MX2012005800A

MX2012005800A - Extruccion de aislamiento integrado y tecnologia de extruccion para sistemas de ventana y puerta.

Info

Publication number: MX2012005800A
Application number: MX2012005800A
Authority: MX
Inventors: George Melkonian
Original assignee: Mikron Ind
Priority date: 2009-11-21
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-10-09
Also published as: US8632868B2; RU2012122632A; RU2559246C2; KR20120101056A; WO2011062632A1; US20170037673A1; KR101809446B1; US20110120034A1; US9896879B2; AU2010322413B2; EP2501530A4; PL2501530T3; JP5882221B2; BR112012012013A2; JP2013511409A; BR112012012013B1; US20140109498A1; EP2501530A1; EP2501530B1; MX389507B

Abstract

Perfiles de plástico extruido con aislamiento integrado, el método para extruir esos productos, y las ventanas y puertas hechas con esas extrusiones de plástico. Las extrusiones de plástico pueden adicionalmente incluir un sistema de recubrimiento integrado de bajo calor que comprende un recubrimiento de acrílico y sistema de pigmento que es sustancialmente transparente a la IR. Los perfiles de plástico extruidos con aislamiento integrado son reciclables usando procesos de extrusión de plástico convencionales y son completamente soldables en la fabricación de ventanas y puertas convencional.

Description

EXTRUSION DE AISLAMIENTO INTEGRADO Y TECNOLOGIA DE EXTRUSION PARA SISTEMAS DE VENTANA Y PUERTA CAMPO TECNICO La invención se relaciona con perfiles de plástico extruido con aislamiento integrado y el método y aparato para extruir esos productos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los productos de madera triturada han formado la base para las industrias del ventanaje, decoración, persianas venecianas, postigos de ventanas, decoración y remodelación durante muchos años. Históricamente, el pino ponderosa, abeto, cedro y otras variedades de coniferas de maderas blandas han sido empleadas con respecto a la fabricación de marcos de ventanas residenciales, marcos de puertas residenciales, entablado o de paredes residenciales, decoración externa y postigos exteriores al igual que ventanas venecianas y postigos interiores. Los productos de madera de este tipo inherentemente poseen características ventajosas de un alto módulo de flexión, buena retención del tornillo, facilidad de trabajo (por ejemplo fresado, corte) , aplicación de pintura fácil, y durante muchos años, bajo costo. Por el contrario, los productos de madera de este tipo también padecen de una pobre resistencia a la intemperie en climas difíciles, infestación potencial de insectos como las termitas, y una alta conductividad térmica. Además, los recursos de madera virgen se han vuelto escasos causando de manera correspondiente altos costos de material.

De manera alternativa, han sido usados y continúan siendo usados varios metales, especialmente aluminio extruido como marcos de ventana y puertas residenciales además de marcos de ventanas y puertas comerciales. Los productos de metal de este tipo inherentemente poseen las características ventajosas de un alto módulo de flexión y fácil aplicación de pintura, pero también padecen de una alta conductividad térmica.

La alta conductividad térmica de ambos productos de madera triturada y aluminio extruido se ha vuelto particularmente desventajosa para los productos de ventanas y puertas de la industria del ventanaje. Debido al incremento de los costos de energía y el incremento de la conciencia y preocupación sobre el uso de la energía en hogares residenciales, existe una presión reguladora gubernamental de los códigos de construcción, requerimientos de certificación de productos, programas de incentivos que subsidian la compra de producto de ventanas y puertas de hogares residenciales térmicamente eficientes, y demandas generales del mercado por productos de ventanas y puertas aún más térmicamente eficientes .

En respuesta a las desventajas anteriormente descritas de los productos de madera triturada y los productos de metal, la industria del ventanaje, en particular, adoptó el cloruro de polivinilo (PVC) como materia prima. Las extrusiones lineales huecas, fabricadas en marcos de ventana han tenido un enorme éxito, particularmente en el extremo inferior del espectro de precio. Los marcos y marcos móviles de ventana hechos de extrusiones lineales huecas de PVC (con frecuencia referidas como "ventanas de vinilo") han exhibido una conductividad térmica superior en comparación con una ventana de pino ponderosa o aluminio extruido pintada. Además, han sido usadas extrusiones sólidas de polímero espumado para reemplazar los marcos y marcos móviles de ventana de madera. La extrusión de polímero espumado puede contener cargas orgánicas o inorgánicas, como aserrín y talco, respectivamente, donde es ventajoso mejorar las propiedades físicas como la rigidez y/o reducir el costo de las extrusiones.

Debido a la alta conductividad térmica de los marcos de ventana y puerta de aluminio extruido, y aún para mejorar aún más el desempeño térmico de las ventanas y puertas de vinilo formadas de extrusiones lineales huecas de PVC, la industria del ventanaje ha insertado un aislamiento de espuma en las porciones interiores huecas de las extrusiones. Este aislamiento puede mejorar significativamente el desempeño térmico de un marco de ventana o puerta, y por lo tanto mejorar el desempeño térmico de toda la ventana, reduciendo el aire libre dentro de un hueco o cámara interior de la extrusión hueca. Este aire libre dentro de una cámara de la extrusión puede producir una transferencia de calor significativa a través de las paredes de la extrusión debido a la diferencia de temperatura entre las paredes interior y exterior de la extrusión haciendo que el aire circule alrededor de la cavidad produciendo pérdida de calor por convección en la ventana asociada. El aislamiento dentro del hueco puede reducir o eliminar esta transferencia de calor por convección. La determinación de cual hueco o cámara dentro de la extrusión del marco de la ventana o puerta se viera más beneficiada de ese aislamiento depende de la forma particular de la extrusión de la ventana y la ventana y se determina sobre una base de caso por caso sobre la base de simulaciones térmicas o prueba de muestras.

