MXPA97000394A - Cuerpo de molde hecho de material compuesto a base de acetato de celulosa y fibras naturales y reforzantes de celulosa, proceso para su fabricacion y utilizacion - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a describir cuerpos de molde hechos de un material compuesto a base de acetato de celulosa como aglutinante y fibras naturales y reforzantes de celulosa o fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente. Se caracterizan en que al acetato de celulosa presenta un grado de sustitución (DS) de aproximadamente 1.2 hasta 2.7 y el cuerpo de molde posee una temperatura Vicat de por lo menos unos 16'øC, y la proporción de masa del acetato de celulosa con respecto a las fibras naturales de celulosa o fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, es de aproximadamente 10:90 hasta 90:10. La fabricación de estos cuerpos de molde se lleva a cabo mezclando el acetato de celulosa con las fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, en una proporción de masa de aproximadamente 90:10 hasta 10:90, preferiblemente de 15:05 hasta 85:15, ajustando el contenido de humedad total a por lo menos aproximadamente 3%en masa con respecto a la cantidad total del acetato de celulosa contenida en esta mezcla, la cual es comprimida a una temperatura aproximada de 220 hasta 280øC y una presión desde alrededor de 30 hasta 150 bar. Los cuerpos de molde de acuerdo a la presente invención se pueden utilizar de manera conveniente como pieza interna del automóvil, especialmente como cielo raso y revestimiento lateral, y como material de embalaje, material aislante o componentes de tapicería.

Description

* CUERPO DE riQLDE HECHO DE MATERIAL COMPUESTO fl BASE DE ACETATO DE CELULOSA Y FIBRAS NATURALES Y REFORZANTES DE CELULOSA, PROCESO PARA SU FABRICACIÓN Y UTILIZACIÓN La invención se refiere a un cuerpo de molde hecho de un material compuesto a base de acetato de celulosa corno aglutinante y fibras naturales y i e forzantes de celulosa o fibras naturales que contienen colulosa respectivamente, a un *rWí proceso para la fabricación de dicho cuerpo de molde y a su utilización en áreas técnicas especiales. En muchas áreas, por ejemplo en las industrias automotriz, de embalaje, tapicería, eléctrica y el ec+ romea, asi corno en la industria de la construcción y similares, junto a los materiales sintéticos de polímeros tepnoplás-t i eos o duroplasticos se utilizan ocasionalmente materiales hechos de estructuras fibrosas ue contienen polímeros o de polímeros gue k contienen fibras o est n reforzados por fibras, respectivamen e. Tales materiales se fabrican frecuenternen-t e corno producto serniacabado, por ejemplo en la for a de i el as no tejidas, esieras, planchas, etc. Se emplean directamente o recién después de un procesamiento o acabado adicional, por ejemplo a través de modelado, revestimiento, o similares. Dichos materiales polirnepcos pueden contener junto con materiales de fibras o en lugar de ellos materiales de relleno apropiados para obtener determinadas propiedades. La variedad y la gran cantidad de posibilidades de aplicación de tales <^r materiales compuestos de diferentes polímeros, fibras y mai e n a1 es de reí 1 eno es casi i naprecJ able ., Corno consecuencia de una mayor concientizacion ambiental y leyes as estrictas, es cada vez mas importante ol papel que desempeña la capacidad de reciclaje de las materias primas o la capacidad de una eliminación sin complicaciones para el medio ambiente. En este sentido adquiere i portancia especialmente ia eliminación favorable para el ambiente, puesto ?ue la capacidad para el reciclaje es limitada debido a impurezas crecientes y daños de los materiales, de rnodo que al final es inevitable la eliminación. Esta ultima puede llevarse a cabo solamente a través de incineración o deposición» La deposición permanente o ilimitada queda descartada por razones de espacio.. Una forma sencilla y conveniente de la eliminaci n es la degradación biológica, quo puede llevarse a cabo por ejemplo a través de la descomposición con una mezcla de abono a^ natural. ^*- El termino "biológicamente degradable", empleado de aquí on adelante se refiere a que la sustancia en cuestión 0 puede ser sometida a una degradación por medio de organismos vivos (organismos/microorganismos) y/o a través de factores naturales producidos por el medio ambiento, por ejemplo la degradación química a través de bacterias y hongos, especialmente hongos de moho y levaduras. Los materiales 5 sintéticos que se utilizan generalmente en materiales de embalaje, particularmente el polistirol, no son biológicamente ^ degradables. La degradación biológica en los carbohi ratos, por ejemplo principalmente en la forma de una descomposición por bacterias anaeróbicas, lleva a la formación de sustancias no objetables corno ácidos grasos bajos, alcohol y dióxido de carbono. Esto entra en ol concepto de la "putrefacción" . Los productos intermedios de los procesos de putrefacción pueden formar nuevos productos polímera eos no objetables; esta hurn ?ticacion conveniente es aprovechada en la descomposición áái una mezcla de abono natural. Bajo esta descomposición se entiende especialmente la degradación o transformación biológica de sustancias orgánicas, en especial de residuos orgánicos, madera, hojas y otros materiales vegetales, papel y lodo de clarificación, la cual va acompañada por la producción de calor ("auto-calentamiento") y lleva a la formación de un abono compuesto que es una rnase-i oscura y desmenuzada, con un contenido conveniente de sales nutrientes (fosfatos, compuestos de nitrógeno y potasio) (ver Ro pp Chemie-Lexi I- om, Td Fdioion, Torno '3, 1990, pags. 2312/2313). En vista de las po ibilidades mencionadas para someter- determinados materiales residuales a una degradación biológica, se hacen cada vez mas interesantes los productos naturales en el desarrollo de materiales. Ofrecen muchas ventajas. Co o materias primas renovables contribuyen al cuidado de los recursos. Además, ia mayoría de ellos no son tóxicos y pueden incinerarse sin dejar residuos. Sus productos de degradaci n son bien tolerados por el medio ambiente.

