Materiales compuestos reforzados con fibra y procedimientos para su preparación.

Un material compuesto que comprende:

al menos una capa de sustrato;

y

al menos una esterilla fibrosa, en donde la esterilla fibrosa incluye fibras en un ligante curado fabricado a partir de una composición ligante que comprende un hidrato de carbono y una amino-amida, en donde la amino-amida se forma a partir de una reacción de una amina y un anhídrido de ácido.

Materiales compuestos reforzados con fibra y procedimientos para su preparación Referencias cruzadas a solicitudes relacionadas

Antecedentes de la invención

La madera es un elemento básico de los materiales de construcción y del mobiliario. Además de sólidos de madera, los materiales compuestos que incluyen madera tienen usos muy conocidos en la fabricación de casas y otros edificios, así como mobiliario, ebanistería y otros artículos. Dada la variedad y el volumen de los usos a los que se destina la madera y los materiales basados en madera, es inevitable darse cuenta de los inconvenientes con estos materiales.

En mobiliario y materiales de construcción, cada vez es más común el uso de materiales compuestos de madera en lugar de la madera maciza debido a su reducido coste, peso más ligero y más fácil trabajabilidad. Estos materiales compuestos de madera incluyen tableros de virutas orientadas (OSB) , tablero de partículas, madera aglomerada y tableros de fibras de madera de densidad media (MDF) , entre otros. Aunque estos materiales son generalmente buenos sustitutos de la madera maciza en el mobiliario y en los materiales de construcción, pueden surgir problemas con el tiempo que afecten a la calidad del producto final.

Por ejemplo, los materiales compuestos de madera suelen tener una inferior estabilidad dimensional en comparación con la madera maciza y otros materiales de construcción no celulósicos. Con el tiempo, un panel, una superficie o una viga fabricada a partir de estos materiales puede combarse o deformarse a un ritmo más rápido que la madera maciza. Esto puede crear varios problemas al artículo fabricado con estos materiales, incluidos la disminución de la calidad estética, la pérdida de la integridad estructural y la mayor vulnerabilidad del artículo a la humedad y a otros peligros ambientales, entre otros problemas.

Una solución al problema de la estabilidad dimensional es utilizar piezas del material más grandes y más robustas que permanezcan dimensionalmente estables durante períodos de tiempo más largos. Sin embargo, las piezas del material más grandes dan como resultado un aumento de los costes, del volumen y del peso del producto final.

Preocupaciones similares surgen al aumentar el uso de la madera maciza. Por ello, hay una necesidad de mejorar la estabilidad dimensional y otras propiedades de los materiales compuestos celulósicos (p. ej., los materiales compuestos de madera) sin aumentar significativamente el coste, el peso o el volumen de estos materiales. Se abordan estos y otros problemas.

Breve sumario de la invención

Se describen materiales compuestos que combinan materiales celulósicos tales como madera y materiales compuestos de madera con una o más esterillas fibrosas que mejoran las características físicas del material compuesto sin aumentar sustancialmente el coste, el peso o el volumen del material. Las esterillas fibrosas pueden estar fabricadas a partir de fibras que están unidas entre sí por una composición ligante exenta de formaldehído. Las fibras en las esterillas ayudan a proporcionar un aumento de la estabilidad dimensional y mecánica, un aumento de la resistencia y un peso reducido al material compuesto final. Estos materiales compuestos finales pueden incluir materiales de madera de ingeniería (EW) que tienen propiedades equivalentes o superiores a la madera maciza a un coste significativamente reducido.

Las realizaciones de la invención incluyen materiales compuestos que tienen al menos una capa de sustrato y al menos una esterilla fibrosa. La esterilla fibrosa puede incluir fibras en un ligante curado fabricado a partir de una composición ligante que incluye un hidrato de carbono y una amino-amida. La amino-amida puede formarse a partir de una reacción de una amina y un anhídrido de ácido.

Las realizaciones de la invención incluyen además materiales compuestos que tienen un sustrato que contiene un material celulósico. Los materiales compuestos incluyen además una esterilla de fibra de vidrio no tejida que se pone en contacto con al menos una superficie del sustrato. La esterilla de fibra de vidrio no tejida puede incluir fibras de 45 vidrio unidas entre sí en un material ligante completamente curado fabricado a partir de una composición ligante curable en la etapa "B" que incluye dextrosa y una amino-amida. La amino-amida puede ser un producto de reacción de 1, 6-hexametilendiamina y anhídrido maleico.

