MXPA05002908A

MXPA05002908A - Materiales compuestos, articulos de fabricacion producidos de los mismos, y metodos para su fabricacion.

Info

Publication number: MXPA05002908A
Application number: MXPA05002908A
Authority: MX
Inventors: Charles Baker
Original assignee: Elk Composite Building Product
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-08-16
Also published as: WO2004029136A3; CA2497837A1; AU2003278934A1; WO2004029136A2; US9045369B2; CA2497837C; AU2003278934A8; US20030082338A1

Abstract

La invencion se dirige a un articulo de fabricacion de fibras de plastico, que tiene caracteristicas de alta resistencia de tipo compuesto. Este articulo de fabricacion puede estar en la forma de un panel o tablero. Este panel o tablero se construye de materiales de fibras de bajo costo, de grado industrial o un material altamente termoplastico, y otros aditivos para proteger el tablero o el panel de la luz ultravioleta, el crecimiento de hongos, el calor excesivo, el fuego, la infestacion de insectos, y/o la intemperie. El panel o tablero de fibras de plastico puede tener textura y ser de color, para semejar la madera natural, tal como el cedro, nogal o roble. El panel o tablero de fibras de plastico es mas resistente, mas durable y puede ser mas barato que los paneles o tableros alternativos de madrea natural.

Description

MATERIALES COMPUESTOS. ARTÍCULOS DE FABRICACIÓN PRODUCIDOS DE LOS MISMOS. Y MÉTODOS PARA SU FABRICACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un material compuesto1,/ a los artículos de fabricación producidos del material .compuesto y a un método de producir artículos de fabricación de dicho material compuesto.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La madera se ha transformado en varias diferentes configuraciones, para su uso como componentes estructurales o decorativos en la industria de construcción, como componentes sen muebles, carros de ferrocarriles, remolques y similares durante muchos y muchos años . La madera es estructuralmente resistente, útil y bien adaptada para su uso en muchas situaciones residenciales y comerciales. Sin embargo, bajo ciertas circunstancias, la madera puede tener problemas ,de deterioro. Otro problema con los componentes estructurales de madera es que las maderas más fuertes con considerablemente más densas que las maderas más débiles . Como resultado, los componentes estructurales de la madera 2 tienden a ser muy pesados. Esto es problemático en aplicaciones donde el peso es de interés. Para superar este problema, se puede usar un material, tal como de fibras de vidrio o fibras de carbón, el ,,cual es más resistente y más ligero que las maderas duras. Estos materiales proporcionan una resistencia superior, combinada con peso ligero, pero el costo es muy alto, haciéndolos útiles solamente en situaciones de gran valor. Generalmente, ellos no pueden ser usados con un costo efectivo en aplicaciones de tipo reemplazo de la madera normal. Asi, cuando una aplicación requiere que el componente de madera sea muy resistente, es decir, una pared que lleve peso, se prefiere la madera dura, madera suave tratada previamente o madera suave reforzada. Como resultado, el peso de la estructura es excesivo. Además, debido al aumento en el costo de los procesos de tratamiento, la reducción en el suministro y el aumento en el costo de la madera aserrada, los productos de madera son gradualmente más costosos, conforme la demanda aumenta. Por lo tanto, existe una necesidad para un material que proporcione resistencia sin ser demasiado pesado o costoso., Aunque algunos sustitutos de la madera están actualmente disponibles (hechos como productos de una primera generación, usando el polietileno reciclado) , se cree que 3 ningún sustituto de la madera proporciona la resistencia de la madera . real, con una disminución en el peso y el costo del producto final. La madera es de 2 a 5 veces más resistente que los compuestos actuales de reemplazo de la madrera. Estos compuestos de reemplazo de la madera son también muy costosos y pueden costar de 2 a 3 veces el costo -de la madera aserrada con un grado de construcción o del 20 al 30% más. que las madera suaves de alto grado tratadas. Por lo tanto, existe una necesidad sustancial para un material compuesto mejorado, que sea igualmente resistente o más resistente que las maderas transformadas tradicionales, menos pesadas que la madera transformada, se mantenga libre de mantenimiento y sea menos costoso que dichas maderas transformadas. La presente invención proporciona un material compuesto que pueda ser configurado para producir artículos de fabricación que posean los aspectos favorables de la madera, sin los aspectos negativo, descritos anteriormente.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La invención se dirige a un material compuesto, que comprende un material de fibras y termoplástico . Este material de fibras puede ser de madera, fibras de vidrio, subproductos agrícolas, subproductos industriales o 4 cualquier otro material que tenga una consistencia de tipo madera o fibras durable. Los materiales de fibras pueden también ser una mezcla de diferentes fibras, tal como de fibras de madera y de fibras de vidrio, subproductos de madera y agricultura, etc. Este material compuesto puede contener entre aproximadamente el 40% hasta aproximadamente el 70% del material de fibras y aditivos en una cantidad de aproximadamente el 0.1 al 30% en peso del peso total del artículo de fabricación. El resto del material compuesto comprende el material termoplástico . Según se usa aquí, "termoplástico" y "material termoplástico" tienen el mismo alcance de significar un "plástico térmico" o un "material plástico térmico", como se menciona en la Solicitud No. de Serie 09/706,590, cuya especificación entera se incorpora aquí como referencia. El material compuesto se puede usar para obtener artículos de fabricación. El material termoplástico del material compuesto puede ser de polietileno o polipropileno. Este material ayuda en unir entre sí el material fibroso, para así formar un artículo de fabricación resistente, durable. De hecho el material termoplástico actualmente se encoge para agarrar el material de fibras, para así retener este material de fibras en el lugar, conforme se enfría el material termoplástico. El material compuesto puede contener entre aproximadamente 5 el 30% hasta aproximadamente el 60% en peso del material termoplástico . La invención también se dirige a un proceso para producir un articulo de fabricación. Este proceso produce un articulo de fabricación que comprende el material compuesto, el cual comprende el material de fibras, material termoplástico y aditivos. El proceso puede usar cualquiera o una combinación de las fibras, discutidas abajo. Por ejemplo, cuando la madera se usa en obtener el material compuesto, las fibras son primero clasificadas a través de un tamiz de malla 20-40 y agregadas a un contenedor mezclador. Las fibras clasificadas son luego calentadas para remover la humedad, de manera que no se formen bolsas de aire cuando el agua se convierte en vapor de agua, conforme se procesa el material de fibras. Material termoplástico caliente es luego agregado al recipiente de mezcla, asi que entre en contacto con las fibras clasificadas. Este material termoplástico puede ser agregado a las fibras clasificadas por inyectar el material termoplástico dentro de los recipientes de mezcla. La inyección del material termoplástico dentro del recipiente de mezcla permite la medición precisa de la cantidad del material termoplástico agregado a la mezcla. Los aditivos se agregan a la corriente de plástico, conforme se calienta, funde y mezcla. Una vez que las fibras clasificadas se mezclan con el material termoplástico caliente, la mezcla resultante luego se coloca en contacto con un troquel . Este troquel se usa para producir la configuración del articulo de fabricación. Una vez configurado, el articulo de fabricación se enfria y corta a una configuración y longitud deseadas. Por ejemplo, el articulo de fabricación puede ser cortado con una sierra en linea. Alternativamente, el articulo de fabricación puede ser extruído directamente a la configuración deseada desde el material compuesto. Cuando se usan fibras de vidrio como el material de fibras, en lugar de la madera, estas fibras de vidrio se cortan en longitudes de 6.35 mm, 12.7 mm o 19.05 mm. Una vez que las fibras de vidrio tienen el tamaño correcto, las fibras de vidrio cortadas son sustituidas por la madera en el proceso descrito anteriormente, en una base en peso. Cuando las fibras de vidrio se mezclan con madera para obtener el compuesto, las fibras de vidrio cortadas se agregan a la madera clasificada y el proceso descrito anteriormente sigue sin cambiar. 