MXPA99001959A

MXPA99001959A - Materiales de construccion compuestos de material reciclable

Info

Publication number: MXPA99001959A
Application number: MXPA/A/1999/001959A
Authority: MX
Inventors: Jerome Nosker Thomas; William Renfree Richard
Original assignee: Rutgers The State University
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-04-24

Abstract

La presente invención se refiere:Se describe un material de construcción compuesto producido a partir de material reciclado. El material de construcción compuesto estácompuesto de una mezcla extruída de polietileno de alta densidad y un material de fibra recubierto termoplástico tal como fibra de vidrio. El material resultante tiene resistencia incrementada y esútil en aplicaciones de alto esfuerzo tales como las traviesas para ferrocarril.

Description

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN COMPUESTOS DE MATERIAL RECICLABLE CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a los campos de la recuperación de desechos, el reciclado y la producción y uso de material de construcción TÉCNICA ANTERIOR Existen varios tipos de madera de construcción tratada químicamente tal como la madera creosotada y la madera tratada bajo presión Esos materiales cuentan con un creciente nivel de popularidad para el uso en, por ejemplo, contracarriles, traviesas de ferrocarril, postes de lineas telefónicas, cercas, cubiertas y paredes de retención Esos materiales son relativamente económicos en su fabricación y uso, y son tan versátiles como cualquier otra forma de madera Poseen también resistencia mejorada a la degradación por microbios y por hongos y al agua Sin embargo, la creciente popularidad de la madera tratada químicamente tiene algunas repercusiones negativas que apenas están surgiendo El tratamiento químico de la madera toma un recurso perfectamente uti zable, reciclable y renovable y lo vuelve toxico Por ejemplo la madera "tratada por presión" o "CCA" es tratada con un material arsénico de cobre cromado muy venenoso y no puede quemarse en tanto que la madera CCA puede ser enterrada, la lixiviación de los productos químicos tóxicos hacen que esas estrategias de desecho sean menos que deseables. La madera creosotada requiere incineradores especiales. Esos materiales se están volviendo más difíciles y costosos en su desecho que en su uso. Sin embargo, debido a la prolongada vida útil de esos materiales, el impacto económico y ambiental de la madera tratada químicamente apenas se está percibiendo. Un reemplazo sintético para la madera tratada químicamente tendría varias ventajas. Reduciría el corte la tala de bosques de frondosas y de coniferas. Se eliminaría también el uso de productos químicos peligrosos asociados con la madera tratada químicamente y eliminaría los problemas de desecho asociados con la misma. Se ha hecho un número de sugerencias para producir sustitutos de madera de construcción para reducir o eliminar el uso de la madera tratada. Algunos de esos materiales han sido muy exitosos para aplicaciones específicas. Sin embargo, hasta la fecha, ninguno de esos materiales han tenido éxito total, particularmente en las aplicaciones de demanda estructural tales como las traviesas para ferrocarril. Un producto disponible de Trimax de Long Island Incorporated, 2076 5th. Ave., Ronkonkama, N.Y. 11779 está compuesto de fibra de vidrio distribuida en polietileno de alta densidad ("HDPE"). En tanto que la fibra de vidrio incluye un labrado de silano, no es un material de fibra recubierta como se describe en la presente. Otro producto de madera sintética está disponible de Eaglebrook Products Incorporated, 2650 West Roosevelt Rd., Chicago, III. 60608. Este material está compuesto de HDPE formado que no utiliza fibras. El resultado es un material con bajo módulo de compresión y de flexión y un coeficiente de expansión térmica relativamente alto. Un enfoque más interesante para reciclar las traviesas indeseables fue propuesto por Murray, en la Patente de los Estados unidos No. 5,238,734. De acuerdo con Murray, las traviesas limpias y sin virutas se muelen en fragmentos de hule. Los fragmentos, que pueden incluir bandas de fibra de vidrio y acero, se mezclan con una mezcla epoxy que comprende resina que contiene oxirano y un agente endurecedor que contiene amina y moldeados en traviesas para ferrocarril. En tanto que Murray encontró un uso para un creciente problema ambiental, es decir, la proliferación de las traviesas para ferrocarril, sería más deseable producir un material de producción compuesto construido casi por completo de materiales reciclados. Esto proporcionaría un mercado millones de kilogramos potenciales de plásticos reciclados por año. Por lo tanto, existe ciertamente lugar para la mejora. Véase también la Patente de los Estados Unidos No 4,137,198; 4,229,497; 4,303,707; 5,053,247 y 5,063,862, todas ellas que se refieren a materiales de construcción a base de plástico, algunos de los cuales pueden usarse, por ejemplo, para reemplazos de traviesas para ferrocarril.