MX2008012330A - Proceso para preparar un producto semiacabado mixto, troquelable, reforzado. - Google Patents

Abstract

Proceso para preparar un producto semiacabado mixto, troquelable, reforzado, que comprende uno o más plásticos y fibras o filamentos continuos (4) , cuyo punto de ablandamiento es más alto que el más elevado de los puntos de ablandamiento de dichos materiales; que comprende los pasos que consisten en: ¿ depositar las fibras o los filamentos (4), especialmente por gravedad, sobre un transportador (1) ¿ esparcir partículas (6) de un polvo de los plásticos sobre las fibras o los filamentos (4) en una proporción de entre 5 por ciento y 90 por ciento del peso total; ¿ mezclar las partículas (6) con las fibras o los filamentos (4) ; ¿ llevar la mezcla hasta una temperatura por encima de los puntos de ablandamiento de dichos materiales, a fin de formar el producto semiacabado; caracterizado porque el paso de mezclar incluye: someter la mezcla (4, 6) a por lo menos un campo eléctrico, sustancialmente perpendicular a la dirección de avance (15) del transportador (1).

Description

PROCESO PARA PREPARAR UN PRODUCTO SEMIACABADO MIXTO, TROQUELABLE, REFORZADO CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un proceso para preparar un producto semiacabado mixto, de plástico, reforzado con fibra. Más específicamente, la presente invención se refiere a un proceso en el que los plásticos que forman el aglutinante del producto semiacabado son usados en forma de polvo. El término "plástico" significa cualquier material sintético basado en el uso de macromoléculas y transformable por moldeo, formación o vaciado, generalmente con el uso de calor y presión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En los procesos convencionales para fabricar productos semiacabados mixtos, tales como el proceso descrito en el documento US-A-4 , 487 , 647 , el aglutinante del producto semiacabado puede ser mezclado con los filamentos o hilos de refuerzo en forma pulverulenta. Los hilos son depositaos primero, generalmente por gravedad, sobre un transportador, formando de esa manera una especie de colchón, y luego son espolvoreados con partículas del polvo de plástico aglutinante, seguido por calentamiento del conjunto de manera que se funda el plástico aglutinante. Se enfría después el conjunto para obtener un producto semiacabado mixto, troquelable, reforzado.

Dicho producto semiacabado se denomina "compuesto mixto" dado que es el resultado de la mezcla de hilos o fibras de un material dado, con un aglutinante plástico hecho de otro material . Los hilos dan al producto semiacabado mixto su naturaleza reforzada, puesto que, de manera conocida, contribuyen apreciablemente a las propiedades mecánicas del compuesto mixto.. Adicionalmente , el producto derivado del proceso que forma el objetivo de la presente invención, es denominado "producto semiacabado" puesto que está en una forma cruda que puede y debe ser trabajada de nuevo para obtener los componentes mixtos finales, capaces de satisfacer una función mecánica y/o química dada; por ejemplo, elasticidad o condición químicamente inerte. Esta es la razón por la que estos productos semiacabados frecuentemente son llamados termoplásticos troquelables reforzados (o "Termoplásticos de esterilla de vidrio" o GMT) . Además, se dice que el producto semiacabado es "troquelable" puesto que generalmente está en la forma de placas, que pueden ser formadas posteriormente en moldes adecuados. De esa manera es posible formar componentes de geometrías muy diversas y complejas, a fin de satisfacer funciones específicas. Sin embargo, en los procesos de la técnica anterior, no se efectúa del todo satisfactoriamente el mezclado de las partículas de polvo con las fibras o hilos y, cuando sí se efectúa, esto requiere de operaciones relativamente trabajosas. Por lo tanto, se pueden efectuar las operaciones de mezclado usando técnicas tales como perforación con aguja o tratamiento ciclónico.

