MXPA02010188A - Granulado plastico.. - Google Patents

Abstract

La invencion describe un granulado plastico a base de un polimero termoplastico y fibras naturales; un conjunto de fibras naturales, que predominantemente estan orientadas en la direccion longitudinal del granulado, esta provisto con un revestimiento del polimero termoplastico; la invencion tambien describe un procedimiento para la preparacion de un granulado, asi como un moldeado realizado a los mismos.

Description

GRANULADO PLÁSTICO MEMORIA DESCRIPTIVA La invención describe un granulado plástico a base de un polímero termoplástico y fibras naturales. La invención también describe un procedimiento para la preparación de un granulado, así como un moldeo realizado al mismo. Un granulado conocido a partir del documento EP-A865.891 , que describe como el granulado se obtiene al mezclar fibras naturales, cortadas con un polímero termoplástico, seguido por la producción de un granulado. El granulado de ésta manera obtenido es, por ejemplo, usado como un material de inicio para moldeados, producido con aplicación de técnica tales como el moldeado por inyección. Durante la preparación del granulado y en el procedimiento de moldeado el material se lleva a una temperatura alta, es decir, la temperatura de procesamiento del polímero termoplástico, ésta temperatura debe ser de 40 a 100° C arriba de la temperatura de fusión del polímero. Durante estos tratamientos las fibras naturales también se exponen a estas temperaturas altas. A estas temperaturas las fibras naturales se exponen a cargas térmicas y mecánicas altas, lo que resulta en la degradación y descomposición de las fibras y de esta manera, por último, la pérdida de las propiedades del moldeado.

El objetivo de la invención es un granulado plástico a base de un polímero termoplástico y fibras naturales, obtenido con una mucho menor carga térmica y mecánica de las fibras naturales, debido a lo cual la formación de un moldeado de un granulado proporciona un objeto que tiene propiedades mejoradas. El granulado plástico de acuerdo con a la invención se caracteriza porque el granulado comprende un conjunto de fibras naturales, predominantemente orientadas en la dirección longitudinal del granulado, el conjunto está provisto con un revestimiento de polímero termoplástico y el conjunto de fibras es tan largo o virtualmente tan largo como el granulado, y en donde la temperatura de descomposición de las fibras naturales es de 20 a 80° C que es mayor que el punto de fusión del polímero termoplástico. De esta manera el granulado de acuerdo a la invención, contiene un conjunto de fibras naturales (de aquí en adelante referido como "cuerda") provisto con un revestimiento fabricado de un polímero termoplástico. El tipo de cuerdas como tal, no es realmente relevante para la invención, no menos que el hecho de que la cuerda esté provista con una cubierta, es decir, la superficie exterior de la cuerda es revestida con el polímero termoplástico. El polímero termoplástico puede a lo más, estar parcialmente entre las fibras de la cuerda, es decir, no hay una impregnación total de la cuerda. El hecho es que el aspecto característico de la invención es que durante la preparación del granulado, el conjunto de fibras como un conjunto, es decir la cuerda, solo se somete virtualmente de manera exclusiva a un tratamiento térmico durante un tiempo relativamente corto, mientras en el caso de la impregnación total (como en la técnica anterior) este efecto térmicos afecta cada fibra del conjunto, lo que resulta en una mayor degradación de la fibra. Las fibras en los granulos, de acuerdo a la invención, de esta manera preservan sus propiedades originales en una extensión mayor o aún, las preservan completamente. El material de fibra usado para la cuerda presente en el granulado de acuerdo a la invención puede ser cualquier material natural, de origen vegetal así como de origen animal. El material de fibra preferiblemente se selecciona del grupo que comprende yute, lino, un tipo de cáñamo, sisal y fibras de cáñamo, pero las fibras de algodón y de seda también son totalmente adecuadas. Las mezclas de dos o más de estas fibras también pueden estar presentes, ya sea en una cuerda o en una cuerda mezclada, o en la forma de cuerdas separadas. El granulado también puede comprender una mezcla de fibras naturales y de otras fibras. Esta última puede ser por ejemplo fibras de plástico (tal como la poliolefina, aramida o fibras d poliéster), fibras inorgánicas (tal como las fibras de vidrio o de metal) o fibras de carbono. Preferiblemente, como "otras fibras", las fibras de plástico y/o las fibras de vidrio se usan. Otras fibras pueden estar presentes en una cuerda mezclada en conjunto con las fibras naturales, pero también pueden estar presentes en forma separada en el granulado plástico.