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un material para construcción compuesto En una modalidad preferida, el material para construcción tiene un componente de polímero y, distribuido en el mismo, un componente de fibra recubierta conformado de fibras recubiertas tales como fibras de carbón, fibra de vidrio o una mezcla de las mismas Por ejemplo, el componente de fibra recubierta constaría de una fibra de vidrio recubierta mezclada con una fracción fibras de carbón no recubiertas El componente de polímero incluye entre aproximadamente 80 y aproximadamente 100% de HDPE en peso del componente de polímero El componente de polímero conforma por lo menos aproximadamente 20% en peso en base al peso del material de construcción compuesto terminado La presente invención representa una impresionante mejora en la tecnología de reciclado en que proporciona un material de construcción compuesto que puede conformarse de manera sustancialmente completa a partir de materiales no nuevos (usados) Ademas, el material de construcción compuesto de la presente invención puede hacerse a partir de materiales que con frecuencia son los menos deseables en su capacidad de reciclado y valor económico El material de construcción compuesto resultante es también reciclable Por ejemplo muchas comunidades cuentan ahora con el reciclado obligatorio para sus viviendas y oficinas. Varios interesados recolectan el desecho plástico y lo separan en varios componentes. Las botellas de refresco de tereftalato de polietileno (PET) son razonablemente valiosas en el reciclado y, como tales, esos materiales son separados adicionalmente del resto de los plásticos para reventa y reutilización. Desafortunadamente, lo que queda, son los plásticos deteriorados o "residuos envolventes". Esos materiales comprenden frecuentemente una cantidad significativa de polietileno de alta densidad ("HDPE") mezclado con un surtido de otros plásticos tales como cloruro de polivinilo ("PVC"), tereftalato de polietileno ("PET") (a partir de botellas de refresco o de otro modo), polipropileno ("PP"), polietileno ("PE") y otros componentes menores. Una mezcla de plástico típica para "residuos envolventes" se presenta en el Cuadro 1. CUADRO 1 PORCENTAJE DE CADA TIPO DE PLÁSTICO EN LA MEZCLA DE RESIDUO ENVOLVENTE TÍPICA porcentaje e os ma eria es p s icos restantes El encontrar un uso para esos materiales hace más redituable el reciclado en tanto que una mayor cantidad del desecho plástico puede reutilizarse de manera importante. La presente invención ayuda también a reducir la cantidad de material que se incinera o se envía a un relleno sanitario. La presente invención ayuda también con otro problema de desecho del consumidor, es decir el uso creciente de la fibra de vidrio en los paneles estructurales compuestos, tales como aquellos utilizados en automóviles, botes, aviones, etc. Con excepción de la presente invención, no existen muchos usos para esos materiales de matriz de fibra de vidrio recubiertos con polímero una vez que han alcanzado su vida útil. De hecho, la mayor parte de este material necesita ser enterrado en rellenos sanitarios Se ha encontrado de manera sorprendente que mediante la producción de un material de construcción compuesto de residuos envolventes y fibra recubierta de polímero, se obtiene un material de construcción con propiedades mecánicas sorprendentemente buenas. Este material de construcción también es resistente al agua, resistente a la degradación de petroquímicos, microbios y hongos, es resistente al calor, es resistente al frío, y tiene una mayor vida útil sobre los materiales de construcción convencionales. De manera más importante, esos materiales estructurales increíblemente resistentes pueden ser producidos totalmente a partir de material reciclable y de hecho, a partir de algunos de los materiales menos deseables disponibles En una modalidad particularmente