ES2930447T3 - Un material moldeado de madera-plástico multicolor, un proceso de producción del mismo y un tablero de composite de madera-plástico - Google Patents

Un material moldeado de madera-plástico multicolor, un proceso de producción del mismo y un tablero de composite de madera-plástico Download PDF

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Abstract

Se proporciona un material moldeado de madera y plástico multicolor, que está hecho de un masterbatch de color y un material base de madera y plástico, en el que la relación λ de un módulo de elasticidad en tensión (Et) del masterbatch de color a un módulo de elasticidad en tensión (Et) del material base es de 0,26 a 1,47. También se proporciona un proceso para producir el material moldeado de madera y plástico multicolor, que comprende mezclar y extruir por fusión el lote maestro de color y el material base. Se proporciona además un tablero compuesto de madera y plástico que comprende el material moldeado de madera y plástico multicolor. El material moldeado de madera y plástico multicolor tiene dos o más colores y exhibe una textura que se mezcla y cambia gradualmente y es similar a las texturas de las maderas naturales en las superficies exteriores y en el interior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un material moldeado de madera-plástico multicolor, un proceso de producción del mismo y un tablero de composite de madera-plástico
Campo técnico
En general, la presente invención se refiere a un composite de madera-plástico. Más particularmente, la presente invención se refiere a un material moldeado de madera-plástico multicolor, especialmente un material moldeado de madera-plástico basado en poliolefina (por ejemplo, polietileno o polipropileno), un proceso de producción del mismo y un tablero de composite de madera-plástico que comprende el mismo.
Antecedentes
Se ha usado ampliamente un composite de madera-plástico (WPC), también denominado material de madera-plástico o madera-plástico por cuestiones de simplicidad, con rendimientos superiores tanto de madera como de plástico, en el campo de la construcción. Dependiendo del entorno de trabajo y el proceso de producción, el composite de maderaplástico se clasifica en un material de decoración para interiores y un material de construcción para exteriores. Como composite de madera-plástico para interiores, generalmente es un material de construcción de decoración liviano que se obtiene mediante moldeo por extrusión de poli(cloruro de vinilo) como materia prima utilizando un aparato de mezcla y plastificado suave, tal como una extrusora de husillo individual o similar. Como composite de madera-plástico para exteriores, generalmente es un material de construcción de alta resistencia y carga portante fabricado mediante extrusión de polietileno o polipropileno como materia prima, utilizando un aparato de mezcla y plastificado intenso, tal como una extrusora de husillo gemelar paralelo, una extrusora de husillo gemelar cónico o similar, y se utiliza, por ejemplo, para pavimentos, tablas, tablas para vallas, tablas para paredes, barandillas, escaleras, bancos, pasillos, pabellones o similares. El composite de madera-plástico para exteriores tiene características de alta resistencia mecánica, baja absorción de agua, resistencia al envejecimiento, resistencia al moho o similares, para cumplir con los requisitos del entorno de trabajo. Debido a una baja resistencia, elevada absorción de agua y similares, el composite liviano de maderaplástico para interiores de poli(cloruro de vinilo) se usa con menos frecuencia en un entorno exterior, mientras que el composite de madera-plástico basado en poliolefina para exteriores también se puede usar en interiores.
Actualmente, en la industria de producción de composites de madera-plástico, se fabrica principalmente un composite de madera-plástico con una textura de imitación de madera mediante un proceso de tratamiento superficial mecánico posterior al procedimiento o un proceso de coextrusión multicolor. En el proceso de tratamiento superficial mecánico posterior al procedimiento, se elimina mecánicamente la capa de plástico sobre la superficie del producto de composite de madera-plástico, por ejemplo, lijando y puliendo con una lijadora, para reducir la textura plástica y se estira la superficie del producto con un rodillo de prensado caliente tallado con un patrón para formar una superficie con textura de imitación de madera. Con respecto al composite de madera-plástico con textura de imitación de madera fabricado mediante el proceso de tratamiento superficial mecánico posterior al procedimiento, la textura de imitación de madera está presente únicamente en la superficie y la textura de imitación de madera formada mecánicamente tiende a aclararse con el tiempo; y tanto la capa superficial como el interior del composite de madera-plástico son de un solo color, confiriendo un efecto visual monótono y aburrido al producto. En el proceso de coextrusión multicolor, las materias primas para la capa superficial y para la capa de base se someten a extrusión de forma simultánea en el interior de una boquilla de coextrusión personalizada mediante dos extrusoras, es decir, una extrusora para la capa superficial y una extrusora para la capa de base, con el fin de formar un material moldeado de madera-plástico que tenga una mejor textura de imitación de madera en la capa superficial. Para el proceso de coextrusión multicolor, se requiere añadir y poner en servicio aparatos y boquillas costosas, el proceso es complejo y el coste es relativamente elevado.
Con el desarrollo de un mercado de materiales de construcción y un mercado de productos de composite de maderaplástico, y ante la creciente preocupación o atención centrada en la protección del medio ambiente y la utilización integral de recursos, existe una demanda cada vez más urgente de un material moldeado de madera-plástico que tenga por un lado un excelente rendimiento y por otro, un atractivo aspecto visual.
Sumario
En un aspecto, la presente invención se refiere a un material moldeado de madera-plástico multicolor fabricado a partir de un lote maestro de color y un material de base, en el que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base es de 0,26 a 1,47, el módulo de elasticidad en tensión de lote maestro de color y el módulo de elasticidad en tensión de material de base se miden a temperatura ambiente de acuerdo con la norma GB/T 1040.2-2006/ISO 527-2: 1993, el material base comprende un plástico y una mezcla de un material de relleno orgánico y un material de relleno inorgánico, comprendiendo el material de relleno orgánico un material de fibra derivado de una planta, y el lote maestro de color contiene un plástico y un colorante. El módulo de elasticidad en tensión, abreviado como Et, se usa para caracterizar y comparar la elasticidad del lote maestro de color y/o el material base y la diferencia entre ellos.
En otro aspecto más, la presente invención se refiere a un proceso para producir el material moldeado de maderaplástico multicolor, que comprende mezclar y someter a extrusión en masa fundida el material de base y el lote maestro de color. La etapa de mezcla y extrusión en masa fundida se puede llevar a cabo a una temperatura de proceso de producción normal para un composite de madera-plástico, sin necesidad de aumentar deliberadamente la temperatura de extrusión en masa fundida. La expresión "temperatura de proceso de producción normal para un composite de madera-plástico" (que se puede abreviar en lo sucesivo como temperatura de proceso normal), tal como se usa en la presente memoria, se refiere a una temperatura de proceso de extrusión en masa fundida utilizada convencionalmente en la técnica para un material moldeado de madera-plástico monocolor, que generalmente es de 150 °C o menos. Por ejemplo, según una realización del proceso para producir un material moldeado de madera-plástico multicolor de la presente invención, el material de base y el lote maestro de color se pueden someter a extrusión a una temperatura de aproximadamente 145 °C o menos después de la fusión.
Aún en otro aspecto, la presente invención se refiere a un producto de tablero de composite de madera-plástico que comprende el material moldeado multicolor de madera-plástico, por ejemplo, un pavimento de composite de maderaplástico, tablas de composite de madera-plástico, tablas para vallas de composite de madera-plástico, tablas para paredes de composite de madera-plástico o similares.