7 En otra modalidad, las fibras de vidrio se pueden agregar al proceso como una pella Twintex™, que tiene el 60% de fibras de vidrio en mezcla con 40% de polipropileno. Los porcentajes pueden variar y 'son referidos aquí como la carga. Estas pellas Twintex™ se pueden cortar en las mismas longitudes de 6.35, 12.7 y 19.05 MI, como se discutió antes. Debido a que es una mezcla de polipropileno, las pellas se introducen dentro del cilindro termoplástico, más bien que el cilindro de madera del extrusor. El articulo de fabricación producido es durable, resistente y de duración prolongada. Estas características hacen al artículo de fabricación un buen reemplazo de la madera y otros materiales estructurales y decorativos, en sitios donde las condiciones son extremosas y otros materiales tienen un período de vida corto. Por ejemplo, el artículo de fabricación puede ser usado en la construcción de muelles, pisos, paredes laterales en carros de ferrocarril, camiones y remolques, al igual que vallas y en la construcción de hogares residenciales. Un artículo de fabricación es también descrito, el cal comprende un núcleo que tiene una superficie, este núcleo comprende un material de fibras en una cantidad de aproximadamente el 40% hasta aproximadamente el 70%, un material termoplástico en una cantidad de alrededor del 30% 8 hasta alrededor del 60%, y una cubierta que hace contacto con cuando menos una porción de la superficie del núcleo, esta cubierta comprende fibras de vidrio. Se describe además un material compuesto, que comprende- fibras de madera en una cantidad entre aproximadamente el 25 al 40% en peso del articulo, un material de fibras de vidrio, en una cantidad entre aproximadamente el 25 al 40% en peso del articulo y un material termoplástico en una cantidad entre alrededor del 20.50% de este articulo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de un panel que tiene un patrón de "huecos", el cual se obtiene desde el material compuesto. La Figura 2 muestra un diagrama esquemático de un panel que tiene un patrón de "huecos" diferente de aquél de la Figura 1. La Figura 3 ilustra una sección transversal de un panel que incluye cordones de refuerzo. La Figura 4a ilustra una sección transversal de un panel que tiene depresiones para recibir una cubierta sujeta con fajas. 9 La Figura 4b ilustra una sección transversal de un panel que tiene una cubierta sujeta con fajas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se dirige a un articulo de fabricación, que comprende un material compuesto, al igual que a un proceso para obtener el articulo de fabricación. El material compuesto preferido tiene un contenido controlado de agua, el cual asegura las propiedades físicas de alta calidad en el artículo de fabricación, que se produce del material compuesto. Este material compuesto puede contener fibras de una variedad de diferentes fuentes, tal como madera, fibras de vidrio, subproductos industriales y subproductos de la agricultura, las fibras de madera que se pueden usar para obtener el material compuesto incluyen, pero no se limitan a, fibras de roble, abedul, cedro, arce y otros tipos de árboles de maderas duras. Las fibras de vidrio que se pueden usar para obtener el material compuesto puede estar en la forma de "cortes" o en forma de pellas, que están disponibles comercialmente . Las fibras de vidrio pueden también ser usadas, que ya se han mezclado con polipropileno en cordones o pellas. Esta mezcla está también disponible comercialmente. Las fibras de vidrio pueden ser agregadas a, 10 o pueden ser usadas para, reemplazar las fibras de madera en base de una por una, sin embargo, el aumento en el costo de las fibras de vidrio puede ser prohibitivo. La elección de usar la madera, fibras de vidrio o una mezcla de fibras de vidrio y de madera, puede ser decidida en una base acostumbrada individual. Las fibras de subproductos industriales, que se pueden usar para obtener el material compuesto, incluyen los subproductos industriales de mica. Algunas veces se usan para agregar resistencia, retardo del fuego o resistencia a la humedad. Las fibras de subproductos de la agricultura que pueden ser usados para obtener el material compuesto incluyen los tallos del maiz, paja de trigo, henequén, carrizo de bambú, y cáñamo, al igual que otros. El costo, disponibilidad y suministro estable hacen a las fibras de madera (880 millones de toneladas en 1999 vendidas a rellenos de tierras) la fuente de fibras preferida para el material compuesto. Necesidades especiales, tal como el uso de fibras de vidrio como una fuente de fibras, para aumentar la resistencia del compuesto, sin embargo, puede justificar el uso de cualquiera de las otras fibras, listadas anteriormente, en forma independiente del costo aumentado de las fibras en comparación con la madera. 11 El material compuesto contiene aproximadamente el 40% hasta aproximadamente el 70% del material de fibras, en peso. Preferiblemente, el material compuesto contiene alrededor del 60% de fibras en peso. Más preferiblemente, el material compuesto contiene alrededor del 50% del material de fibras en peso. La cantidad y el tipo del material de fibras usados para obtener el material compuesto, afectará la resistencia, peso y densidad del articulo de fabricación, producido del material compuesto. Si el material de fibras usado es muy denso, la cantidad de estas fibras usadas para obtener el compuesto puede ser menor que si se usa un material de fibras menos denso. Aunque el peso menor (en comparación a la madera) puede ser una ventaja de los materiales compuestos de la invención, otra ventaja significante en usar el material compuesto, comparado a una alternativa más barato (tal como la madera) es aquélla de con un leve aumento en el costo, el producto está libre de mantenimiento . Una modalidad de la invención, que usa la mezcla de virutas de madera y plástico, y no tiene las mismas características de un costo alto normal, es un compuesto de alta resistencia,, tal como las fibras de vidrio puras. Debido a que la mezcla de virutas de madera y plástico toma 12 las características de las propias virutas de madera, tiene propiedades similares a aquélla de la madera. En otras palabras, es muy densa (reemplazamos los espacios de aire celular con el plástico, lo cual la hace tanto como el 20 al 30% más pesada que la madera) , y, en la mayoría de los casos, más pesada que la madera. Para eliminar el peso, es posible usar agentes que formen espuma para colocar bolsas de aire o celdas en el compuesto, dando una característica semejante a la madera. Una computadora se puede usar para optimizar un perfil que mantenga la resistencia (debido al mismo diseño) pero disminuye el peso. Aún en estos casos, el material compuesto es sólo levemente más ligero que la madera que reemplaza. El diseño mostrado en las Figuras 1, 2, 3, 4a y 4b, son diseños patentados, que ayudan en proporcionar la misma o mayor resistencia a un panel completo hecho de madera (dependiendo de la fuente de fibras y los aditivos usados), mientras tiene el mismo peso o menor. Ante todo, la ventaja principal del artículo de fabricación no es que pese menos que la madera, sino más bien que se mantenga libre, es decir, los insectos no se lo comerán. No se pudre, raja o forma fisuras y nunca necesita ser pintado. 13 ¡Un articulo de fabricación obtenido de la presente invención, se hace con polipropileno y polietileno, y se forma en los diseños mostrados en las Figuras 1, 2, 3, 4a y 4b y tiene la resistencia de la madera. La resistencia de este producto se logra usando un polímero de ingeniería (es decir, el polipropileno BP Moco 9433) . Usando el polímero de ingeniería, aumenta o mantiene la resistencia de la madera, y mantiene el costo en aproximadamente el mismo nivel como la madera. En otras palabras, el costo de este producto es muy similar a los productos tipo de la primera generación, pero la madera es aún una alternativa barata. Como se señaló antes, el intercambio entre la madera y el compuesto es que el compuesto se mantiene libre y tiene una vida media considerablemente mayor en comparación con la madera. Un artículo de fabricación, obtenido por la presente invención, comprende preferiblemente el polipropileno como el material termoplástico y puede ser formado como se ilustra en las Figuras 1, 2, 3, 4a y 4b. Este articulo tiene resistencias variables, que se acercan y/o exceden la resistencia de la madera, dependiendo de las características buscadas. Por ejemplo, un compuesto de polímero cargado con fibras de madera, puede tener un módulo de elasticidad de partida de aproximadamente 14,000 kg/cm2. 