preferida, la presente invención proporciona una traviesa para ferrocarril compuesta de plástico que es resistente al ataque de microbios, los hongos, la exposición al combustible y a la exposición al agua Las traviesas para ferrocarril son rieles eléctricamente no conductores y unidos que no se separan más de 0 3175 cm bajo una carga lateral de 10872 kg Las traviesas para ferrocarril pueden resistir también una carga estática vertical de por lo menos 17667 kg, y una carga vertical dinámica de por lo menos 63420 kg Una traviesa para ferrocarril de acuerdo con la presente invención tiene preferiblemente un módulo de compresión de por lo menos aproximadamente 11951 kg/cm2 a lo largo del eje de la traviesa, asumiendo un coeficiente de expansión térmica de cero Ahora son más evidentes las ventajas de la presente invención que en la construcción de las traviesas para ferrocarril Las traviesas para ferrocarril de madera tratada con creosota tradicionales no tienen un desempeño satisfactorio en las curvas, en áreas de alto tonelaje o ambientes húmedos la madera creosotada esta sujeta al ataque de microbios, particularmente en ambientes húmedos y plantea problemas de desecho Las traviesas para ferrocarril de concreto reforzadas con acero pueden usarse cuando la madera no es apropiada Sin embargo, se ha sabido que tales traviesas para ferrocarril fallan debido a la degradación de congelación-descongelación y la eventual oxidación de los refuerzos Ademas, se ha encontrado que las traviesas para ferrocarril de concreto provocan la falla prematura de los rieles Los rieles de acero han padecido históricamente los problemas de fatiga y estabilidad lateral cuando se usan en combinación con las traviesa para ferrocarril de cemento Sin embargo, las traviesas para ferrocarril construidas de los materiales de acuerdo con la presente invención, tienen una vida de servicio incrementada comparada con las traviesas para ferrocarril convencionales en la mayoría de las aplicaciones, una resistencia superior a la degradación en ambientes húmedos y no provocan falla del riel Debido a los materiales utilizados, las traviesas para ferrocarril de acuerdo con la presente invención proporcionan también un mercado para millones de toneladas por año de plásticos reciclados, los cuales de otra manera, nadie desearía La presente invención elimina también el uso de los productos químicos peligrosos asociados con el tratamiento de las traviesas para ferrocarril y elimina los problemas de desecho de residuos asociados con las mismas Finalmente, los materiales de acuerdo con la presente invención pueden ser reciclados y utilizados en la construcción de nuevas traviesas para ferrocarril BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig 1 es una gráfica que ilustra el módulo de tensión contra la composición compuesta para las muestras moldeadas por inyección La Fig 2 es una gráfica que ilustra las características de resistencia a la tensión (resistencia) de los materiales de acuerdo con la presente invención MEJOR FORMA DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN Un material de construcción compuesto de acuerdo con la presente invención es un sustituto de madera en base a plástico que comprende un componente de polímero y, distribuido en el mismo, un componente de fibra recubierta. El sustituto de madera puede formarse en madera dimensional, traviesas para ferrocarril, postes, un tronco de árbol simulado para uso como un poste telefónico o postes de contracarriles o para uso en la construcción de, por ejemplo, un pilar o acera de madera, y similares. De acuerdo con la presente invención, el componente de polímero, incluye entre aproximadamente 80 y aproximadamente 100% HDPE. El HDPE como se usa en la presente se refiere a un polietileno de alta densidad que tiene una densidad que varía de entre aproximadamente 0.952 hasta 0.965 g/cm3. "Aproximadamente 80%" debe entenderse que significa que, preferiblemente, el material de construcción de la presente invención incluye entre 80 y 100% de HDPE. De preferencia, el material de polímero incluye aproximadamente 85 hasta aproximadamente 100% de HDPE, y, más preferiblemente, entre aproximadamente 90 y aproximadamente 100% de HDPE. Sin embargo, dependiendo de la naturaleza y la distribución de los materiales restantes, puede ser posible omitir hasta un 5% en peso adicional del componente de polímero principal. El resto del componente de polímero, por lo general hasta aproximadamente 