La perforación con aguja consiste en picar con agujas varias veces la mezcla del colchón de fibras y el polvo, de manera que se unan entre sí las fibras por "entrelazamiento" y, de esa manera, se homogeneíce la distribución de las partículas dentro de las fibras. Sin embargo, dicha perforación con agujas es relativamente compleja en su ejecución. Esto es así porque puede dar lugar a contaminación del medio ambiente y a la presencia de impurezas cuando la naturaleza de los plásticos usados es cambiada, a fin de producir un producto semiacabado mixto diferente. Dicho proceso, por lo tanto, requiere de la confinación de los polvos y las fibras, o la limpieza completa de la planta de producción, antes de la producción de un nuevo producto semiacabado. Adicionalmente , para obtener una mezcla satisfactoriamente homogénea, es necesario que las partículas de polvo sean relativamente finas, lo que aumenta el costo de las materias primas usadas Además, es posible mezclar las fibras previamente cortadas, mediante tratamiento ciclónico con las partículas de polvo. Se forma entonces la mezcla en capas esparciendo neumáticamente, después de lo cual se hace pasar el conjunto a través de un horno, a fin de ablandar y fijar el polvo, el cual puede cumplir entonces su función de resina aglutinante. Sin embargo, el tratamiento ciclónico es una técnica reservada para grandes volúmenes de producción, dado que requiere de equipo costoso y voluminoso, que incluye los ciclones. Además, requiere de una densidad similar entre los componentes de fibra y polvo para homogeneizar correctamente la mezcla. Específicamente, en una forma conocida, un ciclón separa las partículas ligeras de las partículas pesadas. Así pues, no es posible preparar una mezcla de fibras de vidrio, que tienen densidad relativamente alta, con partículas de polvo a base de plástico. Adicionalmente , algunas de las partículas más ligeras son sacadas inevitablemente a través de la evacuación de aire del ciclón y, por lo tanto, no se pueden introducir en la mezcla. Finalmente, el tratamiento ciclónico únicamente permite que se mezclen con el polvo las fibras relativamente cortas. Para preparar una mezcla homogénea entre los hilos y el polvo, al mismo tiempo que se eviten los problemas mencionados en lo que antecede, el documento US-A-4 , 487 , 647 propone el uso de un proceso relativamente largo y complejo, puesto que incluye tres pasos de calentamiento, tres pasos de deposición de polvo y dos pasos de compresión. Por ello dicho proceso requiere el uso de una línea de producción larga y costosa lo que, como consecuencia, incrementa el costo del producto semiacabado mixto como resultado de dicho proceso . Además, aunque se obtiene buena homogeneidad de la mezcla entre los materiales en polvo y las fibras, a costas de operaciones complejas, los procesos de la técnica anterior, no obstante, permanecen limitados a tamaños específicos de partículas de polvo y de las fibras de refuerzo. Por lo tanto, para un determinado tamaño de fibras, es necesario usar un polvo cuyo tamaño de partículas se selecciona de tal manera que el diámetro máximo de esas partículas esté limitado a 500 µp o incluso a 200 µp?, como en el caso del documento US-A-4 , 487 , 647. Sin embargo, el uso de polvo con un tamaño fino de partícula también tiene repercusiones en el precio de costo del producto semiacabado mixto . Inversamente, si se selecciona un polvo que no sea tan grueso, la mezcla de las partículas con las fibras se corre el riesgo de que las fibras sean demasiado heterogéneas, al punto de que se corre el riesgo de que el producto semiacabado mixto tenga propiedades mecánicas reducidas o incluso defectuosas. Así pues, es la finalidad de la presente invención proponer un proceso para preparar un producto semiacabado mixto, troquelable, reforzado, cuya implementación no requiera de un mezclado laborioso ni de una secuencia de mezclado laboriosa, tampoco de una selección excesivamente rigurosa del tamaño de partícula del polvo plástico aglutinante .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De tal manera, la presente invención está dirigida a un proceso para la preparación simple, relativamente rápida y económica, de un producto semiacabado mixto. El proceso que forma el objetivo de la invención está dirigido a preparar un producto semiacabado mixto, troquelable, reforzado, que comprende uno o más plásticos y fibras cortadas o filamentos continuos, de preferencia hechos de uno o más materiales eléctricamente no conductores, cuyo punto de ablandamiento sea el más alto de los puntos de ablandamiento de dichos materiales. El proceso que forma el objetivo de la invención comprende los pasos que consisten de: • depositar las fibras o los filamentos, especialmente por gravedad, sobre un transportador; • esparcir partículas de un polvo de los plásticos sobre las fibras o los filamentos, en una proporción de entre 5 por ciento y 90 por ciento del peso total; • mezclar las partículas con las fibras o los filamentos ; • llevar la mezcla a una temperatura por encima de los puntos de ablandamiento de los materiales, de manera que se forme el producto semiacabado. De acuerdo con la invención, el paso de mezclar incluye someter la mezcla a por lo menos un campo eléctrico, sustancialmente perpendicular a la dirección de avance del transportador, y capaz de mover las