El presente inventor ha encontrado que cuando se mezcla un lote maestro de color y un material de base como material de partida para producir un composite de madera-plástico multicolor, el lote maestro de color como elastómero termoplástico exhibe un cambio de forma apreciable visualmente durante la producción del composite de maderaplástico, debido a un esfuerzo de cizalladura y tracción aplicado por el husillo de una extrusora de composite de madera-plástico sobre el lote maestro de color en estado fundido, si la elasticidad del lote maestro de color está dentro de un determinado intervalo, por ejemplo, el módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color está dentro del intervalo de 3*103 MPa o menos. El presente inventor también ha encontrado a través de un estudio adicional que cuando se define la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base para que esté dentro de un intervalo de 0,26 a 1,47, es posible regular el cambio de forma del lote maestro de color en estado fundido y el grado de compatibilidad entre el lote maestro de color y el material de base, ajustando el valor de módulo de elasticidad en tensión de lote maestro de color dentro de un determinado intervalo mientras se usa el mismo material de base, para obtener una textura y forma deseadas del lote maestro de color y un color mixto de producto. Además, para un mismo lote maestro de color, su cambio de forma en estado fundido y el grado de compatibilidad del mismo con un material de base varía con el módulo de elasticidad en tensión del material base. El presente inventor ha descubierto además que cuando la relación de módulo de elasticidad en tensión de lote maestro de color con respecto a material base se extiende más allá de dicho intervalo de relación específico, por ejemplo, cuando la relación de módulo de elasticidad en tensión de lote maestro de color con respecto a material de base es bien demasiado grande o bien demasiado pequeña, el material moldeado de madera-plástico resultante exhibe monocolor.
En la técnica anterior, se ha propuesto generar una textura de madera o una textura de flujo utilizando diferencias en la temperatura de fusión y la viscosidad entre el lote maestro de color preparado y el material base de madera-plástico a una temperatura mayor que la temperatura normal de proceso, por ejemplo, una temperatura de 150 °C a 180 °C o incluso mayor. En esta solución técnica, no solo aumentan el consumo de energía y el coste, sino que también se provoca un cierto grado de carbonización de serrín y descomposición de plástico debido al envejecimiento, lo que da como resultado una menor calidad del producto de composite de madera-plástico. También se ha propuesto generar una textura de madera o una textura de flujo utilizando la diferencia de fluidez en masa fundida entre el lote maestro de color preparado y el material base de madera-plástico por medio de mezcla y extrusión del lote maestro de color y el material base de madera-plástico. En esta solución técnica, generalmente se requiere que el componente de lote maestro de color se añada en una cantidad grande, que puede ser de un 10 % a un 30 % en peso de la mezcla de lote maestro de color y material de base de madera y plástico, y la temperatura de proceso de producción también es mayor que la temperatura de proceso de producción normal del composite de madera-plástico.
En los productos de la técnica anterior, la textura de madera o textura de flujo está generalmente presente en forma de capa sobre la superficie externa del producto de composite de madera-plástico, dando como resultado una textura suave como plástica. Si la capa de plástico se retira mecánicamente para mejorar la textura de madera, se destruye e incluso desaparece el efecto de textura de madera o textura de flujo.
En comparación con la técnica anterior, el proceso para producir el material moldeado de madera-plástico multicolor de la presente invención posee características notables. En concreto, el material moldeado de madera-plástico multicolor se puede producir a la temperatura de proceso de producción normal para un composite de madera-plástico con una temperatura de extrusión de 150 °C o menos (por ejemplo, de 130 °C a 150 °C), para que el consumo de energía y el coste de producción se puedan controlar y, mientras tanto, se pueda garantizar la calidad de producto. La cantidad de lote maestro de color añadida es extremadamente baja y únicamente es de un 0,1 % en peso a un 0,5 % en peso, preferentemente de un 0,15 % en peso a un 0,3 % en peso con respecto a la mezcla de lote maestro de color y material de base de madera-plástico. En comparación con una cantidad añadida de un 10 % en peso a un 30 % en peso de lote maestro de color con respecto a una mezcla de lote maestro de color y material de base de maderaplástico de la técnica anterior, la cantidad utilizada de lote maestro de color se reduce docenas o incluso cientos de veces, para obtener un producto que tiene un efecto equivalente o mejor, facilitando una reducción del coste de producción del material moldeado de madera-plástico multicolor.
Estos efectos técnicos que se pueden alcanzar por medio de la presente invención están fuera de las expectativas e imaginación del experto en la técnica.
En el proceso de producción del material moldeado de madera-plástico multicolor de la presente invención, es posible obtener fácilmente varias vetas (patrones) en las que varía la forma del lote maestro de color en estado fundido y se obtiene un color mixto, en el que el lote maestro de color se funde con el material de base en diferentes grados, escogiendo y ajustando el módulo de elasticidad en tensión de lote maestro de color y un material de base en combinación, de modo que sea posible diseñar y fabricar diversos efectos de producto según convenga para satisfacer los requisitos estéticos y las preferencias de los diversos clientes.
La superficie externa del material moldeado de madera-plástico multicolor de la presente invención tiene dos o más colores, cada uno de los cuales puede estar presente de forma independiente o se pueden mezclar parcialmente entre sí, para exhibir una textura multicolor que se mezcla, cambia gradualmente y es similar a la textura de una madera natural. Las superficies externas y una cualquiera de las capas de la cara interna paralelas a la superficie externa del material moldeado de madera-plástico multicolor tienen el color y la textura de una madera natural y, por tanto, después de someter la superficie externa a un proceso de tratamiento superficial, tal como pulido o similar, la nueva superficie mantiene el color y textura de la madera natural. Como tal, es un producto de composite de madera-plástico ideal para sustituir artículos de madera.
El proceso de producción de material moldeado de madera-plástico multicolor de la presente invención es muy compatible con el aparato anterior para la producción de un material moldeado de madera-plástico monocolor. No se requiere la adición de un aparato o boquilla de alto coste, no se requiere ninguna modificación o ajuste del proceso y el aparato de producción, y el proceso es maduro, fiable y fácil de operar. Por tanto, su coste de producción es menor.
Breves descripción de los dibujos
La Figura 1 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo comparativo 13.
La Figura 2 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo comparativo 14.
La Figura 3 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 1. La Figura 4 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 2. La Figura 5 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 3. La Figura 6 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 4. La Figura 7 es una vista en corte transversal de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 4. La Figura 8 es una vista comparativa de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 5 antes y después del tratamiento de pulido superficial.
La Figura 9 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 6. La Figura 10 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 7. La Figura 11 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 8. La Figura 12 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 9. La Figura 13 es una vista en corte transversal de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 9. La Figura 14 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 10. La Figura 15 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 11. La Figura 16 es una fotografía de la superficie de material moldeado de madera-plástico obtenido en el ejemplo 12.
Descripción detallada
Como se usa en la presente memoria, las formas singulares "un", “una”, "el" y “ la” incluyen referentes en plural a menos que se especifique claramente lo contrario en el contexto. Por ejemplo, la referencia a "un lote maestro de color" abarca un lote maestro color individual, un lote maestro de dos o más colores, o similares.
Como se usa en la presente memoria, la expresión "por ejemplo", "tal como" o el término "comprender" pretenden introducir más ejemplos ilustrativos de un concepto general. A menos que se especifique lo contrario, estos ejemplos se proporcionan únicamente a modo de ilustración de ayuda para comprender las aplicaciones descritas en la presente divulgación, y no pretenden ser limitantes en modo alguno.
Excepto en el ejemplo de trabajo o donde se indique lo contrario, todos los números indicados en la descripción y las reivindicaciones que indican cantidades de materiales, temperatura, duración, propiedades cuantitativas de los materiales o similares, se deben entender modificados en todos los casos con el término "aproximadamente", independientemente de si el término “aproximadamente” se emplea en la expresión.
