ES2834983T3

ES2834983T3 - Materiales compuestos y métodos relacionados

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Publication number: ES2834983T3
Application number: ES17194183T
Authority: ES
Inventors: Kenneth Weyant; Don Lilly; Ludlow Esses
Original assignee: Gfsi Group LLC
Current assignee: Gfsi Group LLC
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2021-06-21
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: DK3305492T3; MX340986B; EP3305492B1; EP2547509A2; US9028731B2; ES2658182T3; EP3305492A1; CA2793478A1; MX2012010583A; EP2547509B1; CA2793478C; DK2547509T3; CA3015066A1; US20150225529A1; HK1247593A1; EP2547509A4; WO2011116030A2; WO2011116030A3; US20110301287A1

Abstract

Un método de formación de un producto compuesto sólido, que comprende curar una mezcla en un molde para formar un producto compuesto, comprendiendo la mezcla: 15 % en peso de partículas de materiales compuestos de producto de fibra de vidrio, en donde las partículas tienen fibras que tienen una longitud de fibra promedio de 6 mm (0,25 pulgadas), 23 % en peso de resina, 20 % en peso de sílice, y 42 % en peso de roca agregada de diversos tamaños; en donde el producto compuesto sólido soporta una tensión de compresión de al menos 70 MPa (10.000 psi) con una presión de compresión de menos del 7 %.

Description

DESCRIPCIÓN

Materiales compuestos y métodos relacionados

Campo de la divulgación

La presente divulgación se refiere al reciclaje y a la reutilización de materiales compuestos, tales como la fibra de vidrio y otros materiales reforzados con fibra, para crear nuevos productos.

Antecedentes de la divulgación

Casi todas las industrias utilizan fibra de vidrio y materiales reforzados con fibra para una diversidad de componentes y productos. La demanda mundial de estos materiales se ha disparado debido al aumento de la demanda de productos de consumo e industriales, más en particular en electrónica, aviones, construcción, energía renovable, automoción y el desarrollo de infraestructuras (por ejemplo, estructuras públicas). En los Estados Unidos, China y la India, casi el 80 % de las compras de los consumidores se desechan después de un solo uso. Estas economías ofrecen una tremenda oportunidad para capitalizar el excedente de materiales de desecho utilizables. Se espera que la demanda mundial de energía limpia y de mejora de infraestructuras también impulse el crecimiento de la industria de la fibra de vidrio compuesta en el futuro.

El gobierno de los Estados Unidos está cada vez más interesado en desarrollar una infraestructura energética sostenible. Los recursos eólicos en tierra podrían generar casi 37.000.000 de gigavatios-hora anuales, más de nueve veces el actual consumo total de electricidad en los Estados Unidos. En 2009, la industria eólica añadió casi 10.000 megavatios de capacidad nueva, suficiente para alimentar el equivalente a 2,4 millones de hogares o para generar tanta electricidad como tres centrales nucleares grandes. Por tanto, se espera que la demanda de fibra de vidrio de los fabricantes de turbinas eólicas crezca considerablemente en la próxima década. Una sola pala de turbina puede requerir 13.000 kg (28.600 libras) de fibra de vidrio.

La fibra de vidrio y los materiales reforzados con fibra también tienen demanda en la construcción de edificios, carreteras y otras infraestructuras. En los Estados Unidos, se espera que la demanda de aislamiento aumente un 5,3 % anual hasta 2012, basándose en el renovado crecimiento de la construcción de viviendas. La fibra de vidrio seguirá siendo el principal material aislante y superará la demanda del segundo tipo más grande, el plástico expandido. Los materiales de construcción de fibra de vidrio son el avance más reciente y prometedor en la industria de los materiales de construcción. En el pasado, las puertas de acero y las ventanas de vinilo plástico dominaban el mercado de la construcción. Pero las tendencias del mercado están transformando rápidamente el mercado. La fibra de vidrio es más estética que el acero y el vinilo, y puede diseñarse para que parezca idéntica a la madera pero que dure décadas de uso. Mientras que las ventanas de vinilo no pueden pintarse, los marcos de fibra de vidrio pueden pintarse en cualquier color. De 2000 a 2005, el mercado de puertas de fibra de vidrio aumentó del 9 % al 23 % del mercado y se esperaba que alcanzara el 33 % a finales de 2009. De hecho, las puertas y ventanas de fibra de vidrio se han convertido en el material preferido para dichos productos de construcción. Otras áreas de crecimiento son las tuberías, los postes eléctricos y la construcción automotriz y marina.