20% en peso, aunque a veces más, puede estar compuesto de uno o más polímeros seleccionados a partir de un grupo que consta de cloruro de polivinilo ("PVC"), otras formas y densidades de polietileno ("PE"), polipropileno ("PP"), poliestireno ("PS"), y tereftalato de polietileno ("PET") El resto del componente de polímero puede incluir también contaminantes tales como metal, de tapas de botellas, etiquetas, pegamentos, tintes, residuos, pintura y mugre Sin embargo, de manera preferible, esta contaminación conforma solamente un pequeño porcentaje (menos del 5%) del peso total del componente de polímero Por supuesto, los materiales vírgenes, tales como el HDPE virgen, o una mezcla de HDPE virgen y HDPE usado puede emplearse Sin embargo, de manera preferible, por lo menos uno de los polímeros utilizados en el componente de polímero es reciclado, desechado después del consumo, o material usado de otra forma Más preferiblemente, todos o casi todos los componentes son de desecho En la producción de los materiales de construcción compuestos de la presente invención, no existe necesidad de lavar el HDPE, a menos que esté inusualmente sucio o contaminado En caso contrario los materiales se mezclan y granulan solamente de manera que resultan en un material granulado nominal de 0635 cm hasta aproximadamente 762 cm Esto es, por supuesto, una medida del tamaño de partícula promedio Partículas y escamas mucho más pequeñas y algo mas grandes son útiles Preferiblemente, habrá un granulado nominal de aproximadamente 9525 cm que esta determinado por la habilidad del material para ser tamizado hasta ese tamaño En una modalidad particularmente preferida, el componente de polímero esta compuesto de los "residuos envolventes" Como se mencionó previamente, los residuos envolventes son frecuentemente aquella fracción del desecho reciclable que es el menos deseable para la reventa o la reutilización comercial Generalmente, está compuesto predominantemente del HDPE de botellas diferentes de las de leche o botellas para agua, junto con un pequeño porcentaje de PVC, PET, PP, PS y otros materiales Por supuesto, las botellas de leche refresco y agua también pueden ser útiles Dispersado dentro del componente de polímero está un componente de fibra recubierto El componente de fibra recubierta consta generalmente de fibras de fibra de vidrio que tiene una longitud mínima de aproximadamente 0 1 mm Las fibras de fibra de vidrio tienen de preferencia una longitud de entre aproximadamente 0 5 y aproximadamente 200 mm y de manera mas preferible una longitud de entre aproximadamente 50 y 10 0 mm Nuevamente este es un tamaño promedio Una cantidad considerable de polvo de fibra de vidrio, o fibras mas largas pueden utilizarse La fibra es recubierta preferiblemente o incrustada dentro de un material de polímero termoplastico tal como PP, PE, PS, y HDPE Las fibras recubiertas incluyen generalmente entre aproximadamente 10 y aproximadamente 90% de fibra en peso Preferiblemente, la fibra está provista en una cantidad de entre aproximadamente 20 y aproximadamente 60% y de mayor preferencia entre aproximadamente 30 y aproximadamente 45% en peso de las fibras recubiertas. La mayor parte del material restante es el recubrimiento, usualmente PP. Una pequeña cantidad, frecuentemente del 1% o menos del componente de fibra recubierta es un agente de dimensionamiento conocido en la industria como silano. Un agente de dimensionamiento puede ser útil en la compatibilización del recubrimiento de polímero y el componente de polímero. De nuevo, los materiales vírgenes es decir la fibra de vidrio virgen y el polímero termoplástico adicional podría usarse de acuerdo con la presente invención. Aun así, sería preferible recubrir las fibras con el polímero de recubrimiento antes de granular las fibras y mezclarlas con el componente de polímero. Preferiblemente, se usa la fibra incrustada en una matriz de polímero, tales como aquellas usadas en los componentes automotrices. Este material usualmente viene como una hoja plana o en un componente estructural ya formado que consta de un mallado fibroso de fibras orientadas y/o aleatorias recubiertas con una matriz de polímero. Al igual que el componente de polímero, el componente de fibra recubierta no requiere manejo especial o lavado antes del uso. Debe manejarse como cualquier otra fibra de vidrio o material de fibra. Es granulado como el componente de polímero como se describió previamente en la