Se debe entender que cualquier intervalo numérico tal como se menciona en la presente memoria incluye cualesquiera subintervalos dentro del intervalo y cualquier combinación de puntos finales del intervalo o subintervalos, como se describe en el ejemplo o en otra parte de la descripción.
También se debe entender en la presente memoria que cualquier componente de la presente invención como se describe en la presente descripción por medio de cualquier concepto general particular o concepto específico detallado en la sección de ejemplos, se puede usar en una realización como definiciones correspondientes alternativas de cualesquiera puntos finales de intervalos para ese componente, como se describe en otra parte de la descripción y, por tanto, se puede usar en una realización no limitante para sustituir dichos puntos finales de los intervalos descritos en otra parte.
También se debe entender que cualquier compuesto, material o sustancia, tal como se divulga explícita o implícitamente en la descripción y/o se menciona en las reivindicaciones como perteneciente a un grupo de compuestos, materiales o sustancias que estén relacionados en estructura, composición y/o función, comprende un representante individual dentro del grupo y todas sus combinaciones.
Los términos o palabras utilizados en la descripción y las reivindicaciones no se deben interpretar estrictamente como significados generales o significados de diccionario, sino que se deben interpretar como significados y conceptos que se ajustan al concepto de la invención, basados en el siguiente principio: los inventores pueden definir de manera apropiada un término que permita explicar su propia invención de la mejor manera.
Como se usa en la presente memoria, el término "multicolor" se refiere a la presencia de dos o más colores, cada uno de los cuales puede existir de forma independiente y/o se pueden mezclar parcialmente entre sí para formar un color compuesto. Cuando se usa "multicolor" en referencia a un producto, significa que al menos la superficie externa del producto exhibe dos o más colores, cada uno de los cuales puede existir de forma independiente y/o se pueden mezclar parcialmente entre sí. Además, por ejemplo, las superficies externas y al menos una parte, preferentemente la totalidad, de las capas frontales paralelas a las superficies externas del producto exhiben dos o más colores. En una realización, los colores, por ejemplo los del material de base y el lote maestro de color, existen cada uno de forma independiente. En otra realización, los colores, por ejemplo los del material de base y el lote maestro de color, se mezclan parcialmente entre sí para formar un color compuesto. En otra realización adicional, los colores, por ejemplo los del material de base y el lote maestro de color, muestran un efecto de color compuesto en el que se mezclan dos o más colores y varían de forma gradual.
Como se usa en la presente memoria, la expresión "material moldeado de madera-plástico" se refiere a un composite de madera-plástico moldeado por calentamiento y fusión. Las materias primas y materiales auxiliares del composite de madera-plástico y los métodos de moldeo de los mismos se conocen bien en la técnica. Ejemplos de métodos de moldeo incluyen, sin limitación, extrusión. El composite de madera-plástico también incluye un producto liviano de madera-plástico con una densidad más baja preparado mediante adición de un agente espumante.
Como se usa en la presente memoria, la expresión "material de base" hace referencia a un material de base que existe como fase continua en estado fundido durante la producción del material moldeado de madera-plástico. El material de base comprende un plástico (por ejemplo, una resina termoplástica) y un material de relleno, y además comprende opcionalmente un colorante y un agente auxiliar que incluye un agente espumante.
Como se usa en la presente memoria, la expresión "lote maestro de color" hace referencia a un lote maestro de colorante que existe como fase dispersada en estado fundido durante la producción del material moldeado de maderaplástico. El lote maestro de color comprende un plástico (por ejemplo, una resina termoplástica) y un colorante, y además comprende opcionalmente un agente auxiliar.
En la presente invención, el módulo de elasticidad en tracción se mide a temperatura ambiente de acuerdo con la norma GB/T 1040.2-2006/ISO 527-2: 1993 utilizando un equipo de ensayo, tal como una máquina de ensayo de tracción con servocontrol o similar. El índice del módulo de elasticidad en tensión se usa para caracterizar o comparar el rendimiento de elasticidad del lote maestro de color y/o el material de base.
En un aspecto, la presente invención se refiere a un material moldeado de madera-plástico multicolor fabricado a partir de un lote maestro de color y un material de base, en el que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base es de 0,26 a 1,47. Cuando se utilizan dos o más tipos de lote maestro de color, la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de cada lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base, es decir, la relación de color de lote maestro con respecto a material de base, es de aproximadamente 0,26 a 1,47.
El lote maestro de color de material moldeado de madera-plástico multicolor según la presente invención contiene un plástico y un colorante, y opcionalmente contiene un material de relleno y un agente auxiliar. Ejemplos de agente auxiliar incluyen, entre otros, un antioxidante, un estabilizador de luz, un agente de acoplamiento, un lubricante, un dispersante y un agente de compatibilidad. El agente auxiliar se puede usar solo o en combinación. En una realización, el lote maestro de color de material moldeado de madera-plástico multicolor consiste sustancialmente en un plástico y un colorante. En otra realización, el lote maestro de color de material moldeado de madera-plástico multicolor consiste sustancialmente en un plástico, un colorante y un material de relleno. En la presente memoria, "consistir sustancialmente en" significa que el porcentaje en peso de los componentes citados es aproximadamente un 60 % o más, de manera específica aproximadamente un 70 % o más, de manera más específica aproximadamente un 80 % o más, y en una realización aproximadamente un 90 % o más o incluso aproximadamente un 95 % o más.
El plástico utilizado en el lote maestro de color no está particularmente limitado, siempre que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base esté dentro del intervalo de aproximadamente 0,26 a aproximadamente 1,47. En una realización, el plástico del lote maestro de color es una resina termoplástica, especialmente una resina basada en poliolefina. Preferentemente, la resina basada en poliolefina es polietileno, polipropileno o una combinación de los mismos. Ejemplos de polietileno incluyen, sin limitación, polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad y una mezcla de los mismos. El polietileno puede comprender polietileno modificado, por ejemplo polietileno modificado por injerto o modificado por mezcla, en el que el modificador utilizado puede ser al menos uno seleccionado entre el grupo que consiste en modificadores convencionales, tales como Nailon 6, Nailon 66 o similares. El polipropileno comprende polipropileno no modificado y polipropileno modificado. El polipropileno modificado comprende polipropileno modificado por injerto y polipropileno modificado por mezcla. En una realización preferida, el lote maestro de color comprende, como componente de plástico, solo un tipo de polietileno (por ejemplo, un tipo de polietileno de baja densidad o un tipo de polietileno de alta densidad) o solo un tipo de polipropileno, evitando un proceso complejo debido a la combinación de una mezcla (aleación plástica) de dos o más plásticos y, por tanto, reduce aún más el coste de fabricación del producto.
El colorante utilizado en el lote maestro de color no está particularmente limitado y puede estar seleccionado de forma específica según el efecto de coloración deseado, siempre que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base se encuentre dentro de un intervalo de aproximadamente 0,26 a aproximadamente 1,47. El colorante comprende un pigmento inorgánico y/o pigmento orgánico y/o pigmento metálico. Ejemplos de pigmento inorgánico comprenden, sin limitación, uno o una mezcla de varios de dióxido de titanio, óxido de hierro rojo, óxido de hierro amarillo, óxido de hierro marrón, óxido de hierro azul, óxido de cromo verde, negro de carbono y negro de carbono blanco. Ejemplos de pigmento metálico comprenden, sin limitación, polvo de cobre, polvo de bronce (polvo de aleación de cobre-cinc), polvo de plata (polvo de aluminio) o similares. Ejemplos de pigmento orgánico comprenden, sin limitación, uno o una mezcla de varios de pigmento azoico, pigmento heterocíclico y pigmentos diversos. En una realización, el pigmento está seleccionado entre el grupo que consiste en negro de carbono y rojo de óxido de hierro. En una realización, basada en 100 partes en peso de peso total de lote maestro de color, el contenido del pigmento es de aproximadamente 20 partes en peso a aproximadamente 50 partes en peso, y preferentemente es de aproximadamente 20 partes en peso a aproximadamente 40 partes en peso.