partículas y las fibras o los filamentos, a fin de homogeneizar la mezcla. En otras palabras, el mezclado o la combinación de las partículas de polvo con las fibras o filamentos se lleva a cabo por medio de al menos un campo eléctrico que desplaza y agita las partículas de polvo y, en menor grado, las fibras, en la dirección del espesor del colchón de fibras o filamentos depositados sobre el transportador. De esa manera, puede hacerse satisfactoriamente homogénea la mezcla por medio de las fuerzas electrostáticas que son ejercidas sobre las partículas y sobre las fibras o filamentos; mejorando esas fuerzas la impregnación de las partículas entre las fibras. El término "campo sustancialmente perpendicular" significa así un campo dispuesto en una dirección transversal al transportador, capaz de desplazar las partículas de polvo en el espesor del colchón de fibras. Para lograrlo, el campo debe tener un componente que sea perpendicular al transportador. De acuerdo con una modalidad de la invención, el campo eléctrico puede tener un voltaje alterno con una frecuencia de entre 2 Hz hasta 500 Hz, y una amplitud de entre 100 kV/m y 80,000 kV/m. Dicho campo eléctrico permite el mezclado eficiente de las partículas de polvo en medio de las fibras. Específicamente, un campo alternante puede provocar desplazamientos oscilantes de las partículas, que tiene tendencia a homogeneizar eficientemente la mezcla. De acuerdo con una modalidad de la invención, el paso de mezclar puede incluir: someter la mezcla a una pluralidad de campos eléctricos. En esa modalidad, están dispuestos, respectivamente, dos formaciones de electrodos, dispuestos a cada lado del transportador; cada una de las formaciones de electrodos comprende una pluralidad de electrodos, dispuestos sucesivamente en la dirección de avance del transportador. Cada uno de los campos eléctricos es generado entre dos electrodos que pertenecen, respectivamente, a una y otra de las dos formaciones de electrodos . De acuerdo con una forma de implementación particular de esta modalidad de la invención, se pueden derivar los campos eléctricos de voltajes continuos, y se pueden orientar en direcciones opuestas, sucesivamente, en la dirección de avance del transportador. Los campos sucesivos también pueden sr de diferente intensidad entre sí, para dar lugar a efectos de mezclado diferencial . Dicha modalidad y dicha forma de implementación permiten el mezclado eficiente del polvo y las filas o filamentos . En la práctica, el campo puede ser generado entre electrodos que son globalmente planos y mutuamente paralelos . Dicha geometría de electrodos posibilita generar un campo eléctrico adecuado para mezclar el polvo y las fibras sobre la totalidad de la superficie del producto semiacabado mixto que se desea producir. De acuerdo con una modalidad práctica de la invención, el plástico puede ser termoplástico , seleccionado del grupo que comprende: polietileno, polipropileno, poliamidas, poliésteres, por ejemplo, tereftalato de polibutileno; compuestos de ácido poliláctico, cloruro de polivinilo, polieterimidas , copoliamidas y copoliésteres . De acuerdo con una modalidad alternativa de la invención, los plásticos pueden ser materiales termofraguables , seleccionados del grupo que comprende: poliésteres insaturados, poliepóxidos , compuestos a base de melanina y compuestos fenólicos. Dichos materiales termoplásticos o termofraguables tienen propiedades dieléctricas que los hacen capaces de ser mezclados mediante el campo eléctrico característico de la invención . En la práctica, el polvo y/o las fibras o filamentos pueden comprender aditivos y/o cargas, destinados a impartir propiedades específicas al producto semiacabado, por ejemplo, una densidad baja, una naturaleza retardadora de las llamas o antibacteriana, o para reducir el costo general del polvo. De hecho puede demostrar que es útil para añadir cargas, especialmente cargas funcionales, al producto semiacabado , para determinadas aplicaciones. De acuerdo con la invención, el polvo puede tener un tamaño de partícula de entre un diámetro mínimo de 0.1 µ?t? y un diámetro máximo de 3,000 µt?; de preferencia entre un diámetro mínimo de 0.1 (im y un diámetro máximo de 1,000 µ?t?. Dicho tamaño de partícula, que es característico de un polvo escasamente seleccionado permite que se impregnen rápidamente grandes cantidades de polvo en el colchón de fibras, sin incrementar excesivamente el costo. En la práctica, las fibras pueden tener un diámetro de entre 1 µp? y 100 µ?? y, de preferencia, entre 10 µ?? y 50 µ??, y una longitud de entre 2 mm y 200 mm y, de preferencia, entre 10 mm y 70 mm. Estos tamaños de fibra también hacen posible obtener el mezclado homogéneo con las partículas de polvo. De acuerdo con la invención, las fibras o los filamentos pueden consistir de uno o más materiales, seleccionados del grupo que comprende: vidrio, lino, yute, sisal, polietileno de alta resistencia, fibras de cerámica y fibras de aramida. Esos materiales eléctricamente no conductores permiten que se pueda llevar a cabo el proceso que forma el objetivo de la invención. De acuerdo con una modalidad particular de la invención, se pueden depositar las fibras o los filamentos en el transportador, sobre una capa inferior; depositándose posiblemente una capa superior sobre la mezcla de fibras y polvo; comprendiendo dichas capas uno o