-^ Las materias primas hechas de virutas o fibras naturales, tales co o celulosa, algodón, fibras libepanas y lana, se utilizan desde hace tiempo para ser convertidas en productos conocidos corno papel, cartones, fieltros, planchas 5 fibrosas y planchas de v rutas. A par-tir de dichas virutas o fibras naturales también pueden fabricarse piezas de molde (cuerpos de molde) a través de diferentes procesos, Al mismo tiempo se han desarrollado muchos métodos nuevos en donde las é fibras naturales altamente resistentes tales como lino, c ñamo, 10 ramio y similares, cuyas propiedades mec nicas se pueden comparar en parte con las de las fibras sintéticas de alto rendimiento, se emplean corno fibras reforzantes en materiales compuestos o en materias primas compuestas, respectivamente.

Las materias primas antiguas y nuevas tienen en cornun que para 15 obtener solidez, rigidez, deforrnab li ad o durabilidad deben contener' un polímero sintético o varios polímeros sintéticos ("feí corno agentes agl tinantes, üm embargo, cuando se requiere la capacidad de degradabilidad biológica, solamente podran utilizarse agentes aglutinantes naturales tales co o almidón, 20 gomas, etc., cuya h rosolub lidad sin embargo no es conveniente. Aun no se han concluido los estudios de desarrollo destinados a reemplazar los polímeros sintéticos y biológicamente no degradables en los materiales compuestos por 25 polímeros biológicamente degradables.. Los productos naturales tales como celulosa, almidón, etc., no son apropiados corno *masas directamente deformabies para la mayoría de los propósitos, o son inferiores a los polímeros sintéticos en lo que se refiere a la variabilidad de las propiedades y a su procesamiento. Un ejemplo de los nuevos polímeros biológicamente degradables y apropiados para las materias primas compuestas son los polihidroxibuti ratos, Sin embargo, estos úl os son rnuy costosos. La proporción de mezcla en los materiales compuestos o en .a, «atería, pruna compue ta , respectivamente, entre .1 componente aglutinante y el componente de refuerzo o de relleno puede variar grandemente. La proporción del agente aglutinante polímera co depende solamente de las propiedades deseadas para cada proposito de aplicación en particular. Por ejemplo, para materiales aislantes o ciertos materiales de embalaje pueden utilizarse telas no tejidas que son relativamente blandas y ienen solamente tina pequeña proporción de agente aglutinante polimenco. Poro también las planchas fibrosas duras y rígidas pueden fabricarse con adiciones muy pequeñas de agente aglutinante. Por otro lado, para materiales resistentes el sticos, a prueba de agua o terrnoconforrnables, se requieren contenidos mayores de polímero. Cuando las propiedades del material deben depender predommantemen-t e del pol ímero , se requeri rán eventurtlrnente solo pequeñas adiciones de material de rel leno o de refuerzo , el cua l se emplea ra sólo ara l ograr una modi fi caci n . Los productos se iacabados des ti nados por ejempl o a de automóvil, corno revestimientos (por ejemplo, los revestimientos de las ue t s) cielo raso y similares, se fabrican actualmente en grandes cantidades a partir de esteras fibrosas aglutinadas con resma y hechas de fibra de vidrio, 15 fibras de madera, algodón resistente o fibras libertarias,. Corno polímero se emplean por lo general res as fenolicas. Sin embargo, el empleo de estas resinas es discutido por razones to icologicas y ecológicas. Por lo tanto, también se emplean A cada vez inas otros duromeros, tales como epoxidos o poliesteres 0 saturados. Los aglutinantes durorneros poseen la ventaja de no tender a la deformación cuando se exponen a las temperaturas parcialmente extremas en el automóvil. S n embargo, la desventaja del empleo de aglutinantes duromeros es el complicado proceso de elaboración y el precio elevado, Sobre 5 todo los epo idos son relati amente caros. Otra desventaja es que resulta muy difícil recicLar los duró eros endurecidos. Por r es-tas razones, actual ente se emplean en gran medida otros polímeros termoplasticos con refuerzo fibroso que son en su mayoría polipropileno. Sin embargo, estos polímeros tienen tina 0 escasa resistencia a la deformación por calor. Como alternativa para las fibras de vidrio se emplean fibras naturales, tales corno celulosa o yute, pero también harina de madera. I as materias primas ?~a piezas de molde conocidas hasta ahora contenían generalmente por lo menos 20% en masa de polímeros. 5 Este contenido polunerico relativamente elevado hace que Lis fibras queden tan envueltas y recubiertas de modo que ya no es '5^»o ?l)L su degradación biológica. Corno materiales de aislamiento térmico en edificios se utilizan en grandes cantidades esteras de fibra de vidrio o de fibras minerales que se aglutinan con cantidades pequeñas de duromeros, tales como res a fenólica o resina extradura. A causa de las objeciones toxicologicas levantadas contra las fibras minerales y contra su eliminación se desarrollan y se ofrecen cada vez mas esteras a base de fibras naturales. Según •te, el proceso de elaboraci n, estas fibras naturales también 0 necesitan ser endurecidas con aglutinantes polirnepcos apropiados. Por ejemplo, para el endurecimiento térmico se emplean fibras aglutinantes sintéticas de bajo punto de fusión.