Las fibras opcionalmente pueden estar provistas con una aceite o con un engomado, en combinación con un agente mejorador de la adhesión, sí se requiere. Estos agentes, los cuales se conocen por sí mismos, por aquellas personas con experiencia en la técnica, promueven la dispersión en y/o la adhesión de las fibras del termoplástico del moldeo que es producido al último. Para un granulado plástico de acuerdo a la invención es importante que la diferencia entre, por una parte la temperatura a la cual las fibras naturales se degradan o descomponen de manera significante, y por otra parte el punto de fusión del polímero termoplástico, sea lo suficientemente grande. La temperatura de descomposición de las fibras naturales debe ser por lo tanto de 20 a 80° C, preferiblemente de 35 a 70° C, que es mayor que el punto de fusión del polímero termoplástico. Un material termoplástico adecuado para el granulado plástico de la invención es, en principio, cualquier polímero termoplástico el cual satisfaga las condiciones anteriormente mencionadas que conciernen con el punto de fusión en relación con la temperatura de descomposición de la fibra natural. Particularmente son adecuados las poliolefinas y los sistemas de polímeros a base de poliolefina (tal como las mezclas de una poliolefina y un caucho entrelazado o no entrelazado, como en un vulcanizado de elastómero termoplástico). La poliolefina preferiblemente se selecciona del grupo del polietileno y polipropileno, ambos homopolímeros y los copolímeros son adecuados. Una persona con la experiencia en la técnica está familiarizada con estos materiales. Los materiales termofraguables, los cuales son termoplásticos durante la preparación del granulado plástico y que solo se curan en la etapa de procesamiento final también son adecuados como materiales para el granulado, de acuerdo a la invención. La longitud y el diámetro del granulado no son críticos como tales. En general, la longitud del granulado es D 50 mm, el diámetro es D15 mm. Para propósitos prácticos se prefiere que el granulado tenga una longitud de 5-40 mm y un diámetro de 1-1 Omm. El contenido de fibra del granulado plástico de acuerdo a la invención puede, en principio seleccionarse libremente, dependiendo en el uso adicional del granulado. Si el granulado se suministra en la forma de una mezcla madre, el contenido de la fibra en general será alto, mientras que sí el granulado se usa como tal se deberá usar un contenido más bajo de fibra. En general el granulado preferiblemente contiene del 20 al 85% en peso de ias fibras. Debido a que las fibras no están bien dispersadas en el granulado y que es importante un requerimiento de que los moldeados fabricados del granulado, tengan una buena dispersión, es de ganancia sí el granulado tiene ya características las cuales promuevan la dispersión en el moldeado. Un aspecto es que la cuerda es un conjunto de fibras naturales y fibras plásticas que fluyen fácilmente (es decir, fibras las cuales se fundan en el procedimiento de moldeado y que tienen entonces una viscosidad baja) de manera que el material termoplástico se extiende muy bien a través de las fibras. Otra opción preferida, es que el revestimiento del granulado plástico, que se observa desde el centro del granulado, consiste de una primer capa de un polímero termoplástico de viscosidad baja y una segunda capa de un polímero termoplástico de viscosidad alta, la proporción de los índices de fundido de los dos polímeros se encuentra entre 10 y 100. El índice de fundido de la primer capa preferiblemente se encuentra entre 50 y 250 y el índice de fundido de la segunda capa preferiblemente se encuentra entre 0.1 y 25, ambos valores se determinan de acuerdo con ISO 1133. A fin de asegurar buenas propiedades del moldeado que se obtiene al último, los polímeros termoplásticos preferiblemente son del mismo tipo o son compatibles uno con otro. También se debe de asegurar, por ejemplo, por medio de un promotor de adhesión, que en el moldeado exista un buen contacto entre el revestimiento original y las fibras. El granulado plástico de acuerdo a la invención puede contener además los ingredientes que se requieren para los objetos plásticos, tal como los antioxidantes, estabilizadores de UV, rellenadores, colorantes, etc. Tales ingredientes son conocidos por aquellos con experiencia en la técnica. La invención también describe un procedimiento para la preparación de un granulado plástico como el descrito anteriormente. En este procedimiento de preparación es importante que las fibras se suministren en tal forma que en el procedimiento de revestimiento se obtenga un granulado, en donde las fibras predominantemente están orientadas en la dirección longitudinal del granulado. Para este fin las fibras deben estar combinadas para formar uno o más conjuntos o cuerdas continuos. La fabricación de un conjunto o cuerda como tal se conoce por aquellos con experiencia en la técnica. Las cuerdas pueden ser de una fibra natural individual o de otro tipo de fibra, también pueden ser una mezcla de fibras naturales, una mezcla de una o más fibras naturales con otras fibras, etc. El procedimiento de acuerdo a la invención se caracteriza porque uno o más conjuntos continuos de fibras naturales, opcionalmente mezclados o unidos con otras fibras, se revisten con una masa fundida del polímero termoplástico, después de los cual, el producto obtenido (el extruido) es enfriado y cortado a la longitud deseada. En este procedimiento se puede hacer uso de técnicas de revestimiento conocidas por sí mismas, tales como el revestimiento de fibras de vidrio o metálicas. Para este propósito el polímero termoplástico se calienta, usando por ejemplo, un extrusor a una temperatura arriba del punto de fusión y como tal se suministra a los aparatos de revestimiento. En el procedimiento de acuerdo a la invención, el(los) conjunto(s) continuo de fibras (naturales) preferiblemente se reviste en una primera etapa con un polímero termoplástico de baja viscosidad y subsecuente o simultáneamente con un polímero de alta viscosidad, con la proporción de los índices de fundido de los dos polímeros que se encuentran entre 10 y 100.