El hormigón puede reforzarse en un 70 % usando plástico reforzado con fibra de vidrio reciclada (PRFV). Por otra parte, se ha demostrado que el material de PRFV también mejora el asfalto, el caucho y los productos de madera. El material puede aplicarse para mejorar guardacantones, bloques para muros de puentes, juntas de expansión, postes de señalización, barreras para el ruido, barreras de tráfico, postes de luz, contención, el control de la erosión y recubrimiento y rellenos para arreglos rápidos. Los materiales de PRFV pueden usarse en la reparación de carreteras en mal estado y en la reparación de puentes en los Estados Unidos.

En muchos sentidos, sin embargo, la fibra de vidrio y los materiales reforzados con fibra se han convertido en un problema en los mercados tanto de consumo como comercial debido a los efectos medioambientales negativos. El aislamiento de fibra de vidrio, entre otros productos, por ejemplo, se considera ahora como un peligro potencial para el medio ambiente y la salud si se inhala. De hecho, el estado de California ordena que "los productores de fibra de vidrio usen al menos un treinta por ciento de desechos post-consumo en el aislamiento de construcción de fibra de vidrio fabricado o comercializado en California" (Junta Integrada de Gestión de Residuos de California, 2009). Al mismo tiempo, existe una demanda creciente de reciclaje y de productos de consumo reciclados en los EE.UU. De acuerdo con la Agencia de Protección Medioambiental, los americanos están reciclando ahora más que nunca en la historia de los EE.UU. En 1990, los americanos reciclaron el 16 % de los residuos, un porcentaje que aumentó al 32 % en 2005. Los residuos sólidos municipales también disminuyeron en dos millones de toneladas hasta casi 246 millones de toneladas en todo el país.

La fibra de vidrio y otros materiales reforzados con fibra han sido difíciles de reciclar en productos nuevos y útiles. Algunos fabricantes de productos de fibra de vidrio, por ejemplo, están tratando de aumentar drásticamente el uso de fibra de vidrio recuperada en los procesos de producción. Aunque estas empresas han investigado métodos para recuperar fibra de vidrio para productos de consumo tanto en el país como en el extranjero, los fabricantes solo han podido obtener suficiente fibra de vidrio recuperada para reemplazar del diez al veinticinco por ciento de las resinas vírgenes utilizadas en los productos de fibra de vidrio. En muchos casos, los artículos de gran escala tales como palas de material compuesto de turbinas de molinos de viento simplemente se entierran en vertederos o se queman. Existen muchas razones para el interés en maximizar el uso de productos reforzados con fibra recuperados. Aunque la fibra de vidrio recuperada ofrece una forma de reducir los costes de fabricación, las preocupaciones medioambientales también motivan a los fabricantes a reutilizar o reciclar productos reforzados con fibra. Los consumidores muestran preferencia por los fabricantes ecológicamente conscientes, y los gobiernos federal y estatales están investigando la exigencia de un calendario para eliminar la fibra de vidrio del flujo de residuos o la exigencia de uso de materiales compuestos reciclados en productos acabados.

Los intentos anteriores de reciclar la fibra de vidrio han fracasado porque el proceso de descomposición de los materiales desechados era demasiado complejo y caro, y porque el sistema de recogida para garantizar un suministro amplio de materiales entrantes no estaba disponible. Los equipos del pasado carecían de los avances necesarios para producir productos reforzados con fibra viables recuperados. Muchos de los intentos fracasaron porque no pudieron conseguir suficientes materias primas para satisfacer las demandas. Además, la preocupación por el pasivo contingente impidió que algunos generadores enviaran materiales para su reciclaje.

El documento US 5.681.194 desvela un producto que contiene resina reforzada con fibra reciclada que comprende una cantidad de trozos de resina reforzada con fibra mezclados con una cantidad de material de agregado granular, y un aglutinante, en el que los trozos de resina reforzada con fibra y el agregado granular se entremezclan con y se incluyen en el aglutinante, seleccionándose el aglutinante entre los materiales que tienen un estado inicialmente plástico, en el que pueden mezclarse trozos de resina reforzada con fibra y agregado granular, y pudiendo endurecerse posteriormente los materiales aglutinantes a temperatura ambiente en una masa dura sin la aplicación de calor, y un método de fabricación de un producto que contiene resina reforzada con fibra reciclada de este tipo, y un aparato para la fabricación de un producto que contiene resina reforzada con fibra reciclada de este tipo.