presente. El material de construcción compuesto de acuerdo con las presente invención contiene preferiblemente entre aproximadamente 50 y aproximadamente 75% en peso del componente de polímero en base al peso del material de construcción compuesto terminado Sin embargo, en cierta formulación, puede ser posible utilizar otro 10% del componente de polímero con materiales de refuerzo de fibra recubierta y/o no recubierta o llenadores Más particularmente, de acuerdo con la presente invención, la fibra recubierta está provista en una cantidad de entre aproximadamente 30 hasta aproximadamente 40% en peso en base al peso del material de construcción compuesto terminado y, más preferiblemente, el material recubierto puede ser provisto en una cantidad de aproximadamente 35% en peso Sin embargo, si el componente de fibra recubierta incluyó un porcentaje de recubrimiento particularmente alto, puede ser deseable incrementar el contenido general de la fibra recubierta con respecto a la cantidad del componente de polímero utilizado Lo inverso también es cierto Sin embargo, en cualquier caso, no se usaría menos del 20% aproximadamente del componente de polímero en peso o menos de aproximadamente el 10% del material de fibra recubierta La razón por la que se prefiere un contenido de fibra recubierta de 3 5% de acuerdo con la presente invención se ilustra en las Figs 1 y 2 La Fig 1 ilustra el modulo de tensión contra la composición compuesta para las muestras moldeadas por inyección La prueba ASTM No D638 se uso para esas determinaciones Conforme se incrementó la cantidad de fibra recubierta, en este caso fibra de vidrio recubierta (eje-x), así lo hace el módulo de tensión "E" (eje-y). La progresión es relativamente consistente hasta que se alcanza la región de 30 hasta 50% de fibra recubierta. A aproximadamente 35%, el módulo de tensión se incrementa hasta un máximo relativo por lo que el módulo de tensión iguala aquel de un compuesto que incluye de 45 hasta 50% de fibra recubierta. Por tanto un material de construcción compuesto de 35% de fibras recubiertas tendrá la resistencia de un compuesto que contiene hasta 50% de fibra recubierta. Sin embargo, con menos fibra recubierta, el compuesto resultante es más ligero. El material de bajo contenido de fibra es mucho más fácil en el equipo de extrusión que la fibra que puede actuar como un abrasivo. El material compuesto tiene también características de tensión iguales a aquellas de un material que contiene 45 hasta 50% de raspado de fibra de vidrio recubierta. Véase la Fig. 2 que muestra la tensión final (tensión a.k.a.)(eje y) contra la composición (a lo largo del eje x). El material de construcción compuesto puede ser espumado, particularmente cuando se usan mayores contenidos de fibra. Esto ayudará a desfasar el peso incrementado en base al contenido de fibra. La espumación proporciona peso más ligero, el uso de menos fibra (la cual es más fácil en el extrusor) y mayor producción. Esto es particularmente útil de acuerdo con la presente invención ya que la presente invención es capaz de proporcionar material con propiedades de que exceden en gran medida aquellas necesarias para numerosas aplicaciones. Por lo tanto, el espumado, que generalmente sacrifica las propiedades mecánicas para fabricar la eficiencia y el peso, no será frecuentemente un problema. En general, el material de construcción compuesto puede hacerse mediante el granulado de residuos envolventes y paneles estructurales de automóviles para, por ejemplo, un granulado nominal de 0.95 cm. Esos materiales se mezclan después en la proporción deseada para formar una mezcla homogénea de granulado y/o escama. Los residuos envolventes granulados mezclados y la fibra de vidrio recubierta granulada de los paneles estructurales automotrices se colocan después dentro de una tolva del extrusor. Puede usarse cualquier tipo de extrusor de acuerdo con la presente invención. Los materiales mezclados se funden después, se mezclan y transportan a un dado o un molde como se conoce en la técnica. Es interesante observar que la presente invención produce materiales de construcción que son únicos en términos de estructura. Se sabe que en la cubierta del molde o la abertura del dado, las fibras son reducidas, alargadas y altamente orientadas en dirección del flujo. Sin embargo el efecto , también conocido como esfuerzo cortante. disminuye rápidamente la profundidad dentro del componente en el que se desplaza. Sin embargo, se