MXPA04002337A

MXPA04002337A - Productos de espuma compuesta y metodo.

Info

Publication number: MXPA04002337A
Application number: MXPA04002337A
Authority: MX
Inventors: Glorioso Joey
Original assignee: Apache Prod Co
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-06-29
Also published as: US20050042436A1; CA2459990A1; US20040022941A1; US7291234B2; US20070193677A1; WO2003022566A1

Abstract

Los productos y metodos de espuma compuesta utilizan un nucleo de espuma al cual estan adheridas hojas de fibra de vidrio consolidadas superior e inferior. La espuma puede ser manufacturada, de manera alternativa, espumada directamente sobre las hojas de fibra de vidrio o espumando entre hojas de revestimiento y usando un adhesivo para asegurar las hojas de fibra de vidrio a este. Se requiere una adhesion suficiente entre las hojas de fibra de vidrio y el nucleo de espuma para producir un material de hoja de peso ligero, fuerte, adecuado para usarse como un componente de construccion estructural en lugar de madera o similares. El producto compuesto tiene caracteristicas de resistencia y peso ligero excelentes.

Description

PRODUCTOS DE ES ÑJESTA Y METODO La presente invención se relaciona con productos con un núcleo de espuma compuesta de PUR/PIR y métodos y, en particular, la manufactura de aquellos productos de núcleo de espuma que tienen capas exteriores de fibra de vidrio que utilizan formulaciones que producen hojas de peso ligero, fuertes, y métodos de espumado directo o el uso de adhesivos para adherir una red de fibra de vidrio consolidada al núcleo de espuma.

ANTECEDENTES Las espumas de poliuretano y poliisocianurato (PUR/PIR) son bien conocidas en la técnica. La densidad de esos productos es, típicamente, de 3.21 kilogramos por metro cúbico (2.0 libras por pie cúbico). Esas espumas son con frecuencia usadas para aislamiento. La espuma de PUR/PIR es de peso relativamente ligero, pero generalmente no es usada en sí como un material de construcción estructural. Es deseable proporcionar productos de espuma de PUR/PIR que sean de peso ligero y suficientemente fuertes para usarse en lugar de la madera contra chapada, cartón compuesto o similares.

