MX2011011639A - Materiales termoplasticos de refuerzo. - Google Patents

Abstract

Materiales de refuerzo termoplásticos para la industria del calzado, en forma de un compuesto de cola de fusión en caliente/material sintético, caracterizados porque presentan una proporción de material de relleno consistente en fibras vegetales con una longitud de 1 a 30 mm, preferentemente de 3 a 10 mm, y en una cantidad de hasta un 65% en peso, y porque el compuesto presenta una resistencia a la flexión medida según la norma DIN 53121 de 1.000 a 2.500 N, ambos componentes del compuesto, a saber, los materiales de relleno consistentes en fibras vegetales y la cola de fusión en caliente termoplástica, se aglomeran antes de la extrusión, y se introducen como aglomerados preliminares en la extrusora, y se extrusionan allí. Procedimiento para la fabricación de estos materiales de refuerzo y uso de los mismos en la fabricación de zapatos o partes de zapatos.

Description

MATERIALES TERMOPIÁSTICOS DE REFUERZO La presente invención se refiere a novedosos materiales de refuerzo termoplásticos, en especial para la industria del calzado, asi como a un procedimiento para su fabricación.

Los materiales de refuerzo para la industria del calzado comprenden en especial punteras y contrafuertes, pero también plantillas, refuerzos laterales, forros de talonera o taloneras sudaderas. Se los emplea desde hace mucho tiempo en la industria del calzado en forma de partes sintéticas que contienen materiales de relleno, fabricados a máquina, que se encolan mediante calor y aplicación de presión junto con el material superior (por ejemplo, cuero) y el material de forro (por ejemplo, cuero o material textil) y se adaptan a la horma de zapatos.

En el estado de la técnica, ya se conocen diversos materiales de refuerzo.

En el documento DE 26 21 195 C, se mencionan materiales de refuerzo que se fabrican en forma de artículos planos o de plancha en el que se recubre un material portador con un material sintético pulverulento, fundible que, además, también contiene material de relleno. Entre los materiales sintéticos fundibles, se mencionan el polietileno, acetato de vinilo y sus copolímeros. Como ejemplos de materiales de relleno figuran, por ejemplo, aserrín fino o tiza en polvo. El objeto de la invención era elevar el contenido de material de relleno en el revestimiento y, con ello, conservar la resistencia del material. Se ha descubierto que es posible aumentar el contenido de material de relleno hasta un 50%, si las distribuciones granulométricas del material sintético y del material de relleno en polvo son similares. De esta manera, las partículas de material sintético en fusión rodean por completo las partículas del material de relleno, por lo que éstas se comportan como materiales sintéticos. Por lo general, estas mezclas no tienen suficientes propiedades de encolado, por lo que todavía es necesario proveerlos con un revestimiento de cola de fusión en caliente, para encolarlas de manera permanente al material de la caña del zapato.

En el documento EP 183 192 B2, se describe un material de refuerzo para zapatos que puede encolarse directamente. En este caso, como agente ligante se emplea una denominada cola de fusión en caliente, una epsilón-policaprolactona, debido a su bajo punto de fusión de aproximadamente 60 °C; los materiales de relleno consisten en material sintético en polvo o en polvos orgánicos o inorgánicos rodeados por material sintético que no sé disuelven en el agente ligante, sino que se encolan firmemente a él. La relación entre el agente ligante y .el material de relleno es de 70 - 20% en peso de agente ligante con respecto a 30 - 80% en peso de material de relleno, debiendo el material de relleno tener una granulometria de 50 - 500 pm.

Otros materiales de refuerzo se describen en los documentos WO 00/41585 Al y WO 00/53416. La desventaja de todos estos materiales es la necesidad de utilizar de material portador, textil o también no textil, a efectos de conferir a la unión que se forma durante la fabricación mediante máquina del zapato la resistencia necesaria en estado caliente. De esta manera, no es posible reintroducir en el proceso de fabricación los desechos que se originan durante el punzonado de las partes sobre una cinta plana ni durante el suavizado (retoque de los bordes) .

En el documento EP 1 525 284 Bl, se describe una mezcla especial de cola de fusión en caliente / material de relleno, que presenta un valor de MFI (medido a 100 °C, 21.6 kg según la norma DIN ISO 1133) de 2-6, preferentemente 3-5 cm3/10 min, y que por ello tiene una suficiente estabilidad propia para su procesamiento sin portador. A tal efecto, es necesario que la cola de fusión en caliente propiamente dicha presente un valor de MFI (medido a 100 °C, 21.6 kg según la norma DIN ISO 1133) de 2-300, preferentemente de 10-30 cm3/10 min, que la relación entre agente ligante y material de relleno sea de 50-95% en peso de agente ligante con respecto a 50-5% en peso de material de relleno, debiendo el material de relleno presentar partículas esféricas, poligonales, con una granulometría de 10-500 µp?.