ha encontrado, de acuerdo con la presente invención, que el uso de fibras en una matriz de HDPE resulta en una alineación más uniforme, altamente orientada que puede observarse hasta una profundidad mayor que la esperada Se considera que esto proporciona una orientación mucho mayor de las propiedades mecánicas sobre toda la longitud del material de construcción producido. Como lo indican los números anotados en el ejemplo 1, la presente invención proporciona un material con propiedades mecánicas enormemente mejoradas, incluso con un nivel relativamente reducido del contenido de fibra real. Sin desear ligarse a teoría de operación particular alguna, se considera que el recubrimiento termoplástico de las fibras ayuda a proporcionar el grado inusual y profundidad de la orientación de la fibra obtenida de acuerdo con la presente invención. Se considera que este efecto de orientación es clave para las propiedades enormemente superiores exhibidas por la presente invención, incluso cuando se compara con la madera para construcción que tiene un mayor contenido de fibra de vidrio, tal como Trimax. Para ciertas aplicaciones tales como, por ejemplo, traviesas para ferrocarril, es importante que el material de construcción compuesto exhiba algunas propiedades muy específicas. Por ejemplo, el material debe ser no absorbente de agua o combustible, resistente a la degradación y el desgaste, resistente a la escala típica de temperaturas a través de las cuales están expuestos los rieles de ferrocarril y no conductoras. Además, las traviesas para ferrocarril deben cumplir ciertos criterios mecánicos. Por ejemplo, la traviesa para ferrocarril compuesta plástica tendrá un módulo de compresión de por lo menos aproximadamente 11951 kg/cm2 a lo largo del eje de la traviesa. Mediante el término "eje de la traviesa" se representa el eje más largo de la traviesa para ferrocarril. El módulo de compresión es una medida de la rigidez que se midió mediante la Prueba ASTM No D695 la cual se modificó para utilizar madera completamente dimensionada como se produjo cortando a la longitud (sección transversal completa) Más preferiblemente, el material de construcción compuesto útil como una traviesa para ferrocarril tendrá un módulo de compresión de por lo menos 14060 kg/cm2 y aún mas preferiblemente 158175 kg/cm2 Más preferiblemente, cuando se usa para traviesas para ferrocarril, el material plástico tendrá un módulo de compresión de por lo menos aproximadamente 15817 5 kg/cm2 La presente invención es particularmente adecuada para traviesas de ferrocarril debido a las diferentes propiedades exhibidas por los materiales de construcción compuestos a lo largo de los diferentes ejes Debido al contenido de fibra altamente orientado en la dirección del flujo (el eje largo de la traviesa para ferrocarril), la traviesa para ferrocarril exhibe increíble resistencia y rigidez a lo largo del eje Al mismo tiempo, en un eje perpendicular que corta a través de la orientación del contenido de fibra, la traviesa para ferrocarril es relativamente más suave y flexible Por tanto, una traviesa para ferrocarril hecha a partir del material de construcción compuesto de acuerdo con la presente invención no flexionarán o tensaran el riel ubicado perpendicularmente en la misma, como se da un poco en esa dirección Sin embargo, debido a la resistencia de la traviesa para ferrocarril a lo largo del eje mas largo de la traviesa, los rieles unidos a la misma no se desplazarán lateralmente ni se separarán. Por esta razón, las traviesas para ferrocarril de la presente invención son enormemente superiores a las traviesas de madera o concreto empleadas actualmente. Además, en términos de las traviesas para ferrocarril, es importante que los rieles unidos a las mismas no se separen más de 0.3175 cm cuando se colocan bajo una carga lateral de por lo menos aproximadamente 10872 kg. La carga lateral se refiere a la presión externa ejercida por las ruedas del ferrocarril sobre los rieles. El material de construcción compuesto debe soportar también una carga estática vertical de por lo menos aproximadamente 17667 kg. Esto mide la habilidad de una traviesa para ferrocarril mantenerse erguida al tener un tren estacionado en la parte superior del mismo sin oscilación, o tener el riel impulsado dentro de la traviesa. Se requiere también una carga dinámica vertical de por lo menos 63420 kg. Esto mide la habilidad de una traviesa para manejar el tráfico de trenes.