más plásticos cuyo punto de ablandamiento está por debajo del punto de ablandamiento de las fibras; teniendo cada una de estas capas (de 2 a 8) un espesor de entre 5 µp? y 500 µt?. La adición de dichas capas previene que el transportador se ensucie o se degrade, ya que confina el polvo y las fibras. Así pues, muy pocas partículas o fibras quedan depositadas directamente sobre el transportador. Estas capas inferior y superior también hacen posible que se cambie rápidamente la naturaleza de los materiales o de la materia que forma el producto semiacabado mixto, puesto que limitan la contaminación de los componentes de la línea de producción, tales como el transportador. Adicionalmente , dichas capas, que forman las "pieles" externas del producto semiacabado, pueden dar al producto semiacabado mixto características específicas, tales como resistencia a las sustancias químicas, elevada adhesión, o la calidad de la apariencia exterior del producto semiacabado. De acuerdo con otra modalidad, el proceso puede comprender también pasos que consisten en: sobreponer estratos adicionales con relación al formado por la mezcla de fibras y de polvo. Esos estratos están destinados a impartir diversas propiedades mecánicas, químicas u otras propiedades, al producto semiacabado. En otras palabras, el producto semiacabado mixto puede ser formado a partir de varias capas sobrepuestas de fibras revestidas con resina aglutinante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La manera en la que se puede poner en práctica la invención y las ventajas que se derivan de ella, aparecerán más claramente del ejemplo de producción que viene a continuación . Este ejemplo se da como una guía no restrictiva, apoyada por la figura anexa. La figura es una representación diagramática , en sección, de un dispositivo capaz de llevar a cabo el proceso que forma el objetivo de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA De tal manera, la figura ilustra una línea de producción para el producto semiacabado mixto, de acuerdo con una modalidad del proceso que forma el objetivo de la presente invención. En esta línea de producción, un dispositivo transportador 1 consiste de un transportador convencional, cuya banda avanza en la dirección indicada por la flecha 15. Durante el primer paso ilustrado por la figura, se deposita una capa inferior 2 sobre la banda transportadora 1. La capa inferior 2, en este caso, tiene la forma de una película, enrollada en un rollo 3, y que se desenrolla sincrónicamente con el avance del transportador 1. De acuerdo con la invención, la capa inferior 2 comprende un plástico cuyo punto de ablandamiento es menor que el de las fibras de refuerzo, de las que está compuesto el producto semiacabado obtenido de acuerdo con el proceso que forma el objetivo de la presente invención. Esta capa inferior 2 está hecha cohesiva con el resto del producto semiacabado mixto, durante el paso de tratamiento térmico descrito más adelante. El segundo paso del proceso ilustrado por la figura consiste en depositar sobre la banda transportadora 1 las fibras 4, de las que está compuesto el producto semiacabado mixto. En el presente caso, las fibras 4 son depositadas sobre el transportador 1 únicamente por el efecto de gravedad. De esa manera, las fibras 4 forman una especie de capa no cohesiva (artesonado) sobre el transportador 1. Sin embargo, se puede contemplar otro mecanismo de deposición, sin salirse, sin embargo, del alcance de esta invención. De acuerdo con una característica de la invención, las fibras 4 tienen una longitud de 50 mm y un diámetro de 17 µt?. Es posible usar una mezcla de fibras de diferentes tamaños, de acuerdo con las propiedades que se desea impartir al producto semiacabado, derivado del proceso que forma el objetivo de la invención; y de esa manera, como una función de su uso final . En el ejemplo de la figura que ilustra una modalidad del proceso que forma el objetivo de la invención, las fibras 4 consisten de un material eléctricamente no conductor. En este caso, son fibras de vidrio E, obtenidas desmenuzando haces de fibra de vidrio o guedejas de fibras con una densidad lineal de 2400 tex (es decir, 2400 g por 1000 m) , usando el desmenuzador 5 que opera a una velocidad sincronizada con el avance 15 del transportador 1. Adicionalmente , las fibras 4 están dimensionadas a un tamaño que sea compatible con el material pulverulento usado como se describe más adelante. En el ejemplo de la figura 1, se fija el transportador a una velocidad de avance de 2 m/minuto. También se puede contemplar un predesmenuzamiento de las fibras de vidrio usando un desmenuzador separado, que esté alejado de la línea de producción ilustrado en la figura. En este caso, las fibras predesmenuzadas simplemente pueden ser colocadas sobre el transportador 1 por medio de un distribuidor que opere a una velocidad de alimentación que dé por resultado un peso de base de 1200 g/minuto. Más aún, las fibras 4 también pueden comprender uno o más de otros materiales que, de preferencia, son no conductores, tales como lino, yute, sisal, polietileno de alta resistencia, fibras de cerámica y fibras de aramida. También es posible usar fibras de materiales semiconductores o incluso materiales conductores, siempre y cuando su presencia y, en particular, su proporción con relación al polvo y a las demás fibras, demuestre