MXPA98009829A - Substrato de espuma polimerica y su uso en combinacion con agentes tensoactivos decorativos - Google Patents

Abstract

Se provee una composición de espuma polimérica para usarse como un sustrato en composiciones decorativas que tiene por lo menos una capa decorativa sobre el sustrato, en donde el sustrato se prepara por la formación de espuma de una composición hecha de (i) una matriz de resina de uno o más polímeros seleccionados de polímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS, por sus siglas en inglés), policarbonatos, poliestirenos,óxido de polifenileno y polímeros de cloruro de polivinilo obtenidos preferiblemente de plásticos reciclados y (ii) un relleno, utilizando uno o más agentes de soplado. La composición de espuma resultante tiene propiedades físicas y mecánicas suficientes para su uso en lugar de cartón duro o cartón en partículas en la preparación de varios productos decorativos basados en laminados, tales como entarimados laminados, laminados de superficie sólida, contratapas, etc.

Description

SUBSTRATO DE ESPUMA POLIMERICA Y SU USO EN COMBINACIÓN CON AGENTES TENSOACTIVOS DECORATIVOS ANTECEDENTE DE LA I NVENCIÓN Campo de la Invención La presente invención se refiere a una composición polimérica de espuma que tiene propiedades mecánicas adecuadas para usarse como un substrato para superficies decorativas en aplicaciones tales como entarimado laminado, tablas de mesas y contratapas y paneles de pared. Descripción de la Técnica Relacionada Los productos laminados convencionales son bien conocidos en la técnica. Generalmente se preparan laminando una capa decorativa y una o más capas de papel de estraza juntas utilizando varios tipos de resinas, tales como resinas de formaldehído de melamina y fenólicas. El material laminado decorativo resultante entonces se adhiere a un substrato , usualmente de cartón duro o cartón en partículas. El producto así preparado se conoce como material laminado decorativo a alta presión. Alternativamente, el material laminado decorativo de baja presión se preparó laminando una capa decorativa, con o sin una capa superior, directamente sobre un substrato de cartón duro o cartón en partículas, util izando el mismo tipo de resinas utilizadas en el material laminado decorativo de alta presión . Sin embargo, mientras que el uso de dichos substratos basados en madera proveen la rigidez necesaria para los usos estructurales tales como entarimado y contratapas, estos substratos basados en madera son pesados y pueden deformarse en presencia de humedad. U na solución posible a estos problemas podría ser el uso de substratos poliméricos para preparar materiales laminados. Sin embargo , los materiales poliméricos tienden a ser considerablemente más costosos, especialmente aquellos que tienen las características de rigidez y desempeño deseadas para usarse en aplicaciones de materiales lam inados. Los polímeros de espuma son conocidos y se utilizan en varios usos finales estructurales. La preparación de espumas poliméricas y sus usos convencionales se describen en Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4a Ed. , Vol . 1 1 , John Wiley and Sons, NY, págs. 730-783 (1997) , así como el "Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology", ed . por D. Klempner and K.C. Frisch , Hanser Publishers, NY (1991 ) , el contenido de ambos se incorpora aquí por referencia. Otro problema que existe es la generación de desechos poliméricos, ya sea como manufacturas de residuos o mediante la obsolescencia de varios productos comerciales utilizando materiales poliméricos como alojamientos, soportes y varias partes internas del producto . Dichos productos incluyen artículos tales como televisiones, estéreos, computadoras, impresoras, máquinas de escribir, etc. Debido a la naturaleza de estos productos y el rápido avance de la tecnología que los rodea, este tipo de productos se están reemplazando con una frecuencia creciente. U n problema que surge después, es cómo desechar las partes basadas en polímeros de estos dispositivos en una manera ambientalmente sana, así como en una manera económicamente buena. Consecuentemente, sería útil tener un material de substrato que supera las desventajas anteriores de los substratos basados en madera, que al mismo tiempo tengan costos mínimos. Además, si dicho substrato se forma del material polimérico, podría ser ventajoso tener un producto que pueda formarse a partir de polímeros reciclados. ANTECEDENTE DE LA I NVENC IÓN Consecuentemente, un objetivo de la presente invención es proveer una composición de espuma polimérica teniendo suficiente rigidez y propiedades mecánicas para usarse como un substrato en usos estructurales y decorativos tales como entarimado laminado o laminado decorativo. U n objetivo adicional de la presente invención es proveer una composición de espuma polimérica que tiene las propiedades