El material de relleno utilizado en el lote maestro de color no está particularmente limitado, siempre que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material base esté dentro de un intervalo de alrededor de 0,26 a alrededor de 1,47. El material de relleno comprende un material de relleno inorgánico y/o un material de relleno orgánico. El material de relleno orgánico generalmente hace referencia a un material de fibra derivado de una planta, y los ejemplos del mismo comprenden, sin limitación, uno o una mezcla de varios de polvo de madera, serrín, cáscara de arroz, harina de bambú y cáñamo. Ejemplos de material de relleno inorgánico comprenden, sin limitación, uno o una mezcla de varios de carbonato de calcio liviano (carbonato de calcio), talco, sílice, caolín, mica, silicato de calcio, fibra de vidrio y ceniza volante. Preferentemente, el material de relleno es un material de relleno inorgánico y, de manera especialmente preferida, es carbonato de calcio liviano. En una realización, basada en 100 partes en peso de peso total del lote maestro de color, la cantidad de material de relleno utilizado es de 0 a aproximadamente 35 partes en peso y, por ejemplo, es de aproximadamente 5 partes en peso a aproximadamente 30 partes en peso. Si se usa el material de relleno y especialmente el material de relleno inorgánico, basado en el peso total de lote maestro de color, el peso total de pigmento y material de relleno es mayor que aproximadamente un 35 % en peso, de forma preferida aproximadamente un 40 % en peso o más, y de forma preferida aproximadamente un 65 % en peso o menos. Cuando el peso total de los mismos está dentro de dicho intervalo, puede resultar sencillo ajustar la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base para que esté dentro de un intervalo de aproximadamente 0,26 a aproximadamente 1,47.
Un antioxidante, un estabilizador de luz, un agente de acoplamiento, un lubricante, un dispersante y un agente de compatibilidad usados como agentes auxiliares en el lote maestro de color son los que se usan normalmente en el composite de madera-plástico. Ejemplos de antioxidante comprenden, sin limitación, antioxidantes basados en fosfito y basados en fenol con impedimento estérico. Ejemplos de estabilizador de luz comprenden, sin limitación, estabilizadores de luz basados en benzofenona y basados en benzotriazol. Ejemplos de agente de acoplamiento comprenden, sin limitación, agentes de acoplamiento basados en titanato y basados en silano. Ejemplos de lubricante comprenden, sin limitación, lubricantes de un jabón metálico, un ácido graso y una sal del mismo, y una amida de ácido graso. Ejemplos de dispersante comprenden, sin limitación, dispersantes de éster de ácido graso y alcohol graso. Ejemplos de agente de compatibilidad comprenden, sin limitación, un agente de compatibilidad basado en poliolefina modificada con ácido maleico.
En una realización, el lote maestro de color comprende o consiste en: de aproximadamente 30 a aproximadamente 60 partes en peso de polietileno o polipropileno, de aproximadamente 20 a aproximadamente 50 partes en peso de un colorante, especialmente un pigmento inorgánico o un pigmento metálico, de 0 a aproximadamente 30 partes en peso de un material de relleno inorgánico, y de 0 a aproximadamente 5 partes en peso de un agente auxiliar seleccionado entre el grupo que consiste en un antioxidante, un estabilizador de luz, un agente de acoplamiento, un lubricante, un dispersante y un agente de compatibilidad, basado en 100 partes en peso de peso total del lote maestro de color. Preferentemente, el peso total de polietileno o polipropileno y el pigmento inorgánico o pigmento metálico constituye de 60 partes en peso a 99,9 partes en peso, en particular de aproximadamente 70 partes en peso a aproximadamente 98 partes en peso, y de manera más particular de aproximadamente 75 partes en peso a aproximadamente 97 partes en peso, del peso total de lote maestro de color. Preferentemente, el peso total de pigmento inorgánico o pigmento metálico y el material de relleno inorgánico constituyen de 30 partes en peso a 75 partes en peso, de forma particular de aproximadamente 35 partes en peso a aproximadamente 70 partes en peso, y de forma más particular de aproximadamente 40 partes en peso a aproximadamente 65 partes en peso, del lote maestro de color. Cuando el lote maestro de color tiene una composición dentro de los intervalos anteriormente mencionados, puede resultar sencillo ajustar la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material base (especialmente, el material de base basado en material reciclado, por ejemplo, un material de polietileno reciclado) dentro de un intervalo de aproximadamente 0,26 a aproximadamente 1,47, y el lote maestro de color añadido se puede usar en una cantidad baja (por ejemplo, de un 0,1 % en peso a un 0,5 % en peso, basado en el peso total de lote maestro de color y el material base), para reducir aún más los costes de producción.
El material de base de material moldeado de madera-plástico multicolor según la presente invención comprende un plástico y un material de relleno, y opcionalmente comprende además un colorante y un agente auxiliar. Ejemplos de agente auxiliar comprenden, sin limitación, un antioxidante, un estabilizador de luz, un agente de acoplamiento, un lubricante, un dispersante, un agente de compatibilidad, un retardante de llama, un inhibidor de moho y un agente espumante. El agente auxiliar se puede usar solo o en combinación.
El plástico utilizado en el material de base no está particularmente limitado, siempre que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base se encuentre dentro de un intervalo de aproximadamente 0,26 a aproximadamente 1,47. En una realización, el plástico del material de base es una resina termoplástica, especialmente una resina basada en poliolefina. Preferentemente, la resina basada en poliolefina comprende polietileno, polipropileno o una combinación de los mismos. Ejemplos de polietileno comprenden, sin limitación, polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad y una mezcla de los mismos. El polietileno puede comprender polietileno reciclado. En una realización preferida, solo se usa polietileno reciclado (por ejemplo, polietileno reciclado de alta densidad, polietileno reciclado de baja densidad o una mezcla de los mismos) como componente plástico en el material de base, lo que reduce aún más el coste de generación del producto. En una realización, el material de base comprende de aproximadamente 20 a aproximadamente 60 partes en peso de una resina basada en poliolefina, en particular de aproximadamente 25 a 50 partes en peso de la resina, y de forma más particular de aproximadamente 25 a aproximadamente 40 partes en peso de la resina, basado en 100 partes en peso del peso total de material de base.
El material de relleno utilizado en el material de base no está particularmente limitado, siempre que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base esté dentro del intervalo de aproximadamente 0,26 a aproximadamente 1,47, y el material de relleno comprende una mezcla de material de relleno orgánico y material de relleno inorgánico. Ejemplos de material de relleno orgánico comprenden, sin limitación, uno o una mezcla de varios de serrín, polvo de madera, cáscara de arroz, harina de bambú y cáñamo. Ejemplos de material de relleno inorgánico comprenden, sin limitación, uno o una mezcla de varios de carbonato de calcio liviano, talco, sílice, caolín, mica, silicato de calcio, fibra de vidrio y ceniza volante. En una realización preferible, la mezcla de material de relleno orgánico y material de relleno inorgánico constituye aproximadamente un 50 % en peso o más o aproximadamente un 60 % en peso o más de material de base. En una realización preferida adicional, el material de relleno inorgánico constituye aproximadamente un 40 % en peso o más o aproximadamente un 50 % en peso o más de material de base.