Las realizaciones de la invención incluyen además materiales compuestos parcialmente curados que tienen al menos una capa de sustrato y al menos una esterilla fibrosa parcialmente curada. Las esterillas fibrosas 50 parcialmente curadas pueden incluir fibras en un ligante curable en la etapa "B", parcialmente curado, fabricado a partir de una composición ligante que comprende un hidrato de carbono y una amino-amida, en donde la aminoamida se forma a partir de una reacción de una amina y un anhídrido de ácido. En algunas realizaciones, la capa (o capas) de sustrato también pueden estar en un estado parcialmente curado.

Las realizaciones de la invención también pueden incluir procedimientos de fabricación de un material compuesto. 55 Los procedimientos pueden incluir las etapas de proporcionar una primera capa de sustrato y poner en contacto la

primera capa de sustrato con una esterilla fibrosa que incluye fibras en un ligante de etapa "B" parcialmente curado, fabricado a partir de una composición ligante que incluye un hidrato de carbono y una amino-amida. La amino-amida puede formarse a partir de una reacción de una amina y un anhídrido de ácido. La esterilla fibrosa en contacto con la primera capa de sustrato puede ser curada para fabricar un ligante completamente curado.

Realizaciones y características adicionales se expondrán en parte en la descripción que sigue, y en parte llegarán a ser evidentes para los expertos en la técnica tras el examen de la memoria descriptiva o pueden ser aprendidos mediante la práctica de la invención. Las características y ventajas de la invención se pueden hacer realidad y alcanzar por medio de los instrumentos, combinaciones y procedimientos descritos en la memoria descriptiva.

Descripción detallada de la invención Se describen materiales compuestos que combinan las propiedades físicas y estéticas de los materiales celulósicos tradicionales, como la madera, con los materiales compuestos de esterilla de fibra. Esta combinación da a los materiales características mejoradas tales como aumento de la estabilidad dimensional y mecánica, aumento de la resistencia, peso reducido y una mejor trabajabilidad, entre otras características. Por ejemplo, los materiales de construcción celulósicos convencionales tales como tablero de partículas, tableros de virutas orientadas (OSB) y tableros de fibras de madera de densidad media (MDF) a menudo se deforman y/o se comban con el tiempo. Cuando los materiales compuestos de esterilla de fibra se combinan con estos materiales para producir los presentes materiales compuestos, la fibra y el ligante reducen significativamente el ritmo de deformación y combado. También pueden fortalecer a los materiales y reducir su vulnerabilidad a la humedad, al calor y a la luz solar, entre otros factores ambientales potencialmente dañinos.

Los presentes materiales compuestos pueden incluir la combinación de una capa de sustrato y una capa de esterilla de fibra. La capa de sustrato puede estar fabricada a partir de un solo material (p. ej., un material celulósico tal como la madera) o una combinación de materiales que pueden hacer que la capa de sustrato sea una capa de material compuesto. Ejemplos de materiales que pueden ser utilizados en la capa de sustrato pueden incluir materiales de madera, papel, corcho, materiales vegetales, materiales de origen animal, cartones, placas de minerales y/o panales.

Ejemplos de materiales de madera pueden incluir materiales de madera en forma de placa y/o en forma de filamentos fabricados mezclando las diferentes formas de partículas de madera con agentes ligantes naturales y/o sintéticos durante un prensado en caliente. Los materiales de madera también pueden incluir madera contrachapada, madera laminada, material de astillas de madera, madera aglomerada, tablero de partículas, tablero de virutas orientadas (OSB) , material de fibra de madera, tablero de fibra de madera porosos, tablero de fibra de madera de difusión abierta, tableros de fibra de madera de alta densidad (HDF) (p. ej., dura) , y tablero de fibra de madera de densidad media (MDF) , entre otros tipos de materiales de madera. Los materiales de madera podrán incluir además Arboform®, un material termoplásticamente trabajable de lignina y otros componentes de la madera.... [Seguir leyendo]

1. Un material compuesto que comprende:

al menos una capa de sustrato; y al menos una esterilla fibrosa, en donde la esterilla fibrosa incluye fibras en un ligante curado fabricado a 5 partir de una composición ligante que comprende un hidrato de carbono y una amino-amida, en donde la amino-amida se forma a partir de una reacción de una amina y un anhídrido de ácido.

2. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde la capa de sustrato comprende uno o más materiales celulósicos.

3. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde la capa de sustrato comprende un material compuesto 10 celulósico de un material celulósico y un ligante celulósico.

4. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde la capa de sustrato comprende madera, papel, corcho, cartón, placas de minerales o panales.

5. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde la capa de sustrato se selecciona del grupo que consiste en madera contrachapada, madera laminada, material de astillas de madera, madera aglomerada, tablero de fibras

orientadas, material de fibras de madera, tablero de fibra de madera porosos, tablero de madera de difusión abierta, tablero de fibras de madera de alta densidad y tablero de fibra de madera de densidad media.

6. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde la esterilla fibrosa comprende fibras no tejidas.

7. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde las fibras en la esterilla fibrosa comprenden fibras

inorgánicas, fibras orgánicas, fibras naturales, fibras sintéticas, fibras cerámicas, fibras de vidrio, fibras minerales, 20 fibras de carbono o fibras de plásticos.

8. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde el hidrato de carbono comprende un azúcar reductor.

9. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde el hidrato de carbono comprende dextrosa.

10. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde la amino-amida se forma a partir de la reacción de 1, 6hexametilendiamina y anhídrido maleico.

11. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde el ligante curado se forma a partir de un material compuesto curable de etapa "B" de las fibras y la composición ligante, en donde el material compuesto curable de etapa "B" se aplica al sustrato antes de que el ligante esté completamente curado.

12. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde el material compuesto comprende una pluralidad de los sustratos.

13. El material compuesto de la reivindicación 12, en donde el material compuesto comprende una esterilla fibrosa colocada entre una primera capa de sustrato y una segunda capa de sustrato, en donde la esterilla fibrosa se adhiere tanto a la primera como a la segunda capa de sustrato.

14. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde el material compuesto comprende una pluralidad de las esterillas fibrosas.

15. El material compuesto de la reivindicación 1, en donde el material compuesto comprende madera de ingeniería.

16. Un material compuesto parcialmente curado que comprende:

al menos una capa de sustrato; y al menos una esterilla fibrosa parcialmente curada, en donde la esterilla fibrosa incluye fibras de un ligante curable de etapa "B" parcialmente curado fabricado a partir de una composición ligante que comprende un 40 hidrato de carbono y una amino-amida, en donde la amino-amida se forma a partir de una reacción de una amina y un anhídrido de ácido.

17. El material compuesto parcialmente curado de la reivindicación 16, en donde al menos un sustrato está también en un estado parcialmente curado.

18. Un procedimiento de fabricación de un material compuesto, comprendiendo el procedimiento:

proporcionar una primera capa de sustrato; poner en contacto la primera capa de sustrato con una esterilla fibrosa que comprende fibras en un ligante 8

de etapa "B" parcialmente curado fabricado a partir de una composición ligante que comprende un hidrato de carbono y una amino-amida, en donde la amino-amida se forma a partir de una reacción de una amina y un anhídrido de ácido; y curar la esterilla fibrosa en contacto con la primera capa de sustrato para preparar un ligante 5 completamente curado.

19. El procedimiento de la reivindicación 18, en donde la primera capa de sustrato se selecciona del grupo que consiste en madera contrachapada, madera laminada, material de astillas de madera, madera aglomerada, tablero de fibras orientadas, material de fibras de madera, tablero de fibras de madera porosos, tablero de madera de difusión abierta, tablero de fibras de madera de alta densidad y tablero de fibras de madera de densidad media.

20. El procedimiento de la reivindicación 18, en donde la esterilla fibrosa se fabrica mediante:

desaguando una suspensión acuosa de las fibras para formar una esterilla fibrosa no tejida;

aplicando la composición ligante a la esterilla fibrosa no tejida para preparar una esterilla fibrosa no curada; y calentando de la esterilla fibrosa no curada para curar parcialmente la composición ligante en el ligante de 15 etapa "B".

21. El procedimiento de la reivindicación 18, en donde la esterilla fibrosa se fabrica:

proporcionando una esterilla de base que comprende las fibras en un ligante completamente curado; y añadiendo la composición ligante a la esterilla de base para fabricar la esterilla fibrosa, en donde la combinación del ligante completamente curado y la composición ligante forman el ligante de etapa "B" en la 20 esterilla fibrosa.

22. El procedimiento de la reivindicación 21, en donde el ligante completamente curado en la esterilla de base comprende un ligante estándar que es diferente de la composición ligante usada para preparar la esterilla fibrosa.

23. El procedimiento de la reivindicación 18, en donde el curado de la esterilla fibrosa en contacto con la primera capa de sustrato comprende aplicar calor y presión a la esterilla fibrosa.

24. El procedimiento de la reivindicación 18, en donde la primera capa de sustrato está en un estado parcialmente curado antes de la puesta en contacto de la primera capa de sustrato con una esterilla fibrosa.

25. El procedimiento de la reivindicación 24, en donde la primera capa de sustrato parcialmente curada es curada completamente durante el curado de la esterilla fibrosa.

26. El procedimiento de la reivindicación 18, en donde el procedimiento comprende además:

antes de curar la esterilla fibrosa, poner en contacto con la esterilla fibrosa con una segunda capa de sustrato, en donde la segunda capa de sustrato pone en contacto una superficie de la esterilla fibrosa que está enfrente de una superficie en contacto con la primera capa de sustrato.