La invención proporciona productos de núcleo de espuma compuesta de PUR/PIR y métodos para producir los Específicamente, ¡fribe un producto de espuma uesta que tiene capas ¾or e inferior de una red de fibra dé vidrio las cuales se adhieren a un núcleo directamente sobre la red de fibra de vidrio consolidada o usando un adhesivo para aplicar las hojas superior o inferior de esa red consolidada a espuma preformada ... Dónde es efectuado el espumado directo, es preferible usar un extrusor para mezclar los materiales espumantes de PUR/PIR los cuales son depositados directamente sobre una hoja inferior de la red de fibra de vidrio consolidada y aplicar una hoja superior de la red vía el uso de un laminador de horno convencional. Después de salir del laminador,' el producto es cortado en hojas. Para el método de adhesión, preferiblemente la espuma de PUR/PIR se forma en hojas que tienen material de revestimiento superior e inferior usando un laminador convencional como el que se describe en la Patente Estadounidense No. 4,795,763. Para incrementar la adhesión, se emplea una perforadora para hacer orificios en la hoja de espuma a través del revestidor. La espuma se corta entonces preferiblemeriMfeen hojas estandarizadas y hojas en tamaño equivalente de re¾¾ láe fibra de vidrio consolidada son pegadas a las hojas de revestimiento sobre la parte superior e inferior del núcleo de espuma. El último método produce menos desperdicio de red de fibra de vidrio consolidada, la cual es, de manera general, significativamente más cara que la espuma y el material de revestimiento . La hoja de fibra de vidrio consolidada es preferiblemente fibra de vidrio como una red entremezclada con fibras de polipropileno o poliéster como la fibra de vidrio vendida bajo la marca comercial TWINTEX . La red de fibra de vidrio es pretratada usando calo presión para consolidar las fibras en una hoja relativamente rígida. Preferiblemente la red consolidada pesa entre 22., a 44 onzas por yarda cuadrada (750-1490 g/m2) y tiene un espesor de entre 0.5 y 1.0 milímetros. Para mejor adhesión, puede ser aplicado un tratamiento de corona a la red a través del cual la red es sometida a un campo eléctrico de aproximadamente 50 dinas, como cuando es usado material de polipropileno/fibra de vidrio. Durante el tratamiento con corona, las moléculas de oxígeno dentro del área de descarga se desintegran en su forma atómica y quedan libres para unirse a los extremos de las moléculas en el material que esté siendo tratado, dando como resultado una superficie activada químicamente. puede tableros. Esos paneles o tableros pueden ser usados en jaulas para pollos, escritorios y mesas, paneles marinos, puertas de entrada, puertas de garaje, pisos de cubiertas de embarcaciones y tribunas descubiertas. Otros objetos y ventajas de la invención serán evidentes a un experto en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada de la invención.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema laminador el cual puede ser usado para manufacturar un producto de espuma compuesta de acuerdo con la presente invención. La Figura 2 es una ilustración esquemática de un sistema mezclador de espuma preferido. La Figura 3 es una tabla que lista varias propiedades físicas de diferentes modalidades de la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La espuma compuegj Hpié la presente invención comprende, de manera ge eiflK capa superior e inferior de una red de 'fibra de vidrio consolidada, las cuales se adhieren a un núcleo de usan hojas relativamente delgadas de "ftáterial de fibra de vidrio consolidada, preferiblemente de menos de 1/8 pulgadas (3.2 mm) de espesor y que tienen un peso de al menos 10 onjas por yarda cuadrada (340 g/m2) , preferiblemente de al menos 20 onzas por yarda cuadrada (680 g/cm2) . Proporcionando un núcleo de espuma el cual esté suficientemente adherido a las capas de material de fibra de vidrio, se produce una hoja fuerte, de peso ligero, rígida. Preferiblemente el núcleo de espuma tiene una densidad relativamente alta de aproximadamente cuatro (4) libras por pie cúbico (64 kg/m3) o más, La espuma compuesta es manufacturada preferiblemente, de modo que tenga un espesor de -3/4 pulgadas a una pulgada (19 a 25 mm) . Preferiblemente es pretratada una red de polipropileno/fibra de vidrio TWINTEX® con calor y presión para formar una hoja consolidada relativamente rígida. La red de fibra de vidrio consolidada puede ser fibra de vidrio textil mezclada con una fibra de polipropileno (PP) o poliéster (PET). De manera alternativa, la red de fibra de vidrio consolidada puede ser fibra de vidrio de filamento continuo mezclada con una fibra de polipropileno (PP) o poliéster (PET) . Esas hojas consolidadas se onzas por pie cuadrado) el cual es de aproximadamente 1 mm de espesor, y mateaíj.