Por otra parte, el compuesto / la mezcla ha de presentar una pegajosidad superficial (denominada "tack", medida de acuerdo con la norma DIN EN 14510 a 65 °C) de al menos 10 N - 60 N, preferentemente de 15-30 N. Además, es necesario que el valor de encolado (medido de acuerdo con la norma DIN 53337) con respecto al material situado superiormente sea de al menos 30 N/5 cm, y que la dilatación longitudinal después de 5 minutos de almacenamiento en gabinete térmico a temperaturas de 90 °C, tenga un valor máximo de 25%.

Los desechos de estos materiales tienen la misma composición que los materiales de partida, por lo que pueden reutilizarse sin problemas. La desventaja de estos materiales es la proporción comparativamente elevada de agente ligante, ya que estos productos, en el caso de presentar mayores proporciones de material de relleno, dejan de estar suficientemente unidos entre sí, se separan entre sí en su dirección longitudinal al ser expuestos a elevadas temperaturas, y también se vuelven quebradizos después de su enfriamiento o solidificación.

Por ello, se planteó el objeto de encontrar una mezcla o bien un procedimiento que también en caso de haber elevadas proporciones de material de relleno siga presentando una suficiente resistencia a la flexión, es decir, una suficiente resistencia en dirección longitudinal/dilatación en dirección longitudinal, una buena pegajosidad superficial, así como una buena resistencia al desprendimiento.

Por otra parte, el objeto de la invención consistía en encontrar materias primas de crecimiento natural continuo, en especial de origen vegetal, que pueden emplearse en cantidades elevadas, por ejemplo, de hasta un 65% en peso referido a la proporción de cola, sin que se desintegre o separe el material de refuerzo termoplástico terminado durante su trabajado inicial ni durante su utilización en el proceso, en especial bajo calor.

El objeto señalado pudo lograrse sorprendentemente mediante la presente invención. De modo sorprendente, mediante una etapa de producción previa de la aglomeración preliminar de materiales de relleno consistentes en fibras vegetales y colas de fusión en caliente termoplásticas, pudieron obtenerse los denominados compuestos de material de relleno-material sintético que, al ser sometidos a extrusión, permiten, por un lado, el empleo de materiales de relleno consistentes en fibras vegetales económicos disponibles en la naturaleza, de diversa procedencia, y, por otro lado, también en una cantidad de hasta 65% en peso, sin que se pierdan las propiedades requeridas del material, por ejemplo, la estabilidad bajo calor, la buena resistencia a la flexión y la buena pegajosidad superficial. Al contrario, presentan dichas propiedades de manera destacada, por lo que son muy especialmente adecuados para la finalidad deseada. Los materiales de relleno consistentes en fibras vegetales, fibras de paja de cereales como, por ejemplo, fibras de paja de arroz o fibras de paja de trigo, presentan una longitud característica de 1 mm a 30 mm; se los emplea preferentemente en una longitud de 3 a 10 mm.

En el caso de proporciones de materiales de relleno superiores al 65%, sucede frecuentemente que no está garantizado un suficiente entremezclado en las amasadoras, o bien que se forman materiales que no son estables, es decir, se separan entre sí, o que en el caso de temperaturas elevadas pueden dilatarse, por lo que ya no son más aptos para su elaboración. En calidad de materiales de relleno, son especialmente adecuadas todas las fibras vegetales de crecimiento continuo, en forma de aglomerados, que pueden ser trabajados sin problemas con las colas de fusión en caliente termoplásticas en las proporciones correspondientes en la extrusora bajo presión y calor, obteniéndose cintas planas o láminas. Estas cintas o láminas pueden seguidamente ser punzonadas en máguinas punzonadoras de manera de obtener piezas perfiladas o utilizarse como tales en la producción de zapatos.

Las fibras vegetales se obtienen mediante máguinas trozadoras o bien por molienda a partir de paja de cereales, y sólo contienen reducidas cantidades de humedad, por lo que pueden emplearse sin un secado adicional. Es conocida la utilización de tales fibras vegetales como lecho para animales. Ellas contienen frecuentemente carbonato de calcio en forma de carbonato de calcio/cal, tiza). De acuerdo con la invención, esta combinación con las fibras vegetales según la invención también puede emplearse de manera ventajosa, en especial en lo que se refiere a la resistencia del producto terminado a la flexión.