anteriores que se preparan de plásticos reciclados. Estos y otros objetivos de la presente invención han sido cumplidos por el descubrimiento de una composición decorativa en múltiples capas, comprendiendo: un substrato que comprende una espuma polimérica, en donde la espuma polimérica se prepara formando la espuma de una composición une comprende (i) una matriz de resina de uno o más pol ímeros seleccionados del grupo que consiste de polímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS, por sus siglas en inglés), policarbonatos, poliestirenos, óxido de polifenileno y polímeros de cloruro de polivinilo y (ii) un relleno, utilizando un agente de soplado seleccionado del grupo que consiste de agentes de soplado exotérmicos, agentes de soplado endotérmicos y mezclas de los mismos; y una o más capas decorativas unidas a por lo menos una superficie del substrato; y el uso de esta composición decorativa de múltiples capas en varias aplicaciones restringidas tradicionalmente a materiales laminados decorativos basados en substrato de cartón de partículas o cartón duro, tales como entarimado laminado y contratapas laminadas decorativas de alta presión, tablas de mesas, etc. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una apreciación más completa de la invención y muchas ventajas que acompañan a la misma se entenderán fácilmente a medida que se entienda mejor por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considere en conexión con el dibujo anexo, en donde: La Figura 1, muestra una construcción laminada normal que muestra el substrato (1), capa laminada decorativa (2) y la capa de refuerzo (3). DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención se refiere a un substrato de espuma polimér?ca que tiene propiedades estructurales suficientes para permiti r su uso como la matriz en productos del tipo laminado tales como entarimados laminados, contratapas laminadas decorativas de alta presión , etc. , y productos del tipo laminado que tienen una composición de espuma polimérica como la matriz de la misma. El substrato de espuma polimérica de la presente invención se puede preparar a partir de cualquier polímero que pueda ser espumado, mientras que la espuma preparada tiene las propiedades estructurales y mecánicas necesarias para el uso final deseado. En particular, se prefiere que el substrato tenga un ajuste de compresión que es aproximadamente el mismo o mejor que el medio convencional o cartón duro o cartón en partículas de alta densidad (en donde la graduación de compresión se mide de acuerdo con ASTM F970 , a medida que disminuye el grosor como una función de tensión de compresión). Preferiblemente este grosor diminuye en 140.6 kg/cm2 es casi de 0.025 cm , más preferiblemente de casi 0.012 cm y aún más preferiblemente de 0.002 cm, además, el substrato de espuma polimérica de la presente invención preferiblemente tiene un coeficiente de expansión térmica lineal (de acuerdo con ASTM D-696) de 1 1 .9x10"s a 0.18x10"s cm/cm/°C, más preferiblemente de 3.6x105 a 0.9x10"5 cm/cm/°C, más preferiblemente de 1.8x10"5 a 1 .08x1 05 cm/cm/°C. Preferiblemente, la espuma polimérica comprende uno o más miembros seleccionados del grupo que consiste de resinas de poli(acrilonitrilo/butadieno/estireno) (de aquí en adelante denom inado como ABS) tales como resinas de ABS retardadoras de flama y resinas de ABS rellenadas con vidrio; policarbonato; poliestireno de alto impacto (H I PS, por sus siglas en inglés) , poliestireno, óxido de polifenileno (PPO, por sus siglas en inglés) y cloruro de polivinilo (PVC, por sus siglas en inglés). El pol ímero puede ser polímero virgen o polímero reciclado. Preferiblemente, la espuma de substrato se prepara a partir de un sistema de resina mezclada conteniendo , pero no limitado a, uno o más de los polímeros listados antes. Además, estos polímeros pueden ser rellenados o no rellenados, aunque desde un punto de vista de resistencia al impacto y propiedades físicas, los pol ímeros rellenados son mejores . En una modalidad más preferida, el polímero se obtiene de colados de plástico recuperados y partes de equipos electrónicos , tales como computadoras, impresoras, televisiones , estéreos, etc. Este plástico recuperado se obtiene por la remoción de substancialmente todos los metales basados en fierro y otras partes no plásticas del equipo electrónico, seguido por la granulación del plástico. Dentro del contexto de la presente invención, el término "substancialmente" significa más del 95% de la cantidad original de metales basados en fierro y otras partes no plásticas en el equipo electrónico, preferiblemente más del 99% de la cantidad original. El plástico recuperado normalmente es una mezcla de dos o más de los polímeros preferidos observados antes, con 50% o más, preferiblemente con 75% o más, siendo ABS con o sin rellenos retardadores de flama o de vid rio.