Sin embargo, estas ultimas no satisfacen las necesidades de La deg-adab111 dad b io1ogi ea „ 5 A través de di erentes publicaciones, por ejemplo "Verpackung aus nachwachsenden Rohstof en" ("Embalaje a fíase de ^ Materias Primas Renovables"), Vogel Buchverlag, Wurzburg, Id ™ Edición, 1994, paginas 145-143 y 374-380, "Nachwachsende und bioabbaubare Matepalien irn Verpackungsbereich" ("Materiales Renovables y Biodegradables en la Industria de Embalajes"), Román Kovar Verlag, Munchen, 13 Edición, 1993, paginas 120-125 y pagina 453 y la DE 39.14.022. Al se conoce un material de materias primas con una f cil biodegradabiliad por medio de descomposición con abono natural en base a acetato de celulosa y esteres de acido cítrico, y la utilización del mismo PEU * la fabricación, por ejemplo, de envoltorios y recipientes para o 'JB^ lamparas de aceite, velas de alumbrado permanente, lamparas de aceite de composición, otras versiones de alumbrado para tumbas, alumbrados para santuarios y láminas. Bicho material sintético contiene, además de los materiales mencionados, 5 polímeros y ocasionalmente otros ácidos orgánicos y/o esteres de ci os. El éster de ácido cítrico sirve corno ablandador y hace que el acetato de celulosa pueda ser trabajado tepnoplasticarnente, es decir que puede ser' formado en un cuerpo jfc. de molde. 0 Ademas, a través del articulo "AVK-Tagung <Faserverstárl-'te Kunststoffe> "Ueg zurucl-- zur Natur" ("Conferencia AVK <Materiales sintéticos re orazdos con f?bras>" "El Regreso a la Naturaleza") de Wol fgang Asche en la Revista "Chernieche Rundschau", No» 39, 30 de septiembre de 5 1994, página 3, se conoce la utilización del material sintético mencionado ante iormente, el cual es descrito entre otros en la _^~ obra citada "Verpackung aus nachwachsenden Rochs o f í en" \ ("Embalaje de Materias Primas Renovables"), y el cual esta hecho en base de (di) acetato de celulosa y esteres de acido 0 cítrico junto con fibras naturales tales co o ramio, i ino, sisal o cáñamo, para la fabricación de materias primas compuestas. El mencionado material conforrnable hecho a base de (di) cetato de celulosa, esteres de ácido cítrico y pol lesteres y ocasionalmente otros ácidos orgánicos y/o esteres de ácidos, 5 al igual que fibras naturales, ramio, lino, sisal o cáñamo, puede ser trabajado en cuerpos de molde que son bioló icamente ^.¿ilegr dables. Estos últimos son relativamente caros debido al elevado precio del material sintético. Una desventaja es especialmente el contenido de éster de acido cítrico corno ablandador. Durante el procesamiento del material puede ocurrir un escape de este ablandador a temperaturas elevadas, lo cual puede llevar a una contaminación no deseada de vapor o humo. Igualmente, el ablandador puede rnigrar a temperatura normal hacia la superifice del material y evaporarse perjudicando el medio ambiente. A causa de la adición del agente ablandador de bajo peso molecular, el producto final sufre también una perdida de su dureza. Ademas, el producto final posee un punto de ablandamiento bastante ba o debido al agente ablandador. La patente de Estados Unidos US 3.271.231 se refiere a un vell n flexible de fibras hecho de fibras de acetato de celulosa y fibras de celulosa. Para su fabricaci n es ind spensable el empleo de un agente ablandador en una cantidad desde 2% hasta 8% en peso. En la patente de Estados Unidos US 3.271.231 se describe que el acetato de celulosa no es plasti icado completamente, sino que solamente es ablandado y une a las fibras de celulosa en sus puntos de contacto. De esta manera se obtienen formaciones superficiales flexibles con una estructura abierta. Los métodos conocidos para la fabricación de cuerpos de molde a base de acetato de celulosa y fibras naturales y reforzantes de celulosa al Lgual que los cuerpos de molde fabricados por medio de dichos métodos hacen indispensable el del agente ablandador. Sin embargo, esto presenta desventajas desde varios puntos de vista. El ablandador causa una menor resistencia al calor, cuya medida representativa puede ser' por ejemplo la temperatura Vicat. La resistencia al 5 calor de los materiales conocidos es insuficiente para las aplicaciones tales como las del sector automotriz, en donde se requieren temperaturas sustancial mente mayores. Por otro lado, el uso concomitante del ablandador en la conformación térmica ü ft rle acetato de celulosa se ha considerado hasta ahora en los 0 circuios especializados corno indispensable. Los acetatos puros de celulosa prácticamente no pueden fundarse sin descomponerse, ya que su ablandamiento se ve acompañado siempre por una descomposición térmica. En este sentido, en la monografía "Cellulose and Cellulose Depvatives" , Torno V, Parte 3, Autores 5 E il Ott, H.M. Spurl , se declara en la página 1354 lo siguiente: " ... softemng and degradation of 2,5 cellulose f acétate IB ín the range 235°C to 270°C„ ..".("...eL ablandamiento y la degradación del 2,5 acetato de celulosa se encuentra entre los limites desde 235°C hasta 270°C. Por lo 0 tanto, el especialista debió partir de la suposición de que siempre se requiere un ablandador en la conformación térmica de acetatos de celulosa. La i vención tiene como objetivo perfeccionar ios cuerpos de molde mencionados icialmente de manera que no 5 presenten las desventajas físicas mencionadas de los cuerpos de molde conocidos, sin presentar problemas en la degradación y posean las propiedades mecánicas deseables, especialmente la solidez y la resistencia a la deformaci n por calor, y satisfagan también los requerimientos mas severos de uso. Particularmente, en temperaturas más elevadas no deben 5 causar una contaminación de vapor o humo y hacer innecesaria la utilización de un agente ablandador. De acuerdo a la presente invención, dicho objetivo se logra en que el acetato de celulosa presenta ?n grado de tk sustitución (DS) de aproximadamente 1,2 hasta 2,7 y el cuerpo LD de molde tiene una temperatura Vi cat de por lo menos 160°0, y la proporción en masa del acetato de celu Losa con respecto a las fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, es de aproximadamente :90 hasta 90:10. 