"Recycling wind turbine blades" de Larsen et al. (Renewable energy focus, vol. 9, N.° 7, 1 de enero de 2009, páginas 70-73) desvela las posibles vías para el reciclaje de palas de turbinas eólicas.

El documento EP 0517175 desvela un proceso para la recuperación de residuos plásticos mediante la trituración de los residuos, mezclándolos con plástico curable fresco, y curando la mezcla para proporcionar moldes. En este proceso, los residuos plásticos se trituran previamente en primer lugar en forma seca y posteriormente se muelen en húmedo en presencia de resina sintética líquida curable o en un líquido inerte.

La cita de documentos en el presente documento no debe interpretarse como que refleja la admisión de que alguno de ellos es un estado de la técnica anterior pertinente. Por otra parte, su cita no es una indicación de una búsqueda de divulgaciones pertinentes. Todas las declaraciones con respecto a la fecha o fechas o el contenido de los documentos se basan en la información disponible y no constituyen una admisión de su exactitud o corrección.

Breve sumario de la divulgación

La divulgación se refiere a productos que contienen material compuesto, así como a métodos de procesamiento del material y los métodos de fabricación de los productos. En muchos casos, el material compuesto es fibra de vidrio u otro material reforzado con fibra, incluyendo fibra de vidrio reciclada o material que contiene fibra reciclado. El material compuesto se descompone en partículas que se usan en la formación de nuevos productos. Los nuevos productos pueden diseñarse para no emitir compuestos orgánicos volátiles (COV) ni contaminantes atmosféricos peligrosos, incluso en los casos en los que el material compuesto emite COV o contaminantes atmosféricos peligrosos antes de su uso como se desvela en el presente documento. Los productos pueden diseñarse para su uso en aplicaciones estructurales, siendo ejemplos no limitantes carreteras, traviesas, barreras de tráfico, postes telefónicos y barras transversales de postes telefónicos, entablado de muelles, escolleras, pilotes, parachoques y postes. En otras aplicaciones, los productos pueden ser para su uso en productos de consumo no estructurales o decorativos.

La presente invención proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 1 y un producto compuesto sólido curado de acuerdo con la reivindicación 5.

La divulgación incluye un método de procesamiento de material compuesto en trozos más pequeños, opcionalmente con resina liberada del material. En algunos casos, el material compuesto es fibra de vidrio u otro material reforzado con fibra, y el método produce trozos de fibra y resina y/o trozos que son una mezcla de fibra y resina. En algunas realizaciones, las partículas pequeñas se usan en la formación de nuevos productos compuestos como se desvelan en el presente documento.

La divulgación incluye además un método de producción de productos con el material compuesto procesado producido mediante un método que se desvela en el presente documento. En algunos casos, el material procesado es fibra de vidrio reciclada o recuperada o materiales reforzados con fibra como se desvelan en el presente documento.

En algunas realizaciones, los métodos de la divulgación pueden considerarse como el reciclaje de materiales compuestos o materias primas que son residuos o están dañados más allá de su utilidad. En muchas realizaciones, los materiales compuestos son productos acabados grandes, tales como cascos de barcos, piezas de aviones y palas de molinos de viento de material compuesto como ejemplos no limitantes. En estos casos, los materiales compuestos pueden procesarse adicionalmente, antes o después de su uso en un método que se desvela en el presente documento, para retirar los contaminantes o componentes no deseados.

En otras realizaciones, los métodos de la divulgación se ponen en práctica en relación con la producción de productos compuestos con componentes reciclados. Los componentes reciclados de la divulgación incluyen material compuesto, tal como fibra de vidrio u otro material reforzado con fibra, que se ha procesado mediante un método que se desvela en el presente documento. En muchos casos, los productos producidos no emiten o emiten cantidades bajas de COV o contaminantes atmosféricos peligrosos. Los métodos de la divulgación pueden ponerse en práctica en relación con un programa de reciclaje que establezca cantidades basales de generación de residuos y proporcione objetivos y metas para reducir la generación de residuos. El programa hace un seguimiento de la reducción de residuos y puede publicar los resultados anualmente o de otra manera. Las reducciones de residuos pueden convertirse en equivalentes de carbono para los cuales puede proporcionarse una certificación.