ser compatible con el campo eléctrico usado en el paso de mezclado descrito más adelante . También se pueden usar otros productos no fibrosos para llevar a cabo el proceso que forma el objetivo de la presente invención, por ejemplo, plumas de origen natural, capaces de dar al producto semiacabado características aislantes . Más aún, también es posible usar una mezcla de fibras de diferentes naturalezas y/o diferentes tamaños, de acuerdo con las propiedades que se van a impartir al producto semiacabado derivado del proceso que forma el objetivo de la invención; y, por tanto, como una función de su uso final. También es posible; sin salirse, sin embargo, del alcance de la presente invención, usar un tendido preformado de fibras, muy débilmente unidas entre sí. Este tendido puede ser formado con antelación, o en reemplazo del paso de disposición de las fibras 4. De manera similar, se pueden usar fibras relativamente largas, o incluso hilos o filamentos continuos, en la forma de un tendido unidireccional . Dicho tendido de filamentos continuos puede reemplazar las fibras, o puede ser adicionado a ellas, antes o después del paso de deposición de las fibras, descrito más arriba. En el curso del siguiente paso del proceso, que forma el objetivo de la invención, el "colchón" de fibras es rociado con partículas 6 de un polvo que consiste de uno o más plásticos, destinados a servir como aglutinantes entre las fibras 4 para el producto semiacabado mixto final. En el presente caso, el material usado es polipropileno. En el caso de la figura, las partículas 6 son depositadas sobre las fibras de vidrio 4 y la capa inferior 2 simplemente por el efecto de gravedad. Un dispositivo rociador o esparcidor 7 mide la velocidad de alimentación de estas partículas 6 de polvo, sincrónicamente con el avance 15 del transportador 1. El dispositivo esparcidor 7 funciona a una velocidad de alimentación que le permite obtener la proporción deseada entre las fibras 4 y el polvo 6, en el presente caso, a una velocidad de alimentación de 800 g/min. En el ejemplo de la figura, la proporción de la masa del polvo 6 con relación al peso total de las fibras 4 con el polvo 6, es de 60 por ciento. Esta proporción de masa es determinada como una función del peso por área unitaria, o peso de base, que se desea para el producto semiacabado mixto final. El peso por área unitaria de los productos semiacabados obtenidos de acuerdo con el proceso que forma el objetivo de la invención, puede variar de 50 g/m2 a 10,000 g/m2. De acuerdo con una característica de la invención, los plásticos de los que está formado el polvo 6 pueden tener, cada uno, un punto de ablandamiento sustancialmente inferior al de las fibras 4. Esto previene de manera bastante simple, que las fibras 4 se fundan con los plásticos aglutinantes, durante el paso de tratamiento térmico descrito más adelante. La razón de esto es que es importante que las fibras permanezcan intactas en el producto semiacabado mixto final, a fin de darle las propiedades de resistencia mecánica deseadas . Otros muchos termoplásticos son adecuados para formar el polvo 6; entre los cuales se pueden mencionar: polietileno, polipropileno, poliamidas, poliésteres, por ejemplo, tereftalato de polibutileno ; compuestos de ácido poliláctico, cloruro de polivinilo, polieterimidas , copoliamidas y copoliésteres . De manera similar, pueden ser adecuados muchos materiales termofraguables , por ejemplo, poliésteres insaturados, poliepóxidos , compuestos a base de melanina y compuestos fenólicos. También se puede contemplar el añadir cargas, de naturaleza orgánica o inorgánica, al material o los materiales pulverulentos, de manera que se dé al producto semiacabado propiedades específicas, por ejemplo, baja densidad, naturaleza retardadora de las llamas o antibacteriana, o que sean capaz de reducir el costo general del polvo, etc. Estas cargas pueden ser mezcladas con los polvos usados como aglutinante, o se los puede incorporar durante otro paso. El siguiente paso del proceso consiste, como el primer paso descrito en relación con la figura, en depositar una capa superior 8 sobre los componentes ya presentes sobre el transportador 1. Exactamente como la capa inferior 2, y por las mismas razones, la capa superior 8 consiste de plásticos cuyos puntos de ablandamiento son menores que los de las fibras 4. Puede ser un material a base de poliolefina, que sea químicamente inerte. De manera similar, también se deposita la capa superior 8 en forma de película, a una velocidad que sea sincrónica con la velocidad 15 del transportador 1. También se almacena la capa superior 8 en la forma de un rollo que es desenrollado por medio de un distribuidor 9. Obviamente se seleccionan los tamaños y los materiales constituyentes de las capas 2 y 8 como una función del uso deseado. Venta osamente, la capa 2 puede tener una anchura igual a la anchura del producto semiacabado mixto final, de manera que se prevenga que la banda transportadora del transportador 1 quede ensuciada o contaminada cuando se depositan sobre ella las fibras 4 y el polvo 6. Esta característica hace posible que se pueda pasar rápidamente de un producto semiacabado a otro. Puesto que las capas 2 y 8 forman las "pieles" exteriores del producto semiacabado mixto final, también pueden cumplir funciones de "superficie" asociadas con su apariencia, su