COMPOSICIÓN PARA MOLDEAR ARTÍCULOS Y MÉTODO PARA PREPARAR ARTÍCULOS MOLDEADOS A PARTIR DE ESTA COMPOSICIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona en general con una composición para moldear artículos y, de manera más particular, a una composición basada en un material inocuo para el ambiente, que puede moldearse en artículos que son inofensivos para el cuerpo y para el ambiente y que pueden biodegradarse o biodesintegrarse . La presente invención se relaciona también con un método para preparar un artículos con estas características a partir de la composición.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los artículos de plástico actuales normalmente contienen hormonas ambientales que son dañinas para el cuerpo. Las hormonas ambientales, conocidas en el campo científico con el nombre de alteradores endocrinos, son materiales genéricos que interrumpen o alteran la acción de las hormonas en el cuerpo de los humanos o de los animales. Se les dio el nombre de "hormonas ambientales" porque actúan exactamente igual que las hormonas naturales in vivo, debido a que sus estructuras químicas son similares a las de las hormonas naturales. Una vez introducidas en el cuerpo, las hormonas ambientales pueden ocasionar serios
52-160-02 problemas de salud en los humanos, entre los que se incluyen: anomalías en la función reproductora, trastorno del equilibrio del índice sexual, secreción hormonal sin equilibrio, supresión de la función inmunológica y aumento del índice de cáncer de mama y de próstata. Por estas razones, las políticas en muchos países se han orientado a la reglamentación del uso de materiales o artículos que ocasionan hormonas ambientales . Por ejemplo, se ha promulgado una legislación reciente, en respuesta a las preocupaciones ambientales que se derivan de la contaminación y de las hormonas ambientales, para prohibir el uso de artículos o materiales que ocasionan hormonas ambientales en productos alimenticios y para los niños . Varios artículos con base en materiales plásticos, como por ejemplo artículos para el hogar, enseres domésticos, artículos cotidianos de primera necesidad, materiales para la construcción, materiales de empaque y lo similar, representan un gran problema para su desecho después de su lapso de vida efectiva. Si los artículos de desecho se dejan en la naturaleza tal y como están, no se pudrirán, sino que permanecerán intactos por décadas y hasta por cientos de años. Cuando los artículos de desperdicio se incineran, no sólo se producen contaminantes particulados del aire sino también agentes
52-150-02 carcinógenos, por ejemplo dioxinas, que amenazan seriamente la salud de los seres humanos . Por lo tanto, persiste una necesidad particular de desarrollar materiales novedosos que no contengan ni liberen hormonas ambientales, ni creen los problemas generados por el desecho de artículos elaborados con base en plásticos convencionales. De hecho, en muchos países se está dirigiendo una investigación a fondo y las inversiones necesarias hacia el desarrollo de estos sustitutos de los plásticos convencionales .
EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN Es un objeto de la presente invención, proporcionar una composición adecuada para utilizarse en el moldeo de artículos, que puede sustituir a los materiales de plástico, que no libere hormonas ambientales ni produzca contaminantes del ambiente y que no presente problemas de desecho. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método para preparar artículos a partir de esta composición. De conformidad con una modalidad de la presente invención, se proporciona una composición para moldear artículos que comprende: 90 partes en peso o menos de polvo de granos como material base y 20 partes en peso o menos de
52-1S0-02 compuestos que contienen por lo menos un componente seleccionado del grupo que consiste de hidroxilo (R-OH) , éster (R-C02R' ) , ácido carboxílico (R-C02H) , amida (R-CONH-R1 ) , imidas (R-CONHCO-R1 ) , amina (R-NH2) , anhídrido (R-C02CO-R' ) , ácido fosfónico (R-P03H2) , ácido sulfónico (R-S04H) y melamina (en donde R y R' son independientemente H, compuestos orgánicos aromáticos o alifáticos o compuestos orgánicos que contienen los componentes antes mencionados) como un auxiliar de moldeo. En una versión de esta modalidad, la composición puede comprender además por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste de aglutinantes de textura de moldeo y mej oradores funcionales para los artículos moldeados . En otra versión de esta modalidad, el aditivo se utiliza en una cantidad de 90 partes en peso o menos con base en el peso de la composición y el aglutinante de textura de moldeo es un material fibroso. De conformidad con otra modalidad de la presente invención, se proporciona un método para preparar un artículo moldeado que comprende los pasos de: mezclar en forma homogénea una composición que comprende 90 partes en peso o menos de polvo de granos como un material base y 20 partes en peso o menos de un auxiliar de moldeo; cargar la composición en una máquina de moldeo y moldear la
52-160-02 composición para formar un artículo que durará un periodo de tiempo predeterminado a una atmósfera predeterminada.
BBEVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La Figura 1 es una vista en perspectiva, parcialmente seccionada, que muestra un artículo moldeado de conformidad con una modalidad de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama de flujo de proceso que ilustra un método para preparar artículos moldeados a partir de una composición de conformidad con otra modalidad de la presente invención.
MEJORES MODOS DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN La aplicación de las modalidades preferidas de la presente invención se comprende mejor cuando se hace referencia a los dibujos que se acompañan. La Figura 1 muestra un artículo moldeado, preparado a partir de una composición de la presente invención en una vista en perspectiva parcialmente seccionada. De conformidad con las técnicas de moldeo, la composición puede moldearse en varias formas. En la Figura
1 hay un artículo 10 que tiene una forma de tazón común.
El cuerpo 15 del artículo 10 está preparado a partir de una composición que comprende harina de trigo y un polvo
52-160-02 auxiliar de moldeo, el artículo 10 tiene dos capas 20 y 25 de recubrimiento que dan al exterior e interior, respectivamente. Alternativamente, el artículo 10 puede estar recubierto sólo en un lado o carecer de recubrimiento. Puesto que una fase en polvo de la composición puede presurizarse sin modificarse en forma adicional en una máquina de moldeo, la presente invención es ventajosa porque el proceso de moldeo se simplifica. Como el material base de la composición para moldear artículos, la harina de trigo es la que más se prefiere, pero la presente invención no se limita a ésta. Por ejemplo, puede utilizarse un polvo de granos con base de carbohidrato común, como por ejemplo, polvo de maíz, cebada, almidón o arroz como material base para la composición de moldeo. A fin de moldear artículos, los polvos de granos pueden utilizarse tal y como están o en forma viscosa, por ejemplo, masa mezclada con una pequeña cantidad de agua. Por lo tanto, el material base de la presente invención puede estar en forma de polvo, masa y líquido. Además, un producto natural o subproducto que es adecuado para utilizarse como material base para la composición de la presente invención es, por ejemplo, el hollejo del café, serrín, almidón, cola, cola de pescado o arroz. En lugar de harina de trigo, los polvos finamente molidos de estos materiales pueden aplicarse a la presente
52-160-02 invención. Además de ser ligeros, los artículos moldeados que se preparan a partir de polvos de granos de conformidad con la presente invención, según se menciona en lo anterior, no son dañinos al ambiente porque no liberan materiales tóxicos durante la biodegradación. En lo que se refiere al auxiliar de moldeo, los materiales mencionados son los más preferidos, pero la lista no es exhaustiva. Por ejemplo, una resina de pino se utiliza con eficacia como un auxiliar de moldeo al obtener ventaja de sus propiedades benéficas de moldeo, por ejemplo, de sus propiedades de formado de espuma. Sin embargo, los materiales auxiliares de moldeo deben seleccionarse con discreción a fin de cumplir con los requerimientos de no dañar el ambiente al utilizarse para los productos de moldeo finales. En particular, el contenido de los componentes que conforman al auxiliar de moldeo debe seleccionarse tomando en consideración su influencia sobre el cuerpo humano y el ambiente. El auxiliar de moldeo puede consistir en una variedad de resinas obtenidas de fuentes naturales, por ejemplo, resina de pino y hules naturales. Normalmente, éstos se utilizan como materiales de recubrimiento o de formación de espuma. En la presente invención, las resinas sirven para mantener los productos finales en formas moldeadas y para representar lustre en la superficie de los
52-160-02 productos finales. Una resina de pino es representativa de las resinas. Para utilizarse, a la resina de pino se le quita el aceite y humedad y los residuos se secan y se hacen polvo . Además, los compuestos adecuados para utilizarse como auxiliares de moldeo para la composición de la presente invención son los compuestos que contienen por lo menos un componente seleccionado del grupo que consiste de: hidroxilo (R-OH) , éster (R-C02R'), ácido carboxílico CRC02H) , amida (R-CONH-R'), imidas (R-CONHCO-R' ) , amina (R-NH2) , anhídrido (R-C02CO-R' ) , ácido fosfónico (R-P03H2) , ácido sulfónico (R-S04H) y melamina (en donde R y R1 son independientemente H, compuestos orgánicos aromáticos o alifáticos o compuestos orgánicos que contienen los componentes antes mencionados), pero no se limitan a estos. Cualesquiera materiales pueden utilizarse si mejoran la capacidad de moldeo. Además, los compuestos pueden tener diversos pesos moleculares y estructuras de acuerdo con los componentes en los mismos. Los materiales fibrosos en polvo son adecuados para utilizarse como aglutinantes de textura de moldeo, como por ejemplo los tallos y hojas de diversas hierbas y árboles. A vía de ejemplo enunciativo, los materiales fibrosos incluyen: ajenjo, juncos, paja de trigo, paja de cebada, paja de arroz, algodón y sus residuos. Puede