El polímero utilizado para preparar la espuma polimérica de la presente invención se puede espumar utilizando cualquier agente de soplado convencional, tal como agente de soplado exotérmico, agente de soplado endotérmico o combinaciones de los mismos, mientras que el tamaño de la celda de la espuma puede ajustarse para proveer las propiedades estructurales y mecánicas requeridas en el uso final deseado. La preparación de polímeros espumados se conoce en la técnica y se describe, por ejemplo, en Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology y "Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology" observados antes. Los agentes de soplado exotérmicos preferidos incluyen agentes de soplado de azodicarbonamida. Los agentes de soplado exotérmicos tienden a proveer un tamaño de celda más grande en la espuma producida que los agentes de soplado endotérmicos. Un agente de soplado endotérmico preferido es una combinación de carbonato (o bicarbonato) de calcio y un ácido carboxílico. Los ácidos carboxílicos adecuados se conocen en la materia de la formación de espuma y deben ser capaces de ayudar a iniciar la formación de CO2 del carbonato o bicarbonato de calcio. Dichos ácidos carboxíl icos incluyen, pero no están limitados a, ácidos tales como ácido cítrico. En usos finales de alta carga, tales como entarimados laminados, el uso de solamente un agente de soplado exotérmico tiende a proveer una espuma con insuficiente resistencia a la compresión debido a las celdas de tamaño excesivo, mientras que el uso del agente de soplado endotérmico solo requiere cantidades mayores del agente de soplado (incrementado así los materiales y costos de procesamiento), sin la capacidad de generar la reducción de densidad suficiente para reducir el peso global de la espuma a un nivel deseado para su manipulación. Por lo tanto, en una modalidad preferida de la presente invención, el agente de soplado es una combinación de un agente de soplado exotérmico y un agente de soplado endotérmico. En particular, el agente de soplado más preferido es una combinación de un agente de soplado de azodicarbonamida y un CaCO3 (o bicarbonato)/ácido carboxílico. La determinación de la cantidad del agente de soplado requerida y la relación de los agentes de soplado endotérmico/exotérmico está dentro de la experiencia de alguien con experiencia ordinaria en la técnica de la preparación de espumas poliméricas y depende de las propiedades de espuma final deseadas. Preferiblemente el agente de soplado se utiliza en una cantidad de hasta 3% del polímero, más preferiblemente de 1 a 2% en peso del polímero. El polímero de la presente invención se puede utilizar solo o con uno o más rellenos, con el fin de obtener las propiedades físicas deseadas de la espuma resultante. Preferiblemente, el relleno puede ser uno o más rellenos convencionales, más preferiblemente uno o más rellenos seleccionados del grupo que consiste de carbonato de calcio, talco, silicio, fibras de vidrio, alúmina y wolastonita. Estos rellenos también incluyen rellenos tratados de superficie. Más preferiblemente, el relleno es carbonato de calcio tratado de superficie, comercialmente disponible como DT30T de Frankiin I ndustrial Minerals, de Dalton, GA. La relación de resina: relleno varia de 100.0 a 30: 70, preferiblemente de 90: 10 a 50: 50, más preferiblemente de 75:25 a 65:35. En una modalidad ilustrativa, el polímero recuperado se forma en compuesto con el carbonato de calcio tratado de superficie de relleno (DF30T) en una relación de resina:CaCO3 de 70:30. La formación en compuesto en un tipo separado de pella es el agente de soplado. Esta pella separada puede prepararse de la misma resina que forma la mayoría del pol ímero recuperado o de una resina diferente que está presente en la mezcla polimérica recuperada. La pella que contiene el agente de soplado entonces se agrega a la mezcla de polímero/relleno recuperada en una cantidad suficiente para llevar al agente de soplado a un nivel de aproximadamente 1 .5% , basado en la mezcla global . La mezcla resultante puede extruirse y soplarse