adhesividad o su resistencia a las sustancias químicas. Cada una de estas capas puede tener un espesor de entre 5 µ?t? y 500 µ?t?. En el presente caso, el espesor de la capa 2 y la de la capa 8 es aproximadamente 50 µ?? . Adicionalmente , una y/o la otra de las capas 2 y 8 pueden consistir de una película de doble capa o de varias capas, hecha de diferentes materiales coextruidos ; por ejemplo, polipropileno con un compuesto de copoliamida. La función de dichos materiales de varias capas es garantizar, en primer lugar, la cohesión con el núcleo del producto semiacabado que comprende fibras y polvo de resina aglutinante; y en segundo lugar, funciones de superficie, tales como las mencionadas previamente. Más aún, una y/o la otra de estas capas también pueden ser formadas por otros componentes, tales como retículas o productos textiles del tipo no tejido. En vista de que las funciones de esos componentes son determinadas por la aplicación final del producto semiacabado, muchos componentes pueden estar incluidos en la composición de las capas 2 y 8. El siguiente paso consiste en mezclar íntimamente las fibras 4 con el polvo 6, de manera que impregne homogéneamente el colchón de fibras con las partículas 6 del polvo que forma el aglutinante. Para hacerlo, y de acuerdo con una característica del proceso que forma el objetivo de la invención, la mezcla de las fibras 4 con el polvo 6 es sometida a un campo eléctrico generado entre los electrodos 10 y 11, que son globalmente planos y mutuamente paralelos, en dirección perpendicular a la figura. Las partículas de polvo 6 y las fibras 4 son puestas entonces en movimiento, globalmente a lo largo de las líneas del campo. Específicamente, de una manera conocida en el campo del espolvoreo electrostático, un campo eléctrico ioniza las moléculas de dioxígeno del aire, que quedan unidas a las partículas de polvo, de cuya carga así formada depende la capacitancia inductiva específica dieléctrica del material que las constituye. Esta es la razón de que se prefiera utilizar plásticos de baja conductividad a fin de poner en movimiento los polvos de manera satisfactoria. Sin embargo, se pueden usar cargas conductoras como mezcla o durante un rociado posterior. Como función del peso por área unitaria, o peso de base, deseada para el producto semiacabado mixto final, los electrodos 10 y 11 deben estar separados a una distancia de entre 0.5 mm y 70 mm. Con respecto al resto, puede contemplarse montar por lo menos uno de los electrodos 10 y 11 en un soporte móvil, de manera que se adapte su separación como una función del espesor del producto semiacabado que se va a formar. Para evitar llegar al voltaje disruptivo del aire entre los electrodos bajo tensión, se puede contemplar revestirlos con un material aislante, cuya capacitancia inductiva específica dieléctrica sea suficientemente alta para resistir el campo generado. Específicamente, por razones obvias, es conveniente no generar un arco eléctrico entre los electrodos. Para preparar una mezcla homogénea entre las fibras 4 y las partículas de polvo 6, se usa un campo eléctrico con un voltaje alternante de forma sinusoidal, cuya frecuencia sea 50 Hz . Adicionalmente , el campo eléctrico generado en el ejemplo ilustrado por la figura tiene una amplitud de 10,000 kV/m. Dichas características del campo eléctrico lo hacen capaz de mover las partículas 6 y las fibras 4. Cuando dicho campo eléctrico es aplicado entre los electrodos 10 y 11, no solamente las partículas 6, sino también, en menor grado, las fibras 4, son puestas en movimiento. La razón de esto es que las fibras 4, que están desmenuzadas o en filamentos continuos, no están todavía unidas entre sí y, de tal manera, - - son capaces de moverse bajo el efecto del campo eléctrico generado entre los electrodos 10 y 11. De acuerdo con otras modalidades, el voltaje alternante del campo eléctrico puede tener una forma triangular, cuadrada o pulsada, o una forma más compleja. Obviamente, la forma de onda tiene influencia sobre la homogeneidad de la mezcla entre el polvo y las fibras, al grado de que se puede determinar como una función de los componentes del producto semiacabado y de las propiedades que se desea impartirle. También como alternativa se puede contemplar la instalación de varios electrodos, dispuestos sucesivamente en la dirección de avance 15 del transportador 1. De esa manera es posible preparar la mezcla generando una sucesión de campos eléctricos entre los electrodos, localizados a cada lado del transportador 1, y relativamente estrechos en la dirección de avance 15. Es necesario entonces orientar los campos en pares sucesivos, en una dirección y en la otra; es decir, corriente arriba y corriente abajo, formando de esta manera campos "antiparalelos" . Esto hace posible homogeneizar eficientemente la mezcla entre las fibras 4 y el polvo 6, puesto que el movimiento de las partículas 6 y de las fibras 4 tiene lugar gradualmente, a medida que avanza el transportador 1, alternadamente en una dirección y luego en la dirección opuesta. Como una función de las propiedades deseadas y/o de los materiales y la materia usada, los campos eléctricos sucesivos pueden estar derivados de voltajes directos o alternantes, y también pueden tener amplitudes diversas y/o diversas orientaciones , siempre y cuando tengan un componente perpendicular al transportador 1.