Un aislamiento de espuma de la técnica anterior comúnmente usado es una espuma basada en poliestireno de bloques de baja densidad, con frecuencia referida como Styrofoam, la cual es cortada o dimensionada de otro modo para colocarse dentro de la cavidad o cámara deseada dentro de la extrusión del marco de la ventana o puerta. Ese bloque de poliestireno aislará bien si llena sustancialmente la cámara, pero lograr este ajuste apropiado es significativamente desventajoso. Raramente existen cavidades o cámaras dentro de la extrusión del marco de ventana o puerta de tamaño estándar o regular, de modo que usualmente el poliestireno tendrá que ser cortado de un bloque u hoja produciendo rayaduras y desperdicio del aislamiento. La inserción del aislamiento de poliestireno en la cavidad o cámara dentro de la extrusión del marco de ventana o puerta puede ser difícil si el espacio entre el exterior del aislamiento de poliestireno y la cámara es muy estrecho, pero los huecos de aire muy grandes entre el aislamiento y la extrusión diminuirán el desempeño térmico. De este modo, esto puede ser un proceso de trabajo significativamente intenso y costoso.

Un segundo aislamiento de espuma de la técnica anterior es una espuma de poliuretano semirrígida, libre de CFC, de baja densidad. Este es típicamente un proceso de espumado en el lugar que usa equipo para mezclar dos ingredientes juntos donde esta mezcla es entonces inyectada y se expande dentro de la cámara a ser aislada. Un ejemplo de este aislamiento de espuma de la técnica anterior es la FOAMSEAL® P12844/FSA vendida por Futura Coatings de St. Louis, MO. Este proceso es otro paso de proceso para un fabricante de ventanas o puertas que agrega costos de trabajo. Además, tanto la espuma de poliestireno como la espuma de poliuretano son materiales separados del aluminio extruido o las extrusiones lineales de PVC que constituyen los marcos de ventana haciendo más difícil reciclar los materiales base.

Como anteriormente, una ventaja de las ventanas fabricadas con marcos móviles de madera es que ellos pueden ser fácilmente teñidos o pintados virtualmente de cualquier color. De este modo, el color del marco y marco móvil de la ventana podría ser elegido para acentuar o contrastar con el color del exterior de la casa. Los productos de PVC de la técnica anterior están típicamente disponibles solo en colores blanco o caqui u otros colores que no absorben fácilmente en el espectro IR y por lo tanto no acumulan suficiente calor para distorsionar el cuerpo de la extrusión. Típicamente, esas extrusiones monocolor se observan en tonos más claros y pastel donde la acumulación de color no es un problema y donde la cantidad requerida de pigmento no incrementa indebidamente el costo de la extrusión.

De manera indeseable, los perfiles de ventana y puerta en colores oscuros, como "Verde Cazador y "Bronce", han sido demandados desde hace mucho tiempo en la industria y están disponibles en madera o aluminio extruido lo cual ha sido una ventaja de comercialización significativa de esos productos. Cuando se hace referencia a colores oscuros aquí, el inventor se refiere generalmente a colores con un valor de Lh de entre 13 y 40. Por ejemplo, por el ASTM 4726-02, el marrón oscuro se define como un color con un Lh entre 13 y 33, y un ah entre -1.0 y 6.0 y un bh entre 1.0 y 6.5. Por el AA A 308-02, el verde oscuro se define como un color con un Lh entre 20 y 40, y un ah entre -20 y -2 y un bh entre -2.0 y 4.0. El inventor define el color rojo como aquél que tiene valores de Lh entre 20 y 30 y valores de ah entre 13 y 23, y valores de bh entre 6 y 12.

La aplicación de una capa de recubrimiento delgada a los perfiles de vinilo huecos y extrusiones de resina de polímero espumado sólidas es bien conocida en la técnica. Típicamente, la capa de recubrimiento es aplicada para el propósito de lograr el color, resistencia a la intemperie y ciertos atributos de apariencia en una forma barata. Con frecuencia, esto permite al practicante usar un material de menor costo en el sustrato y por lo tanto reducir el costo total del producto. Sin embargo, en el pasado, el espectro de color útil que puede ser aplicado a la extrusión de perfil hueco o espumado de PVC se limita a colores y sistemas de pigmentos que no acumulan calor excesivo y por lo tanto hacen que el cuerpo del producto se distorsione.