14 Manipulando los ingredientes del compuesto en la mezcla de extrusión, las propiedades de resistencia del articulo, que incluyen su módulo de elasticidad, pueden ser aumentadas significantemente, Usando el polipropileno en lugar de un polietileno, como el material termoplástico, el módulo base de elasticidad puede aumentar a 35,000 kg/cm2 para los artículos de fabricación. Usando un polipropileno altamente cristalino, puede aumentar el módulo de elasticidad a aproximadamente 56,000 como una base. Agregando agentes aglutinantes, puede aumentar el módulo de elasticidad a aproximadamente a 84,000 kg/cm2. Agregando material de fibras de. vidrio, puede aumentar el módulo de elasticidad a más de 140,000 kg/cm2. Enrollando el producto extruído con una o más cubiertas de material de fibras de vidrio, el módulo de elasticidad puede aumentar a más de 210, 000 kg/cm2 y hasta aproximadamente 280,000 kg/cm2. Alternativamente, los cortes o pellas se pueden usar para reemplazar la madera en una base de uno a uno en peso. Esto proporciona una resistencia aumentada al compuesto, pero puede aumentar el costo del producto final. En situaciones donde la resistencia aumentada se requiere, las fibras de vidrio pueden ser usadas para reemplazar las fibras de madera. Por ejemplo, una mezcla del 60% de fibras de vidrio cortadas de 12.7 mm y 40% de polipropileno, tiene 15 un módulo de elasticidad de 175,000 kg/cm2 o mayor (comparado con el roble de aproximadamente 126,000 kg/cm2. Similármente, una mezcla del 35% ce fibras de vidrio cortadas,,.25% de fibras de madera y 40% de plástico tendrá un módulo de elasticidad de aproximadamente 112,000 a 118,000 kg/cm2, que es equivalente al roble. Además, este producto también tendrá un módulo de tensión de aproximadamente 1,750 kg/cm2, que es el doble de la resistencia del roble en el extremo alto. Las fibras de vidrio cortadas directas pueden ser usadas para obtener el compuesto. Si se usan las fibras de vidrio cortadas directas, se pueden agregar a las corrientes de madera como una fuente de fibras directa. En otras palabras, las fibras de vidrio pueden ser alimentadas directamente en el extrusor, al mismo tiempo como la madera. Conforme seca la madera, las fibras de vidrio se mezclará con esta madera. El material termoplástico es luego agregado como si la madera fuera la única fibra usada y extraída al producto final . En una modalidad, alternativa, las fibras de vidrio se agregan al proceso como una pella Twintex™, que es una mezcla de 60% de fibras de vidrio y el 40% de polipropileno. 16 En términos de la resistencia, los artículos de fabricación que usan las fibras de vidrio, lograrán la resistencia de tensión de algunas madera suaves y lograrán alrededor del 80% de la resistencia de algunas maderas duras. Con los nuevos diseños de la presente invención y el polímero enucleado de ingeniería, un compuesto que tiene la resistencia y el módulo de elasticidad igual a aquellos de la madera, puede ser creado. Por ejemplo, el módulo de elasticidad de 84,000 a 280,000 kg/cm2, puede ser creado usando el compuesto de la invención, al igual que otras características que aumentan la resistencia, tal como la aplicación de una cubierta (por ejemplo que envuelven o fajan las fibras de vidrio), que incorporan cordones de refuerzo en el compuesto, y sus combinaciones. Como se señaló antes, el material compuesto también contiene material termoplástico . Este material termoplástico se usa para unir el material de fibras juntas para producir un material compuesto sólido, usado para formar los artículos de fabricación. Los materiales termoplásticos operan encogiéndose para agarrar piezas de madera / fibras de vidrio conforme enfría el termoplástico. Los materiales termoplásticos preferidos son el polietileno y el polipropileno. El termoplástico más preferido es el polipropileno. Para mantener bajo el costo del artículo de 17 fabricación, hecho de un material compuesto, se pueden usar materiales termoplásticos de grado industrial. Para obtener las resistencias y los módulos mostrados anteriormente, un grado de ingeniería del polímero que se ha enucleado, debe ser usado. El proceso de enucleación agrega alrededor del 20 al 25% al módulo de elasticidad, que es critico en mantener altas las características. Puesto que el polietileno se usa frecuentemente en la sociedad y puede ser reciclado, es fácilmente disponible y es un suministro estable. Sin embargo, es más costoso que el polipropileno. El polipropileno reciclado (el grado más barato) cuesta alrededor de 25 a 30 centavos de dólar por kilogramo, en tanto el polipropileno de ingeniería cuesta alrededor de 80 a 1.00 dólar por kilogramo. En algunos casos, una mezcla de varios grados se puede combinar para reducir el costo sin diluir las características principales del producto. Por ejemplo, una mezcla se puede usar en casos donde el producto final no requiere una resistencia extrema, tal como los tableros de vallas sin carga. Además de ser menos costoso, el polipropileno tiene un número de otras ventajas sobre el polietileno. Un artículo de fabricación hecho de un material compuesto, que contiene el polipropileno, es más fuerte que aquél del 18 material compuesto que contiene el polietileno. Asi, el polipropileno proporciona una resistencia adicional al material compuesto, en comparación con el polietileno. Puesto que el polipropileno es un subproducto poco utilizado de la producción de la gasolina, este polipropileno es aislado de las fluctuaciones de precio, asociadas con el mercado de plásticos de la corriente principal. Por esta razón, como se señaló antes, el polipropileno es un producto más barato, alternativo al polietileno. Para lograr características similares a la madera, un polímero enucleado, por ejemplo, el BP Moco 943, puede ser usado. Este es un polímero altamente cristalino, que tiene una resistencia y un módulo de elasticidad superiores, que se prefiere cuando el material compuesto se usa en la construcción y aplicaciones de trabajos pesados. Este polímero puede ser además reblandecido, dependiendo de las especificaciones de aplicación, por la adición de una fórmula de hule, tal como una aleación elastomérica o un compuesto de elastómero. El material compuesto puede también contener una mezcla de polietileno y polipropileno, como el material termoplástico . Características normalmente no asociadas con cada material termoplástico individualmente, pueden ser realizadas cuando una mezcla de polietileno y polipropileno 19 se usa. Por ejemplo, la resistencia al impacto y la rigidez son dos características que son muy importantes en la producción de un articulo de fabricación hecho del material compuesto. Conforme aumenta la resistencia al impacto, la rigidez disminuye. En otras palabras, cuanto más flexible es el artículo de fabricación hecho del material compuesto, mayor será' el impacto que pede absorber. • Con el fin de no perder las características importantes de la composición discutida anteriormente, el polietileno puede ser agregado solamente en pequeñas cantidades, antes de comenzar a cambiar las características generales del material compuesto. No más del 15% de polietileno puede ser agregado a la mezcla, antes que ciertas características del material compuesto comiencen a desgastarse. Preferiblemente, no más del 10% de polietileno se agregan al material compuesto mixto. El polietileno, sin embargo, puede ser agregado en una mezcla de revestimiento en capas sobre la superficie del artículo de fabricación. En esta manera, el cuerpo del artículo de fabricación hecho del compuesto no es afectado. Los artículos de fabricación hechos del material compuesto, que contienen . varias combinaciones de polipropileno y polietileno, proporcionan diferentes grados de rigidez y resistencia al impacto. Por lo tanto, en 20 algunos casos, el mejor material termoplástico usado para obtener el compuesto es una mezcla de tanto el polietileno como el polipropileno. Un proveedor del polipropileno usado para obtener el material compuesto es BP Moco. Un polipropileno provisto por esta compañía es el nombrado ACCPRO 9433 ó 9434. Además, productos similares están