52-160-02 utilizarse cualquier material siempre y cuando proporcione componentes fibrosos vegetales. El aglutinante de textura de moldeo sirve para fortalecer la cohesión entre las texturas de moldeo vecinas, así como para contribuir en gran medida a las propiedades físicas de los productos finales, en especial a la resistencia de los productos moldeados. La comparación de los productos moldeados preparados a partir del material base y el auxiliar de moldeo y a partir del material base, el auxiliar de moldeo y el aglutinante de textura de moldeo demuestra claramente la gran contribución del aglutinante de textura de moldeo a la resistencia de los productos. Los ejemplos preferidos y no restrictivos de mej oradores funcionales para artículos moldeados incluyen: polvo de piedra, polvo de tierra, polvo de arena fina y polvo de almacre rojo fino. Además de lograr una mejora en la resistencia del producto final, el mej orador funcional permite que el producto final tenga la apariencia y las funciones de una pieza de cerámica. Cuando se emplean como mej oradores funcionales, los artículos moldeados son adecuados para utilizarse en artículos para el hogar y en diversos materiales para la construcción, por ejemplo, en bloques para pavimento. Sin embargo, sus funciones no pueden expresarse en -forma suficiente sin impermeabilizar completamente los artículos moldeados. Por lo tanto,
52-160-02 cuando están impermeabilizados, la aplicación de una cantidad apropiada de por lo menos un mejorador funcional seleccionado de: polvo de tierra, polvo de arena fina y polvo de almacre rojo fino permite dar a los productos finales libertad en resistencia, color, peso y grosor. En otras palabras, los productos finales pueden prepararse con propiedades adecuadas dependiendo de los usos finales a los que se destinen. Puesto que se obtienen de fuentes naturales, los polvos de granos y las resinas antes mencionadas contenidas en los artículos moldeados de conformidad con la presente invención son inocuos para el cuerpo y no dañan el ambiente. Los auxiliares de moldeo tienen una función en la determinación de la transparencia de los artículos moldeados. Mientras más auxiliar de moldeo tenga un producto final, más transparente será éste. Por lo tanto, la transparencia del artículo moldeado final puede controlarse con el contenido del auxiliar de moldeo. Los artículos moldeados de la presente invención no pueden elaborarse completamente transparentes como los artículos de vidrio, pero muestran alta transparencia mediante el control del contenido del auxiliar de moldeo. La composición para moldear artículos de conformidad con la presente invención puede estar en forma de polvo, masa o líquido. Cuando los artículos se producen
52-160-02 por moldeo, la composición se utiliza normalmente en formas líquidas. Sin embargo, la presente invención es ventajosa ya que las composiciones pueden emplearse independientemente de que estén en una fase líquida o en una fase en polvo. En particular, en el caso de que una fase en polvo de la composición se utilice para el moldeo, la fase en polvo puede alimentarse tal como está, en una máquina de moldeo y presurizarse . Por lo tanto, la presente invención disfruta de la ventaja de simplificar el proceso de moldeo. Como resultado, la fase en polvo de la composición para moldear artículos de conformidad con la presente invención permite que el proceso de moldeo se organice en forma sencilla y puede reducir, con esto, el costo de producción. Ahora, se proporcionará una descripción del proceso para moldear un artículo a partir de la composición, en conjunto con la Figura 2. La Figura 2 es un flujo de proceso de la producción de un artículo moldeado a partir de la composición de la presente invención. Como se muestra en la Figura 2, las cantidades apropiadas de constituyentes de la composición se preparan y se mezclan en forma homogénea (SI) . Puede utilizarse un agitador separado para el mezclado. Cuando la composición se prepara en una fase en polvo, ésta puede someterse a un