5 Ba o eL concepto "cuerpos de molde" dentro de los limites de l a presente invención deben entenderse especialmente f cuerpos de molde rígidos, pre eriblemente con superficie lisa. El acetato de celulosa empleado co o agente aglutinante forrna Prefe iblemente una matriz, dentro de la cual se encuentran 0 empotradas casi completamente las fibras reforzantes, excepto en Las superficies visibles y las áreas de corte. La invención consiste especialmente del descubrimiento de que al mantener determinadas condiciones de proceso en relación con el grado de sustitución del acetato de 5 celulosa, el contenido de humedad, la tempera ura y la presión, se puede transformar una mezcla de acetato de celulosa con fibras naturales de celulosa o fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, sin el uso de un ablandador externo, convirtiendola en cuerpos de molde. Las condiciones se describen mas detalla ente en relación con el método de acuerdo a la invención. Se asume que el agua contenida en el material a raíz del contenido mínimo de humedad actúa como "ablandador temporal " . Durante el proceso de elaboraci n se pierde gran par-te del agua, de modo que el efecto de ablandamiento vuelve a 0 desaparecer- al final del proceso. Especialmente a través de la ausencia casi completa o totalmente completa de ablandadores externos de acuerdo a la presente invención se obtienen cuerpos de molde que presentan una temperatura Vicat más elevada que las obtenidas anteriormente. Esto se manifiesta también 5 convenientemente sobre el módulo de elasticidad de tracción, la resistencia a la flexión y el módulo de elasticidad de flexión. ~¿i La adición de cantidades pequeñas de agentes ablandadores S convencionales dentro del alcance de la invención no se descarta en principio, siempre y cuando que el cuerpo de molde 0 obtenido presente una temperatura Vicat de por lo menos 150°C. El cuerpo de molde de acuerdo a la presente invención contiene acetato de celulosa corno agente aglutinante. Desde hace tiempo se conoce el acetato de celulosa, el cual es utilizado princi almente a escala industrial ¿\ -a la 5 fabricación de materiales fibroides (filamentos y fibras de hilar) y para la fabricación de láminas. El acetato de celulosa « fibroide se utiliza en grandes cantidades para la fabricación de filtros para cigarrillos y en cantidades pequeñas para pr-oductos textiles. Corno se ha mencionado anteriormente, también es conocido que el acetato de celulosa es 5 biológicamente degradable y su biodegradacion puede acelerarse cuando se disminuye su índice de acetilo. Hasta ahora no se empleo el acetato de celulosa en forma pura corno materia pruna para la fabricación de materias primas compuestas, ya que se j partía de la suposición de que posee l a desventaja decisiva de no dejarse trabajar terinoplasticarnente y que su procesamiento adicional conduce a productos con propiedades poco atractivas. Por lo tanto, debe considerarse corno muy sorprendente que dentro del alcance de la presente invención se puede procesar tepnoplásticamente acetato de celulosa en forma pura sm tener que emplear un agente de ablandamiento con sus consecuencias desfavorables. Para esto propósito deben observarse condiciones 'ífc básicas en relación con el grado de sustitución (DS),. Se demostró que el grado de sustitución (DS) debería ubicarse por debajo de 3, es decir en los límites desde aprox adamente 1,0 hasta 2,5 y especialmente entro 2,1 y 2,5. Si se sobrepasa el grado de sustitución (DS) de 2,7 se produce un deterioro masivo de la capacidad de procesamiento termopl stico. Un grado de sustitución (OS) por debajo de 1,2 implica que el cuerpo de molde puede absorber grandes cantidades de humedad y ya no sera resistente a lai deformaci n. El grado de polimerización (DP) del acetato de ß*C celulosa se ubica preferiblemente entre alrededor de 140 y 270, especialmente entre alrededor de 170 y 250. Si el grado de polimerización (DP) se encuentra entre aproximadamente 140 y 270, se obtendrán propiedades rnuy convenientes, tales corno 5 durezas mec nicas muy elevadas conservando al mismo tiempo una buena capacidad de procesamiento de conformación. Otros componentes importantes del cuerpo de molde de acuerdo a la presente invención son las fibras naturales y reforzantes de celulosa o las fibras naturales que contienen 0 celulosa, respectivamente, las cuales deben interpretarse de acuerdo a la definici n mencionada anteriormente corno "biológicamente degradables". Sin embargo, en algunos casos puede hablarse también de una degradación casL completamente biológica, la cual debería formar en lo posible aquellos 5 productos de degradación que puedan ser considerados corno inobjetables para el medio ambiente. De acuerdo a la invención f s muy conveniente emplear fibras naturales de celulosa o fibras naturales que contienen celulosa en la forma de fibras de capoc, sisal, yute, coco, quenaf, abalos, moral, libepana, 0 ramio y/o algodón. Las fibras tienen preferiblemente una longitud p omedio de aproximadamente 0,2 mm hasta 100 mm, especia mente de 3 rnrn haeta 30 mrn, y ?n diámetro transversal promedio de apro imadamente 8 um hasta 100 µrn y especialmente de aproximadamente 10 µrn hasta 30 µ?n„ 5 La proporción en masa del acetato de celulosa con respecto a las fibras naturales y reforzantes de celulosa o las k ^ ibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, no presenta imitaciones criticas. Se ubica aproximadamente entre :90 y 90:10, preferiblemente entre aproximadamente 15:85 y 85:15, y rnuy preferiblemente entre aproximadamente 25:75 y 60:40. A través del método que se describirá rnas adelante de manera rnas detallada para la fabricación de