A la cesionaria de esta solicitud se le ha otorgado la Solicitud de Patente Estadounidense copendiente No. 11/291,494 titulada "Sistema de Recubrimiento de Acumulación de Calor Bajo y Tecnología de Extrusión para Perfiles Sólidos y Espumados en Colores Oscuros" la cual permite la producción de un recubrimiento de color oscuro que sea significativamente transparente al NIR y reflector del NIR, y depende de un sustrato reflector de NIR para la reflectancia del NIR y permite el recubrimiento de color oscuro sobre una extrusión de PVC hueca. La descripción de esa solicitud es incorporada aquí como referencia.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Por lo tanto un objetivo de la invención es proporcionar un extruido con aislamiento de espuma integrada. Este extruido de la invención comprende una extrusión estructural formada de una primera resina termoplástica adecuada para usarse en la industria del ventanaje, contiene al menos una porción interior hueca y tiene un perfil constante y se extiende hasta una longitud indefinida. Un aislamiento integrado formado de una segunda resina termoplástica y sustancialmente llena una porción hueca de la extrusión estructural y, en una modalidad preferida, este aislamiento integrado es espumado y formado de modo que esta espuma contenga además una pluralidad de huecos de aire que corran a lo largo del extruido. La primera resina termoplástica y la segunda resina termoplástica son compatibles y reciclables conjuntamente y la extrusión estructural y el aislamiento integrado son coextruidos a través de una matriz de extrusión para formar el extruido de la invención. Una modalidad preferida más incluye además un recubrimiento de color oscuro de una tercera resina termoplástica que es significativamente transmisora de la radiación infrarroja solar y que cubre al menos una porción de la extrusión estructural, donde el recubrimiento de color oscuro es de menos de aproximadamente 0.03 milímetros (10 milésimas de pulgada de espesor). Una modalidad alternativa incluye una cuarta resina termoplástica para producir porciones del extrusor estructural, las cuales pueden ser producidas con una alimentación de resina termoplástica de menor costo.

Un objetivo más de la invención es proporcionar una ventana para usarse en una estructura residencial o comercial que comprende un paquete de vidrio instalado operativamente en un marco de ventana, donde el marco de ventana comprende además el extruido de la invención y sus modalidades descritas en el párrafo anterior.

Un objetivo más de la invención es proporcionar un método para producir el extruido con aislamiento de espuma integral descrita en el párrafo anterior, que comprende alimentar una primera resina termoplástica adecuada para usarse en un componente estructural en la industria del ventanaje en un primer extrusor, alimentar una segunda resina termoplástica adecuada para el aislamiento integrado en un segundo extrusor, colocar el primero y segundo extrusores en una matriz de extrusión extruyendo el material extruido, donde la matriz de extrusión forma la extrusión estructural formada de la primera resina termoplástica, adecuada para usarse en la industria del ventanaje, que contiene al menos una porción interior hueca, de un perfil constante, y que se extiende hasta una longitud indefinida, y llena sustancialmente la porción hueca de la extrusión estructural con un aislamiento integrado formado de la segunda resina termoplástica . En una modalidad preferida, la segunda resina termoplástica del aislamiento integrado se espuma y forma para contener además una pluralidad de huecos de aire que corran a lo largo del extruido de la invención. En una modalidad aún más, el método comprende alimentar una tercera resina termoplástica que es significativamente transmisora de la radiación infrarroja solar en un tercer extrusor y colocar el tercer extrusor en la matriz de extrusión de modo que la tercera resina termoplástica forme una capa de recubrimiento de color oscuro de menos de aproximadamente 0.03 milímetros (10 milésimas de pulgada) de espesor sobre una superficie de la extrusión estructural formada de la primera resina termoplástica .

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en planta de una línea de extrusión de un tipo usado con el método de la invención.

La Figura 2 es una vista del despiece del lado corriente abajo de una matriz de extrusión multiplaca para usarse en una modalidad preferida del método de la invención.

La Figura 3 es una vista- del flujo de los diferentes materiales de alimentación de resina termoplástica en una de las placas de la matriz de extrusión multiplaca mostrada en la Figura 2.

La Figura 4 es una vista del flujo de diferentes materiales de alimentación en una de las placas de la matriz de extrusión multiplaca mostrada en la Figura 2.

La Figura 5 es una vista del flujo de los diferentes materiales de alimentación en una de las placas de la matriz de extrusión multiplaca mostrada en la Figura 2.

La Figura 6 es una vista del flujo de los diferentes materiales de alimentación en una de las placas de matriz de extrusión multiplaca mostrada en la Figura 2.

La Figura 7 es una vista en corte de dos posibles orificios de matriz para usarse en una de las placas de la matriz de extrusión multiplaca mostrada en la Figura 2.

La Figura 8 es una vista de extrusiones de la invención que muestran perfiles que muestran modalidades alternativas del aislamiento integrado.

La Figura 9 son vistas en perspectiva superior derecha, las cuales están separadas en el centro indicando la longitud indefinida, de un ejemplo de la modalidad preferida de la extrusión de la invención, que muestra la extrusión con y sin el aislamiento intecjrado de la invención.

La Figura 10 son vistas en perspectiva superior derecha, las cuales están separadas en el centro indicando la longitud indefinida, de otro ejemplo de una modalidad preferida de la extrusión de la invención, que muestra la extrusión de la invención con y sin el aislamiento integrado de la invención.