52-160-02 proceso de secado separado para controlar su contenido de humedad o puede hidratarse para retener un contenido de humedad apropiado. En general, es prácticamente imposible almacenar un polvo en un estado completamente seco si se expone al aire, y exhibe un contenido de humedad inevitable. Durante el almacenaje y el procesamiento, la composición en polvo puede cambiar su contenido de humedad dependiendo de la humedad y la temperatura ambiente. Puesto que el contenido de humedad de la composición puede tener una influencia directa sobre el almacenaje de las materias primas y/o el mantenimiento de formas moldeadas de los productos finales, el contenido de humedad necesita ser controlado en formas diversas y con exactitud, de acuerdo a los usos destinados de los productos finales. Cuando se prepara la composición en una fase líquida, se requiere de un proceso de secado por separado para los artículos moldeados. A menos que el contenido de humedad del producto final se controle con exactitud, éste puede desintegrarse lentamente debido al contenido de humedad . Un contenido mayor de auxiliar de moldeo en la composición de la presente invención, según se mencionó antes, conduce a una mayor transparencia del producto final. Cuando el material base se utiliza en una cantidad de 90 partes en peso, no es favorable utilizar más de 20
52-160-02 partes en peso del auxiliar de moldeo considerando los costos de producción. Sin embargo, debe comprenderse que una cantidad de auxiliar de moldeo mayor a la cantidad límite es incapaz de lograr el objeto de la presente invención, pero es meramente desfavorable en un aspecto económico y queda dentro del alcance de la invención. Regresando ahora a la Figura 2, la composición preparada se colorea (S2) . Para esto, se añade a la composición un colorante comestible, con un color deseado y en una cantidad apropiada y se mezcla en forma homogénea. Sin embargo, este paso de coloreado, efectuado para expresar un color sobre el producto final es opcional. Pueden expresarse diversos colores en los artículos moldeados mediante la aplicación de varios colorantes comestibles. A continuación, una fase en polvo o una fase líquida de la composición preparada se moldea, en una forma deseada, en una máquina de moldeo, bajo condiciones apropiadas (S3) . Con respecto a las condiciones de moldeo, los parámetros importantes incluyen temperatura, presión y tiempo. De conformidad con la presente invención, la temperatura de moldeo se controla, de preferencia, dentro del intervalo de 100°C a 200°C, la presión de moldeo dentro del intervalo de 200 a 400 Kg/cm2 y el tiempo de moldeo dentro del intervalo de varios segundos a decenas segundos.
52-160-02 De hecho, el control de las condiciones de moldeo es el factor más importante en la conducción satisfactoria del proceso de moldeo. El tiempo, presión o temperatura excesivas puede hacer que el artículo moldeado se queme o se decolore. En una modalidad de la presente invención, la composición se moldea a 150°C por aproximadamente 20 segundos bajo una presión de 300 kg/cm2. Sin embargo, los parámetros de presión, temperatura y tiempo que son condición para el moldeo pueden controlarse en formas diversas, dependiendo de los usos a los que se destinan los productos finales. Finalmente, un artículo moldeado se recubre en uno o en ambos lados (S4) . Los artículos moldeados, preparados a partir de la composición de la presente invención, son biodegradables o biodesintegrables y además, una pequeña cantidad de agua es suficiente para el desecho de los artículos. Sin embargo, cuando están en uso, debe evitarse el contacto con el agua. Por esta razón, puede efectuarse un tratamiento de impermeabilizado sobre las superficies de los artículos moldeados. Además, pueden proporcionarse capas superficiales funcionales para obtener una mejora en apariencia, resistencia, resistencia a la flama, resistencia al desgaste, etc. Para formar una capa superficial funcional como la descrita, puede utilizarse la resina antes mencionada
52-160-02 que sirve como un auxiliar de moldeo. La formación de esta capa superficial funcional puede lograrse añadiendo un material mej orador de superficie durante el moldeo o recubriendo las superficies de los artículos moldeados después del moldeo. Sin embargo, debe tenerse un cuidado particular sobre los materiales y sus cantidades utilizadas en la formación superficial funcional para que no trabajen contra el objetivo de la presente invención, que es producir artículos biodegradables. Los artículos moldeados preparados de conformidad con la presente . .invención pueden tener numerosas aplicaciones en muchos campos. Por ejemplo, los artículos moldeados pueden utilizarse como artículos domésticos en general o artículos cotidianos imprescindibles o pueden aplicarse en materiales para la construcción o en materiales de empaque. Además, los productos moldeados con funciones enriquecidas pueden aplicarse en donde se utilicen materiales de cerámica, fierro, plástico o madera convencionales. Más aún, además de no ser dañinos para el cuerpo y no producir contaminantes del ambiente, los artículos moldeados de la presente invención pueden utilizarse como artículos comestibles o fertilizantes después de sus ciclos de vida. En forma adicional, la composición para moldear artículos de conformidad con la presente invención es