El colorante utilizado en el material de base no está particularmente limitado y puede estar seleccionado específicamente según el efecto de coloración deseado y el colorante del lote maestro de color. El colorante utilizado en el material de base comprende un pigmento inorgánico y/o un pigmento orgánico. Ejemplos de pigmento inorgánico comprenden, sin limitación, uno o una mezcla de varios de dióxido de titanio, óxido de hierro rojo, óxido de hierro amarillo, óxido de hierro marrón, óxido de hierro azul, óxido de cromo verde, negro de carbono y negro de carbono blanco. El pigmento orgánico comprende uno o una mezcla de varios de un pigmento azo, un pigmento heterocíclico y un pigmento mezclado. En una realización, el colorante es un pigmento inorgánico seleccionado entre el grupo que consiste en dióxido de titanio, óxido de hierro rojo y óxido de hierro amarillo. En una realización, basada en 100 partes en peso de peso total de material de base, el contenido de colorante es de aproximadamente 10 partes en peso o menos o aproximadamente 5 partes en peso o menos, o incluso no contiene colorante. En una realización preferida, el contenido de colorante es de aproximadamente 2 partes en peso a aproximadamente 4 partes en peso.
Un antioxidante, un estabilizador de luz, un agente de acoplamiento, un lubricante, un dispersante, un agente de compatibilidad, un retardante de llama, un inhibidor de moho y un agente espumante usados como agentes auxiliares en el material base son los que se usan normalmente en el composite de madera-plástico. Ejemplos específicos de los mismos comprenden, sin limitación, los descritos anteriormente con respecto a los agentes auxiliares para el lote maestro de color.
En realizaciones de la presente invención, la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material base se encuentra dentro del intervalo de aproximadamente 0,26 a aproximadamente 1,47. Los inventores de la invención descubrieron de forma inesperada que es posible obtener un material moldeado de madera-plástico multicolor que tenga una textura similar a la textura de madera, tanto en las superficies externas como en cada una de las capas frontales paralelas a las superficies externas, mediante la selección y el control de la relación de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material base dentro de un determinado intervalo numérico. Por medio de comparaciones a través de experimentos detallados seleccionando y modificando el lote maestro de color que tiene propiedades de elasticidad variables, es decir, el lote maestro de color que tiene diferente módulo de elasticidad en tensión, bajo las mismas condiciones de material de base, el aparato, el proceso o similar, el inventor de la invención ha descubierto que la forma reológica del lote maestro de color fundido en el material de base cambia de puntos a líneas plegadas, barras, vetas anchas, vetas finas y a un estado difuso cuando la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) disminuye gradualmente dentro del intervalo anteriormente mencionado, a medida que disminuye el módulo de elasticidad en tensión del lote maestro de color. Cuando A es igual a 1,68, el lote maestro de color tiene la forma de puntos pequeños y el material moldeado exhibe un único color de material de base. Y cuando A es igual a 0,20, el lote maestro de color se funde por completo y el material moldeado exhibe un único color mixto de lote maestro con el material de base. En una realización, la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material base se encuentra dentro de un intervalo de aproximadamente 0,70 a aproximadamente 1,47, y en el material resultante de madera-plástico, el material base y el lote maestro de color existen de forma independiente para exhibir sus respectivos colores. En otra realización, la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material base se encuentra dentro de un intervalo de aproximadamente 0,26 o más, pero menos de 0,70, en particular de aproximadamente 0,69, de forma más particular de aproximadamente 0,68, o incluso de forma más particular de aproximadamente 0,67, de modo que en el material moldeado de maderaplástico resultante, el material base y el lote maestro de color están presentes en un estado al menos parcialmente fundido, y por tanto, dicho material de madera-plástico exhibe el efecto de color compuesto en el que los colores del material de base y el lote maestro de color se mezclan y cambian de forma gradual.
En una realización, el módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color medido según la norma GB/T 1040.2-2006/ISO 527-2: 1993 está dentro del intervalo de aproximadamente 0,1 * 103 MPa a aproximadamente 3 * 103 MPa. Por ejemplo, el módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color está dentro del intervalo de aproximadamente 0,2 * 103 MPa a aproximadamente 3 * 103 MPa y preferentemente dentro del intervalo de aproximadamente 0,5 * 103 MPa a aproximadamente 2,5 * 103 MPa, y en concreto puede ser por ejemplo de aproximadamente 2,42*103 MPa, aproximadamente 2,11 * 103 MPa, aproximadamente 1,92 * 103 MPa, aproximadamente 1,80 * 103 MPa, aproximadamente 1,66 * 103 MPa, aproximadamente 1,55 * 103 MPa, aproximadamente 1,45 * 103 MPa, aproximadamente 1,24 * 103 MPa, aproximadamente 1,12 * 103 MPa, o aproximadamente 0,86 * 103 MPa.
En una realización preferida, el lote maestro de color de material de base está en forma fundida de una veta clara y típicamente alargada, y tras un tratamiento de pulido, la misma veta clara y alargada que la de la capa superficial está presente en cualquier plano interior paralelo a la capa superficial. El material moldeado tiene principalmente dos colores, es decir, un color de fondo de material base y vetas negras en las superficies, y también tiene un poco de color mixto de los dos colores. En otra realización preferida, el material de base es el mismo pero se selecciona un lote maestro de color diferente para el uso, y el lote maestro de color de material de base está en forma fundida de vetas relativamente anchas con líneas o puntos que tienen el mismo color que el lote maestro de color presente en el corte transversal perpendicular a la superficie del material moldeado de madera-plástico. En otra realización preferida, el lote maestro de color de material base está en forma fundida de barra transparente, y solo hay dos colores, es decir, un color de fondo del material base y vetas negras, sobre las superficies del material moldeado. En otra realización preferida, el lote maestro de color de material base exhibe una forma fundida de forma difusa y turbia, y hay un color de fondo del material de base, un color negro del lote maestro de color y un color mixto que varía de tono y cambia gradualmente sobre las superficies del material moldeado.
En otra realización adicional, usando, en combinación, dos o más tipos de lote maestro de color, cada uno de los cuales satisface que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base sea de aproximadamente 0,26 a aproximadamente 1,47, las vetas de cada uno de estos tipos de lote maestro de color están presentes tanto en las superficies externas como en cada una de las capas frontales paralelas a las superficies externas del material moldeado resultante de maderaplástico. En un ejemplo, el material base es blanco, y el lote maestro de color comprende un lote maestro negro y un lote maestro marrón, de modo que existen vetas negras y marrones sobre las superficies del material moldeado resultante de madera-plástico.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un proceso para producir un material moldeado de madera-plástico multicolor, que comprende mezclar y someter a extrusión en masa fundida un material de base y un lote maestro de color. En una realización, antes de mezclar y someter a extrusión en masa fundida el material de base y el lote maestro de color, el proceso puede comprender además: medir el módulo de elasticidad en tensión del material de base; y, según el módulo de elasticidad en tensión de material de base medido, seleccionar un lote maestro de color adecuado, de forma que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material de base esté dentro del intervalo de 0,26 a 1,47. Según el proceso de la presente invención para producir un material moldeado de madera-plástico multicolor, es posible seleccionar un lote maestro de color adecuado para un material de base de bajo coste, según varias vetas de los materiales moldeados de maderaplástico deseados por el consumidor y, por tanto, es posible diseñar y producir de manera apropiada productos que tengan diversos efectos para satisfacer diversas expectativas y preferencias estéticas del consumidor.