El índice de fundido del polímero termoplástico de baja viscosidad preferiblemente se encuentra entre 50 y 250, mientras que el índice de fundido del polímero termoplástico de alta viscosidad se encuentra entre 0.1 y 25, ambos se miden de acuerdo a ISO 1133. El tiempo de residencia, en particular aquel de las fibras naturales, durante el procedimiento de revestimiento es relativamente corto, sin la ocurrencia de degradación mecánica de estas fibras y solo una menor degradación térmica, si la hay, de las fibras naturales. Los tiempos de contacto en el procedimiento de revestimiento en general son de 0.5 y 1.0 segundo; entonces el producto obtenido es enfriado desde entonces. En consecuencia conforme la proporción de la masa del revestimiento con la masa de las fibras disminuye, el efecto de la invención, es decir, la disminución/eliminación de la degradación de la fibra natural, se incrementa. La proporción de las fibras por lo tanto preferiblemente se encuentra entre 20 y 85% en peso. El procedimiento de la invención tiene una ventaja adicional, comparado a los procedimientos de la técnica anterior, ya que el contenido de humedad de las fibras es menos crítica; el pre-secado de las fibras ahora es opcional, en lugar de ser necesario. El conjunto continuo de fibras naturales también puede contener fibras de un termoplástico, preferiblemente un plástico el cual funda en un procedimiento de formación subsecuente y tenga una viscosidad baja, que promueva la dispersión de las fibras naturales en el moldeado.