los cuerpos de molde de acuerdo a la pr-esente invención, dichos cuerpos de a molde obtienen la estabilidad térmica requerida, para la cual LO sirve como medida apropiada la así denominada temperatura Vicat. Esta ultima se determina de acuerdo a la normal DIN 53 460 (diciembre de 1976). De acuerdo a esta norma se determina la temperatura en la que una espiga de acero con una sección transversal circular de 1 rnm2 y una longitud de por lo menos 3 L5 rom, al aplicar una fuerza de 50 N penetra perpendicularrnen e 1 mrn de profundidad en un cuerpo de prueba. De esta maner'a se ^a produce un recalentarniento con un índice de calentamiento de 120 K/rnm. La temperatura icat se ubica en la mayoría de los polímeros claramente por debajo de la temperatura en que pasan 0 completamente al estado líquido. Dentro del alcance de la presente invención esta temperatura es de por lo menos 160°C, preferiblemente de alrededor de 170°C y mas preferiblemente de aproximadamente 180°C hasta 200°C. Puede ser conveniente que los cuerpos de molde de 5 acuerdo a la invención contengan adicionalmente materiales minerales para mejorar las propiedades mecánicas. Aunque dichos '- Tina eri les no son biológicamente degradables, por lo menos son inertes y no son objetables ecológicamente. Los ejemplos preferidos para estos materiales son carbonato de calcio, sulfato de calcio, dióxido de silicio y silicatos de aluminio 5 corno por ejemplo cao! ina. El material mineral esta contení tio pre eriblemente en una cantidad de aproximadamente 5% hasta 50% en masa y mas preferiblemente de aproximadamente 10% hasta 20% en masa en el cuerpo de molde de acuerdo a la presente áá invención. Ademas de estos materiales minerales, el cuerpo de 0 molde de acuerdo a la presente invención puede contener' agentes colorantes en la forma de colorantes y/o preferiblemente pigmentos colorantes. Si el cuerpo de molde de acuer-do a la invención debe ser de color blanco, se preferirá un pigmento blanco en la forma de dióxido de titanio. Otros pigmentos 5 colorantes posibles son por ejemplo los dióxidos de hierro. Para obtener la coloraci n deseada en ellos, es suficiente la r incorporaci n de 0,2% hasta 1% en masa de colorante dentro dol cuerpo de molde de acuerdo a la presente invención. A los cuerpos de molde de acuerdo a la presente 0 invención se incorporan otras substancias adicionales para la modificación, para la mejora de la capacidad de procesamiento y para la obtención de propiedades especificas del material, siempre y cuando estas substancias adicionales no limiten sustancialrnente la capacidad de degradación biológica e ob etabilidad ecológica,, Otros agentes auxiliares típicos que pueden utilizarse son los agentes estabilizantes, ablandadores sPrinob etables, humectantes, agentes deslizantes, agentes adherentes, agentes an i -incendio, agentes de hidrofobización y de hidrofilización, biocidas, rodenticidas, aromas y similares.

Ademas, pueden emplearse rellenos naturales y biológicamente degradables que se obtienen a través del procesamiento o el reprocesamiento de residuos textiles de fibras naturales, de lana deshilacliada y algodón deshilacliado al igual que los residuos de papel usado y similares. m Los cuerpos de molde de acuerdo a la presente 0 invenci n se fabrican de acuer-do al método de la invenci n que se describe más adelante, en donde se procesan los materiales iniciales mencionados anteriormente, convirtiéndolos en un material compuesto, dentro del cual el contenido de acetato de celulosa desempeña la funci n del agente aglutinante y forma 5 allí una fase sustancialmente fundada. La fabricaci n del cuoi po de molde de acuerdo a la presente invención se lleva a cabo preferiblemente mezclando el * acetato de celulosa con las fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa, respect vamente, en 0 una proporción de masa de aproximadamente 10:90 hasta aproximadamente 90:10, ajustando el contenido de humedad total en por lo menos 3% en masa, referido a la cantidad total del acetato de celulosa contenido en esta mezcla, y comprimiendo dicha mezcla a una temperatura de aproximadamente 220°C hasta 5 280°C y una presión de alrededor de 30 hasta 150 bar. La proporción en masa mencionada anteriormente del acetato de •gPTeelulosa con respecto a las fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, es preferiblemente de alrededor de 15:85 hasta 85:15 y mas preferiblemente de alrededor de 25:75 hasta 60:40. Si esta 5 proporción es menor al límite inferior de 10:90, no habr suficiente acetato de celulosa para mantener suficientemente firme la unión de las fibras de celulosa. Si se sobrepasa el limite superior de aproximadamente 90:10, se perderá en gran fía medida la función reforzante deseada de ias fibras de celulosa. 0 Los materiales iniciales se mezclan preferiblemente a temperatura ambiente y se someten luego a las condiciones del proceso descrito anteriormente. La compresión se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura de aproximadamente 240°C hasta 270°C y una presión de alrededor de 50 hasta 130 bar. La 5 observación de los limites de presión rne cionados de aproximadamente 30 hasta 150 bar es esencial para la invención _t y se puede explicar de la siguiente manera. Una presi n situada por debajo de aproximadamente 30 bar lleva a que el acetato de celulosa no posee un grado suficiente de fluidez y por lo tanto 0 no se distribuye homogéneamente en el cuerpo de molde, mientras que una presi n ubicada por encima de aproximadamente 150 presenta la desventaja de que requeriría un esfuerzo técnico excesivo. Para fundir en forma conveniente el acetato de celulosa se requiere una temperatura mínima de ?20°C durante la operación de moldeado ba o presión» Cuando se sobrepasa el limite superior de 280°C, esto significa que el acetato de J^ celulosa se dañara térmicamente. El acetato de celulosa puede mezclarse en cualquier forma con los