibra de vidrio cortada 48%,
- -
- Aditivo compatibilizador de Dupont Elvaloy PTW: 2%,
- -
- Recubrimiento:
- -
- Escama de PET de botellas con pigmento,
- -
- Espesor 0,2 mm,
- -
- Peso total 212 g/m,
- -
- Módulo elástico del perfil 15 Gpa,
\vskip1.000000\baselineskip
Un segundo ejemplo particular de otro mango es
el siguiente:
- -
- Perfil central de sección circular:
- -
- Diámetro 26 mm,
- -
- Espesor de pared 1,8 mm,
- -
- Composición:
- -
- Escama de residuos de embalajes de pizza formados por 75% de PET 20% de PE y 5% de EVOH: 47%,
- -
- Residuos de tejido de fibra de vidrio cortada: 50%,
- -
- Aditivo compatibilizador de Dupont, Elvaloy PTW: 3%.
- -
- Recubrimiento:
- -
- Escama de PET de botellas con pigmento,
- -
- Espesor: 0.2 mm,
- -
- Peso total: 216 g/m,
- -
- Módulo elástico del perfil: 9,7 Gpa.
\vskip1.000000\baselineskip
Por otro lado, aunque las abreviaturas
utilizadas para los polímeros son conocidas internacionalmente, a
continuación pasamos a describir cada una de ellas:
PP, polipropileno; PE polietileno; PEHD,
polietileno de alta densidad; PELD, polietileno de baja densidad;
PC, policarbonato; PET tereftalato de polietileno; ABS,
acrilonitrilo.
Claims (16)
1. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, caracterizados porque están fabricados
integramente con materiales procedentes de residuos plásticos en los
que su componente mayoritario es un polímero de módulo elástico
elevado como el PET, poliamida, ABS, etc, y residuos de materiales
que contienen fibra de vidrio.
2. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, según la reivindicación 1,
caracterizados porque la composición de los perfiles
estructurales comprende:
- -
- entre un 30 y un 70% de residuos de fibra de vidrio;
- -
- entre un 30 y un 70% de residuos de PET.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, según la reivindicación 1,
caracterizados porque la composición de los perfiles
estructurales comprende:
- -
- entre un 30 y un 70% de residuos de fibra de vidrio;
- -
- entre un 40 y un 60% de residuos de PET.
\vskip1.000000\baselineskip
4. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, según una cualquiera de las reivindicaciones
anteriores, caracterizados porque incluye además:
- -
- residuos que contienen otros polímeros no polares como PE o PP.
\vskip1.000000\baselineskip
5. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, según la reivindicación 4,
caracterizados porque cuando incorpora proporciones
superiores al 5% de los polímeros no polares como PE o PP, se
añadirá un polímero adhesivo.
6. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, según la reivindicación 5,
caracterizados porque el polímero adhesivo se selecciona
entre un grupo que comprende:
- -
- polímeros de polietileno, polipropileno que contienen grupos polares de injerto o mezclas de ambos;
- -
- copolímeros de etileno y ácido acrílico o metacrílico;
- -
- copolímeros de etileno y acrilatos o acetatos;
- -
- derivados del metacrilato de glicidilo y
- -
- copolímeros de estireno-etileno-butadieno-estireno (SEBS) que contienen grupos polares de injerto.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, según la reivindicación 6,
caracterizados porque los grupos polares de injerto es
anhídrido maleico.
8. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, según la reivindicación 6,
caracterizados porque los grupos polares de injerto es ácido
acrílico.
9. Perfiles estructurales para la fabricación de
utensilios domésticos, según la reivindicación 6,
caracterizados porque los grupos polares de injerto están en
una proporción menor del 15% en peso con respecto al polímero
adhesivo.
10. Perfiles estructurales para la fabricación
de utensilios domésticos, según la reivindicación 6,
caracterizados porque el grupo polar injertado es anhídrido
maleico en una proporción menor al 5% en peso del polímero
adhesivo.
11. Perfiles estructurales para la fabricación
de utensilios domésticos, según la reivindicación 6,
caracterizados porque el grupo polar injertado es anhídrido
maleico en una proporción menor al 3% en peso del polímero
adhesivo.
12. Perfiles estructurales para la fabricación
de utensilios domésticos, según la reivindicación 6,
caracterizados porque el grupo polar injertado es el ácido
acrílico y está en una proporción menor al 7% en peso del polímero
adhesivo.
13. Perfiles estructurales para la fabricación
de utensilios domésticos, según la reivindicación 4,
caracterizados porque contienen hasta un 20% de PE.
14. Proceso para obtener los perfiles
estructurales para la fabricación de utensilios domésticos, que
comprende las siguientes etapas:
- -
- una primera etapa de pre-tratamiento de residuos polímeros mediante el triturado con molinos y limpiado mediante tecnologías conocidas;
- -
- una segunda etapa de amasado en la que se realiza una extrusión de los materiales pretratados que se puede realizar por amasado en estado fundido;
- -
- una tercera etapa de co-extrusión, en la que una vez obtenida en la segunda fase la mezcla de componentes homogeneizada, se da la forma definitiva que tendrá el perfil estructural correspondiente;
caracterizado porque en función de la
composición del residuo de polímeros utilizado, sobre todo si se
trata de mezclas de polímeros polares y no polares como PET + PE o
PET + PP; en la segunda etapa de extrusión puede ser necesario
utilizar algún polímero adhesivo de los ya conocidos y existentes en
el mercado que facilite la unión entre los polímeros de diversa
polaridad.
\vskip1.000000\baselineskip
15. Proceso para obtener los perfiles
estructurales para la fabricación de utensilios domésticos, según la
reivindicación 14, caracterizado porque con la finalidad de
embellecer la superficie del perfil y de poder dotarla de elementos
que favorezcan su agarre o se requiera para operaciones posteriores
de ensamblaje, la boquilla de extrusión tendrá preferentemente dos o
más capas en co-extrusión de recubrimiento total o
parcial del mango con polímeros de diversa naturaleza coloreados o
no como PET, PP, PC, TPE (elastómeros termoplásticos).
16. Proceso para obtener los perfiles
estructurales para la fabricación de utensilios domésticos, según la
reivindicación 15, caracterizado porque las capas de
recubrimiento citadas en la reivindicación 15 también podrán
aplicarse con posterioridad a la extrusión del perfil mediante las
tecnologías ya conocidas de recubrimiento de perfiles mediante
termoplásticos o mediante procesos de recubrimiento con lacas o
pinturas por inmersión, pulverización u otros métodos conocidos.
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