también disponibles de Solvay y otros proveedores. Para agregar resistencia al impacto al polímero, un polietileno de baja densidad en casi cualquier cantidad, se puede agregar al polipropileno, sin perder los rasgos asociados con el uso del polipropileno. Si se agrega un polietileno de alta densidad al homo-polímero, para obtener un copolímero, sólo cantidades bajas de polietileno se pueden agregar antes que se pierdan los rasgos del polipropileno. Por lo tanto, el porcentaje del polietileno versus el polipropileno depende de la densidad del polietileno que se agrega. Por ejemplo, un artículo de fabricación que usa un material compuesto, que tiene el 15% de polietileno y el 85% de polipropileno como el material termoplástico, proporcionará una rigidez moderada y resistencia al impacto al artículo de fabricación. Alternativamente, aumentando el porcentaje del polietileno y disminuyendo el porcentaje del polipropileno, se producirá un artículo de fabricación con rigidez aumentada y una 21 resistencia al impacto disminuida. Asi, un material compuesto se puede sintetizar, que tenga las características deseadas, no solamente variando el tipo del material fibroso usado, sino también cambiando el porcentaje del polietileno y el polipropileno combinados para obtener el compuesto. Un experto en la técnica, después de la lectura de la presente descripción, será capaz de preparar un artículo de fabricación que tenga las características deseadas, variando el porcentaje del polietileno y el polipropileno usado para unir el material fibroso del compuesto. El material compuesto, usado para obtener el artículo de fabricación, puede también incluir intensificadores que facilitan la mezcla del material de fibras y el material termoplástico . Ejemplos de intensificadores incluyen, pero no se limitan a, los ácidos grasos, ácido esteárico, peróxido de bencilo, dicloro-s-triazina, isocianatos y anhídrido maléico. Estos intensificadores se usan para desagregar las fibras del sólido para la mejor adhesión entre el material de fibras y el material termoplástico. Un fenómeno similar ocurre cuando el polipropileno se trabaja más< caliente . • En una modalidad de la invención, el intensi icador usado es el anhídrido maléico. Este anhídrido maléico está disponible en dos formas. La primera es como un 22 aditivo, que se puede agregar a la corriente del proceso en la linea de producción. La segunda forma es ya en pellas en el material termoplástico y se conoce como el Polipropileno Maliatado (????) . Este MAPP está disponible de Rohm and Haas Company (Tymor 2E02 y Tymor 2500EX) , Uniroyal Chemical, Eastman Chemical and Honeywell. Varios otros aceites están también disponibles y sirven para el mismo propósito. El anhídrido maléico es el intensificador preferido, debido a que se ha mostrado proporciona un enlace entre los rellenos que contienen grupos de hidroxilo, por ejemplo las fibras de madera y una matriz de polímero, es decir el polipropileno. Por lo tanto, un artículo de fabricación hecho de un material compuesto, que contiene el anhídrido maléico exhibe una resistencia aumentada. El propósito principal de usar los intensificadores es aumentar el porcentaje de cobertura de madera de la fibra con el termoplástico. Es conocido en la industria como aumentar el porcentaje de "secado" de la fibra de madera. Tanto la selección como la cantidad del intensificador usado en el material compuesto es una función del tipo y la cantidad de las fibras y el material termoplástico usado para obtener el compuesto. Las condiciones de composición de la mezcla, también juegan un papel en seleccionar la cantidad y el tipo de 23 intensificador . Por ejemplo, si el material compuesto contiene madera como el material de fibra y el polipropileno como uno de los termoplásticos en un copolimero, entonces el intensificador preferido es el anhídrido maléico . Puesto que está dentro del ámbito de la invención usar una combinación de materiales termoplásticos, está también dentro del ámbito de la invención usar una combinación de intensificadores cuando se obtiene el material compuesto. La cantidad del intensificador que se puede agregar a la mezcla de fibras / plástico puede ser hasta del 5% en peso. Preferiblemente, hasta el 2% en peso y más preferiblemente hasta el 1% en peso . La resistencia del articulo resultante es crítica para las aplicaciones en construcciones de alto impacto. Los artículos con un módulo de elasticidad de 70,000 kg/cm2 y menos, pueden ser adecuados para ciertas aplicaciones residenciales, tal como una superficie residencial y otras aplicaciones de mejora del hogar, aún estos artículos pueden ser insuficientemente resistentes para la mayoría de aplicaciones de construcción, industriales o de transporte de tipo pesado. Se ha encontrado que la resistencia aumentada del artículo formado de los materiales compuestos, puede ser aumentada significantemente más allá de lo esperado, para crear artículos de grado de construcción, que 24 pueden reemplazar a las madera dura, fibras de vidrio y otros materiales de alta resistencia a la tensión. La resistencia del articulo compuesto se puede aumentar por la adición de las fibras de vidrio al material compuesto. Según se usa aquí, el material de fibras de vidrio abarca las fibras de vidrio relativamente puras, al igual que las fibras de vidrio mezcladas, tal como Twintex, u otras fibras de vidrio y el polipropileno en mezcla. La adición del material de fibras de vidrio a la mezcla, por ejemplo en la forma de una mezcla de polipropileno / fibras de vidrio, para la extrusión directa con un material de fibras adicionales, tal como las fibras de madera, al igual que un material termoplástico, en una cantidad entre alrededor del 25% al 40% en peso del artículo compuesto, proporciona artículos robustecidos que tienen un módulo de i elasticidad mayor de 84,000 kg/cm2 hasta aproximadamente 175, 000 kg/cm2 y una resistencia ala tensión mayor de 350 kg/cm2 hasta 875 kg/cm2. En un ejemplo, el artículo compuesto se compone del 40% del polímero A9433, 30% de fibras de madera y 30% de una mezcla de fibras de vidrio / polipropileno, mezclada y extraída directamente, proporcionado artículos que tienen un módulo de elasticidad entre alrededor de 126,000 y 175,000 kg/cm2 y resistencias de tensión entre alrededor de 700 y 875 kg/cm2. 25 Además de agregar el material de fibras de vidrio a la mezcla de extrusión para formar el articulo compuesto, este articulo compuesto puede ser robustecido a través de la aplicación de cubiertas en el mismo, donde las cubiertas también se componen de materiales de fibras de vidrio, por ejemplo, mezclas de fibras de vidrio / polímeros. Las cubiertas- hacen contacto con al menos una porción de la superficie del artículo compuesto, este artículo compuesto llega a ser un núcleo para la cubierta. Como tal, el núcleo es fabricado de materiales compuestos de acuerdo con la invención. Estas cubiertas se pueden usar cuando o no el núcleo contiene material de fibras de vidrio. Un tipo de cubierta es una envoltura que cubre el núcleo del material compuesto, hace contacto con el núcleo continuamente sobre al menos una porción de su superficie. La envoltura puede ser compuesta de fibras de vidrio uni- o bi-direccionales / polipropileno en una estera mixta, aplicada al núcleo bajo presión, después que el núcleo se extruye y antes que se enfríe. Bajo presión suficiente, y en la presencia del núcleo aún caliente, el polipropileno en las mezclas de la estera con el polipropileno componen al menos parte del material termoplástico en el núcleo. El espesor de la envoltura resultante está entre 1.5875 m y 6.35 mm, y preferiblemente de alrededor de 3.175 mm. Una o 26 múltiples envolturas del material de fibras de vidrio se pueden aplicar al núcleo compuesto, dependiendo de la resistencia requerida. Los artículos resultantes tienen un módulo dé elasticidad en el intervalo entre 175,000 y 280,000 kg/cm2 y con una resistencia de tensión entre alrededor de 700 y 2,590 kg/cm2. Artículos con resistencias mayores y módulos pueden también ser logradas a través de la aplicación de capas múltiples. Como un ejemplo, la aplicación de una estera de un material de fibras de vidrio como una envoltura en un espesor de alrededor de 3.175 mm a un núcleo de material compuesto, del 40% del polímero A.9433 y 60% de fibras de madera, aumentado el módulo de elasticidad de aproximadamente entre 56,000 a 70,000 kg/cm2 hasta entre aproximadamente 140,000 y 175,000 kg/cm2, con un aumento de la resistencia