MEJOR METODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCION El extruido de la invención comprende una extrusión estructural formada de una primera resina termoplástica adecuada para usarse en la industria del ventanaje y contiene al menos una porción interior hueca, tiene un perfil constante, y se extiende hasta una longitud indefinida. Un aislamiento integrado formado de una segunda resina termoplástica llena sustancialmente la porción hueca de la extrusión estructural y en una modalidad preferida, este aislamiento integrado es espumado y esta espuma contiene además una pluralidad de huecos de aire que corren a lo largo del extruido. La primera resina termoplástica y la segunda resina termoplástica son compatibles y reciclables conjuntamente y la extrusión estructural y el aislamiento integrado son coextruidos a través de una matriz de extrusión para formar el extruido de la invención. Una modalidad preferida más incluye además un recubrimiento de color oscuro de una tercera resina termoplástica que es significativamente transmisora de la radiación infrarroja solar y que cubre al menos una porción de la extrusión estructural, donde el recubrimiento de color oscuro es de menos de aproximadamente 10 milésimas de pulgada 0.03 (milímetros) de espesor de manera más preferible de entre 4 (0.10 milímetros) y 8 milésimas de pulgada (0.2032 milímetros) de espesor. Una modalidad alternativa incluye una cuarta resina termoplástica para fabricar la extrusión estructural.

El método para producir el extruido con el aislamiento integral descrito en el párrafo anterior, requiere el uso de una linea de extrusión de plásticos y comprende alimentar una primera resina termoplástica adecuada para usarse en un componente estructural en la industria del ventanaje en un primer extrusor, alimentar una segunda resina termoplástica adecuada para el aislamiento integrado en un segundo extrusor, conectando el primero y segundo extrusores a una matriz de extrusión que extruye el extruido. Esta matriz de extrusión forma una extrusión estructural formada de la primera resina termoplástica, adecuada para usarse en la industria del ventanaje, que contiene al menos una porción interior hueca, de un perfil constante, y que se extiende hasta una longitud indefinida, y llena sustancialmente una porción hueca de la extrusión estructural con un aislamiento integrado formado de una segunda resina termoplástica. En una modalidad preferida, la segunda resina termoplástica del aislamiento integrado se espuma y forma para contener además una pluralidad de huecos de aire que corren a lo largo del extruido de la invención. En una modalidad preferida más, el método comprende alimentar una tercera resina termoplástica que es significativamente transmisora de la radiación infrarroja solar en un tercer extrusor y conectar el tercer extrusor a la matriz de extrusión de modo que la tercera resina termoplástica forme una capa de recubrimiento de color oscuro de menos de aproximadamente 10 milésimas de pulgada 0.03 milímetros) de espesor de manera más preferible de entre 4 (0.10 milímetros) y 8 milésimas de pulgada (0.2032 milímetros) de espesor sobre la superficie de la extrusión estructural. Una modalidad alternativa más puede incluir una cuarta resina termoplástica producida por un cuarto extrusor para producir porciones de la extrusión estructural, como porciones de la extrusión estructural que no sean objeto de los elementos, o porciones de la extrusión estructural que típicamente no serían visibles cuando la extrusión de la invención haya sido fabricada en una ventana para usarse en una estructura residencial o comercial. En ese caso, la cuarta resina termoplástica podría ser menos costosa quizá debido a que no requiere aditivos para la estabilidad a la UV como el Ti02 o debido a los requerimientos más holgados de uniformidad de color u otros.

Además de los diferentes extrusores discutidos anteriormente, son necesarios calibradores, extractores y sierras apropiados para la producción de las extrusiones y método de la invención descritos anteriormente. Adicionalmente, los esfuerzos impartidos durante el proceso de calibración de la extrusión pueden afectar el color aparente de los sistemas de pigmento de las modalidades preferidas incluyendo la capa de recubrimiento de color oscuro. De este modo, la presente invención también incorpora medios para eliminar aquellos esfuerzos, y por lo tanto proporciona un color visual consistente, aplicando calor después de que el producto salga del calibrador del extrusor.

El diseño del desempeño de acumulación de calor de una extrusión es conocido esencialmente por tres medios. Primero, el espesor del recubrimiento del color oscuro es manipulado para minimizar la absorbancia de IR puesto que la NIR inicialmente pasa a través del recubrimiento de color oscuro y es reflejado del sustrato nuevamente a través del recubrimiento de color oscuro. Esta manipulación también debe ser efectuada en una forma que preserve el color visual del recubrimiento. Segundo, el sustrato es manipulado para proporcionar la reflectancia IR requerida, más comúnmente manipulando la carga de Ti02 pero también con consideración de otros constituyentes del sustrato. Tercero, los pigmentos en el recubrimiento de color oscuro requieren impartir colores particulares deberán ser optimizados para minimizar su absorbancia de NIR. En la práctica, los tres medios deben ser optimizados para una combinación de recubrimiento/color/ sustrato particular para producir un producto final funcional.