¾l de 0.73 kilogramos por metro cuadrado (22 onzas pJ yarda cuadrada) el cual es de aproximadamente 0.5 mm de espesor. Sin embargo, es posible usar redes de fibra de vidrio mucho más gruesas. Dependiendo de la aplicación es posible producir la red de fibra de vidrio más gruesa en una sola hoja, o hacer que varias hojas más delgadas se combinen. Ambos de esos métodos de preparación de hojas más gruesas son bien conocidas en la técnica. Debido al costo relativo del material de fibra de vidrio en comparación con el material de espuma, se prefiere minimizar el uso del material de fibra de vidrio el cual es más caro. Se requiere un espesor suficiente.de material de fibra de vidrio dependiendo de la fuerza requerida del material resultante. Con referencia a la Figura 1, en ella se muestra un sistema de laminación de espuma 10. Se proporciona un sistema mezclador de espuma 100 el cual mezcla los ingredientes de la espuma que son introducidos al sistema laminador 10. El laminador está provisto con un rodillo 30 de material de revestimiento inferior 31 y un rodillo 30' de material de revestimiento superior 31' . -El laminador también está provisto con rodillos dosificadores 32, 33, y un sistema de calentamiento/enfriamiento encerrado donde la laminador también incluye rodillos de tracción 36,. 37. Una cortadora 40a para cortar el exceso de material lateral y una cortadora 40b para cortar la espuma producida en longitudes deseadas, produciendo por lo tanto paneles o tableros de un tamaño deseado. Aunque únicamente se muestra una cortadora, se proporcionan cortadoras a ambos lados del laminador. Los rodillos de tracción 36 y 37 pueden tener manguitos externos flexibles respectivos 38, 39 o pueden estar configurados con dientes para hacer perforaciones en la espuma. Los manguitos externos 38, 39 son proporcionados con dientes cuando se usa un proceso de adhesión separado para aplicar el material de revestimiento de fibra de vidrio consolidada donde se efectúe el espumado directo sobre el material de revestimiento de fibra de vidrio, no se hacen perforaciones. En lugar de dientes sobre los rodillos de tracción, puede ser proporcionada una perforadora separada donde sea necesario. Otro método para producir los productos de espuma compuesta es suministrar las capas superior o inferior del material de red de fibra de vidrio consolidada desde los rodillos 30, 30' como hojas 31 y 31' . El material de núcleo de espuma d4lf¾¾itado desde el equipo de mezclado 100 sobre la capa inferior 31 de la red de fibra de vidrio consolidada directamente y las capas superior e inferior de material vidrio unidas a la espuma de PUR/PIR cuandos ^ssta pasa a través de las secciones de calentamiento y enfriamiento 34a, 34b del laminador 10. El producto laminado es ícortado al tamaño via las cortadoras 40a, 40b. Sin embargo, inherente a este proceso es el material residual lateral producido por la cortadora lateral 40a. Si durante el proceso de manufactura es descubierto algún defecto en la espuma, puede ser necesario que todos los paneles sean desechados, lo cual da como resultado el raspado no solo del núcleo de espuma sino de las capas de fibra de vidrio relativamente caras adheridas. i Para reducir el potencial de raspado excesivo dé material de red de fibra de vidrio relativamente caro, se proporciona el método alternativo para producir el producto compuesto. En lugar de espumar la espuma de PUR/PIR directamente sobre el material de fibra de vidrio, el núcleo de espuma es espumado sobre hojas de revestimiento baratas como hojas de papel las cuales pueden contener una pequeña cantidad de fibra de vidrio. Las hojas de revestimiento superior e inferior son aplicadas como las hojas 31, 31' de la Figura 1 y se proporciona una perforadora usando dientes o manguitos 38 y 39 para formar pequeños orificios en'íf¡)¿.espuma. Las hojas de espuma 46 de un tamaño deseado que tienen revestimientos frontal y posterior son entonces procesadas adicionalmente aplicando hojas dimensionadas correspondientemente de material de red de fibra de vidrio consolidado usando un adhesivo. Preferiblemente un adhesivo termoendurecible curable por humedad de poliuretano como el ISO-SET 3030D, disponible de Ashland Specialty Chemical Company, una división de Ashland, Inc. Preferiblemente las perforaciones a través del revestimiento son de entre 3.1 y 1.58 milímetros de diámetro y de entre 12.7 y 19.05 milímetros (1/8 y 1/16 pulgadas de diámetro