EJEMPLOS: En todos los ejemplos se utilizó el siguiente protocolo de producción. El componente de polímero granulado se cargó en un mezclador cilindrico de 5.34 m3 que tienen válvulas direccionales internas y mezclado durante aproximadamente 15 minutos. Posteriormente, la fibra de vidrio recubierta granulada se agregó al mezclador y se continuo el mezclado durante otros 15 minutos aproximadamente El tiempo de mezclado total fue de aproximadamente 30 minutos La mezcla fue cargada después a la tolva de entrada de un extrusor Harting de 1524 cm El extrusor fue fijado a 24 1 L/D y se ventiló El extrusor tuvo cinco zonas fijadas a las siguientes temperaturas 196 1°C, 1988°C, 201 6°C, 2044°C Y 2044°C el múltiple fue calentado a 1905°C los materiales fueron extruidos en moldes Sin embargo, esos materiales también habrían sido extruidos de manera continua Todas las muestras fueron enfriadas con agua durante 3 horas y después enfriadas al aire durante la noche o durante aproximadamente 8 horas EJEMPLO 1 Se produjo madera para construcción de 10 16 cm por 10 16 cm por 243 cm (10 16 x 10 16 x 243 cm) como se describió antes El componente de polímero consistió en residuos envolventes que tienen un contenido de HDPE que excede del 90% Se usó la fibra de vidrio recubierta a partir de parachoques de automóviles triturados Los materiales probados incluyeron contenidos de fibra recubierta de 0%, 10% o 35% con contenidos de fibra de vidrio de 0%, 3-4% y 12- 14% respectivamente (En base al peso del material compuesto de construcción terminado) La cantidad de fibra recubierta utilizada se anota en el Cuadro 2 El material Tpmax se adquirió de manera comercial y tuvo las siguientes dimensiones 889 cm por 889 cm por 243 cm Tpmax tiene un contenido de fibra de vidrio de 35% CUADRO 2 Todos reportados en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2) El modulo de flexión y la resistencia a la flexión se midieron utilizando la Prueba ASTM No D790 modificada para permitir el uso de las muestras completamente dimensionadas utilizando materiales "como se produjeron" Esos resultados demuestran la superioridad de los materiales de construcción compuestos de la presente invención No solamente la madera para construcción producida de acuerdo con la presente invención tuvo un mejor modulo de flexión sino que exhibió también un incremento del 53% en la resistencia a la flexión Esto es particularmente sorprendente ya que la resistencia es una función de un numero de factores que incluyen el contenido de fibra El material de la presente invención producido utilizando un contenido de fibra recubierta del 35% tuvo en realidad más del 50% menos fibra de vidrio que el material Tpmax comparable aunque fue 53% más resistente La superioridad de la presente invención es aun mas pronunciada cuando se consideran las fuerzas de compresión La presente invención tuvo un modulo de compresión de aproximadamente 76% mayor que Tpmax y una resistencia a la compresión que fue de aproximadamente 97% mayor que Trimax. Las características de compresión de la madera para construcción de la madera para construcción compuesta es la clave para la utilidad como una traviesa para ferrocarril Como se muestra en el Cuadro 3, el material compuesto de la presente invención tuvo también un coeficiente de expansión térmica 31% menor cuando se comparó con Trimax y aproximadamente 50% menor que la madera para construcción tradicional CUADRO 3 EJEMPLO 2 Se produjo una traviesa para ferrocarril que fue de 17 78 cm por 22 86 cm por 3 04 m y fue probada como se describió previamente Medios en kilogramos por centímetros cuadrados APLICABILIDAD INDUSTRIAL La invención encuentra aphcabilidad para las industrias de materiales de construcción, edificación y ferrocarriles, al proporcionar traviesas para ferrocarril, materiales de construcción y métodos para su fabricación La invención también es aplicable a las industrias de los plásticos y el reciclado