de tensión entre 210 a 350 kg/cm2 hasta entre 700 hasta 840 kg/cm2. La aplicación de una envoltura a un núcleo de un material compuesto, compuesto en parte de fibras de vidrio, muestra propiedades de resistencia sustancialmente aumentadas. Por ejemplo, una envoltura de 3.175 mm de espesor de material de fibras de vidrio, aplicada a un núcleo compuesto del 40% del polímero A8433, 30% de fibras de madera y 30% de fibras de vidrio, proporcionó artículos que tienen un módulo de elasticidad entre alrededor de 27 175,000 y 245,000 kg/cm2 y una resistencia de tensión entre alrededor de 1400 y 1750 kg/cm2. La aplicación de una segunda estera de material de fibras de vidrio como una envoltura, a un espesor de 6.35 mm, proporciona artículos que tienen un módulo de elasticidad de 245,000 y 280,000 kg/cm2, que tienen una resistencia de tensión entre 2450 y 2589 kg/cm2. Las propiedades de resistencia aumentada pueden también ser impartidas a los artículos compuestos de la invención, por fajar la superficie del artículo extruído con fajas de material de fibras de vidrio, tal como una mezcla de fibras de vidrio / polipropileno. El atado se aplica a un material compuesto de núcleo que es extruído con depresiones leves para acomodar las fajas. El artículo se enfría a cuando menos la rigidez parcial, para resistir la presión externa creada por la colocación de fajas. La superficie del artículo se calienta y el material de fibras de vidrio con fajas se aplica, por ejemplo, en envolturas de ancho de 25.4 mm en una dirección alternativa, tal que el polipropileno dentro del material de fibras de vidrio se mezcle con el polipropileno en el material compuesto del núcleo. Como un ejemplo, la aplicación de fajas alternativas de 25.4 mm de ancho de material de fibras de vidrio un núcleo de material compuesto del 40% del polímero A9433 y el 60% de fibras de 28 madera, aumenta el módulo resultante de elasticidad entre aproximadamente 105,000 y 140,000 kg/cm2 con una resistencia de tensión aumentando entre alrededor de 350 y 490 kg/cm2, que es casi el doble del módulo de elasticidad y la resistencia de tensión del núcleo del material compuesto solo . Una vez que se mezclan el material de fibras, termoplástico (s) e intensificador (es) , se puede agregar una coloración de tinte al material compuesto. La coloración del tinte agregada al material compuesto debe ser mezclada completamente asi que el material compuesto resultante es uniforme, en color. Cuando el articulo de fabricación se forma del material compuesto, el articulo de fabricación también tendrá un color uniforme. La cantidad del color agregado al compuesto depende de la sombra o intensidad de color deseado. En otras palabras, cuando se desea un color oscuro, más tinte se agrega al material compuesto que cuando se desea un esquema de color más claro. O la mezcla de madera o la corriente de plástico o ambas pueden ser teñidas para lograr el efecto deseado. Alternativamente, la coloración del articulo se puede lograr por la adición de un agente de coloración a base de polímero a la mezcla, antes de la extrusión, en que el polímero tiene un índice del flujo de fusión mayor que el 29 polímero, que comprende el material termoplástico usado en este material compuesto. Como tal, durante la temperatura de extrusión, al fundir la .base del polímero para el agente de coloración, se distribuirá este agente de coloración a través del material compuesto. Los artículos de fabricación pueden ser sujetos a una variedad de diferentes tratamientos finales, dependiendo del uso final. Diferentes aditivos se pueden infundir dentro del material compuesto, usado para obtener el artículo de fabricación, con el fin de reducir el daño causado por la exposición a tales tratamientos finales. Por ejemplo, cuando el artículo de fabricación se hace de un material compuesto, que se usa bajo condiciones de calor finales y/o llama, aditivos que retardan el fuego pueden ser agregados al material compuesto, para prevenir el daño al artículo de fabricación. Ejemplo de agentes que retardan el calor y/o el fuego incluyen el Bromo o Antimonio-óxido. Similarmente,' si el artículo de fabricación se usa en lugares donde se puede exponer a los insectos, aditivos de resistencia a los insectos pueden también ser agregados al material compuesto para reducir o prevenir el daño al artículo de fabricación por los insectos. La resistencia a los insectos puede también ser lograda en la formación del compuesto. Por ejemplo, si un tablero se 30 construye del 40% de madera y el 60% de polímero, es probable que el polímero cubra efectivamente la madera, haciendo así resistente a insectos o a pudrirse. En este caso, no son necesarios aditivos adicionales. Para proteger el artículo de fabricación de la luz ultravioleta (UV) , se pueden agregar aditivos de resistencia a la luz UV al material compuesto, para reducir o prevenir el daño al artículo de fabricación por la luz UV. Existen un número de niveles de protección de la luz UV. El primer nivel es cuando el producto químico que protege de la luz UV se agrega a la corriente de proceso o como una adición al material termoplástico en pellas. Este puede ser agregado como parte del proceso de pellas termoplásticas o agrupado en un paquete de aditivos que es infundido dentro de la corriente de producción. La meta principal del primer nivel de la protección de luz UV es proteger la material termoplástica de la degradación por el sol y causar una falla catastrófica. Los aditivos UV se agregan al termoplástico a menos del 1% del peso termoplástico total. Mientras esta cantidad protegerá el plástico, no protegerá el relleno de virutas de madera. En otras palabras, el producto se decolorará al color de la madera envejecida, puesto que las virutas de madera no están protegidas y continuará la decoloración y el proceso de envejecimiento. 31 Símilármente, el protector de luz UV puede también ser agregado a la corriente de madera. El segundo nivel, o nivel más avanzado, de protección de luz UV, inhibe la decoloración déla madera. Aqui, un "revestimiento" se agrega a la superficie del tablero que tiene aditivos para proteger contra las longitudes de onda de la luz UV que decoloran la madera.

Este revestimiento se puede aplicar como una co-extrusión o puede ser aplicado como un velo que protege la superficie y el producto contra el daño por la luz V. Este es un método más barato de protección de la luz UV que el nivel uno, pero es más difícil de aplicar. En una modalidad, un velo se fabrica especialmente como un velo de polietileno o de polipropileno, que es menor de 8 mm de espesor. Este velo contiene protectores de la luz UV agregados al termoplástico antes de la aplicación. Así, el velo, cuando se aplican- protectores de estructura completa del compuesto, que incluyen los componentes de la madera . Para proteger el artículo de fabricación de los hongos o similares. se pueden agregar aditivos de resistencia a los hongos, al material compuesto, para reducir o prevenir el daño al artículo de fabricación por el crecimiento excesivo de hongos o similares. Si la cantidad 32 del material termoplástico o las fibras de vidrio es aumentado de modo que sobre las fibras de la madera, es posible eliminar la necesidad de agregar aditivos diseñados para proteger el producto de los insectos o de los hongos. Para proteger el articulo de fabricación de la oxidación, se pueden agregar antioxidantes de resistencia al calor al material compuesto. El material compuesto puede contener uno o más de los aditivos descritos anteriormente, dependiendo de las condiciones a las cuales el articulo de fabricación se hace de los compuestos que serán usados. El material compuesto puede contener aditivos en una cantidad de hasta el 5% del peso total del material compuesto, preferiblemente o más del 2%, más preferiblemente no más del 1%. Después que todos los ingredientes se han agregado al material compuesto, este material compuesto se configura en el articulo de fabricación. Una película o veo o capa de co-extrusión puede luego ser agregada a la superficie del artículo de fabricación para proporcionar durabilidad adicional a su superficie. La película o velo se selecciona del grupo que consiste del polipropileno, polietileno y poliéster. La película o velo aumentan la resistencia al impacto, la resistencia a rasguños, decoloración e intemperie . 33 El proceso para obtener el material compuesto, que se forma en el artículo de fabricación y la adición de una película y/o velo, se describen abajo.