correspondientes componentes reforzantes o con otros agentes adicionales,. Básicamente pueden utilizarse todas las formas correspondientes de utilización que se conocen a través de otras especialidades y que han sido probadas. Las formas de empleo apropiadas son, por ejemplo, polvo, material molido o granulado, preferiblemente también fibras con M longitudes y di metros variables, o también pequeñas cintas 0 laminares de acetato do celulosa. También es posible la utilización del agente aglutinante en la forma de estructuras superficiales tales corno laminas o vellones de fibra» Ademas, el aglutinante puede incorporarse tambi n co o fase liquida, soluciones o di persiones» 5 Para llevar a cabo el mezclado de los materiales iniciales mencionados del cuerpo de molde de acuerdo a la ^t invención si ven básicamente todos los métodos conocidos do la ^ fabricación de materiales compuestos. Debido a las propiedades especiales de los componentes del compuesto se prefieren 0 particularmente algunos métodos de mezclado. Por lo tanto, pueden utilizarse los métodos convencionales de la formación de compuestos pol nnépcos, en donde ee utilizan por ejemplo extrusores, cribas, amasadores o laminadores. Puesto que en estos procesos ios componentes compuestos son sometidos a 5 esfuerzos térmicos y mecánicos antes de la operación de conformación, resultan particularmente convenientes los métodos de mezclado en donde ol acetato de celulosa que actúa como agente aglutinante no es sometido a un esfuerzo térmico consi erable. Para la fabricación de piezas de molde o par-a la fabricación de determinados perfiles específicos son especialmente convenientes, por ejemplo, el impregnado con soluciones o dispersiones, o también la unión de los componentes en forma superficial co o lamina y/o vellón de M fibr-a a través de laminación o por medio de métodos tipo O sandwich o de película. Muy conveniente en relación con las propiedades posibles de acuerdo a la presente invención es la adición del acetato de celulosa al correspondiente material reforzante en la forma de polvos o fibras, por ejemplo, a través de métodos de mezclado o de dispersión en estaciones de 5 mezclado de fibras o durante la utilización de uno de los diferentes métodos de elaboración de vellones. Part icularrnente apropiados son la elaboración mec nica de vellones en cardas, la elaboración aerodin mica de vellones y la fabricación hidrodinámica de vellones o la producción de papel, D res ec11varnent e . Según el proceso de mezclado, el material inicial, dependiendo del método de mezcla utilizado, presenta características variables» Por ejemplo, en la formación de materiales compuestos en extrusores o en el proceso de 5 películas ee obtienen productos duros y solados, rstos productos, de ser necesario, pueden granularse para su procesamiento o conformarse directamente en planchas, per-files o piezas acabadas. A trav s del mezclado de fibras o con el método de elaboración de vellones se obtiene, según el método utilizado, esteras poco compactas o solidas, 5 las cuales pueden emplearse eventual mente como tales para propósitos de aislamiento o se utilizan co o material serna acabado para convertirlas en los productos deseados. Ademas de la biodegradabilidad, una característica especialmente fe conveniente de los cuerpos de rnol de de la presente invenci n es 0 el hecho de que contienen principalmente termoplastos y poseen por lo tanto las ventajas de estos últimos, pero al mismo tiempo presentan la terrnoplasticidad sólo ba o determinadas condiciones especiales de procesamiento. Sin embargo, bajo condiciones normales de uso, los productos prácticamente no 5 tienen características terrnoplásticas y presentan por lo tanto una excelente estabilidad térmica. tos materiales compuestos de acuerdo a la presento invención la necesaria capacidad de deforrnabili ad apropiada dur-ante las condiciones específicas de procesamiento» La 0 temperatura de compresión y la presión de compresión de cada composición en particular deben graduarse especialmente dentro de los lima tes señalados anteriormente. Sin embargo, durante ei procesamiento también es relevante la humedad del material. Por consiguiente, el contenido total de humedad del material inicial debe ser- por lo menos de aproximadamente 3% en masa, re erido a la cantidad total del acetato de celulosa utilizado 'en la mezcla inicial. De ser necesario, esta cantidad puede alcanzar aproximadamente el 20% en masa, en donde por io general se han obtenido valores muy convenientes dentro de los limites de aproximadamente 3% hasta 5% en masa. Las fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa por lo general ya poseen el contenido de humedad necesaria para cumplir- dichos requerimientos de contenido de humedad total durante el mezclado. Por ejemplo, el lino bajo Jfc condiciones climáticas normales (de acuerdo a DIN 5Q 0 014/20°C/65% de humedad ambiental ) contiene 8% hasta 10% de agua. El acetato de celulosa, dependiendo del gr-ado do sustitución y las cor-respondientes condiciones climáticas, contiene también cierto contenido de humedad de equilibrio» En forma conveniente se puede obtener un contenido total de humedad deseada a través del condicionamiento de los materiales _ iniciales, preferibleme te en forma ya mezclada, por ejemplo en ' la forma de vellones de fibra, dentro de una cámara climática con ?n nivel apropiado de temperatura y humedad ambiental» Co o alternativa, se puede obtener el contenido deseado de humedad, por ejemplo, de vellones de fibra antes de su compresi n a través del rociado con agua» L os cuerpos de mol de de acuerdo a la i nvenci ón , corno se entenderá fácilmente, pueden emplearse convenientemente en muchas aplicaciones gracias a sus particulares propiedades térmicas y mecánicas. Esto se refiere especialmente a la industria automotriz, corno por ejemplo en forma de revestimientos laterales y revestimien os de