Con el propósito de promover esta última dispersión de las fibras en el objeto moldeado, puede ser conveniente rociar el conjunto de fibras naturales ligeramente antes o mientras se alimentan en el aparato de revestimiento. Una alternativa para obtener una mejor dispersión es calentar la fibras antes de que se alimenten en el aparato de revestimiento; esto mejora la humedad de la fibra a través del polímero termoplástico. Estas etapas se deben realizar con cuidado debido a que esta dispersión y/o humectación mejorados ocasiona un riesgo aumentado de la degradación térmica de las fibras naturales en el procedimiento de revestimiento. La invención también describe un moldeado fabricado de un granulado plástico de acuerdo al la invención, por ejemplo mediante el moldeado por inyección, mediante la decoración en el molde, mediante la extrusión (opcionalmente seguida por la embutición) o por la extrusión seguida por la compresión. En un procedimiento de moldeado el granulado se alimenta a una máquina de moldeado, se calienta a la temperatura de moldeado, y el moldeado se obtiene. Una alternativa a este procedimiento de moldeado es la de alimentar el extruido a partir del procedimiento de revestimiento en forma directa (es decir, sin que el extruido se enfríe y se corte en granulos) a la máquina de moldeado, una máquina como la descrita anteriormente. En tal procedimiento una segunda etapa de calentamiento es evitada.

La invención se ilustra posteriormente; los ejemplos y experimentos comparativos sin embargo no tienen el propósito de restringir el campo de la invención.

EJEMPLOS I Y I» Y EXPERIMENTOS COMPARATIVOS A Y B EJEMPLO I Un conjunto de fibras de yute se revisten en un extrusor con un polímero de polipropileno. El conjunto comprende 3 hebras de yute, que tienen un peso total de 2000 gramos/1000 metros. El polímero de polipropileno es un homopolímero con un índice de fundido (a 230°C/2.16 kg) de 47 dg/min y una densidad de 905 kg/m3. El polímero también comprende Polybond®, un polipropileno modificado del anhídrido del ácido maleico de Uniroyal (GB) como un mejorador de la adhesión. El extrusor es una prensa extrusora de husillo simple de Schwabenthan (DE) que tiene un diámetro de husillo de 30 mm. El extrusor esta provisto con un conjunto de fibras de guía (U4SCC) de Unitek (AT), junto con orificios que tienen un diámetro de 2.9 mm, montado en el ángulo derecho del extrusor. El conjunto de yute se pasa a través del cabezal del extrusor a una velocidad de 50 m/min y se reviste con el polipropileno que tiene una temperatura de fusión de 249°C.

La hebra de ésta manera obtenida se alimenta a través de un baño de agua, se enfría a 50°C y se corta en granulados que tienen una longitud de 12.5 mm. El granulado tiene un contenido de fibra del 35% en peso. Este granulado es moldeado por inyección a unas barras de prueba con una máquina de moldeado de Netstal (DE), y una fuerza de 130 ton. La temperatura aplicada es de 230°C, el tiempo de inyección es de 4 segundos.

EXPERIMENTO COMPARATIVO A El granulado del ejemplo I se alimenta a una prensa extrusora de doble husillo ZSK 30 de Warner y Pfleiderer (DE); el extrusor tiene un diseño de husillo moderado, apropiado para dispersar las fibras en la masa fundida del polímero. La velocidad del husillo es de 250 RPM, la temperatura de fusión es de 230°C, la capacidad de producción es de 12 kg/hora. La hebra obtenida se corta en granulados y se usa para el moldeado por inyección como en el ejemplo I.

EJEMPLO II El ejemplo I se repite, pero ahora con polietileno (Vestolen® 1640LO de DSM), el polímero también comprende Yparex®, un polietiieno modificado de anhídrido del ácido maleico de DSM, como un mejorador de la adhesión. La temperatura del fundido durante el procedimiento de revestimiento es de 239°C y durante el procedimiento de moldeado es de 225°C.