Una combinación de pigmento y material de recubrimiento, preferida y útil para el material de recubrimiento de color oscuro se encuentra disponible de Lanier Color Company y puede mostrar poseer las propiedades de IR y resistencia a la intemperie deseadas, es decir, que el sistema de pigmento es sustancialmente transmisor de NIR y ese sistema de pigmento es usado en los ejemplos de la invención discutidos aquí más adelante. El cuerpo del recubrimiento de color oscuro es el XM20 propiedad de Kaneka Corporation, el cual es un acrilico grado extrusión. Este acrilico tiene un valor del índice de fusión entre aproximadamente 13 g/10 min, y 20 g/10 min, de acuerdo a lo probado por el estándar ASTM D1238 a 230°C y 3.8 kg de masa. Este sistema de pigmento de Lanier útil, usa un pigmento base negro que proporciona una base adecuada a la cual pueden ser agregados otros pigmentos para lograr un color o cromaticidad particular deseada (por ejemplo, verde bosque o bronce) como es bien comprendido por los expertos de las casas de color y los expertos en la técnica. Los pigmentos individuales pueden ser reflectores o transmisores de NIR en tanto que, en total, el sistema de pigmento sea sustancialmente transmisor de NIR. El sistema de pigmento de Lanier preferido, o un sustituto que sea sustancialmente transparente a NIR, sería adecuado para usarse en la presente invención y lograría los fines de la presente invención. El recubrimiento de color oscuro puede ser de colores sólidos o puede ser formado en granos de madera u otros terminados con apariencias texturizadas . Además, pueden ser usadas pinturas de retoque que sean sustancialmente transparentes al NIR basadas en sistemas de pigmento transmisores de NIR similares para reparar rayaduras o huecos pequeños en el recubrimiento de color oscuro como puede ocurrir en las soldaduras de las esquinas en un marco de ventana.

El inventor cree que los segmentos lineales de PVC actualmente usados en los marcos de ventana residenciales probablemente serian una extrusión estructural adecuada para esta invención. Una formulación adecuada para el aislamiento integrado se muestra en la Tabla 1, a continuación.

TABLA 1 A esta formulación, "un experto en la técnica típicamente agregaría un agente de soplado adecuado en una cantidad suficiente para alcanzar una densidad preferiblemente inferior a 0.4 g/cc y de manera más preferible entre 0.2 y 0.4 g/cc. Las cantidades y tipos de agentes de soplado es determinada por el equipo de extrusión usado, las condiciones de proceso, y la forma y detalles particulares de una extrusión particular como es bien comprendido por aquellos expertos en la técnica. El inventor en el pasado ha usado el producto Color Matriz "Foamazol F-92" como un agente de soplado.

La Figura 1 ilustra una linea de extrusión 10 adecuada para practicar el proceso de la invención. Una linea de extrusión adecuada para usarse en una modalidad del proceso de la invención se describe en la línea de extrusión 10 que consiste de al menos dos extrusores que incluyen el extrusor primario 20 (primer extrusor) que incluye una tolva de alimentación 12 que cae hacia una columna de alimentación 14 la cual se conecta además a un premezclador 16. El orificio 18 también alimenta hacia la columna de alimentación 14 para la adición de microingredientes como un agente de soplado. De manera alternativa, esos microingredientes pueden ser agregados a una tolva 19 directamente hacia el premezclador 16. Los ingredientes que cada premezclador 16 alimenta directamente hacia la boca del extrusor primario 20. Un extrusor de aislamiento integrado (segundo extrusor) y, en una modalidad preferida, un extrusor de recubrimiento de color oscuro (tercer extrusor) y en una modalidad aún más un extrusor de extrusión estructural alternativo (cuarto extrusor) que tiene esencialmente esas mismas características que se describieron anteriormente para el extrusor primario son revelados además.

Una matriz de extrusión multiplaca 22 es descrita mejor más adelante con referencia a la Figura 2, pero la matriz de extrusión multiplaca 22 está conectada operativamente al extrusor primario 20 a la salida del extrusor primario 20. La extrusión se muestra con el número de referencia 24 después de que ha salido de la matriz de extrusión multiplaca 22. La extrusión 24 entra entonces al calibrador 26 el cual es del tipo común usado en la extrusión de perfiles de plástico y que incluye placas dimensionadoras las cuales forman la extrusión 24 en su forma final y boquillas de rocío para enfriar y solidificar la extrusión 24.

Después de que la extrusión 24 sale del calibrador 26, entra al tubo de tratamiento de calor 28. El tubo de tratamiento con calor 28 puede ser formado de un tubo de PVC de aproximadamente tres pies de longitud (0.91 metros) y de un diámetro para permitir la fácil limpieza para la extrusión 24 para pasar a través de éste. Preferiblemente, en la entrada y salida del tubo del tratamiento con calor 28, los calentadores de leister 30 soplan aire caliente hacia el tubo y sobre la extrusión 24. De manera alternativa, el tubo de tratamiento con calor 28 también puede ser servido por un tubo de calentamiento por IR para calentar la superficie exterior de la extrusión 24. Además, los calentadores de leister 30 podrían ser recolocados con cañones de calor, calentadores de IR, calentadores radiantes u otros dispositivos que calienten el interior del tubo de tratamiento con calor 28 y por lo tanto calienten la superficie de la extrusión 24. El tubo de tratamiento con calor 28 podría ser reemplazado con calentadores de leister 30 únicamente o sus sustitutos que fueron anotados anteriormente si la extrusión 24 no es una preocupación significativa. Debe comprenderse que el tubo de tratamiento con calor 28 es usado únicamente cuando es necesario corregir el colado o corregir problemas de color de superficie como los que han sido descritos más adelante y, de este modo, no siempre puede ser usado. La extrusión 24 continúa entonces sobre el extractor 32 y la sierra 34 que son equipo de extrusión totalmente conveniente ampliamente usados en la técnica.