A. Preparación de los Ingredientes Cuando se usan fibras de madera para obtener el material compuesto, se debe · tener cuidado especial en asegurar que el suministro de fibras de madera sea consistente en tamaño, clasificadas apropiadamente, y libres de contaminación. La primera etapa en la preparación de las fibras de madera es seleccionar y clasificar la fuente de madera. Por ejemplo, las maderas suaves necesitan ser separadas de las maderas duras y las maderas de color usada se separarán de las maderas sin color. El pino necesita ser separado del roble y aunque tanto el roble como el nogal son maderas duras, ellas son de diferente color, así que ellas deben también ser seleccionadas para mantener la uniformidad. Este proceso de selección permite que la textura y otras características del suministro de fibras sea consistente, lo cual es muy importante en producir un producto consistente, orientado en calidad. La clasificación de textura y color, antes de usar las fibras de madera, para hacer el compuesto, produce un artículo de fabricación con un manejo más 34 uniforme y mejores cualidades estructurales y estéticas que los procesos que usan un compuesto de fibras de madera directos desde las fuentes de reciclado. El uso de fibras de maderas duras como la fuente de fibras en el compuesto usado para obtener el articulo de fabricación, aumenta grandemente la capacidad de retención de los clavos y tornillos, al igual que, aumenta la resistencia general del articulo de fabricación obtenido del compuesto. Después de clasificar las diferentes madera en "lotes", el producto es molido a virutas de madera guando al menos un proceso de molido de dos etapas. Los "lotes" son primero molidos en un tamaño áspero similar en apariencia de un estiércol de jardín, con tamaños que varían desde partículas de harina de madera muy pequeñas hasta tiras o trozos de madera que pueden ser tan grandes como de 15 cm de largo. El primer molido se hace con una tina grande de tamaño comercial o un triturador horizontal que tiene una capacidad y potencia grandes. Una vez que se completa la primera molida, el producto de la primera molida se vuelve a moler usando un triturador menor o un molino de martillo, el cual de nuevo proporciona una variedad de tamaños de las partículas de madera, que varían desde madera muy pequeña de categoría de harina hasta partículas de tamaño de aserrín, que pueden para sobre un tamiz de malla 20. Se pueden hacer 35 hasta tres moliendas secundarias o más, para producir un producto que sea aceptable y consistente en tamaño. Como se mencionó antes, el tamaño y la consistencia de tamaño son muy importantes en la manera que las fibras de madera trabajan en el proceso y afectan directamente la calidad y atracción del articulo de fabricación, obtenido del material compuesto. Para asegurar el tamaño y la consistencia de las fibras de madera, estas fibras de madera se clasifican en un tamiz de malla 30 a 50. Fibras preferidas son aquéllas que clasifican en un tamiz de malla 40. El tamaño y consistencia de tamaño de las fibras de madera hacen un acabado de producto muy uniforme. Si la fuente de fibras de madera se clasifica como demasiado pequeña, el peso del tablero aumenta y la resistencia del tablero disminuye. Esto es inconveniente. La madera molida y clasificada mayor de una malla del 40, pesa típicamente 208 a 249 kilogramos por metro cúbico, dependiendo de si es madera suave o dura, la madera suave es más ligera. Esto se compara a la madera no molida que pesa de 480 a 560 kilogramos por metro cúbico. La diferencia en peso contribuye con la cantidad de celas o espacios de aire, que se presentan en un metro cúbico de madera. Obviamente, la madera molida de malla 40 tiene mucho más espacio de aire que la madera sin moler lisa. Tomando esto, cuanto más fina 36 es la molienda de la madera, menos espacio de aire y más pesada serán las fibras de la madera, en kg/m3. El peso es un factor de consideración en obtener el articulo de fabricación. En general, un articulo preferido de fabricación de pesar lo mismo o menos que la madera que reemplaza. Una forma que esto se puede lograr, como se discutió antes, es por usar huecos en el producto final. Asi, se ha encontrado que . la madera molida a través de una malla 40 o levemente mayor, hace que el producto se asemeje más estrechamente la madera. Sin embargo, el peso puede continuar siendo un problema, debido a que conforme el material termoplástico se agrega, que tiene una densidad de 640 kg/m3, el peso del material' compuesto aumenta. La Figura 1 muestra un panel obtenido del material compuesto de la invención, el cual tiene varios huecos 10, colocados estratégicamente. Estos huecos se usan para reducir el peso general y el costo del producto, pero no compromete la integridad del producto final . El patrón de "huecos" mostrado en la Figura 1, comprende seis espacios, 3 de los cuales son imágenes en espejo de los otros tres y se separan por una linea mediana 20. La longitud del panel 30 es al menos el doble del ancho del panel 40. Los huecos se colocan de modo que ellos estén desplazados del centro, para 37 asi producir un panel que tenga más espacios sólidos en un costado, comparado con el otro. El primer hueco 50, es mayor que el segundo hueco 60, pero menor que el tercer hueco 70. Los tres huecos se colocan debajo uno del otro, cuando se mueven desde la parte superior del panel 80 longitudinalmente al fondo del panel 90. Tres huecos idénticos se colocan como una imagen en espejo a través de la linea mediana 20. Estos huecos proporcionan un articulo de fabricación que tiene una resistencia superior y, al mismo tiempo, un peso disminuido, en comparación con otros productos de madera. Similarmente, la Figura 2 muestra un panel obtenido del compuesto de la invención, el cual tiene varios huecos colocados estratégicamente, os de los huecos 210 están en la forma de un triángulo redondeado y se ubican en cada extremo de una serie de huecos. Cinco de los huecos 200 son en forma de ^pildora", y se colocan entre los dos huecos de extremo 210, con una cantidad dada de espacio entre cada hueco. Este espacio entre y el número y tamaño de ada hueco, variarán de acuerdo con la longitud general de un panel. La estructura general 250 tiene una porción sólida 260, que rodea cada uno de los huecos. La longitud de la estructura 260 es al menos el doble del ancho de la estructura 260. 38 Este arreglo de huecos y superficies sólidas produce un panel fuerte, que tiene un eso reducido. Está además dentro del ámbito de consideración de la invención, que los huecos sean rellenos con una espuma, para aumentar la resistencia y agregar un peso mínimo al articulo. El agente que forma espuma, el cual puede ser compuesto del 30% de fibras de madera y el 70% de material termoplástico, tal como el polipropileno, es agregado a los huecos por introducir el agente que forma espuma a través del troquel de extrusión usando un extrusor adicional, que bombea el agente que forma espuma dentro de los huecos del artículo extruído durante la extrusión del articulo. Para el control ulterior del peso del artículo de fabricación, una mezcla de maderas suaves y maderas duras puede ser usada para producir el material compuesto. De esta manera, un peso menor se vende para la facilidad de las eficiencias de proceso, resistencia y producción de las maderas duras . El tamaño de las fibras de madera es también un factor en la resistencia del artículo de fabricación producido del material compuesto. La resistencia del artículo de fabricación es una función de la longitud y dirección de la fibra, que es también una función del tamaño de las fibras de madera. Todos estos factores combinados son 39 relacionados directamente al peso final del articulo de fabricación obtenido del material compuesto . El tamaño de las fibras de madera y el material compuesto, producido de las. fibras de madera, es de un tamiz de malla 20 a 40, que tiene las características más convenientes. ' La humedad es otro factor crítico y debe ser controlada cuando se maneja la madera. Una humedad del 6% es conveniente y permite el manejo más eficiente de las fibras de madera. Si aumenta la humedad, las fibras de madera tienden a amontonarse y no se manejan eficientemente. El secado de la madera para obtener un contenido de humedad menor del 6%, requiere demasiada energía. Asimismo, la madera re-ganará la humedad en lo tanques de almacenamiento., El secado ulterior de las fibras de madera ocurrirá en la extrusión mecánica del proceso de fabricación . Los otros ingredientes agregados al material compuesto, incluyen otras fuentes de fibras, tal como las fibras de vidrio, subproductos de la agricultura e industriales, aditivos intensificadores y protectores, no requieren un manejo especial o de preparación. Los materiales de fibras pueden sustituir a las fibras de madera en una base de peso equivalente y los aditivos intensificadores y protectores se usan en cantidades 40 pequeñas y vienen listos para el uso directo de los fabricantes. Los grados de plásticos pueden ser usados para unir la madera u otros materiales de fibras usados juntos.