EXPERIMENTO COMPARATIVO B El experimento comparativo A se repite, pero ahora con et granulado obtenido en el ejemplo II. La temperatura del fundido en ZSK es de 211°C; la capacidad de producción es de 5 kg/hora. Se analizan varias propiedades de las barras de prueba: Resistencia a la tracción, de acuerdo a ISO 527 1 B Resistencia de flexibilidad, de acuerdo a ASTM D790 Resistencia al choque, Izod, de acuerdo a ISO 180/4A Coeficiente lineal de expansión (LCE), de acuerdo a ASTM D696 (23-80°C) Resistencia al choque con movimiento descendiente (FDI; VEM), de acuerdo a ISO 66030-2V Los resultados de ios ejemplos y los experimentos comparativos se proporcionan en el cuadro I.

CUADRO 1 Notas: las barras de prueba de los experimentos comparativos A y B muestran una decoloración negra.

Claims (17)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- El granulado plástico a base de un polímero termoplástico y fibras naturales, caracterizado porque el granulado comprende un conjunto de fibras naturales, predominantemente orientadas en la dirección longitudinal dei granulado, el conjunto está provisto con un revestimiento de polímero termoplástico y el conjunto de fibras es tan largo o virtualmente tan largo como el granulado, y en donde la temperatura de descomposición de las fibras naturales es de 20 a 80°C que es mayor que el punto de fusión del polímero termoplástico.

2.- El granulado plástico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque las fibras naturales se han seleccionado del grupo que comprende yute, lino, un tipo cáñamo, sisal, y fibras de cáñamo, o mezclas de los mismos.

3.- El granulado plástico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado además porque la temperatura de descomposición de las fibras naturales es de 35 a 70°C que es mayor que el punto de fusión del polímero termoplástico.

4.- El granulado plástico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el polímero termoplástico es una poliolefina.

5.- El granulado plástico de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la poliolefina se selecciona del grupo de polietileno y polipropileno.

6.- El granulado plástico de conformidad con cualquiera de ias reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque el granulado tiene una longitud de 5-40 mm.

7.- El granulado plástico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado además porque el granulado tiene un diámetro de 1-10 mm.

8.- El granulado plástico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado además porque el granulado contiene de 20 a 85% en peso de fibras.

9.- El granulado plástico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado además porque el revestimiento, visto desde el centro del granulado, consiste de una primer capa de un polímero termoplástico de baja viscosidad y una segunda capa de un polímero termoplástico de alta viscosidad, la proporción de los índices de fundido de los dos polímeros se encuentra entre 10 y 100.

10.- El granulado plástico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el polímero de la primer capa y el polímero de la segunda capa son los mismos polímeros o polímeros los cuales son compatibles uno con el otro.

11.- El granulado plástico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado además porque las fibras plásticas y/o fibras de vidrio adicionalmente están presentes en el granulado.

12.- El granulado plástico de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque las fibras plásticas y/o fibras de vidrio están presentes en el conjunto de fibras naturales.

13.- Un procedimiento para la preparación de un granulado plástico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque un conjunto continuo de fibras naturales es revestido con una masa fundida de un polímero termoplástico, después de io cual el producto obtenido es enfriado y cortado a la longitud deseada.

14.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el conjunto continuo de fibras naturales es revestido en una primera etapa con un polímero termoplástico de viscosidad baja y subsecuente o simultáneamente es revestido con un polímero de viscosidad alta, con una proporción de los índices de fundido de los dos polímeros que se encuentran entre 10 y 100.

15.- El procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-14, caracterizado además porque las fibras plásticas y/o fibras de vidrio adicionalmente están presentes en el conjunto continuo de fibras naturales.

16.- El moldeado es producido de un granulado plástico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-12, u obtenido por medio de un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13-15.

17.- Un procedimiento para la preparación de un molde a base de un polímero termoplástico y de fibras naturales, caracterizado porque un conjunto continuo de fibras naturales, revestidas con una masa fundida de un polímero termoplástico, es preparado, y sin enfriarse y/o cortarse, se alimenta a una máquina de moldeado.