La divulgación incluye productos que contienen material compuesto procesado mediante un método desvelado. En muchos casos, el material compuesto procesado es fibra de vidrio reciclada o recuperada u otros materiales reforzados con fibra. Los productos pueden ser estructurales o no estructurales y también pueden tener aspectos decorativos.

En otras realizaciones no limitantes, los productos incluyen componentes adicionales tales como caucho, plásticos, partículas sólidas agregadas, roca agregada, sílice, cenizas volátiles, cemento, arena y otros tipos de roca o grava triturada.

En realizaciones adicionales, los productos se producen mediante el curado de material compuesto procesado junto con un sistema de resina.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 es un gráfico que ilustra un método no reivindicado de procesamiento de materiales compuestos. La figura 2 es un gráfico que ilustra un método no reivindicado de reciclaje de materiales compuestos para producir nuevos productos compuestos sólidos.

La figura 3 es un gráfico que ilustra un método no reivindicado de procesamiento de materiales compuestos en paralelo con procesamiento de reciclaje o créditos de carbono.

Descripción detallada de los modos de puesta en práctica de la divulgación

Como se describe en el presente documento, la divulgación incluye un método de procesamiento, o de descomposición, de un material compuesto para su uso posterior, tal como la producción de un producto como se desvela en el presente documento. En algunos casos, el método produce partículas a partir de un material compuesto o de un material compuesto recuperado (o reciclado). Un método desvelado para descomponer material compuesto puede incluir, como ejemplos no limitantes, trituración, aplastamiento, picado, corte, rasgado, desgarro, machacado, molienda o degradación de otra forma de un material compuesto para formar trozos pequeños de material compuesto. Los trozos pequeños de material compuesto después pueden molerse para formar partículas más pequeñas de material compuesto.

En algunas realizaciones, un método de la divulgación se pone en práctica con una trituradora comercial o industrial y un molino de productos de fibra-resina comercial o industrial tal como un molino Seawolf FRP Grinder. En algunos casos, una trituradora y/o molino de la divulgación es portátil, de manera que el procesamiento del material compuesto puede producirse en el sitio o en el sitio del material, reduciendo de este modo los costes de transporte.

En muchas realizaciones, el material compuesto utilizado en un método desvelado recicla productos compuestos preexistentes o materias primas que son residuos, excedente o están dañadas más allá de su utilidad. Los ejemplos no limitantes de fuentes de dichos materiales incluyen restos e hilos curados o no curados de fabricantes de fibra de vidrio y plástico reforzado con fibra y fabricantes de productos, cascos de barcos y otros equipos marinos, palas de turbina de material compuesto, incluyendo palas de molinos de viento y piezas de aviones. En muchos casos, los materiales de entrada son materiales reforzados con fibra formados a partir de resina de poliéster y estireno. Los ejemplos no limitantes de materiales de fibra incluyen fibra de vidrio, grafito, carbono, nylon y KEVLAR®, y otras fibras sintéticas.

En algunos casos, el material compuesto es demasiado grande para caber en la trituradora o molino. Por tanto, los métodos de la divulgación pueden incluir aplastamiento, corte, picado, rasgado, desgarrando o reduciendo de otra manera trozos grandes de material compuesto a un tamaño y forma que encajen en una trituradora, una machacadora, una cortadora o un molino comerciales o industriales. Se conocen en la técnica procesos o procedimientos de corte o aplastamiento para reducir el tamaño de los materiales compuestos, incluyendo los procesos y procedimientos que requieren permisos de aire de la Agencia de Protección del Medio Ambiente (EPA, por sus siglas en inglés) para su funcionamiento en interiores o exteriores.