directamente. Alternativamente, el propio agente de soplado (en una forma que no es pella) se puede agregar directamente a la mezcla de polímero/relleno recuperada en el extrusor. El pol ímero se forma en un espuma a un nivel de reducción de densidad suficiente para cumplir con los requisitos del uso final deseado. Para usos que no contienen carga, el polímero puede espumarse a una reducción de densidad de hasta 75-80% . Para usos finales que llevan carga, tales aplicaciones de contratapas y entarimados, el polímero preferiblemente se espuma a una reducción de densidad de hasta aproximadamente 50% , más preferiblemente de 25-35% de reducción de densidad y aún más preferiblemente de aproximadamente 30% de reducción de densidad. La reducción de densidad , como se utiliza en la presente invención , es el porcentaje mediante el cual la densidad del producto espumado es inferior que la densidad del polímero no espumado. El producto polímero espumado de la presente invención puede utilizarse como un substrato para una amplia variedad de usos finales. En particular, el producto de espuma de la presente invención se puede utilizar como un reemplazo para substratos de cartón duro o cartón en partículas en productos laminados tales como entarimados laminados de alto uso y laminado decorativo da alta presión tal como el utilizado en contratapas de cocina o tablas de mesa. Otros usos incluyen un substrato para chapa de superficie sólida (convencionalmente conocida como materiales de agentes tensoactivos sólidos de 0.31 cm, normalmente poliacrilicos que contienen varios rellenos, tales como los productos de SSV vendidos por Wilsonart I nternational , Inc.) y productos laminados de superficie sólida (menos de 2450 µm de grosor de productos de agente tensoactivo sólido) , también en lugar de cartón duro. En esta aplicación , la composición poli mérica espumada puede excluirse por separado después unirse a la chapa de superficie sólida o laminado o, en el caso de laminados de superficie sólida (como se describió en la Solicitud de E. U .A. 08/899, 1 18, incorporada aquí por referencia) la composición de espuma polimérica de la presente invención puede coextruirse con el material laminado de superficie sólida para formar un producto construido de múltiples capas. Otros usos se incluyen como un substrato para varias capas decorativas , ya sean laminados de alta presión o baja presión , así como revestimientos decorativos no laminados. La preparación de las capas laminadas utilizadas en estos diferentes productos es conocida en la técnica. A manera de ejemplo, el uso de la composición de espuma de la presente invención como un substrato para entarimado laminado será descrito. Sin em bargo, esto no se observará como limitante de la presente invención para las aplicaciones de entarimado laminado, dado que los de experiencia en la técnica reconocerán fácilmente la aplicabilidad en una amplia escala de la composición de espuma de la presente invención en muchos usos finales diferentes. La Figura 1 , muestra una estructura de producto laminado normal, que muestra el substrato (1 ), la capa laminada decorativa (2) y la capa de refuerzo (3) . Para preparar un producto laminado, ia superficie decorativa se prepara convencionalmente utilizando una capa de papel decorativo que tiene el patrón deseado impreso en la misma. En el caso de entarimado, el patrón con frecuencia es un terminado de grano de madera, aunque es posible cualquier patrón. Esta capa decorativa de impregna con resina de melamina-formaldehído y se lamina a uno o más laminas de papel estraza, que se han impregnado con resina de fenol formaldehído, la superficie de la capa decorativa que se expondrá en el producto final , usualmente se prepara uniendo una capa superior, normalmente una lamina de papel delgado impregnada con el mismo tipo de resina de formaldehído de melamina. Preferiblemente, para aplicaciones de entarimado, también se incluye un relleno en la capa superior con el fin de proveer resistencia a la abrasión y una superficie no deslizante sobre el producto final. Los rellenos adecuados