puertas, al igual que para el cielo raso, corno material de embalaje, material aislante y piezas de tapicería. Los cuerpos de molde de acuerdo a la invención también son importantes corno materiales serniacabados de cualquier tipo, tales corno telas no tejidas, esteras, planchas y laminas. La invención se describe a continuación por medio de __« los diferentes ejemplos. En dichos ejemplos se hace referencia a las Tablas 1 hasta 3 en relación con las características esenciales de la invención. Ejemplos 1 hasta 10 Se utilizaron las fibras de acetato de celulosa cuyo valor DS y contenido de fibras se indica en la Tabla 1. Las fibras de lino con una longitud do corte de 10 mrn y las fibras de acetato de celulosa con una longitud de corte de 5 rn y una t fineza de 3 dtex fueron convertidas en vellones de fibra con un equipo de elaboración de vellones en húmedo. Se emplean dos tipos de acetato de celulosa, los cuales difieren en su grado de sustitución (DS): DS 2,2 (Ejemplos 1 hasta 5) y DS 2,5 (Ejemplos 6 hasta 10). El contenido de fibras de lino varia desde 15% hasta 85% en peso. Dichos vellones se comprimen en varias capas dentro de una prensa hidráulica, convir iendolos en planchas con un espesor aproximado do 2,5 rnrn. Las condiciones de prensado son 260°C, l rrun y 120 bar. Antes de llevar a cabo el prensado, los vellones fueron acondicionados a un contenido total de humedad de aproximadamente 4% en masa» Las propiedades mecánicas se indican en 1 a Tabla 1» Ejemplos 11 hasta 15 Se utilizaron las fibras de acetato de celulosa cuyo valor- DS y contenido de fibras se indica en ia Tabla 2. Todas las planchas prensadas que se indican en la Tabla 2 p>oseen un contenido de fibras de 50% en masa» Las propiedades mec nicas de ios cuerpos de moldo obtenidos después de este proceso se ?te?m indican también en la Tabla 2 O El Ejemplo 13 corresponde al Ejemplo 8, con la salvedad de que el vellón no es elaborado en un equipo de producción en húmedo, sino en una carda con tambor arrollador (longitud de fibra del lino y del acetato de celulosa: 50 mrn). Los Ejemplos 14 y 15 corresponden al Ejemplo 8, en 5 donde en Lugar de lino se incorpora yute y fibra de pare! (CTMP) . » Ejemplos comparativos 1 y 2 ? Para los propósitos de comparación de la materi prima de acetato de celulosa se prepararon planchas prensadas 0 con Bioceta (acetato de celulosa moldeable por inyección con un elevado contenido de agente ablandador; producido en un eq?Lpo de elaboración de vellones en húmedo; 50% de lino) y polipropileno (que fue elaborado de acuerdo al proceso de películas), en donde se prensa una estructura tipo sandwich con 5 varias capas de vellón de lino y laminas de polipropileno. El contenido de lino es de 50% en masa. Las características v r mecánicas se indican en la T¿*bla 2. Se midió la temperatura Vicat, la cual constituye una medida representativa de la resistencia a la deformación por calor. Ejemplos 16 hasta 18 5 Se utilizaron las fibras de acetato de celulosa cuyo valor DS y contenido de fibras se indica en la Tabla 3. Las planchas prensadas confeccionadas de acetato puro de celulosa (Ejemplo 16) y las planchas prensadas con 50% y 75% en asa de w lino de los Ejemplos 17 y 18 fueron enterradas de acuerdo a la O prueba de enterrado en tierra conforme a la norma DIN 53 933, durante 45 días en tierra húmeda y conservadas a 29°C. La adici n del lino aumenta la perdida en peso» Esto significa que la degradación biológica ocurro de manera mas rápida. Ejemplo 19 5 Los materiales del Ejemplo Comparativo 1 (0A- Bioeeta), del Ejemplo Comparativo 2 (polipropileno) y del Ejemplo 12 (según ia invención) fueron some idos a terrnoanalisis dina ico-mecanico. De acuerdo a este principio de medición, se fija firmemente una muestra en forrna de tiras en 0 uno de sus extremos, mientras que el otro extremo movible se hace oscilar por medio de un motor con una frecuencia de 1 Hz y una amplitud de 30 µrn. Se mide la fuerza necesaria para flexionar dicha muestra y se expresa como tan d. Durante la medición, la muestra se encuentra en una cámara térmica que se 5 callenta a un índice de calentamiento constante de 2°C/m?n» Al ablandarse la muestra se observa un aumento de tan 6. En la ?^Fi ur 1 se ilustran las trayectorias de tan 6 en relación con la temperatura» Esto permite determinar las temperaturas de ablandamiento en °C. Estas temperaturas se indican en la Tabla 4. Se observa que el material de acuerdo a la presente invención tiene la mayor temperatura de ablandamiento, la cual es de 176°C. La abreviación CA para acetato de celulosa se aplica a todas ias tablas.

I?fi AJ. Ni W TABLA 2 (Contenido de Fibras o Material de Relleno, respectivamente: 50% en Masa) oo # TABLA 3 Prueba de enterrado (Modificación porcentual de las propiedades con respecto al valor- inicial del 100%. Matriz: acetato de celulosa con DS : 2,5. Duración de enterrado: 45 días) 0 TABLA 4 Medición DMTA » 0 > Observación Las diferentes propiedades fueron determinadas de acuer-do a las siguientes normas DIN: i k Resistencia a ia tracción» DIN 53 455 Modulo de elasticidad de tracción» DIN 53 4 7 Resistencia a la flexión: DIN 53 452 Modulo de elasticidad de flexión: DIN 53 457 Alargamiento de Rotura: DIN 53 455 Tenacidad a la percusión: DIN 53 453

Claims (5)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un cuerpo de rnol de hecho de material compuesto a base de acetato de celulosa corno agente aglutinante y fibras naturales y reforzantes de celulasa o fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, caracterizado en que el acetato de celulosa tiene un grado de sustituci n (DS) de aproximadamente 1,2 hasta 2,7, y el cuer-po de molde ene una temperatura Vicat de por lo menos apro imadamente IdO^C, siendo la proporción en masa del acetato de celulosa con respecto a las fibras naturales de celulasa o ias fibras naturales que contienen celulosa de aproximadamente 10:90 hasta 90:10.