En algunas realizaciones, los materiales compuestos se clasifican por tamaño y contenido antes de su procesamiento como se desvela en el presente documento. Los materiales compuestos también pueden limpiarse antes de su procesamiento con disolventes o limpiadores adecuados antes o durante el proceso de descomposición. En algunos casos, la limpieza se realiza antes de la trituración. En muchas realizaciones, los materiales compuestos incluyen componentes adicionales que no son deseables para su inclusión en nuevos productos compuestos, o se han combinado materiales extraños con los materiales compuestos. Los ejemplos no limitantes de dichos contaminantes incluyen productos de madera y metales ferrosos y no ferrosos. En estos casos, puede realizarse un procesamiento adicional de los materiales compuestos para retirar el contaminante o contaminantes. Los ejemplos no limitantes de procesamiento adicional incluyen la exposición de materiales compuestos a un imán o superficie magnética para atraer y retirar contaminantes metálicos seleccionados. Dichos imanes pueden ser parte de un sistema de transporte, tal como una cinta transportadora vibradora. A modo de otro ejemplo, pueden colocarse trozos o partículas de material compuesto en un dispositivo rotativo tal como una centrifugadora o un ciclón y pueden centrifugarse a altas revoluciones de manera que los objetos más pesados tales como los trozos de metal o de piedra se separen de los trozos o partículas más ligeros de material compuesto. Por supuesto, pueden realizarse múltiples procesos de separación en relación con cada uno de los actos en un método de la divulgación. En muchos casos, cualquier metal recogido a partir de estos y otros procesos de separación conocidos en la técnica también puede reciclarse.

La divulgación también incluye métodos que incluyen la molienda de trozos pequeños de material compuesto en partículas más pequeñas de materiales compuestos. Opcionalmente, las partículas, que pueden comprender tanto fibra como resina, no han de separarse necesariamente en componentes de fibra y resina como se desvela en la Patente de los EE.UU. N.° 5.569.424. Las partículas pueden usarse además para formar un producto compuesto sólido como se desvela en el presente documento. Como ejemplo no limitante, las partículas pueden combinarse con un sistema de resina para producir un producto compuesto reforzado con fibra sólido. En otros casos, las partículas pueden combinarse con otros aglutinantes, cargas, refuerzos o agentes de refuerzo secos para producir un producto de mezcla seca. En casos adicionales, las partículas pueden usarse como un aditivo o como una matriz de refuerzo para aumentar la vida del producto, la resistencia y/o la durabilidad de un producto potenciado. Los ejemplos no limitantes de un producto potenciado incluyen resinas plásticas, vaciados de resina, carcasas, tablero de fibra, barreras de tráfico, traviesas, entablado, hormigón, caucho y productos compuestos de madera.

En muchas realizaciones, los trozos pequeños que han de molerse tienen in diámetro no superior a aproximadamente 76 mm. En otras realizaciones, los trozos de la invención tienen un diámetro no superior a aproximadamente 64 mm (aproximadamente 2,5 pulgadas), no superior a aproximadamente 51 mm (aproximadamente dos pulgadas) o no superior a aproximadamente 38 mm (aproximadamente 1,5 pulgadas). En algunas realizaciones, los trozos tienen un diámetro inferior a aproximadamente 25 mm (aproximadamente una pulgada) a aproximadamente 76 mm (aproximadamente tres pulgadas). Como se ha utilizado a lo largo de la presente divulgación, el término "aproximadamente" seguido de un valor numérico indica un intervalo que incluye el valor y valores numéricos que son desde un diez (10) por ciento superiores al valor numérico hasta un diez (10) por ciento inferiores al valor numérico.

En otras realizaciones, los trozos pequeños pueden tener la forma o conformación de varillas, tiras, cubos, prismas rectangulares, cilindros o formas irregulares, en donde el ancho o largo de la forma es inferior a aproximadamente 610 mm (aproximadamente 24 pulgadas). En otras realizaciones, los trozos tienen un ancho o longitud inferior a aproximadamente 460 mm (aproximadamente 18 pulgadas), inferior a aproximadamente 300 mm (aproximadamente 12 pulgadas), inferior a aproximadamente 250 mm (aproximadamente 10 pulgadas), inferior a aproximadamente 200 mm (aproximadamente 8 pulgadas), inferior a aproximadamente 150 mm (aproximadamente 6 pulgadas), inferior a aproximadamente 100 mm (aproximadamente 4 pulgadas) o inferior a 50 mm (aproximadamente 2 pulgadas).

En muchas realizaciones, el proceso de molienda desvelado produce partículas con una longitud de fibra promedio de aproximadamente 6 mm (aproximadamente un cuarto de pulgada)

Como se describe en el presente documento, un método de la divulgación comprende la fabricación o la formación de productos compuestos sólidos con partículas de material compuesto. El material compuesto puede ser material "reciclado" producido mediante el proceso de descomposición que se desvela en el presente documento. Por tanto, la divulgación incluye un método de procesamiento de un material compuesto como se describe en el presente documento para formar partículas de material compuesto que después se usan para producir un producto compuesto sólido. En algunas realizaciones, el método incluye la trituración, el aplastamiento y/o la molienda de un material compuesto, tal como un material recuperado, en partículas, combinando las partículas con resina para formar una mezcla, disponiendo la mezcla en una forma o un molde y curando la mezcla para formar un producto compuesto sólido.