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un material de construcción compuesto que comprende: un componente de polímero y distribuido en el mismo un componente de fibra recubierta, el componente de polímero que incluye entre aproximadamente 80 y aproximadamente 100% de HDPE en peso de dicho componente de polímero.

2. El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, en donde el componente de copolímero incluye entre aproximadamente 85 y aproximadamente 100% en peso de HDPE.

3. El material de construcción compuesto de la reivindicación 2, en donde el componente de copolímero incluye entre aproximadamente 90 y aproximadamente 100% en peso de HDPE.

4. El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, en donde el componente de polímero puede incluir hasta 20% en peso de uno o más polímeros seleccionados a partir del grupo que comprende PVC, PE, PP, LDPE, PS y PET.

5. El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, en donde la fibra recubierta es recubierta con un material termoplástico seleccionado a partir del grupo que comprende PP, PE, PS y HDPE.

6. El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, en donde la fibra recubierta incluye también un agente de dimensionamiento.

7. El material de construcción compuesto de la reivindicación 5, en donde la fibra recubierta incluye también un agente de dimensionamiento

8 El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, en donde el componente de fibra recubierta está presente en una cantidad de por lo menos aproximadamente 10% en peso en base al peso del material de construcción compuesto final

9 El material de construcción compuesto de la reivindicación 8, en donde el componente de fibra recubierta está presente en una cantidad de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 80% en peso en base al peso del material de construcción compuesto terminado

10 El material de construcción compuesto de la reivindicación 9, en donde el componente de fibra recubierta está presente en una cantidad de entre aproximadamente 25 y aproximadamente 50% en peso en base al peso del material de construcción compuesto terminado

11 El material de construcción compuesto de la reivindicación 10, en donde el componente de fibra recubierta está presente en una cantidad de entre aproximadamente 30 y aproximadamente 40% en peso en base al peso del material de construcción compuesto terminado

12 El material de construcción compuesto de la reivindicación 11, en donde el componente de fibra recubierta esta presente en una cantidad de entre aproximadamente 35% en peso en base al peso del material de construcción compuesto terminado

13. El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, en donde la fibra recubierta tiene una longitud mínima de aproximadamente .1 mm.

14. El material de construcción compuesto de la reivindicación 13, en donde en donde la fibra recubierta tiene una longitud de entre aproximadamente 0.5 y aproximadamente 20 mm.

15. El material de construcción compuesto de la reivindicación 14, en donde la fibra recubierta tiene una longitud entre aproximadamente 5.0 y aproximadamente 10.0 mm.

16. El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, en donde la fibra recubierta es fibra de vidrio recubierta.

17. El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, que tiene un módulo de compresión de por lo menos aproximadamente 11951 kg/cm2 a lo largo de un eje.

18. El material de construcción compuesto de la reivindicación 14, que tiene un módulo de compresión de por lo menos aproximadamente 14060 kg/cm2 a lo largo de un eje.

19. El material de construcción compuesto de la reivindicación 15, que tiene un módulo de compresión de por lo menos aproximadamente 17575 kg/cm2 a lo largo de un eje.

20. El material de construcción compuesto de la reivindicación 1, en donde la fibra recubierta contiene entre aproximadamente 10 y aproximadamente 95% de contenido de fibra en peso.

21. Ei material de construcción compuesto de la reivindicación 20, en donde la fibra recubierta contiene entre aproximadamente 20 y aproximadamente 60% de contenido de fibra en peso.

22 El material de construcción compuesto de la reivindicación 21, en donde la fibra recubierta contiene entre aproximadamente 30 y aproximadamente 45% de contenido de fibra en peso.

23. El material de construcción compuesto de la reivindicación 9, en donde la fibra recubierta contiene entre aproximadamente 20 y aproximadamente 60% de contenido de fibra en peso.

24 El material de construcción compuesto de la reivindicación 23, en donde la fibra recubierta contiene entre aproximadamente 30 y aproximadamente 45% de contenido de fibra en peso 25 El material de construcción compuesto de la reivindicación 10, en donde la fibra recubierta contiene entre aproximadamente 20 y aproximadamente 60% de contenido de fibra en peso 26 El material de construcción compuesto de la reivindicación 25, en donde la fibra recubierta contiene entre aproximadamente 30 y aproximadamente 45% de contenido de fibra en peso. 27 Una traviesa para ferrocarril compuesta plástica que no absorbe agua ni combustible, no es conductora, tiene un módulo de compresión de por lo menos 17575 kg/cm2 a lo largo del eje 28 Una traviesa para ferrocarril compuesta plástica que no absorbe agua ni combustible, no es conductora, y en donde los rieles unidos no se separan más de 03175 cm bajo una carga lateral de por lo menos 10872 kg, una carga estática vertical de por lo menos 17667 kg o una carga vertical dinámica de por lo menos 63420 kg 29 La traviesa para ferrocarril compuesta plástica de la reivindicación 28, que comprende además un componente de polímero y distribuido en el mismo un componente de fibra recubierta termoplástico, el componente de polímero que incluye entre aproximadamente 80 y aproximadamente 100% en peso de HDPE de dicho componente de polímero y que está provisto en una cantidad de por lo menos aproximadamente 20% en peso en base al peso del material de construcción compuesto terminado.