El procedimiento para la preparación del aglomerado preliminar de acuerdo con la invención se lleva a cabo, por ejemplo, en un Aglomerador Plast Typ PFV de la empresa Pallman. En él se trituran preliminarmente las fibras vegetales o bien las pacas de paja, y se las introduce en un recipiente de dosificación provisto de un mecanismo de agitación. Todos los componentes del material se hacen llegar a la extrusora desde silos de abastecimiento o mediante un tornillo sinfín de turbomezclado continuo. Las fibras vegetales/fibras de paja, añadidas dosificadamente, y la cola de fusión en caliente termoplástico se aglomeran por calor de fricción justo por debajo de punto de fusión de la correspondiente cola de fusión en caliente, extrayéndose por aspiración la humedad o los gases desprendidos. Los compuestos asi formados pueden elaborarse mediante extrusoras, placas de prensado o calandrias adecuados, o bien mediante procedimientos de colada por inyección en artículos de cintas y planchas.

La ventaja de este procedimiento consiste en que no es necesario un secado preliminar de los materiales de relleno consistentes en fibras vegetales, por ejemplo, de las pacas de paja. Ellos pueden elaborarse sin problemas con un contenido de humedad de hasta un 15% en peso, por lo que el compuesto terminado presenta una humedad de tan sólo el 1%.

La diferencia con respecto al procedimiento de acuerdo con el documento EP 1 525 284 Bl consiste en que, de acuerdo con la invención, la aglomeración preliminar de los componentes del compuesto, es decir, el material de relleno consistente en fibras vegetales y la cola de fusión en caliente termoplástica, permite trabajar de inmediato en la extrusora. De esta manera, es posible obtener un producto estable y especialmente resistente a la flexión, con una muy elevada proporción cuantitativa de materiales de relleno consistentes en fibras vegetales, conservándose ampliamente las propiedades que se describieron por medio de los parámetros en el documento EP 1 525 284 Bl. Estas propiedades a la flexión y la muy elevada proporción de material de relleno no podían lograrse mediante el procedimiento del documento EP 1 525 284 Bl.

Los siguientes ejemplos ilustran la invención más detenidamente. Los resultados experimentales se han resumido en la Tabla 1.

Resistencia Resistencia al Resistencia al Prueba Encolado a la flexión arrancamiento punzonamiento 13 aeg/150 Unidad [mN] °C/6 bar [N] [N] 1 1182 80 11.3 27 N 2 1663 68 7 24.1 3 1310 66 10.6 32.2 4 1181 44 6.3 16.4 5 1354 12 ? 7 6 1892 91 8.8 22.5 7 2016 57 7.2 36.2 VI 1309 62 9.1 27.7 V2 no adecuado* no medióle no medible no med le V3 no adecuado* no medióle no medióle no medible * no adecuado significa que el material no puede trabajarse en la extrusora, es decir, la cohesión interna entre el material de carga y el sistema del agente ligante es insuficiente Los Ejemplos 1 a 7 son ejemplos conformes a la invención. VI a V3 son Ejemplos comparativos. 1. 35% en peso de poliuretano termoplástico con un valor de MFI de 1 - 25 g/10 min, medido a 150 °C, 10 kg, 10% en peso de copolimero de etileno-acetato de vinilo con un contenido de VA de 20 a 40%, y 10% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 40% en peso de granulado de paja de cereal con una densidad aparente de aproximadamente 250 kg/in3, una humedad residual inferior al 9% y una proporción de finos inferior al 2%, y se continuó con su elaboración en la extrusora. 2. 10% en peso de poliuretano termoplástico con un valor de MFI de 1 - 25 g/10 min, medido a 150 °C, 10 kg, 10% en peso de copolimero de etileno-acetato de vinilo con un contenido de VA de 20 a 40%, y 30% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 50% en peso de granulado de paja de cereal con una densidad aparente de aproximadamente 250 kg/m3, una humedad residual inferior al 9% y una proporción de finos inferior al 2%, y se continuó con su elaboración en la extrusora. 3. 35% en peso de poliuretano termoplástico con un valor de MFI de 1 - 25 g/10 min, medido a 150 °C, 10 kg, 10% en peso de copolimero de etileno-acetato de vinilo con un contenido de VA de 20 a 40%, y 15% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 40% en peso de granulado de paja de cereal con una densidad aparente de aproximadamente 250 kg/m3, una humedad residual, inferior al 9% y una proporción de finos inferior al 2%, y se continuó con su elaboración en la extrusora. 4. 10% en peso de copolimero de etileno-acetato de vinilo con un contenido de VA de 20 a 40%, y 40% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 50% en peso de granulado de paja de cereal con una densidad aparente de aproximadamente 250 kg/m3, una humedad residual inferior al 9% y una proporción de finos inferior al 2%, y se continuó con su elaboración en la extrusora. 5. 20% en peso de copolimero de etileno-acetato de vinilo con un contenido de VA de 20 a 40%, y 20% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 60% en peso de granulado de paja de cereal con una densidad aparente de aproximadamente 250 kg/m3, una humedad residual inferior al 9% y una proporción de finos inferior al 2%, y se continuó con su elaboración en la extrusora. 6. 20% en peso de poliuretano termoplástico con un valor de MFI de 1- 25 g/10 min, medido a 150 °C, 10 kg, 10% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 65% en peso de granulado de paja de cereal con una densidad aparente de aproximadamente 250 kg/m3, una humedad residual inferior al 9% y una proporción de finos inferior al 2%, y se continuó con su elaboración en la extrusora. 7. 20% en peso de poliuretano termoplástico con un valor de MFI de 1- 25 g/10 min, medido a 150 °C, 10 kg, 10% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 65% en peso de material de relleno de fibras consistente en 45% en peso de fibras de paja y con 20% en peso de granulado de paja, y se continuó con su elaboración en la extrusora.