Por supuesto, las partículas producidas de acuerdo con la divulgación pueden almacenarse por separado o en mezcla con uno o más agentes. Los ejemplos no limitantes de agentes incluyen aglutinantes, cargas, catalizadores, refuerzos y agentes de refuerzo secos adecuados para su uso en la formación de un producto compuesto. Como ejemplo no limitante, el material compuesto molido (partículas) puede combinarse con roca agregada y/o sílice y almacenarse hasta su uso en la producción o fabricación de un producto compuesto.

En algunas realizaciones, la resina puede requerir un catalizador para su utilización. En otros casos, la resina no requiere un catalizador. En algunos casos, la resina puede requerir la aplicación de calor y/o presión para su curado, mientras que en otros casos la resina puede curarse a temperatura ambiente. En otros casos más, las resinas también pueden haber sido recicladas de materiales preexistentes. Los ejemplos no limitantes de resinas incluyen plástico fluido, polímero, epoxi, poliéster no estirenado saturado e insaturado y resinas de éster vinílico. En algunos casos, el uso de una resina de poliéster sin estireno reducirá o eliminará la salida de COV o contaminantes atmosféricos peligrosos del producto compuesto sólido curado.

Como se ha desvelado, un método de la divulgación puede incluir el curado de la mezcla de resina y partículas, con o sin la adición de otros componentes y opcionalmente sin aplicar calor o presión. En muchos casos, la mezcla se dispone, coloca o vierte en una forma o molde. En otros casos, la mezcla se extruye en una forma o molde cerrados. En casos adicionales, la mezcla se vierte en moldes de vaciado. En otros casos más, la mezcla puede conformarse en un bloque grande o en otra forma a partir de la cual pueden mecanizarse o formarse de otra manera múltiples productos. En otras realizaciones, se aplican las presiones y temperaturas adecuadas para producir los productos curados.

En algunas realizaciones, un método de producción de un producto compuesto se pone en práctica con uno o más componentes adicionales en la formación de un producto compuesto sólido. Los ejemplos no limitantes de componentes en una mezcla partícula-resina incluyen aglutinantes, cargas, resinas, catalizadores, refuerzos y agentes de refuerzo. Los ejemplos no limitantes adicionales de componentes incluyen las partículas sólidas agregadas, roca agregada, grava, arena, madera, tejidos, tuberías, varillas, barras, fibras, metales, panales, espaciadores, cargas, resina, resina reciclada, resina plástica, catalizadores, polímeros reciclados, fibras de papel, aglutinantes, cemento, óxido de magnesio, agua, cemento, piedra caliza, granito, aditivos químicos y combinaciones de los mismos. En algunos casos, se mezcla un componente adicional en la mezcla resina-partícula. En otros casos, un componente se dispone o se coloca en la forma, molde, molde de vaciado o similares antes de la adición de la mezcla. En otros casos más, el componente se dispone o se coloca en la forma, molde, o similares después de la adición de la mezcla.

La divulgación incluye además un método de combinación de partículas compuestas con aglutinantes, cargas u otros materiales de refuerzo, mezclando opcionalmente la combinación con resina, disponiendo opcionalmente la mezcla en un molde y curando opcionalmente la mezcla.

Como se desvela en el presente documento, un producto compuesto curado comprende resina y partículas de material compuesto, opcionalmente reforzado con fibra. En muchos casos, los productos también pueden incluir componentes adicionales tales como roca agregada, grava, arena, madera, tejidos, tuberías, varillas, barras, fibras, metales, panales, espaciadores, cargas, resina, resina reciclada, resina plástica, catalizadores, polímeros reciclados, fibras de papel, aglutinantes, cemento, óxido de magnesio, agua, cemento, piedra caliza, granito, aditivos químicos y combinaciones de los mismos.

Como se ha descrito, un producto compuesto de la divulgación comprende resina y partículas de material compuesto. En algunos casos, las partículas de material compuesto no forman más de aproximadamente el 50 % en peso del producto curado. En otros casos, las partículas no forman más de aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 15 %, aproximadamente el 10 % o aproximadamente el 5 % en peso del producto curado. Como alternativa, en algunos casos la resina comprende menos de aproximadamente el 50 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 15 % o aproximadamente el 10 % en peso del producto curado.