El material moldeado de madera-plástico obtenido por medio de mezcla y extrusión en masa fundida puede experimentar opcionalmente una o más de las siguientes operaciones: enfriamiento, corte y tratamiento superficial. Los ejemplos de tratamiento superficial comprenden, sin limitación, pulido, trefilado, estampación, tratamiento superficial realizado con un agente de tratamiento superficial, por ejemplo, una pintura de acabado y similares.
El material de base y el lote maestro de color se pueden mezclar antes de la operación de fusión y extrusión, o se pueden mezclar durante el transcurso de la fusión y extrusión. En una realización, el proceso de producción puede comprender alimentar a una extrusora una proporción predeterminada de lote maestro de color y material de base después de agitar uniformemente con un agitador, y a continuación llevar a cabo una extrusión en masa fundida continua con una extrusora, para formar un material moldeado de madera-plástico multicolor. En otra realización, el proceso de producción comprende alimentar a una extrusora el material de base y el lote maestro de color de forma simultánea, pero por separado, para lograr la mezcla con agitación por cizalladura a través de los husillos de la extrusora, y a continuación, llevar a cabo la extrusión en masa fundida continua con la extrusora para formar un material moldeado de madera-plástico multicolor. En esta realización, la proporción de lote maestro de color con respecto a material de base se puede ajustar con la velocidad de rotación de los mecanismos de alimentación. La extrusora puede ser una extrusora convencional normalmente utilizada en el procesado de resinas termoplásticas. Ejemplos de extrusora comprenden, sin limitación, una extrusora de husillo individual, una extrusora de husillo gemelar y una extrusora de husillo múltiple. La temperatura de cada uno de los cilindros (zonas) de la extrusora y la velocidad de rotación del husillo se pueden determinar de manera apropiada, según los materiales que se pretendan someter a extrusión. De acuerdo con el proceso de la presente invención para producir un material moldeado de madera-plástico multicolor, es posible permitir que la temperatura de cada uno de los cilindros (zonas) de la extrusora sea de 150 °C o menos. Por ejemplo, es posible permitir que las temperaturas de confluencia de núcleo y boquilla en los cilindros (zonas) de extrusión de plastificado se controlen incluso a 145 °C o menos. Al producir el material moldeado de madera-plástico multicolor a dicha temperatura de proceso de producción normal para un compuesto de maderaplástico, es posible lograr una calidad de producto estable y un bajo coste de consumo energético.
El lote maestro de color y el material de base se pueden producir mediante un proceso conocido en la técnica. Por ejemplo, se pueden preparar mediante un proceso que comprende: añadir un plástico, un pigmento y, opcionalmente, un agente auxiliar en una proporción, al interior de un mezclador de alta velocidad, para obtener una mezcla uniforme, a continuación fundir y someter a extrusión la mezcla resultante con una extrusora, por ejemplo, una extrusora de husillo gemelar y someter el producto extruido a enfriamiento, formación de pellas, deshidratación centrífuga y secado al aire.
En otro aspecto adicional, la presente invención se refiere a un producto que comprende el material moldeado de madera-plástico multicolor, por ejemplo, un pavimento, barandillas, escaleras, bancos, pasillos, cenadores o similares. Preferentemente, el producto es un tablero de composite de madera-plástico, por ejemplo, un pavimento de composite de madera-plástico, un panel de tabla de composite de madera-plástico, un panel de valla de composite de maderaplástico, un panel para pared de composite de madera-plástico o similares.
Ejemplo
La presente invención se ilustra más particularmente con referencia a los ejemplos, pero estos ejemplos no se deben interpretar como limitantes del alcance de la presente invención. Además, en la siguiente descripción, a menos que se especifique lo contrario, "parte(s)" significa "parte(s) en peso" y "%" significa "% en peso".
Los materiales usados en cada uno de los ejemplos se presentan en la Tabla 1 siguiente.
Tabla 1: Sumario de información sobre materiales
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Ejemplo de Preparación de lote maestro de color
En un mezclador de alta velocidad SHR-300A, se introducen el plástico, el pigmento y el agente auxiliar como se presenta en la Tabla 2, en los porcentajes en peso que se muestran y se agita a una velocidad de rotación de 1480 rpm durante 10 min. El material de mezcla resultante se introduce en la extrusora de doble husillo co-rotatorio paralelo AK-73 (disponible de Nanjing Keya Chemical Equipment Co., Ltd.) y se somete a extrusión en masa fundida y granulación para obtener cada uno de los lotes maestros de color: lote maestro de color negro Nos. H1-1 a H3-1, y lote maestro de color marrón Nos. Z1-1 y Z1-2. Las condiciones de extrusión en masa fundida son las siguientes: relación longituddiámetro del husillo L/D = 44, velocidad de rotación de husillo de 600 rpm, temperaturas de las Zonas 1 a 11 de la extrusora ajustadas a 100 °C, 110 °C, 120 °C, 130 °C, 140 °C, 150 °C, 160 °C, 170 °C, 170 °C, 180 °C y 190 °C, respectivamente, y una temperatura de fusión de 190 °C.
El módulo de elasticidad en tensión de cada lote maestro de color se midió utilizando la máquina de ensayo de tracción servocontrolada AI-7000 a M1 (disponible de High Speed Rail Testing Instruments (Dongguan) Co., Ltd.), y los resultados se presentan en la Tabla 2.
Ejemplo de Preparación de material de base
En el mezclador de alta velocidad SHR-300A, se introducen el material de PE reciclado, el pigmento y el agente auxiliar como se presenta en la Tabla 3 en los porcentajes en peso que se muestran y se agita a una velocidad de rotación de 1480 rpm durante 10 min. El material de mezcla resultante se introduce en la extrusora de doble husillo co-rotatorio paralelo AK-73 (disponible de Nanjing Keya Chemical Equipment Co., Ltd.), y se somete a extrusión en masa fundida y granulación para obtener cada uno de los materiales de base. Las condiciones de extrusión en masa fundida fueron las siguientes: relación longitud-diámetro de husillo L/D=44, velocidad de rotación de husillo de 600 rpm, temperaturas de las zonas 1-11 de la extrusora ajustadas a 100 °C, 110 °C, 120 °C, 130 °C, 140 °C, 150 °C, 160 °C, 170 °C, 170 °C, 180 °C y 190 °C, respectivamente, y temperatura de fusión de 190 °C.
El módulo de elasticidad en tensión de cada uno de los materiales de base se midió utilizando la máquina de ensayo de tracción servocontrolada AI-7000 a M1 (disponible de High Speed Rail Testing Instruments (Dongguan) Co., Ltd.), y los resultados se presentan en la Tabla 3.
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Ejemplos 1-12 y Ejemplos Comparativos 13-14
En la extrusora de doble husillo cónico contrarrotatorio del Modelo SJZ65/132 (disponible de Shanghai Jinwei Machinery Manufacturing Co., Ltd.), se introdujeron cada material de base y cada lote maestro de color de cada Ejemplo excepto el Ejemplo 9 y todos los Ejemplos Comparativos en las combinaciones y cantidades usadas como se muestra en la Tabla 4, y se sometieron a extrusión en masa fundida para obtener un material moldeado de maderaplástico. Las condiciones de extrusión en masa fundida fueron las siguientes: velocidad de rotación de husillo de 34,7 rpm; temperaturas de la extrusora: 150 °C para la Zona 1, 150 °C para la Zona 2, 140 °C para la Zona 3, 140 °C para la Zona 4; temperatura de núcleo de confluencia de 140 °C; temperaturas de las boquillas: 140 °C, 140 °C, 140 °C y 140 °C. Las relaciones A de módulo de elasticidad en tensión de cada lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión de material base de madera-plástico también se presentan en la Tabla 4. Las proporciones añadidas de lote maestro de color fueron las siguientes: 0,5 % para el Ejemplo 1, 0,5 % para el Ejemplo 2, 0,1 % para el Ejemplo 3, 0,25 % para los Ejemplos 4 a 7 y 9, 0,3 % para los Ejemplos 8 y 10, 0,3 % de lote maestro de color marrón y 0,1 % de lote maestro de color negro para el Ejemplo 11,0,25 % para el Ejemplo 12 y 0,25 % para el Ejemplo Comparativo 13 y el Ejemplo Comparativo 14.