2.- Un cuerpo de rnol de de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado en que el grado de sustitución (OS) del acetato de celulosa se ubica entre aproximadamente 1,8 y 2,6 y pre eriblemente entre alrededor de 2,1 y 2,5»

3.- Un cuerpo de molde de acuerdo a la reivi dicación 1 o 2, caracteri ado en que la proporción en masa del acetato de celulosa con respecto a las fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, es de aproximadamente 15:85 hasta 85:15 y preferiblemente de alr-ededor de 25:75 hasta 60:40.

4.- Un cuerpo de molde do acuerdo a por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la temperatura Vicat es de por lo menos 170°C y preferiblemente Me de L80°C hasta 200°C„ 5„- Un cuerpo de molde de acuerdo a por lo menos una de ias reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el grado de polimerización (DP) del acetato de celulosa se ubica entre aproximadamente 140 y 270 y preferiblemente entre alrededor de 180 y 250. 6.- Un cuerpo de molde de acuerdo a por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que las fk fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa tienen una longitud promedio de fibra de aproximadamente 0,2 m hasta 100 mm, preferiblemente de alrededor (je 3rnrn hasta 30 mrn, y un di me ro transversal promedio de aproximadamente 8 µrn hasta 100 µ y preferiblemente de alrededor de 10 µm hasta 30 µrn.. 7.- Un cuerpo de molde de acuerdo a por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que las Jk fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa e'-.tan presentes en la forma de fibras de capoc, sisal, yute, lino, coco, quena f, abacá, moral, cáñamo, ramio y/o fibras de algod n» 8.- Un cuerpo de molde de acuerdo a por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que contiene adi cíonal ente materiales minerales» 9„- Un cuerpo de molde de acuerdo a la reivindicación 8, caí act erizado en que el material mineral, es carbonato de calcio, sulfato de calcio, dióxido de silicio y/o silicato de 4•-aluminio. 10.- Un cuerpo de molde de acuerdo a la reivindicación 8 o 9, caracterizado en que el material mineral está presente en una cantidad de aproximadamente 5% hasta 50% 5 en asa, y especialmente 10% hasta 20% en masa. 11.- Un cuer-po de molde de acuerdo a por lo menos una de ias r-ei vindicaciones anteriores, caracterizado en que contiene agentes colorantes. jhfr 12.- Un cuerpo de molde de acuerdo a la 0 reivindicación 11, caracterizado en que el agente colorante es un pigmento, y es preferiblemente un pigmento blanco. 13»- Un cuerpo de molde acuerdo a la reivindicación 11 o 12, caracterizado en que los colorantes est n contenidos en dicho cuerpo de molde en una cantidad de aproximadamente 0,2% hasta 1% en masa. 14»- Un método para la fabricaci n del cuerpo de ^ molde de acuerdo a una de las rei indicaciones 1 hasta 13, caracterizado en que el acetato de celulosa se mezcla con las fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, en una proporción de masa de aproximadamente 10:90 hasta 90:10, pre eriblemente desde alrededor de i 5:85 hasta 85:15, y el contenido total de humedad se ajusta en por lo menos aproximadamente 3% en masa con r-especto a la cantidad total del acetato de celulosa en esta mezcla, y d cha mezcla se comprime por prensado a una temperatura de aproximadamente 220°C hasta 280°C y a una 3/, 4 ',pr'esion de alrededor de 30 hasta 150 bar» 1

5..- Un método de acuerdo a la reivindicación 14, caracterizado en que los componentes iniciales se mezclan a teinper-at ura arnL> i ent e » 5 16»- Un método de acuerdo a la reivindicaci n 14 o 15, caracterizado en que el prensado se lleva a cabo a una temperatura de ap oximadamente 240°C hasta 270°C y a una presión de alrededor de 50 hasta 130 bar. JHk 17.- Utilización del cuerpo de mol e de acuerdo a por 0 lo menos una de las reivindicaciones 1 hasta 13 corno pieza interna del automóvil, especialmente corno cielo raso de techo y corno reves imiento lateral, material aislante o pieza de tapicería. á RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describen cuerpos de molde hechos de un material 5 compuesto a base de acetato de celulosa corno aglut inante y fibras naturales y reforzantes de celulosa o fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente» Se caracterizan on que el acetato de celulosa presenta un grado de sustitución (ÜS) de iflk aproximadamente 1,2 haeta 2,7 y el cuerpo de molde posoe una O temperatura Vi cat de por lo menos unos 160°C, y la proporción de masa del acetato de celulosa con respecto a las fibras naturales de celulosa o fibras naturales que contienen celulosa, respectivamente, es de aproximadamente 10:90 hasta 90:10. La fabp cación de estos cuerpos de molde se lleva a cabo 5 mezclando el acetato de celulosa con las fibras naturales de celulosa o las fibras naturales que contienen celulosa, i r-espectivament e, en una proporción de masa de aproximadamente 90:10 hasta 10:90, preferiblemente de 15:85 hasta 85:15, ajustando el contenido de humedad total a por io menos 0 aproximadamente 3% en masa con respecto a ia cantidad total del acetato de celulosa contenida en esta mezcla, la cual es comprimida a una temperatura aproximada de 220 hasta 280°C y una presión desde alrededor de 30 hasta 150 bar. Los cuerpos de molde de acuerdo a la presente invención se pueden utilizar de 5 manera conveniente corno pieza interna del automóvil, especialmente co o cielo r-aso y revestimiento lateral, y como 'material de embalaje, material aislante o componentes de tapi cena. cg *?ooh* * 0 P96/1055F *