En otras realizaciones, un producto compuesto de la divulgación comprende resina, partículas de material compuesto y partículas agregadas o roca agregada. En algunos casos, las partículas de material compuesto no forman más de aproximadamente el 50 % en peso del producto curado. En otros casos, las partículas no forman más de aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 15 %, aproximadamente el 10 % o aproximadamente el 5 % en peso del producto curado. En algunos casos la resina comprende menos de aproximadamente el 50 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 15 % o aproximadamente el 10 % en peso del producto curado. En otros casos, el agregado comprende menos de aproximadamente el 80 %, aproximadamente el 70 %, aproximadamente el 60 %, aproximadamente el 50 %, aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 30 % o aproximadamente el 20 % en peso del producto curado. En otras realizaciones más, el producto incluye adicionalmente sílice, que no forma más de aproximadamente el 40 %, aproximadamente el 30 %, aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 20 %, aproximadamente el 15 %, aproximadamente el 10 % o aproximadamente el 5 % en peso del producto curado.

En algunas realizaciones, un producto compuesto de la divulgación comprende resina, partículas de material compuesto, sílice y roca agregada. En otras realizaciones, un producto compuesto de la divulgación puede soportar una tensión de compresión de al menos aproximadamente 70 MPa (aproximadamente 10.000 psi) con una tensión de compresión de menos de aproximadamente el 7 %. En realizaciones adicionales, el peso de un producto de la divulgación puede aumentar en menos de aproximadamente el 1 % después de la inmersión en agua durante 24 horas.

Habiendo proporcionado la divulgación de forma general, la misma será más fácilmente comprensible haciendo referencia a los siguientes ejemplos que se proporcionan a modo de ilustración y no tienen por objeto ser limitantes de la divulgación, a menos que se especifique.

Ejemplos

Ejemplo 1: Fabricación de prototipos

Se produjeron prototipos con dimensiones de aproximadamente 1,9 cm x 2,5 cm x 25 cm (aproximadamente 0,75" x 1,0" x 10") con la siguiente mezcla:

23 % de resina en peso

15 % de producto de fibra de vidrio reciclada molido con 6 mm (1/4") de longitud de fibra 20 % de sílice

42 % de roca agregada de diversos tamaños

La mezcla se compactó en un molde de polietileno de alta densidad y se curó a presión de vacío. Los prototipos se mecanizaron después del curado.

Ejemplo 2: Ensayo de prototipos - Doblado por flexión

Se realizó un ensayo de doblado por flexión en prototipos de acuerdo con el Ejemplo 1 con los siguientes resultados.

Se realizaron cálculos del módulo de elasticidad (MDE) y del módulo de ruptura (MDR) para cada muestra y se calculó un promedio. La muestra tenía un MDE promedio de 1.561.300 kPa (226.448 psi) y un Md R de 20.000 kPa (2.901 psi) Ejemplo 3: Ensayo de prototipos - Compresión

Se realizó un ensayo de compresión en secciones más pequeñas de los prototipos de acuerdo con el Ejemplo 1 con los siguientes resultados.

Tabla 2

Las secciones del prototipo funcionaron notablemente bien, promediando una tensión máxima de 80.390 kPa (11.660 psi).

Ejemplo 4: Ensayos de muestras - Absorción de agua

Las muestras se sumergieron totalmente en agua destilada durante un período de 24 horas con los siguientes resultados.

Tabla 3

Las muestras experimentaron un cambio de peso promedio del 0,8311 %.

Ejemplo 5:

Con referencia a la Figura 1, los materiales compuestos se recogen en 1 de fabricantes de equipo original y otras fuentes de reciclaje. Los materiales compuestos se cortan a medida en 10 con sierras eléctricas u otro equipo de corte para que quepan en una trituradora industrial o comercial. Los materiales compuestos se trituran en pedazos en 12, después de lo cual los trozos se colocan en un molino comercial o industrial en 14. Las partículas compuestas resultantes se combinan con el sistema de resina 16 y se curan en 18 en un molde o forma aplicando presión y temperatura según sea necesario.

Ejemplo 6:

Con referencia a la Figura 2, una pala de turbina de material compuesto de molino de viento que pesa aproximadamente 10.000 kg (aproximadamente 22.000 libras) y mide aproximadamente 67 m (aproximadamente 220 pies) se recoge y se limpia en 20. La pala se corta en secciones de aproximadamente 170 mm por 220 mm (aproximadamente 6,5" por 8,5") de alto y ancho en 22 con el fin de que quepa en una trituradora comercial o industrial.