Proceso El material compuesto puede ser obtenido usando la linea de extrusor de Davis Standard Woodtruder™. El proceso siguiente se describió usando madera como un ejemplo. Sin embargo, se notará que el mismo proceso puede ser usado para producir ' un material compuesto que comprende fibras de vidrio, subproductos industriales, subproductos de la agricultura, o sus mezclas, en lugar de las fibras de madera . El proceso comienza clasificando las fibras de madera en un tamiz de malla 20-40 para producir fibras de madera que tienen un tamaño consistente y aproximadamente el 6% de humedad. Estas fibras se alimentan en el cilindro de doble tornillo del extrusor principal, por medio de un alimentador gravimétrico . Este tipo de sistema de carga proporciona una carga consistente de fibras de madera en una base en peso. La inspección del peso es muy importante para conseguir una mezcla consistente de ingredientes, lo cual, a su vez, afecta la calidad final del articulo de fabricación, producido del material compuesto. 41 El cilindro principal del extrusor está equipado con tornillos dobles contra-rotatorios que empujan el material de fibras adelante a pocas revoluciones por minuto (rpm) y bajo corte.. Un área de ventilación calentada del extrusor remueve la humedad desde el material de fibra. Esto permite un alto volumen de material de fibras que se va a secar "en linea", durante la producción. La remoción de la humedad es critica al proceso, debido a que cualquier humedad remanente en la mezcla de fibras de madera / plástico se convierte en vapor de agua, durante el proceso y se manifiesta por si misma en la forma de espuma. Esto puede interrumpir el proceso y conducir a un articulo de fabricación acabado, inaceptable. En el proceso de extrusión inicial, la humedad se maneja por una combinación de secado previo del material de fibras desde su contenido de humedad ambiental del 6-8% al 2-3% y aplicando un vacio a las zonas de ventilación en el cilindro del extrusor, durante la composición, para remover la humedad remanente. La temperatura durante el proceso de secado de la madera se mantiene en aproximadamente 88°C,, para evitar el chamuscado o quemado de las fibras de madera. Manteniendo la temperatura debajo del punto de fusión del material termoplástico, evita la degradación de las fibras 42 de madera y una reducción en la resistencia del producto final . En un extrusor separado, el material termoplástico se funde a una temperatura de aproximadamente 218°C. Durante el proceso de fusión, los aditivos se agregan y mezclan en el material termoplástico fundido. Usando un extrusor separado para fundir el material termoplástico y mezclar los aditivos, este proceso puede ser completado a una temperatura mayor que será posible si un solo extrusor se usa, por la eliminación del riesgo de chamuscado o quemado de las fibras de madera, durante la fusión y el proceso de mezcla de aditivos. La temperatura alta usada en este proceso permite que el material termoplástico fundido encapsule completamente las fibras de madera, una vez que se agregan a las fibras de madera clasificadas. La adición de un intensificador, tal como el anhídrido maléico, facilita la formación de un enlace muy fuerte entre las fibras de madera y el material termoplástico. Otros intensificadores, discutidos abajo, pueden ser agregados igualmente. La mezcla caliente de material termoplástico y aditivo se inyecta en la sección de mezcla del cilindro del extrusor principal. Dependiendo del producto, alrededor del 40% a alrededor del 70% de la mezcla, en peso, es de fibras de madera y el material termoplástico y aditivos combinados 43 comprenden alrededor del 30% a alrededor del 60% de la mezcla en peso. Los aditivos pueden comprender hasta un 5% de la mezcla en peso, dependiendo del número de aditivos y el tipo 'de aditivos seleccionado. La sección de mezcla combina completamente el compuesto de plástico / aditivo / fibra. La mezcla es luego ventilada al vacio para remover cualquier humedad remanente. Si se agrega demasiada madera, las fibras de madera no se cubren completamente por el material termoplástico y la mezcla aditiva. Esto resulta en una disminución en la resistencia y las propiedades físicas del artículo de fabricación, obtenido del material compuesto. Por ejemplo, demasiada madera puede causar que el producto de pudra y absorba agua como otros productos de madera. Otro problema que surge cuando demasiada madera se agrega a la mezcla, es que el artículo de fabricación hecho del material compuesto, llega a ser muy quebradizo y se somete a la ruptura por impacto. Por lo tanto, es esencial que la cantidad de fibras de madera agregada al material compuesto sea controlada estrictamente. El material compuesto de plástico/aditivo/fibras es movido a través de la sección dosificadora del cilindro a troqueles" que proporcionan la configuración del artículo de fabricación. Es importante configurar el material mientras está aún caliente. El material compuesto puede ser extruido con huecos en el interior de la configuración para facilitar el enfriamiento, curación y también reducir el peso del articulo de fabricación resultante. La sección transversal del articulo de fabricación se trata para crear los huecos mientras mantiene la resistencia del articulo de fabricación. En otras palabras, los huecos se optimizan para crear el espacio de huecos más grande, el peso más bajo y la resistencia máxima. Dejando el troquel, el articulo de fabricación se enfria en dos tanques de enfriamiento, cada uno de 6.10 metros de largo. En el primer tanque, el articulo de fabricación entra en el tanque a una temperatura de aproximadamente 218 °C y se enfria a aproximadamente 93 °C, usando un sistema de rociado de agua, que rocia directamente sobre cada superficie del articulo de fabricación. El rociado de agua se maneja de modo que sea rociado igualmente en todas las superficies al mismo tiempo, para asi disipar el calor uniformemente. La dispersión uniforme del calor previene la combadura y la irregularidad superficial del articulo de fabricación. La temperatura del agua usada para enfriar el articulo de fabricación se mantiene constante en 27 °C y se circula a través de la torre de enfriamiento a lo nacho del sistema. Para asegurar que el agua de enfriamiento 45 se disperse uniformemente sobre el articulo de fabricación, se usa una banda transportadora de tipo estera. Usando esta banda transportadora de tipo estera se permite que el agua sea rociada sobre la superficie total del articulo de fabricación, que resulta en el enfriamiento uniforme. Esto está en contraste a un transportador sólido que no permitiría que el agua de enfriamiento rocíe sobre la superficie total del artículo de fabricación. Además, la unidad de enfriamiento, antes mencionada, permite que el artículo . de fabricación, hecho del material compuesto extruído, sea enriado y halado a través de los tanques de enriamiento, libres de tensiones normalmente asociadas con los aparatos mecánicos de tracción. En el segundo tanque de enfriamiento, el artículo de fabricación se enfría desde aproximadamente 93 °C hasta la temperatura ambiente. En este tanque, el agua enfriada es usada para hacer una curación final del artículo de fabricación. La temperatura del agua usada en este proceso es de aproximadamente 4.44°C y es rociada sobre las superficies del artículo de fabricación, en la misma manera como el agua se rocía sobre las superficies del artículo de fabricación en el primer tanque. 46 • Después del enfriamiento apropiado y la curación del articulo de fabricación, se corta por sierra a la longitud deseada, con una sierre de corte en linea. El articulo de fabricación puede ser cortado en materiales de construcción, que incluyen los paneles de construcción, pisos de carros de ferrocarril, paredes de carros de ferrocarril/ pisos de camiones, paredes de camiones, umbrales de ventanas, obstrucciones de ventanas, puertas, paramentos de casas, puertas de garaje, muebles y otros artículos de fabricación, que se hacen normalmente de madera o de productos de tipo madera . Alternativamente, las propiedades del articulo se pueden mejorar por la aplicación de una cubierta. Un tipo de cubierta es una envoltura de material de fibra de vidrio, aplicada a un núcleo compuesto del material compuesto. Preferiblemente, el núcleo del material compuesto es extruido separadamente de la envoltura aplicada. Esta envoltura puede luego ser aplicada bajo presión al núcleo, después de la extrusión de este núcleo, mientras está aún caliente.-. Esto implica el recalentamiento del núcleo a temperaturas mayores de 204°C pero menos de alrededor de 260°C. Esto reblandece la superficie del producto suficientemente para la aplicación de la envoltura del material de fibra de vidrio, que puede ser una estera de una 47 mezcla de fibras de vidrio / polipropileno, tal como aquélla fabricada por Vetrotex, para adherir el núcleo compuesto y mezclarlo con el polipropileno reblandecido en el núcleo. La estera se aplica al núcleo bajo presiones que exceden unos 5.6 kg/cm2. Alternativamente, un conjunto térmico de fibra de vidrio, relativamente pura, halada a través de un baño de resina, se aplica bajo presión al núcleo. En una modalidad alternativa, el material de fibra de vidrio usado en la envoltura, es una estera de fibra de vidrio / polipropileno extraída como una pieza hueca, que tiene la dimensión externa deseada y que define un espacio interno. La formación se hace usando un troquel de formación, que primero calienta la estera a más de 204°C. El calentamiento puede ser hecho en la primera sección del troquel de extrusión. Para formar la configuración deseada, la estera hace contacto con un mandril calentado dentro de la sección de troquel. El núcleo de la mezcla del material compuesto entra en la primera sección del extrusor y se extruye bajo presión, a través del mandril, para llenar el espacio en la estera alentada. La presión del núcleo extruido reemplaza el mandril conforme continúa la extrusión, manteniendo la integridad y estabilidad del núcleo y la envoltura. La extrusión se mueve desde la sección de calentamiento del 48 troquel a una sección de enfriamiento donde deja el troquel. Los tanques de enfriamiento de rociado de agua pueden ser usados en este punto para proporcionar enfriamiento adicional. La extrusión es luego cortada a la longitud y proporción deseados. La Figura 3 ilustra una modalidad más de la invención, que usa cordones de material de fibras de vidrio como refuerzo a un articulo compuesto. En esta modalidad, el articulo 600, el cual puede ser un tablero u otro articulo, con