También es posible instalar electrodos que tengan una forma diferentes, es decir, que no sean planos. Así pues, se pueden usar electrodos tubulares, tales como los descritos en el documento WO 2005/038123, dispuestos sucesivamente en la dirección de avance 15 del transportador 1, y sometidos a voltajes que se alternan. La geometría y la disposición de esos electrodos debe favorecer, en todo caso, los componentes del campo eléctrico perpendicular al transportador 1, de modo que se homogeneíce eficientemente la mezcla entre las fibras 4 y las partículas de polvo 6. Como una función de la cantidad de polvo depositada sobre el colchón de fibras, y de la duración y amplitud del tratamiento con el campo eléctrico, el polvo se puede mover sustancialmente y bajo determinadas condiciones, se puede ver la acumulación de un exceso de polvo sobre las superficies exteriores de las capas 2 y 8. De esa manera se crea un estado de superficie, adecuado para la unión durante el uso del producto semiacabado. En todo caso, la diferencia de potencial entre los electrodos 10 y 11 se puede ajusfar entre esos valores mínimos y máximos, como una función de las características del producto semiacabado mixto, en particular, su espesor y la naturaleza de los materiales de los que está hecho. El siguiente paso es un paso de tratamiento térmico, que es normal en los procesos para fabricar productos semiacabados mixtos. En general, dicho tratamiento térmico va acompañado o seguido por prensado del producto semiacabado. La combinación de estos pasos de tratamiento térmico y prensado, con frecuencia se denomina "calandriado" . En el ejemplo de la figura, se lleva a cabo el calentamiento del producto semiacabado por medio de un horno de convección térmica, y se lleva a cabo el prensado entre dos rodillos prensadores 13 y 14. Se debe determinar la secuencia de los pasos de calentamiento, prensado y enfriamiento opcional, como función del producto semiacabado que se desea obtener. En todos los casos, y de acuerdo con una característica de la invención, es importante llevar la mezcla a una temperatura por encima de los puntos de ablandamiento de los plásticos que constituyen el polvo aglutinante 6 y las capas inferior 2 y superior 8 del producto semiacabado. Esto permite, efectivamente, hacer viscosos esos materiales y, mediante ello, asegurar su distribución y su cohesión en las fibras 4. Luego se enfría el producto semiacabado hasta la temperatura ambiente . Adicionalmente , en el caso de un material termofraguable , la temperatura de calentamiento debe estar por debajo de la temperatura de entrelazamiento, de manera que se pueda formar el producto final durante un paso posterior, que no está mostrado en la figura. Esto se hace posible puesto que la mayoría de los plásticos termofraguables pasan, cada uno, durante su calentamiento, a través de un estado "pseudoplástico" , caracterizado por un ablandamiento reversible, a una temperatura muy inferior a la temperatura de entrelazamiento. Típicamente, las temperaturas de calentamiento durante el paso de calandriado pueden variar desde 100 °C hasta 400 °C, dependiendo de la naturaleza de los materiales usados. Así, por ejemplo, se debe efectuar el calentamiento por encima de 160 °C para alcanzar el punto de fusión del polipropileno, y más allá de los 180 °C para alcanzar el del ácido poliláctico, o más allá de los 220 °C para alcanzar el de la poliamida 6. El paso opcional de prensado con rollos prensadores 13 y 14 sirve también para conformar los productos al espesor final deseado para el producto semiacabado. Más aún, la banda transportadora del transportador 1 debe tener características mecánicas que permitan su arrastre y su resistencia al prensado del producto semiacabado; pero también resistencia química a la oxidación con ozono, producida durante la ionización del aire bajo el efecto del campo eléctrico, en el ejemplo de la figura, la banda transportadora consiste de un soporte tejido, revestido por ambas caras con politetrafluoroetileno , pero también se puede usar un ensamble de poliuretano sobre vidrio o poliéster . Como en el caso de los procesos de fabricación convencionales, la velocidad de avance 15 del transportador 1 se ajusta como una función de parámetros tales como el peso de base del producto semiacabado, el punto de ablandamiento de los materiales aglutinantes, y los de las capas 2 y 8 o, alternativamente, las dimensiones de la máquina y el tiempo requerido para el tratamiento en el campo eléctrico. Más aún, el proceso que forma el objetivo de la presente invención puede ser efectuado para producir un producto semiacabado mixto, que comprende varias capas sobrepuestas. Para lograrlo, puede estar contemplado, por ejemplo, reemplazar uno de los rollos que forman las capas 2 u 8 con un rollo que ya comprenda un producto semiacabado mixto, reforzado con fibra. De esa manera se obtiene un producto semiacabado mixto, estratificado, que tiene varios estratos de fibras sobrepuestas. Más aún, como una función de los usos deseados, y sin salirse del alcance de esta invención, se puede contemplar sobreponer otros estratos con relación al formado por la mezcla de fibras 4 y el polvo 6. De esa manera, puede presentarse el caso de estructuras porosas, por ejemplo, espumas o estructuras en forma de panal, pero también estructuras textiles, por ejemplo, telas no tejidas o estructuras unidireccionales. Esos estratos, de tal manera, pueden impartir diversas propiedades mecánicas, químicas u otras propiedades al producto semiacabado. También se pueden contemplar muchas otras sobreposiciones de las capas, con relación a la mezcla de fibras y polvo. Así, un producto semiacabado, compuesto de fibras y polvo, hecho por medio del proceso que forma el objetivo de la invención, puede constituir una de las capas 2 u 8, de modo que se forme finalmente una estructura emparedada . Todas esas sobreposiciones o inserciones tienen en común, en todos los casos, el paso de mezclar, que es característico de la invención, usando un campo eléctrico. Para preparar las dos mezclas mencionadas más atrás, obviamente es necesario duplicar los pasos de cambiar el suministro de fibras y del rociado o esparcimiento. De esa manera, un producto semiacabado mixto, hecho de resina plástica reforzada con fibra, preparado de acuerdo con el proceso que forma el objetivo de la invención, está en forma de placas 17, cortadas de una manera calibrada con una herramienta 16, y luego acumuladas al final de la línea de producción. Como función de la naturaleza de los materiales usados, el producto semiacabado también puede ser enrollado, lo que puede facilitar su transporte, su manejo y/o su uso. El producto semiacabado, en forma de placa o de rollo, es transformado posteriormente mediante estirado o troquelado; es decir, mediante un tratamiento que combina generalmente calentamiento y presión en un molde. Los productos mixtos así moldeados tienen propiedades bien conocidas de ligereza, rigidez, resistencia a los impactos, etc. De esa manera, dicho producto mixto puede formar una barra de absorción para un parachoques de vehículo de motor. Los parámetros característicos del proceso que forma el objetivo de la invención, tales como la velocidad de alimentación de las fibras depositadas, la velocidad de alimentación de las partículas esparcidas, la velocidad de avance del transportador, etc., son determinados como función de las proporciones mixtas respectivas de las masas por volumen unitario de los materiales constituyentes de las fibras y de los materiales constituyentes de los polvos, a fin de obtener el peso de base deseado para el producto, generalmente de entre 50 g/m2 y 5,000 g/m2.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. - Proceso para preparar un producto semiacabado mixto, troquelable, reforzado, que comprende uno o más plásticos y fibras desmenuzadas o filamentos continuos (4), hechos de preferencia de uno o más materiales eléctricamente no conductores, cuyo punto de ablandamiento es mayor que el más elevado de los puntos de ablandamiento de los materiales, que comprende los pasos que consisten en: • depositar las fibras o los filamentos (4), especialmente por gravedad, sobre un transportador (i) ; • esparcir partículas (6) de un polvo de los plásticos sobre las fibras o los filamentos (4) en una proporción de entre 5 por ciento y 90 por ciento del peso total; • mezclar las partículas (6) con las fibras o los filamentos (4 ) ; • llevar la mezcla hasta una temperatura por encima de los puntos de ablandamiento de dichos materiales, a fin de formar el producto semiacabado ; caracterizado porque el paso de mezclar incluye: someter la mezcla (4, 6) a por lo menos un campo eléctrico, sustancialmente perpendicular a la dirección de avance (15) del transportador (1) ; siendo capaz dicho campo de mover las partículas (6) y las fibras o los filamentos (4) , de manera que se homogeneíce dicha mezcla (4, 6) .

2. - Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el campo eléctrico tiene un voltaje alterno con una frecuencia de entre 2 Hz y 500 Hz, y una amplitud de entre 100 kV/m y 80,000 kV/m.

3. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque el paso de mezclar incluye: someter la mezcla (4, 6) a una pluralidad de campos eléctricos; estando dispuestas dos formaciones de electrodos, respectivamente, a cada lado del transportador (1) ; comprendiendo cada una de las formaciones de electrodos una pluralidad de electrodos dispuestos sucesivamente en la dirección de avance (15) del transportador (1); y porque cada uno de los campos eléctricos es generado entre dos electrodos que pertenecen, respectivamente, a una u otra de las dos formaciones de electrodos.

4. - Proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los campos eléctricos son derivados de voltajes continuos; y porque están orientados en direcciones opuestas, sucesivamente, en la dirección de avance (15) del transportador (1) .

5. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque el campo eléctrico es generado entre electrodos (10, 11) que son globalmente planos y mutuamente paralelos .

6. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque los plásticos son termoplásticos , seleccionados del grupo que comprende: polietileno, polipropileno, poliamidas, poliésteres, por ejemplo, tereftalato de polibutileno ; compuestos de ácido poliláctico, cloruro de polivinilo, pol ieterimidas , copoliamidas y copoliésteres .

7. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los plásticos son materiales termofraguables , seleccionados del grupo que comprende: poliésteres insaturados, poliepóxidos , compuestos a base de melanina y compuestos fenolicos.

8. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque el polvo comprende aditivos y/o cargas, destinados a impartir propiedades específicas al producto semiacabado ; por ejemplo, baja densidad, naturaleza retardadora de las llamas o antibacteriana, o a reducir el costo total del polvo

9. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque el polvo (6) tiene un tamaño de partícula de entre un diámetro mínimo de 0.1 µt? y un diámetro máximo de 3,000 µ?t?; de preferencia entre un diámetro mínimo de 0.1 µp? y un diámetro máximo de 1,000 µp?.

10. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque las fibras (4) tienen un diámetro de entre 1 µt? y 100 µp? y, de preferencia, entre 10 µ?? y 50 µtt?, y una longitud de entre 2 mm y 200 mm, y de preferencia, entre 10 mm y 70 mm.

11. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque las fibras o los filamentos (4) consisten de uno o más materiales, seleccionados del grupo que comprende: vidrio, lino, yute, sisal, polietileno de alta resistencia, fibras de cerámica y fibras de aramida.

12. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque las fibras o los filamentos (4) son depositados sobre el transportador (1) sobre una capa inferior (2), depositándose posiblemente una capa superior (8) sobre la mezcla (4, 6) de las capas inferior (2) y superior (8), que comprende uno o más plásticos cuyo punto de ablandamiento está por debajo del punto de ablandamiento de las fibras (4) .

13. - Proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicacio-nes precedentes, caracterizado porque también comprende pasos que consisten en: sobreponer estratos adicionales con relación al formado por la mezcla de fibras (4) y de polvo (6); estando destinados dichos estratos a impartir diversas propiedades mecánicas, químicas o de otro tipo, al producto semiacabado.