Cada sección se alimenta en una trituradora de tamaño suficiente para producir trozos pequeños de material compuesto de aproximadamente 38 mm a 64 mm (aproximadamente 1,5" a 2,5") de diámetro y no más de 300 mm (12") de longitud en 24. Los trozos resultantes se alimentan en un molino de material compuesto en 26, usando un tamaño de tamiz adecuado para producir partículas pequeñas molidas de material compuesto con una longitud de fibra promedio de 6 mm (1/4 de pulgada).

Se introducen cargas, aglutinantes u otro material de refuerzo adicionales, junto con un sistema de resina, en 28. Las cargas son roca agregada y sílice, y la resina es resina de poliéster sin estireno. La mezcla combinada se compacta en una forma o molde y se cura para producir una barrera de tráfico en 30. La barrera de tráfico se trata con acabados que son reflectantes y/o resisten las pinturas de graffiti en 32.

Ejemplo 7:

Se combinan partículas pequeñas molidas de material compuesto con una longitud de fibra promedio de 6 mm (1/4 de pulgada) con roca agregada, sílice y resina de poliéster sin estireno en una relación de 42:20:15:23 y se mezclan minuciosamente. La mezcla se vierte en un molde de traviesa en el que se ha colocado un tubo de PVC de 110 mm (4,5") de diámetro. La mezcla se vierte alrededor y envuelve el tubo. El material compuesto se cura a temperatura ambiente. La traviesa resultante soporta un mínimo de 70 MPa (10.000 psi) con menos del 7 % de presión de compresión.

Ejemplo 8:

Con referencia a la Figura 3, un sistema para procesar materiales compuestos para el reciclaje y el seguimiento y la aplicación de créditos de reciclaje incluye, por ejemplo, en 40, la recopilación y organización de información relativa a los productos compuestos, tales como palas de turbinas eólicas, u otros trozos de desecho, en un programa de software adaptado a las necesidades de un productor de energía eólica. Las piezas dañadas o desechadas se procesan de acuerdo con los métodos de la divulgación en 42. El procesador o reciclador proporciona un certificado de reciclaje, o un certificado de desmantelamiento, al productor de energía eólica en 44. El procesador o reciclador, o sus agentes, pueden además recoger y devolver al productor de energía los créditos de reciclaje en 46. El procesador o reciclador combina los materiales compuestos reciclados con resina y opcionalmente otros componentes para producir nuevos productos compuestos sólidos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de formación de un producto compuesto sólido, que comprende curar una mezcla en un molde para formar un producto compuesto, comprendiendo la mezcla:

15 % en peso de partículas de materiales compuestos de producto de fibra de vidrio, en donde las partículas tienen fibras que tienen una longitud de fibra promedio de 6 mm (0,25 pulgadas),

23 % en peso de resina,

20 % en peso de sílice, y

42 % en peso de roca agregada de diversos tamaños;

en donde el producto compuesto sólido soporta una tensión de compresión de al menos 70 MPa (10.000 psi) con una presión de compresión de menos del 7 %.

2. El método de la Reivindicación 1, en donde el producto de fibra de vidrio son palas de turbina de molino de viento.

3. El método de las reivindicaciones 1 o 2, en donde la resina es una resina de poliéster sin estireno.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la mezcla se cura a presión de vacío.

5. Un producto compuesto sólido curado que consiste en:

23 % en peso de resina,

20 % en peso de sílice, y

42 % en peso de roca agregada de diversos tamaños;

6. El producto compuesto de la Reivindicación 5, en donde el producto de fibra de vidrio son palas de turbina de molino de viento.

7. El producto compuesto de las Reivindicaciones 5 o 6, en donde la resina es una resina de poliéster sin estireno.

8. El producto compuesto de una cualquiera de las Reivindicaciones 5 a 7, en donde el peso de dicho producto compuesto aumenta menos del 1 % después de la inmersión en agua durante 24 horas.

9. El producto compuesto de una cualquiera de las Reivindicaciones 5 a 8, en donde las dimensiones del producto compuesto son al menos 1,9 cm (0,75 pulgadas) x 2,5 cm (1,0 pulgada) x 25 cm (10 pulgadas).