una porción en sección transversal, incorpora los cordones 500 dentro del mismo, para proporcionar propiedades de refuerzo y de resistencia adicional. Los cordones 500 son continuos sobre al menos una porción del articulo compuesto 600 y pueden estar espaciados dentro del articulo compuesto, de acuerdo con las demandas del diseño. Los cordones se introducen dentro del articulo compuesto durante la extrusión, usando preferiblemente un troquel de cabeza transversal para permitir que los cordones de fibras de vidrio se inserten en el perfil del articulo durante la extrusión. Como tal, los cordones de fibras de vidrio son halados a través del troquel y el material compuesto extruido formado alrededor de los mismos. Los cordones de fibras de vidrio pueden ser de fibras de vidrio relativamente puras o de un material de fibras de vidrio que 49 incluye otros materiales, tal como el polipropileno, y pueden ser tratados con agentes de compatibilidad para ayudar a cualquier mezcla de polímeros que pudiera ocurrir durante la extrusión. Como se muestra en la Figura 3, los cordones llegan a ser parte de la estructura en sección transversal de la extrusión del material compuesto. Las Figuras 4a y 4b ilustran un tipo de cubierta más en que una faja de material de fibras de vidrio se aplica a un núcleo del material compuesto 750. En la Figura 4a, las depresiones 725 dentro del núcleo compuesto, se forman durante la extrusión. Esas depresiones 725 acomodan la faja material de fibras de vidrio 780 aplicada al núcleo después, como en la Figura 4b, durante el calentamiento del núcleo compuesto, para fundir la superficie levemente y permitir que el material de faja de fibras de vidrio se adhiera al núcleo compuesto, y cualquier polipropileno en el material de fibras de vidrio, para su mezcla con el polipropileno en el núcleo compuesto. Una vez que se forma el artículo de fabricación, una cubierta ulterior, en la forma de un velo, se puede agregar para la resistencia ulterior y protección. Un velo es una película muy delgada, normalmente menor de 8 milímetros, que se agrega a la superficie de un producto para la protección contra la oxidación, decoloración, 50 destrucción de insectos, etc. Por ejemplo, un velo puede ser agregado al artículo de fabricación para aumentar la durabilidad. Este velo puede ser agregado antes o después que el material se corte a la configuración deseada. Este velo puede ser hecho de polipropileno, polietileno o materiales de poliéster. El tejido del velo es normalmente más importante que el material base. Un tejido fuerte, tal como el poliéster, es conveniente si el material que se va a usares impreso o es una superficie de un diseño. El tejido o velo se aplica a la superficie del producto (tablero o tablaje de cubierta) usando un proceso de calentamiento. En otras palabras, la superficie del producto se calienta a aproximadamente 20 °C, lo cual funde la superficie de plástico. En el caso del poliéster o tejido, el velo se pasa dentro del plástico fundido, el cual se extruye a través del tejido y obtiene la parte de velo de la superficie del producto. Cuando se enfría el material termoplástico de la superficie, abarca completamente el velo. En otra modalidad, el velo puede ser co-extruído cuando el artículo de fabricación se produce. Este proceso requiere un sistema de troquel el cual es más complicado, pero reduce la cantidad de tiempo requerida para producir el producto . 51 En el caso de un velo de polietileno o de polipropileno, el material termoplástico en el velo funde en el material termoplástico del producto, que forma una capa homogénea que no se une. Asi el velo superficial se incorpora en la superficie del producto. Mientas la invención se ha ilustrado y descrito con respecto a ciertas modalidades y modos de práctica ilustrativos, será evidente a los expertos en la técnica que se pueden hacer varias modificaciones y mejoras, sin apartarse del ámbito y espíritu de la invención. Por lo tanto, la invención no está limitado por dichas modalidades y modos de práctica ilustrativos. Por ejemplo, diferentes materiales de fibras, dentro del ámbito de la invención, pueden sustituir a las fibras de madera, discutidas anteriormente .

Claims

52 REIVINDICACIONES 1. Un articulo de fabricación, el cual comprende: un núcleo, que tiene una superficie, este núcleo comprende material de fibras en una cantidad de aproximadamente el 40% hasta aproximadamente el 70%, y un material termoplástico, en una cantidad de aproximadamente el 30% hasta aproximadamente el 60%; y una cubierta, en contacto con al menos una porción de la superficie del núcleo, esta cubierta comprende fibras de vidrio . ,2. El articulo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la cubierta tiene un espesor de al menos alrededor de 3.175 mm. 3. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la cubierta comprende una primera capa de fibras de vidrio y la cubierta además comprende una segunda capa de fibras de vidrio. ;4. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la cubierta comprende un atado con fajas de fibras de vidrio. 53 5. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 3, en que la segunda cubierta comprende un atado de fajas de fibras de vidrio. 6. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la cubierta comprende una estera unidireccional de fibras de vidrio, en contacto con el núcleo, donde las fibras de vidrio son mezcladas con el polipropileno . '¦1. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el material de fibras comprende fibras de vidrio y fibras de madera. 8. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 7, en que el artículo es un artículo extruído de una mezcla de fibras de vidrio, fibras de madera y el material termoplástico . >9. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el artículo tiene un módulo de elasticidad, que excede los 84,000 kg/cm2. 10. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 9, en que el ¡artículo tiene un módulo de elasticidad que excede los 105,000 kg/cm2. 54 11. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la cubierta y el núcleo además comprenden el polipropileno. 12. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 11, en que la cubierta se aplica por calor y presión, suficientes para fundir el polipropileno del núcleo con el polipropileno en la cubierta. 13. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 10, en que el artículo tiene un modo de elasticidad que excede los 140,000 kg/cm2. 14. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 12, en que el : artículo tiene un módulo de elasticidad que excede los 210,000 kg/cm2. •15. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el material termoplástico comprende un polímero altamente cristalino. 16. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 15, en que el polímero altamente cristalino se reblandece por la adición de una fórmula de hule. 17. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 16, en que la fórmula de hule es una de una aleación elastomérica o un compuesto de elastomero. 55 18. El articulo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que este artículo además comprende un agente de coloración y un polímero base. 19. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 18, en que el polímero base tiene un índice del flujo de fusión mayor de aquél del material termoplástico . 20. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que el núcleo además comprende cordones del material de fibras de refuerzo. 21. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 1, en que la cubierta además comprende cordones del material de fibras de refuerzo. 22. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 20, en que el material de fibras es aquél de fibras de vidrio. 23. El artículo de fabricación, de acuerdo con la reivindicación 21, en que el material de fibras es aquél de fibras de vidrio. 24. El material compuesto, el cual comprende: fibras de madera, en una cantidad entre aproximadamente el 25 al 40% del artículo; 56 fibras de vidrio, en una cantidad entre el 25 y el 40% en peso del articulo; y un material termoplástico, en una cantidad entre aproximadamente el 20 al 50% del articulo. 25. El material compuesto de la reivindicación 24, en que el articulo tiene un modulo de elasticidad que excede los 56,000 kg/cm2. •:26. El material compuesto de la reivindicación 1, en que el artículo tiene un modulo de elasticidad que excede los 84,000 kg/cm2. 27. El material compuesto de la reivindicación 1, en que el artículo tiene un modulo de elasticidad que excede los 140,000 kg/cm2. 28. El material compuesto de la reivindicación 24, en que el artículo es un artículo extruído, el cual se extruye de una mezcla de fibras de vidrio, fibras de madera y material termoplástico. 29. El material compuesto de la reivindicación 24, en que el material termoplástico es uno del polipropileno y el polietileno. 57 30. El material compuesto de la reivindicación 24, en que el material termoplástico es un polímero altamente cristalino . 31. El material compuesto de la reivindicación 30, en que el polímero altamente cristalino es el polipropileno y se reblandece por un compuesto elastomérico agregado. 32. El material compuesto de la reivindicación 24, que además comprende cordones de fibras de vidrio de refuerzo . 33. El material compuesto de la reivindicación 1, que además comprende un agente*' de coloración y su polímero base. ·G·' 34. El material compuesto de la reivindicación 33, en que el polímero base tenga un índice del flujo de fusión mayor de aquél del material termoplástico. 35. El material compuesto de la reivindicación 24, en que el artículo de fabricación comprende un núcleo interno y--' este artículo además comprende una cubierta, en contacto con al menos una porción de la superficie del núcleo interno, dicha cubierta comprende fibras de vidrio. 58 36. El material compuesto de la reivindicación 35, en que la cubierta tiene un espesor de cuando menos aproximadamente 3.175 mm. ; 37. El material compuesto de la reivindicación 35, en que la cubierta es una primera cubierta y el articulo además comprende una segunda cubierta, que incluye fibras de vidrio . 38. El material compuesto de la reivindicación 35, en que la cubierta comprende un atado de fajas de fibras de vidrio. •39. El material compuesto de la reivindicación 37, en que la segunda cubierta comprende un atado de fajas de fibras de vidrio. 40. El material compuesto de la reivindicación 35, en que la cubierta comprende una estera de fibras de vidrio unidireccional, adherida al núcleo, donde la fibras de vidrio se mezclan con el polipropileno.