Un propósito del tubo de tratamiento con calor 28 es eliminar la ocurrencia de "rayaduras" en el recubrimiento de color oscuro donde tras la inspección, existan rayaduras de un diferente tono en la línea se desplace hacia abajo a lo largo de la extrusión 24 y deberá comprenderse que el tubo de tratamiento con calor 28 o sus sustituyentes no serían necesarios si no existen rayaduras o gotas de color. Se cree que estas rayaduras es causado por esfuerzos formados en la superficie del recubrimiento de color oscuro por los procesos de calibración y enfriamiento los cuales hacen necesariamente que la superficie del recubrimiento de color entre en contacto con la superficie interior del calibrador 26 y hace que la parte se enfríe muy rápidamente sobre la superficie y, de manera más gradual, las porciones interiores de la extrusión se enfríen de manera relativamente más lenta. Estas rayaduras o veteado muy típicamente son de un tono rojo. Este veteado puede ser fácilmente removido por tratamiento con calor de la superficie del recubrimiento de color oscuro y el uso el tubo de tratamiento con calor, como se describió anteriormente, calienta toda la superficie de la extrusión 24 evitando de este modo hacer que la extrusión 24 se doble o combe como puede ser causado por el calentamiento únicamente sobre un lado de la extrusión como soplando directamente aire caliente sobre la superficie de la extrusión 24. El calentamiento de la superficie de la extrusión 24 a aproximadamente 145 °F (62.77 °C) a 150 °F (65.55 °C) removerá las rayaduras o vetas de color observadas en el recubrimiento de color oscuro descrito aquí y se ha encontrado que los calentadores de Leister 30 que soplan aire a aproximadamente 225°F (107.22 °C) hacia el tubo levan la temperatura de la superficie de los ejemplos de extrusión 24 a los 145 °F (62.77 °C) a 150 °F (65.55 °C) deseados.

La Figura 2 es una vista del despiece de los lados corriente abajo de las placas individuales de la matriz de extrusión multiplaca 22 para usarse en una modalidad preferida del método de invención. La Figura 2 ilustra un montaje de matriz multiplaca 22 mostrado en forma desplazada que consiste de placas de matriz individuales 36, 38, 40 y 42 y varias placas intermedias que conectan las mismas para fabricar el extruido de la invención. La forma de uso de esas matrices es bien conocida por aquellos expertos en la técnica de la extrusión termoplástica . No obstante, es suficiente establecer que el montaje de matriz multiplaca 22 mostrado en la Figura 2 pretende ser usado con una pluralidad de extrusores convencionales, como los extrusores convencionales, cada uno de los cuales incluyen un mezclador o tolva para aceptar un material de alimentación de resina termoplástica, un conducto para conectar la tolva con un precalentador para controlar la temperatura de una mezcla de material de alimentación en la tolva, en el caso de la segunda resina termoplástica usada para el aislamiento integrado, opcionalmente una entrada para introducir agentes espumantes para un componente espumado. La cámara multitornillo de cada extrusor está conectada a una entrada apropiada sobre las placas de montaje mostradas en la Figura 2 para producir una modalidad del extruido con aislamiento integrado.

Como se observa mejor en la Figura 2, uno de los extrusores descritos aquí anteriormente (no mostrado) está conectado fluidicamente a una placa introductora 36 para introducir una primera resina termoplástica para formar el extruido estructural a través del montaje de matriz multiplaca 22. Las Figuras 3, 4, 5 y 6 muestran el flujo de la primera resina termoplástica para formar el extruido estructural y el flujo de la segunda resina termoplástica que forma el aislamiento integrado como es practicado con un extruido de PVC de paredes delgadas, hueco.

El flujo aproximadamente a la mitad del punto dentro de la placa 38 del montaje de matriz multiplaca 22 es mostrado en la Figura 3. La entrada 44 para introducir la segunda resina termoplástica adecuada para el aislamiento integrado 46, una formulación adecuada para esa es mostrada en la Tabla 1, desde la salida del segundo extrusor y la entrada 48 para la primera resina termoplástica para la extrusión estructural 50, 52 se muestra en las Figuras 2 y 3. Como se describió anteriormente, porciones de la extrusión estructural pueden consistir de una cuarta resina termoplástica de menor costo y podría ser alimentada a través de 50 en esta extrusión ejemplar desde un cuarto extrusor desde una entrada no mostrada en una forma similar a la entrada 44. Las porciones de la extrusión estructural en 52, o toda la extrusión estructural 50, 52, son alimentadas a través de la entrada 48 del montaje de matriz multiplaca 22 desde la salida del primer extrusor. Los canales múltiples respectivos de la extrusión estructural 50, 52 están formados para ayudar a estabilizar el flujo y para permitir la inserción del aislamiento integrado 46 dentro del interior del extrusor estructural 50, 52.

El flujo a aproximadamente la mitad dentro de la placa 40 del montaje de matriz multiplaca 22 (mostrado en la Figura 2) se muestra en la Figura 4. La extrusión estructural 50, 52 es mucho más cercana a la forma final pretendida. El aislamiento integrado pretendido 46 puede ser observado en el interior de la extrusión estructural 50, 52.