y de entre 1/2 y 3/4 pulgadas) de profundidad. Incrementando el número de perforaciones y la cantidad de adhesivo aplicado, se logra un incremento significativo en la adhesión de las capas de red de fibra de vidrio, como se refleja en los ejemplos más adelante. Con referencia a la Figura 2, en ella se muestra un sistema de mezclado de espuma preferido en forma de un sistema extrusor 102 que comprende un extrusor de doce barriles 104 y un sistema reservorio 106 para introducir los diferentes componentes en los barriles extrusores Cl-C12 durante el proceso de fabricación de la espuma. Además de los reservorios 151, 153, 154, 155 y 156 para la introducción de material fluido, el extrusor . incluye puertas de alimentación 150 y 152 donde puede ser agregado y mezcla el torni Patente reservorios 151, 153, 154, 155 y 156 son mantenidos en su sitio con el extrusor en el área de manufactura de espuma. En la manufactura de espuma usando el sistema de extrusión de la Figura 2, puede ser proporcionado un material de carga como fibras de vidrio y/o microesferas de vidrio al sistema extrusor 102 en los barriles Cl y C4 de las tolvas 150 y 152. Preferiblemente se alimenta una mezcla de isocianato y tensoactivo, opcionalmente, al extrusor 104 en el barril C2 desde el reservorio 151. También puede ser agregada una mezcla adicional de isocianato y tensoactivo, opcionalmente, al extrusor 104 en el barril C6 desde el reservorio 153. Se proporciona un agente espumante (agente de soplado) , como isopentano, n-pentano, ciclopentano, ' otros hidrocarburos, hidroclorofluorocarburos (HCFC) , hidrofluorocarburos (HFC) o cualquier combinación de los mismos al extrusor 104 en el barril C8 del reservorio 154. El poliol, un agente espumante, como el pentano, HCFC, o HFC, y tensoactivos son alimentados preferiblemente al extrusor 104 en el barril C9 desde el reservorio 155. Si se utiliza agua como el precursor del agente espumante y/o de soplado, esta puede ser mezclada con el poliol en el reservorio 155, produciendo por lo tanto C02 cuando esta se mezcla con el 1 milímetro y un peso de aproximadamente 1.47 kg/m2 (44 onzas por yarda cuadrada) .*" La espuma se produ o introduciendo isocianato en los barriles C2 y C6 de aproximadamente 600 partes en peso de los materiales de espuma. Se introdujo un agente de soplado de HCFC 141b, disponible de ElfAtochem, en el barril C8 del extrusor en una cantidad de aproximadamente 20 partes en peso de ingredientes de la espuma. Se agregaron un poliol de poliéster en la cantidad de 408 partes en peso, un tensoactivo basado en silicón, disponible de Goldschmidt , en la cantidad de aproximadamente 8.2 partes en peso, y agente de soplado adicional, HCFC 22 disponible de DuPont, en la cantidad de aproximadamente 15 partes en peso de los otros ingredientes de la espuma en el barril C9 del extrusor 104. Se agregaron catalizadores en forma de octoato de potasio en la cantidad de aproximadamente 1.2 . 2 partes en peso y amina, preferiblemente DABCO®TMR-30 disponible de Air Products and Chemicals, en la cantidad de aproximadamente 2 partes en peso al cabezal del extrusor del cual los ingredientes de la espuma mezclados fueron extruidos para producir el material del núcleo de espuma. En un primer ejemplo, identificado como Ejemplo 1, la espuma fue extruida entre las hojas de revestimiento de vidrio recubierto con polipropileno que tenía un peso de -aproximadamente 0.267 kg/m2 (8 onzas por yarda cuadrada) y se formó en hojas del tamaño predeterminado. Posteriormente se aplicó adhesivo termoendurecíble curable con humedad de calibre 20 que tenia pequeñas cantidades de fibra de vidrio disponible de GAF que tenia un peso de aproximadamente 0.167 kg/m2 (5 onzas por yarda cuadrada). Se produjo un tercer ejemplo de producto compuesto, identificado como Ejemplo 3, referido como "directo" donde los materiales de la espuma fueron extruidos directamente entre las hojas de la red de polipropileno TWINTEX® consolidada para producir el producto consolidado a través de laminador sin ningún procesamiento de adhesión adicional. Las pruebas de resistencia a la tracción mostraron que la muestra directa exhibió una fuerza de adhesión excelente. El producto compuesto de espuma directa probó ser un reemplazo excelente para la madera, pero de peso más ligero. La Tabla 2 refleja la resistencia la compresión de dos muestras 3a, 3b de la espuma compuesta producida usando el método de aplicación directa de espuma. Las hojas consolidadas que tienen un espesor terminado de 1.9 centímetros (3/4 pulgadas) y una densidad del núcleo de aproximadamente 7.23 kg/m3 (4.5 libras por pie cúbico).