Los ensayos comparativos VI a V3 se llevaron a cabo en cada caso con 40, 50 y 60% en peso de aserrín.

VI. 35% en peso de poliuretano termoplástico con un valor de MFI de 1- 25 g/10 min, medido a 150 °C, 10 kg, 10% en peso de copolimero de etileno-acetato de vinilo con un contenido de VA de 20 a 40% en peso, y 15% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 40% en peso de aserrín fino, y se continuó con su elaboración en la extrusora.

V2. 10% en peso de copolimero de etileno-acetato de vinilo con un contenido de VA de 20 a 40% en peso, y 40% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, . se aglomeraron preliminarmente con 50% en peso de aserrín fino, y se continuó con su elaboración en la extrusora.

V3. 20% en peso de copolimero de etileno-acetato de vinilo con un contenido de VA de 20 a 40% en peso, y 20% en peso de poliéster lineal poliépsilon caprolactona con una distribución molecular ponderal de 40 a 80.000, se aglomeraron preliminarmente con 60% en peso de aserrín fino, y se continuó con su elaboración en la extrusora.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Materiales de refuerzo termoplásticos para la industria del calzado, en forma de un compuesto de cola de fusión en caliente/material sintético, caracterizados porque presentan una proporción de material de relleno consistente en fibras vegetales con una longitud de 1 a 30 mm, preferentemente de 3 a 10 mm, y en una cantidad de hasta un 65% en peso, y porque el compuesto presenta una resistencia a la flexión medida según la norma DIN 53121 de 1.000 a 2.500 N, ambos componentes del compuesto, a saber, los materiales de relleno consistentes en fibras vegetales y la cola de fusión en caliente termoplástica, se aglomeran antes de la extrusión, y se introducen como aglomerados preliminares en la extrusora, y se extrusionan allí.

2. Materiales de refuerzo termoplásticos de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizados porque las colas de fusión en caliente termoplásticas están seleccionadas de poliésteres lineales, policaprolactona, copolimeros de etileno-acetato de vinilo, polietilenos HDPE, poliuretanos termoplásticos, polipropilenos o mezclas de estos materiales sintéticos .

3. Materiales de refuerzo termoplásticos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 2, caracterizados porque los materiales de relleno consistentes en fibras vegetales se emplean en forma preaglomerada con fibras de una longitud de 1 a 30 m, preferentemente de 3 a 10 mm.

4. Materiales de refuerzo termoplásticos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, caracterizados porque contienen material de relleno inorgánico en una cantidad máxima de hasta 1% en peso.

5. Materiales de refuerzo termoplásticos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizados porque los materiales de relleno consistentes en fibras vegetales son fibras vegetales orgánicas de crecimiento continuo, de paja de cereales.

6. Procedimiento para la fabricación de materiales de refuerzo termoplásticos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aglomerado preliminar, consistente en fibras orgánicas vegetales y colas de fusión en caliente termoplásticas, se funden en una amasadora y se trabajan en una calandria o extrusora de manera de obtener cintas planas/láminas planos.

7. Uso de los materiales de refuerzo termoplásticos de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6, en la fabricación de zapatos o de partes de zapatos.