incluyen alúmina, carbonato de calcio, fibras de vidrio trituradas, fibras de vidrio molidas, etc. U na vez que se prepara la capa decorativa se puede adherir a la composición de matrices de espuma polimérica de la presente invención utilizando adhesivos convencionales, tales como adhesivos de polivinilo de acetato/uretano, adhesivos de contacto de policloropreno, adhesivos de uretano de 1 componente, adhesivos de uretano de 2 componentes y otros sistemas de adhesivos basados en solvente. Se prefiere más, tanto a partir de un punto de vista de adhesión como un punto de vista de costos , los adhesivos de acetato de polivinilo/uretano . La parte inferior de la sección de entarimado contiene la composición de espuma polimérica de la presente invención es una lámina de refuerzo convencional utilizada en laminado decorativo de alta presión y entarimado laminado convencional . La lámina de refuerzo se prepara laminando una o más láminas de papel de estraza impregnado con resina de formaldeh ído de melamina. El laminado resultante también se adhiere a la parte inferior de la composición de espuma polimérica utilizando un adhesivo convencional como se trató antes .

Obviamente, las modificaciones y variaciones adicionales de la presente invención son posibles en vista de las enseñanzas anteriores. Por lo tanto, se deberá entender que dentro del alcance de las reividicaciones anexas, la invención será practicada de una manera diferente a la que se describe específicamente en la presente.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1. Una composición decorativa de múltiples capas, comprendiendo: un substrato que comprende una espuma polimérica, en donde la espuma polimérica se prepara espumando una composición que comprende (i) una matriz de resina de uno o más polímeros seleccionados del grupo que consiste de polímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS, por sus siglas en inglés), policarbonatos, poliestirenos, óxido de polifenileno y polímeros de cloruro de polivinilo y (ii) un relleno, utilizando un agente de soplado seleccionado del grupo que consiste de agentes de soplado exotérmicos, agentes de soplado endotérmicos y mezclas de los mismos; y una o más capas decorativas unidas a por lo menos una superficie del substrato
2. 2. La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 1, en donde la matriz de resina comprende por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste de los polímeros de ABS retardadores y polímeros de ABS rellenados con vidrio.
3. 3. La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 1, en donde la matriz de resina comprende por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste de poliestirenos de alto impacto (HIPS)
4. 4 La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 1 , en donde la matriz de resina se obtiene por la recuperación de dispositivos electrónicos por un proceso que comprende: remover substancialmente todas las partes que no son de plástico del dispositivo electrónico y granular el plástico restante.
5. 5. La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 1 , en donde la capa decorativa comprende un papel decorativo impregnado con una resina de formaldehído de melamina.
6. 6. La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 5, que comprende además una capa superior impregnada con la resina sobre el papel decorativo.
7. 7. La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 5 , comprendiendo además una o más capas de papel de estraza impregnado con resinas de fenol-formaldehído localizada entre el papel decorativo y el substrato.
8. 8. La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 1 , en donde el substrato tiene una capa decorativa sobre cada uno de los dos lados opuestos del substrato.
9. 9. La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 1 , en donde la capa decorativa se prepara por coextrusión de la capa decorativa con dicho substrato.
10. 10. La composición decorativa de múltiples capas de la reivindicación 9, en donde la capa decorativa es una chapa de superficie sólida o una laminado de superficie sólida.