Además, el Ejemplo 9 se diferencia del anterior en que se utilizó un proceso de coextrusión en el que dos extrusoras trabajaron de forma simultánea. En este Ejemplo 9, se sometieron a extrusión materiales de una capa central que tenían una formulación que comprendía lo siguiente, usando la extrusora de doble husillo cónico contrarrotatorio del modelo SJZ65/132 en las mismas condiciones que las anteriores para formar la capa central de material moldeado de madera-plástico: 25 % de material PE reciclado, 60 % de serrín, 10 % de carbonato de calcio liviano, 2 % de lubricante complejo, 2,5 % de agente de compatibilidad y 0,5 % de agente auxiliar antioxidante. Mientras tanto, el lote maestro de color y el material de base del Ejemplo 9, como se presenta en la Tabla 4, se mezclaron en un material para la capa superficial, que se formó en una capa frontal de coextrusión sobre la superficie de los materiales de la capa central con la extrusora de husillo individual del modelo SJ20 a una velocidad de rotación de husillo de 20 rpm. Las temperaturas de las boquillas de coextrusión (disponibles de Huangshi High-tech Plastic Die Co., Ltd.) fueron: 140 °C, 140 °C, 140 °C y 140 °C.
Posteriormente, las superficies de los productos sometidos a extrusión obtenidos en todos los Ejemplos y Ejemplos Comparativos se sometieron a un tratamiento superficial para eliminar mecánicamente la capa plástica de la superficie. Además, las superficies de los productos obtenidos en el Ejemplo 1, Ejemplo 3, Ejemplo 7, Ejemplo 8, Ejemplo Comparativo 13 y Ejemplo Comparativo 14 se sometieron además a un tratamiento mecánico de estampación en caliente.
Tabla 4 Formulaciones de materiales moldeados madera-plástico y relaciones (A) de módulo de elasticidad en tensión Et del lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión Et de material base
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Se observaron los colores y diseños de las superficies externas de cada uno de los materiales preparados moldeados de madera-plástico. Nota: las vetas largas, como se muestra en las fotografías de superficie de la Figura 1 (Ejemplo Comparativo 13), Figura 2 (Ejemplo Comparativo 14), Figura 3 (Ejemplo 1), Figura 5 (Ejemplo 3), Figura 10 (Ejemplo 7) y la Figura 11 (Ejemplo 8) se obtuvieron a partir de un tratamiento mecánico posterior realizado con un rodillo de estampación en caliente. Se encontró que: el Ejemplo Comparativo 13 (A= 1,68) exhibió un color individual original de material de base de madera-plástico blanco, y el patrón que se muestra en la figura era el patrón regular obtenido a partir del subsiguiente tratamiento de estampación en caliente con el rodillo de estampación en caliente (véase Figura 1); mientras que el Ejemplo Comparativo 14 (A=0,20) exhibió un color individual original del lote maestro de color marrón, y el patrón que se muestra en la figura fue el patrón regular obtenido a partir del subsiguiente tratamiento de estampación en caliente con el rodillo de estampación en caliente (véase Figura 2) . Por el contrario, en los Ejemplos de la presente invención, con una disminución de la relación de módulo de elasticidad en tensión de 1,47 a 0,26, la forma reológica fundida del lote maestro de color experimentó un cambio, de forma de puntos a líneas plegadas, barras, vetas anchas y cortas, vetas alargadas y a un estado difuso, como se muestra en las Figuras 3 a 16. Las Figuras 3 a 16 muestran respectivamente fotografías superficiales de los materiales moldeados de maderaplástico obtenidos en el Ejemplo 1 (A= 1,47), Ejemplo 2 (A=1,33), Ejemplo 3 (A=0,70), Ejemplo 4 (A=0,63), Ejemplo 5 (A=0,58). Ejemplo 6 (A=0,51), Ejemplo 7 (A=0,44), Ejemplo 8 (A=0,67), Ejemplo 9 (A=0,45), Ejemplo 10 (A=0,26), Ejemplo 11 (A= 0,37 y A= 0,48) y Ejemplo 12 (A= 0,29). La forma fundida del lote maestro de color de material de base apareció en el Ejemplo 1 como pequeños puntos (véase Figura 3, como se muestra en las elipses), apareció en el Ejemplo 2 como una forma de línea plegada (véase Figura 4, como se muestra en la elipses), apareció en el Ejemplo 3 y Ejemplo 8 como puntos grandes y con forma de barra respectivamente (véase Figura 5 y Figura 11, como se muestra en las elipses), apareció en el Ejemplo 4 y Ejemplo 5 como vetas anchas y cortas y vetas alargadas respectivamente (véase Figura 6 y Figura 8, como se muestra en las elipses) y apareció en el Ejemplo 6, Ejemplo 7, Ejemplo 9, Ejemplo 10, Ejemplo 11 y Ejemplo 12 en una forma turbia con difusión en diversos grados (véase Figura 9, Figura 10, Figura 12, Figura 14, Figura 15 y Figura 16, como se muestra en los puntos suspensivos). Los cambios de forma entre puntos, líneas plegadas, forma de barra, vetas anchas y cortas, vetas alargadas, forma difusa se refieren a patrones de color distintos del color de fondo claro y las vetas largas obtenidas a partir del laminado mecánico en caliente.
Además, como se muestra en la Figura 5, en el material moldeado de madera-plástico obtenido en el Ejemplo 3, el blanco (el material de base) y el negro (el lote maestro de color) existían de forma independiente por separado, y solo había dos colores de blanco y negro sobre la superficie del material moldeado. Como se muestra en la Figura 8, en el material moldeado de madera-plástico obtenido en el Ejemplo 5, el rojo (el material base) y el negro (la mezcla maestra de color) se fusionaron parcialmente entre sí y aparecieron como un compuesto de color marrón rojizo con diferentes tonos como color compuesto del mismo. A modo de resultado, hubo color rojo, negro y marrón rojizo con diferentes tonos sobre la superficie del material moldeado de madera-plástico y, por tanto, el color del lote maestro de color y el color del material base exhibieron un efecto de color compuesto en el que dos o más colores se mezclaron y modificaron de forma gradual. De forma similar, como se muestra en la Figura 6, el material moldeado de maderaplástico obtenido en el Ejemplo 4 también presentaba un efecto de color compuesto en el que se mezclaban el rojo, el negro y el marrón y cambiaban de forma gradual. Esto indicaba que en el material moldeado de madera-plástico de la presente invención, el color del lote maestro de color y el color del material de base podían exhibir un efecto de color compuesto en el que dos o más colores se mezclaban y cambiaban de forma gradual, debido a que el lote maestro de color estaba presente en el material de base en varias formas, fundido, parcialmente fundido o completamente fundido. En las aplicaciones reales, se pueden seleccionar diferentes combinaciones de lote maestro de color con el material de base según el patrón deseado para lograr un efecto de aspecto ideal.