52-160-02 inocua para el ambiente porque sus materiales son productos naturales. Otra ventaja de la presente invención es que la composición es favorable desde el punto de vista económico porque sus materiales pueden obtenerse con facilidad y son de bajo precio. Si los artículos moldeados no pueden utilizarse en la forma pretendida debido a que sufran daños o a que su lapso de vida expire, pueden utilizarse como materiales de moldeo para nuevos artículos . También, el método para moldear artículos de conformidad con la presente invención es muy ventajoso en los siguientes aspectos. Primero, la composición útil en el método se prepara fácilmente. Además, el método es tan sencillo que reduce el costo de producción de los productos finales. Por lo tanto, los productos finales resultan competitivos por su precio. Los artículos moldeados preparados de conformidad con la presente invención, si se tiene cuidado de no mancharlos, pueden utilizarse varias veces. Aún cuando se manchen, los artículos moldeados de conformidad con la presente invención pueden utilizarse muchas veces si las manchas se eliminan adecuadamente. Aunque las modalidades preferidas de la presente invención se han expuesto con propósitos ilustrativos, los expertos en la técnica apreciarán que son posibles diversas modificaciones, adiciones y sustituciones, sin apartarse
52-160-02 * * del alcance y del espíritu de la invención tal y como se expone en las reivindicaciones que se acompañan. Por lo tanto, la presente invención, que está dirigida a una composición y a un método de moldeo que utiliza esta composición, produce artículos que no son dañinos para el ambiente y que pueden resolver, por lo menos parcialmente, los problemas de los contaminantes y hormonas ambientales. Además, los materiales de bajo precio para las composiciones de la presente invención, por ejemplo la harina de trigo, hacen que los productos finales sean competitivos por su precio. Además, aun después de sus términos de duración o lapsos de vida, los artículos moldeados de la presente invención pueden utilizarse como materiales para otros artículos. Además, cuando se desechan tal y como están, los artículos moldeados de la presente invención se degradan fácilmente por microorganismos sin producir ningún material dañino para el cuerpo ni para el ambiente. Existen numerosas aplicaciones de los artículos moldeados preparadas a partir de la composición de moldeo y por el método de conformidad con la presente invención en artículos para el hogar, materias consumibles, en la industria de la construcción y en otras industrias. A vía de ejemplos y sin ser restrictivos, los artículos moldeados de acuerdo con la presente invención pueden aplicarse a
52-160-02 artículos desechables, por ejemplo: recipientes para fideos tipo ramen, charolas, platos, palillos para comida oriental, cepillos de dientes, mangos para rastrillo de rasurar, cuchillos, cucharas, recipientes para hamburguesa, recipientes para helados, palillos para helados, cucharas para helados, palillos agitadores para café, palillos para dientes, tenedores, popotes, soportes para pelota de golf y recipientes para alimentos; artículos reutilizables, por ejemplo: charolas para alimentos, bandejas, recipientes, tazas, jicaras, recipientes para restaurante, platos y materiales para empaque; artículos imprescindibles de uso cotidiano, por ejemplo: ganchos para abrigos, cubos para basura, marcos para retratos, juguetes, floreros, estuches para lápices, estuches para cucharas y palillos, ceniceros, estuches para relojes de pared/mesa, cajas para discos, agujas para tejer y armazones para lentes; artículos para oficina por ejemplo: estuches para bolígrafos, estuches para lápices, despachadores de cinta adhesiva, muebles auxiliares, escritorios de oficina, armarios y libreros; materiales para decoración interior y exterior, por ejemplo pisos, materiales para techo, tablones, marcos para ventanas, sujetadores, puertas, mobiliario de cocina, materiales de moldeo para decoración interior, sustitutos de material aglomerado tipo MDF (Médium Density Fiberboard, tableros de aglomerado de densidad media) y paneles;
52-160-02 sustitutos de plástico como alojamientos para unidades de televisión, computadoras, diversos aparatos electrónicos, teléfonos y teléfonos celulares, juguetes, artículos de primera necesidad, sustitutos de materiales tipo FRP (Fiberglass Reinforced Plástic, plástico reforzados con fibra de vidrio) y diversos recipientes para alimentos; diversos absorbedores de choques, como por ejemplo charolas portadoras de huevo, materiales para decoración interior para aparatos electrónicos y diversos materiales para decoración interior y exterior; artículos agrícolas como por ejemplo: herramientas para sembrar, cajas para empacar pescado y cajas para empacar frutas y materiales para interior y exterior de instalaciones de transportes como son vehículos, naves aéreas y barcos. Debido a que son útiles para propósitos universales, los artículos moldeados muestran una amplia aplicabilidad industrial.
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