Carga a Carga Max kgf (Ibf) 328.4 345.1 (724) (761) Esfuerzo a Cárga Max kgf/cm2: ?) 13.7 14.4 (196) (206) Carga @ deformación del 10% kgf (Ibf) 161.4 152.4 (356) (336) Esfuerzo @ deformación del 10% 6.78 6.39 kgf/cm2 (psi) (96.5) (90.9) Un cuarto ejemplo del producto laminado identificado como Ejemplo 4, fue hecho usando la misma; formulación ' de espuma y revestimiento que se usó en el Ejemplo 2, es decir, el papel negro, pero el número de perforaciones en la espuma revestida se incrementó y el número de adhesivo se incrementó en la aplicación de la red de polipropileno TWINTEX®. Esto mejoró dramáticamente la adhesión . Se produjeron muestras adicionales usando solo HCFC 141b como el agente de soplado en la cantidad de 30 partes en peso en lugar de la combinación de HCFC 141b y HCFC 22 referida anteriormente. En el Ejemplo 5, la espuma fue depositada directamente sobre la red de polipropileno TWINTEX® sobre una red limpia que tenia tratamiento con

Claims

REIVIÍ¾gÍLciONES 1. Un product óf fe espuma laminado un núcleo de ¿espuma de PüR/PIR que tiene una densidad de al menos 0.64 kg/m3 (4 libras p&p cúbico) y hojas de fibra de vidrio consolidadas supétflffer e inferior, caracterizado porque la hoja de fibra de vidrio consolidada se adhiere al núcleo de espuma, de modo que el' producto tiene una resistencia a la tracción en la dirección de la laminación de al menos 2.1 kgf/cm2 (30 psi) . 2. La invención de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el núcleo de espuma es formado entre las hojas de revestimiento y las capas de fibra de vidrio superior e inferior son aseguradas de manera adhesiva a las hojas de revestimiento. 3. La invención de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el núcleo de espuma es espumado directamente sobre y entre las capas de fibra de vidrio. 4. El producto de espuma laminado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las hojas de fibra de vidrio consolidadas están comprendidas de fibras de vidrio textil mezclada con un material seleccionado del grupo que consiste de fibras de polipropileno y poliéster. 5. El producto de espuma laminado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las hojas de consolidadas están cuadrada) . 7. El producto de espuma laminado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de las hojas de fibra de vidrio consolidada tiene un espesor de menos de 3 mm. 8. El producto de espuma laminado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una de las hojas de fibra de vidrio consolidada tiene un espesor de entre -aproximadamente 0.5 mitj y aproximadamente 1.0 mm. 9. El producto de espuma laminado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el producto de espuma laminado tiene un espesor que fluctúa de aproximadamente 1.27 centímetros (0.5 pulgadas) hasta aproximadamente 5 centímetros (2.0 pulgadas). 10. El producto de espuma laminado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el producto de espuma laminado tiene un espesor que fluctúa de aproximadamente 1.9 centímetros (0.75 pulgadas) hasta hasta 1.47 kg/m (44 onzas por yarda cuadrada). 11. Un producto de espuma laminado, caracterizado porque comprende: (a) una primera capa que comprende una primera hoja de fibra de vidrio consolidada; (b) una segunda capa unida a la primera capa, donde la segunda capa comprende una hoja de revestimiento; (c) una tercera capa unida a la segunda capa, donde la tercera capa comprende una espuma de PUR/PIR rígida que tiene una densidad de al menos 0.005 kg/m3 (4 libras por pie cúbico) ; (d) una cuarta capa unida a la tercera capa, donde la cuarta capa comprende una hoja de revestimiento; y (e) una quinta capa unida a la cuarta , capa, donde la quinta capa comprende una hoja de fibra de vidrio consolidada. 12. El producto de espuma laminado de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque al menos una de las hojas de revestimiento comprende papel. 13. El producto de espuma laminado de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la hoja del revestimiento de papel comprende además una conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el producto de espuma laminado tiene un espesor que fluctúa extruidos son espumados directamente sobre al menos una de las hojas de fibra de vidrio, y donde la espuma es curada entre las hojas superior e inferior de material de fibra de vidrio consolidada. 22. El método de conformidad con la reivindicación' 20,. caracterizado porque las hojas de material de fibra de vidrio consolidada tiene espesores de entre aproximadamente 0.5 mm y aproximadamente 1.0 mm, d rectamente a a espuma cuan o sean ap ca as. 26. El método para manufacturar paneles de conformidad con la caracterizado porque ; '¿ las hojas de revestimiento son unidas a las hojas.de fí¾>ra de vidrio consolidada po¾¾Í¡nedio de un adhesivo termoendurecible curable po*ÉÍ-ií-íiedad . ir . ~ -f-