La entrada a la placa 42 del montaje de matriz multiplaca 22 (mostrado en la Figura 2) se muestra en la Figura 5 para la modalidad preferida del aislamiento integrado 46. La salida de la placa 42 del montaje de matriz multiplaca 22 (mostrado en la Figura 2) se muestra en la Figura 6 para la modalidad preferida del aislamiento integrado 46. La forma final típica preferida de la modalidad preferida del aislamiento integrado 46 se muestra en dos extrusiones de componentes de ventana diferentes en las Figuras 9 y 10. El aislamiento integrado 46 está dividido en un grupo de "listones" o "hebras" comenzando en la entrada a la placa 42 mostrada en la Figura 5. La salida hacia la placa 42, mostrada en la Figura 6, el aislamiento integrado 46 es de 22 hebras individuales de la segunda resina termoplástica . Nótese que el aislamiento integrado puede ser fácilmente dejado fuera de la extrusión para ahorrar costos, donde ese desempeño no sea necesario, simplemente sin adición del segundo extrusor. Esto permite la opción de una extrusión menos costosa sin aislamiento integrado sin agregar costos de matriz o herramientas adicionales.

En esta modalidad preferida, las hebras individuales del aislamiento integrado 46 se expanden debido al agente de soplado y debido a la menor presión en la salida del montaje de matriz multiplaca 22 en la placa 42, como se observa mejor en la Figura 6. En la modalidad preferida, las zonas individuales del aislamiento integrado 46 se expanden hasta que se agrupan y son entrelazados donde se reúnen mientras dejan una serie de huecos de aire 54 que corren a lo largo del extruido con aislamiento de espuma integrada. Si el flujo de aislamiento integrado 46 es demasiado alto o la espuma es demasiada agresiva, entonces las hebras se apretarán fuertemente sin dejar huecos de aire.

La Figura 7 muestra vistas laterales en corte parcial de posibles vistas interiores de la placa 42 del montaje de matriz multiplaca 22. El lado de entrada se muestra a la izquierda en 56 y el lado de salida en 58 mostrando el flujo de una hebra individual de aislamiento integrado 46 a través de la placa 42 donde el tamaño del orificio de salida es preferiblemente de entre 2.03 milímetros y 2.54 milímetros (0.08 y 0.10 pulgadas) y donde los orificios están separados típicamente entre 2.03 milímetros y 2.54 milímetros (0.08 y 0.10 pulgadas) entre sí y de una pared del extrusor estructural 50, 52. La versión izquierda mostrada es típicamente referida como la versión "libre de espuma" que permite el flujo máximo de una hebra individual de aislamiento integrado 46. La versión derecha tiene una parte plana de la matriz 62 la cual es una porción paralela de las paredes de la matriz. Esa parte plana de la matriz 62 servirá para incrementar el arrastre sobre la hebra individual del aislamiento integrado 46 reduciendo la velocidad de flujo a través de la placa 42. Acortando la parte plana de la matriz 62, se puede incrementar el flujo de una hebra individual del aislamiento integrado 46 permitiendo la "afinación" del montaje de matriz multiplaca 22 para permitir la formación y retención de los huecos de aire 54 observados en las Figuras 9 y 10.

El inventor ha encontrado que hebras individuales del aislamiento integrado 46 que salen de la placa 42 del montaje de matriz multiplaca 22 a través de los orificios entre 2.03 milímetros y 2.54 milímetros (0.08 y 0.10 pulgadas) y separados entre 2.03 milímetros y 2.54 milímetros (0.08 y 0.10 pulgadas) típicamente necesitan una parte plana de la matriz de 1.27 milímetros a 5.08 milímetros (0.05 a 0.2 pulgadas). El ángulo del orificio antes de la parte plana de la matriz no ha sido encontrado crítico.

La Figura 8 muestra dos modalidades alternativas de posibles aislamientos nitrados 46. En lugar de extruir hebras individuales que se fundan parcialmente dejando huecos de aire, ahí, los orificios en la placa de la matriz guían ranuras estrechas. Esas ranuras pueden ser arregladas para permitir huecos de aire múltiples y una baja densidad total del aislamiento integrado 46.

La extrusión estructural 50, 52 del aislamiento integrado pueden ser fácilmente reciclados triturando las extrusiones como con una extrusión de PVC hueca, estándar, usando a la vez un aspirador sobre el material triturado para remover sustancialmente el aislamiento integrado sustancialmente menos denso. El material de extrusión estructural reciclado y sustancialmente uniforme puede entonces ser reutilizado en el proceso de extrusión.

El aislamiento integrado 46 del proceso de la invención y el extruido satisfacen o exceden sustancialmente los productos de aislamiento de Polietileno y Poliuretano comercialmente disponibles. Por lo tanto, las ventanas hechas con el extruido de la invención y paquetes de triple cristal han probado exceder sustancialmente una ventana con un factor de 0.15 U/R6.5 de los requerimientos de EnergyStar® actuales de un factor de 0.3 U. La fabricación del extruido de la invención en una ventana completa no requiere ningún paso de fabricación adicional o modificado de la ventana de PVC hueca estándar, ofreciendo a la vez sustancialmente un mejor desempeño.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un extruido con un aislamiento de espuma integrado, caracterizado porque comprende: una extrusión estructural formada de una primera resina termoplástica adecuada para usarse en la industria del ventanaje la cual contiene al menos una porción interior hueca y la cual es de un perfil constante y se extiende hasta una longitud indefinida, un aislamiento integrado formado de una segunda resina termoplástica que llena sustancialmente la porción hueca de la extrusión estructural, donde la primera resina termoplástica y la segunda resina termoplástica son compatibles y reciclables juntas y donde la extrusión estructural y el aislamiento integrado son coextruidos a través de una matriz de extrusión.