La Figura 8 es una fotografía que muestra las comparaciones de material moldeado de madera-plástico obtenido en el Ejemplo 5 antes y después del tratamiento superficial. En el lado derecho hay una fotografía de la capa frontal interior del producto después de que la capa superficial de la cara frontal se haya raspado con una lijadora. En el ensayo, el producto todavía mostraba diferentes colores y forma reológica fundida del lote maestro de color sobre cualquier capa frontal a partir de la capa lateral tras haber raspado varias capas.
La Figura 7 es una vista en corte transversal del Ejemplo 4, y la Figura 13 es una vista en corte transversal del Ejemplo 9. Se puede apreciar en estas figuras que están presentes líneas o puntos que tienen el mismo color que el del lote maestro de color en el corte transversal perpendicular a la superficie del material moldeado de madera-plástico. Además, como se muestra en la capa superficial sometida a coextrusión (partes blancas) en la Figura 13, los comportamientos reológicos y de fusión de los materiales de la capa superficial sometida a coextrusión durante el proceso de producción siguieron el mismo mecanismo y método de control. Además, el aparato de extrusión en masa fundida y la temperatura usados en cada uno de los Ejemplos anteriores fueron los que se usan convencionalmente para la fabricación de material moldeado de madera-plástico común no multicolor. Esto indica que el proceso para producir el material moldeado de madera-plástico multicolor según la presente invención tiene una buena compatibilidad con el proceso y el aparato para producir un material moldeado de madera-plástico de la técnica anterior. No se requiere la adición de un aparato o boquilla de alto coste, no se requiere ninguna modificación o ajuste del proceso y aparato de producción, y el proceso es maduro, fiable y fácil de operar. Por tanto, el coste de producción es menor. Además, la eficiencia de producción por extrusión de un material moldeado de madera-plástico y la calidad de producto quedan garantizadas con la misma temperatura y velocidad de rotación del husillo de la extrusora.
Evaluaciones de comportamiento mecánico
Los materiales moldeados de madera-plástico obtenidos en los Ejemplos 1-12 se sometieron a ensayo de impacto de caída de martillo según la Sección 7.1.2.1 de EN 15534-1: 2014, se sometieron a ensayo de comportamiento de resistencia a la flexión según EN 15534- 1: 2014 Anexo A, se sometieron a ensayo de ebullición según la Sección 8.3.3 de EN 15534-1: 2014, se sometieron a ensayo de coeficiente de expansión térmica lineal según la Sección 9.2 de EN 15534-1: 2014, se sometieron ensayo de comportamiento de deslizamiento según la Sección 7.4.1 de EN 15534-1: 2014 y se sometieron a ensayo de absorción de agua e hinchamiento según la Sección 8.3.1 de EN 15534-1: 2014. Todos los resultados fueron aceptables.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones específicas, los expertos en la técnica comprenderán que se pueden llevar a cabo varios cambios y se pueden reemplazar elementos de la misma por equivalentes, sin apartarse del alcance de la presente invención. La presente invención no pretende quedar limitada a las realizaciones específicas divulgadas, sino que abarca todas las realizaciones que se encuentren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un material moldeado de madera-plástico multicolor, que está fabricado a partir de un lote maestro de color y un material de base, en el que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) del lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material base es de 0,26 a 1,47,
el módulo de elasticidad en tensión del lote maestro de color y el módulo de elasticidad en tensión del material de base se miden a temperatura ambiente según la norma GB/T 1040.2-2006/ISO 527-2: 1993,
el material de base comprende un plástico y una mezcla de un material de relleno orgánico y un material de relleno inorgánico, comprendiendo el material de relleno orgánico un material de fibra derivado de una planta, y
el lote maestro de color contiene un plástico y un colorante.
2. El material moldeado de madera-plástico multicolor según la reivindicación 1, en el que el módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color medido según la norma GB/T 1040.2-2006/Is O 527-2: 1993 está dentro del intervalo de 0,1 * 103 MPa a 3*103 MPa.
3. El material moldeado de madera-plástico multicolor según la reivindicación 1 o 2, en el que el lote maestro de color contiene además un agente auxiliar seleccionado entre el grupo que consiste en un material de relleno, un antioxidante, un estabilizador de luz, un agente de acoplamiento, un lubricante, un dispersante y un agente de compatibilidad; preferentemente, el colorante está seleccionado entre el grupo que consiste en negro de carbono, óxido de hierro rojo, óxido de hierro amarillo y dióxido de titanio; y preferentemente, el material de relleno está seleccionado entre el grupo que consiste en carbonato de calcio liviano.
4. El material moldeado de madera-plástico multicolor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el lote maestro de color comprende: de 30 a 60 partes en peso de polietileno o polipropileno, de 20 a 50 partes en peso de un colorante, de 0 a 30 partes en peso de un material de relleno y de 0 a 5 partes en peso de un agente auxiliar seleccionado entre el grupo que consiste en un antioxidante, un estabilizador de luz, un agente de acoplamiento, un lubricante, un dispersante y un agente de compatibilidad, basado en 100 partes en peso del peso total de lote maestro de color.
5. El material moldeado de madera-plástico multicolor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material de base comprende además un colorante y un agente auxiliar seleccionado entre el grupo que consiste en un antioxidante, un estabilizador de luz, un agente de acoplamiento, lubricante, dispersante, agente de compatibilidad, un retardante de llama, un inhibidor de moho y un agente espumante.
6. El material moldeado de madera-plástico multicolor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la mezcla de material de relleno orgánico y material de relleno inorgánico constituye un 50 % en peso o más del material de base.
7. El material moldeado de madera-plástico multicolor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que, con respecto al peso total de lote maestro de color y material de base, el contenido de lote maestro de color es de un 0,1 % en peso a un 0,5 % en peso y preferentemente de un 0,15 % en peso a un 0,3 % en peso.
8. El material moldeado de madera-plástico multicolor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que en la superficie y en una cualquiera de las capas frontales paralelas a la superficie del material moldeado de maderaplástico, el lote maestro de color está presente de forma independiente en una forma reológica seleccionada entre el grupo que consiste en forma de línea recta, forma de línea plegada, forma de barra, forma de tira, forma de punto, forma de elipsoide y forma de nube.
9. El material moldeado de madera-plástico multicolor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dos o más colores están presentes en la superficie y una cualquiera de las capas frontales paralelas a la superficie del material moldeado de madera-plástico.
10. El material moldeado de madera-plástico multicolor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que las líneas o puntos que tienen el mismo color que el color del lote maestro de color están presentes en un corte transversal perpendicular a la superficie del material moldeado de madera-plástico.
11. Un proceso para producir el material moldeado de madera-plástico multicolor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende mezclar y someter a extrusión en masa fundida el material de base y el lote maestro de color.
12. El proceso según la reivindicación 11, que comprende antes de la mezcla y extrusión en masa fundida del material de base y el lote maestro de color:
medir el módulo de elasticidad en tensión del material de base; y
basado en el módulo de elasticidad en tensión medido del material de base, seleccionar un lote maestro de color adecuado de modo que la relación A de módulo de elasticidad en tensión (Et) de lote maestro de color con respecto a módulo de elasticidad en tensión (Et) de material base sea de 0,26 a 1,47.
13. Un tablero de composite de madera-plástico, que comprende el material moldeado de madera-plástico multicolor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 o el material moldeado de madera-plástico multicolor producido mediante el proceso según la reivindicación 11 o 12.
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