2. El extruido con aislamiento de espuma integrada de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, la segunda resina termoplástica del aislamiento integrado se espuma y contiene además una pluralidad de huecos de aire que corran a lo largo del extruido.

3. El extruido con aislamiento de espuma integrada de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la resina termoplástica y la segunda resina termoplástica están comprendidas de resina de cloruro de polivinilo (PVC).

4. El extruido con aislamiento de espuma integrada de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque comprende además una porción de recubrimiento color oscuro que está formada de una tercera resina termoplástica que es significativamente transmisora de la radiación infrarroja solar que cubre al menos una porción de la extrusión estructural y donde el recubrimiento de color oscuro es de menos de aproximadamente 0.03 milímetros (10 milésimas de pulgadas) de espesor y la primera resina termoplástica comprende entre 8 y 11 partes de 1O2 por cien en base a la resina.

5. El extruido con aislamiento de espuma integrada de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el recubrimiento de color oscuro es de entre aproximadamente 0.1 milímetros y aproximadamente 0.2 milímetros (4 milésimas y aproximadamente 8 milésimas de pulgada) de espesor y la primera resina termoplástica contiene entre 8 y 11 partes de Ti02 por cien en base a la resina.

6. Una ventana para usarse en una estructura residencial o comercial, caracterizada porque comprende, un paquete de vidrio instalado operativamente en un marco de ventana, donde el marco de ventana comprende además: una extrusión estructural formada de una primera resina termoplástica adecuada para usarse en la industria del ventanaje que contiene al menos una porción interior hueca y la cual es de un perfil constante y se extiende hasta una longitud indefinida, un aislamiento integrado formado de una segunda resina termoplástica que llena sustancialmente al menos una porción hueca de la extrusión estructural, donde la primera resina termoplástica y la segunda resina termoplástica son compatibles y reciclables juntas y donde la extrusión estructural y el aislamiento integrado son coextruidos a través de una matriz de extrusión.

7. La ventana para usarse en una estructura residencial o comercial de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque la segunda resina termoplástica del aislamiento integrado se espuma y contiene además una pluralidad de huecos de aire que corren a lo largo del extruido.

8. La ventana para usarse en una estructura residencial o comercial de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque la resina termoplástica y la segunda resina termoplástica están comprendidas de resina de cloruro de polivinilo (PVC) .

9. La ventana para usarse en una estructura residencial o comercial de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque comprende además una porción de recubrimiento de color oscuro que está formada de una tercera resina termoplástica que es significativamente transmisora de la radiación infrarroja solar y que cubre al menos una porción de la extrusión estructural y donde el recubrimiento de color oscuro es de menos de aproximadamente 0.3 milímetros (10 milésimas de pulgada) de espesor y la primera resina termoplástica contiene entre 8 y 11 partes de Ti02 por cien en base a la resina.

10. La ventana para usarse en una estructura residencial o comercial de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el recubrimiento de color oscuro es de entre aproximadamente 0.1 milímetros y aproximadamente 0.2 milímetros (4 milésimas y aproximadamente 8 milésimas de pulgada) de espesor y la primera resina termoplástica contiene entre 8 y 11 partes de Ti02 por cien en base a la resina.

11. Un método para producir un extruido con un aislamiento de espuma integrado, caracterizado porque comprende : alimentar una primera resina termoplástica adecuada para usarse en un componente estructural en la industria del ventanaje al primer extrusor, alimentar una segunda resina termoplástica adecuada para el aislamiento integrado en un segundo extrusor, conectar el primero y segundo extrusores a una matriz de extrusión que extruye el extruido, donde la matriz de extrusión, forma la extrusión estructural formada de la primera resina termoplástica, adecuada para usarse en la industrial del ventanaje, que contiene al menos una porción interior hueca, de un perfil constante, y que se extiende hacia una longitud indefinida, y, llena sustancialmente la porción hueca de la extrusión estructural con un aislamiento integrado formado de una segunda resina termoplástica.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la segunda resina termoplástica del aislamiento integrado se espuma y contiene además una pluralidad de huecos de aire que corren a lo largo del extruido .

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la pluralidad de huecos de aire del aislamiento integrado que corren a lo largo del extruido son formados por la matriz de extrusión con una pluralidad de salidas individuales que tienen una parte plana en la matriz de entre 1.27 y 5.08 milímetros (0.05 y 0.2 pulgadas).

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende además alimentar una tercera resina termoplástica que es significativamente transmisora de radiación infrarroja solar a un tercer extrusor y conectar el tercer extrusor a la matriz de extrusión, de modo que la tercera resina termoplástica forme una capa de recubrimiento de color oscuro de menos de aproximadamente 0.03 milímetros (10 milésimas de pulgada) de espesor sobre la superficie de la extrusión estructural formada de la primera resina termoplástica .

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la matriz de extrusión forma la porción de recubrimiento de color oscuro en una capa de menos de aproximadamente 0.2 milímetros (8 milésimas de pulgada) de espesor y la primera resina termoplástica contiene entre aproximadamente 8 y 11 partes de Ti02 por cien en base a la resina .