MÉTODO PARA FABRICAR MATERIALES COMPUESTOS COLOREADOS Y FOTOESTABILIZADOS DE DE MADERA-POLÍMERO PARA ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

Método para fabricar un material compuesto coloreado de madera-polímero,

fotoestabilizado, que comprende: (A) un componente a base de celulosa y/o lignina (B) una fase polimérica que comprende una cantidad importante de un polímero que contiene cloruro de vinilo, y (C) uno o más agentes colorantes distintos de un pigmento o colorante negro, (D) negro de humo en negro de humo en un porcentaje en peso (C)/(D) de 2,5:1 a 10:1, que se caracteriza por que el material compuesto se cepilla hasta que 0,1-0,4 mm del material compuesto desaparece y donde la variación en el índice de color δE, medida conforme al estándar ISO 7724 es inferior a 6,5

La presente invención se refiere a un método para fabricar un material compuesto coloreado, fotoestabilizado, a base de polímero y madera, útil para fabricar elementos estructurales, en particular para ser utilizado en ventanas y puertas de la arquitectura residencial, industrial y comercial. Esta invención se refiere también a los procesos para fabricar elementos estructurales a partir del mismo.

Fundamento de la invención 5

Los compuestos de madera, madera-polímero y los componentes metálicos se utilizan frecuentemente en la creación de elementos estructurales, por ejemplo, en la fabricación convencional de ventanas y puertas. En general, las ventanas de las casas se fabrican a partir de derivados de madera fresados que se montan con los cristales para formar los marcos o la estructura doble que cuelga. Las ventanas de madera que son estructuralmente sólidas, útiles y se adaptan bien para ser utilizadas en muchas instalaciones residenciales, se pueden deteriorar en ciertas circunstancias, 10 en determinadas condiciones ambientales. Las ventanas de madera requieren pintura y otros mantenimientos periódicos. Las ventanas de madera sufren además de los problemas de su precio en relación a la disponibilidad de madera de calidad adecuada para la construcción y la arquitectura. Las maderas claras son cada vez más escasas y por tanto más caras a medida que aumenta la demanda. Los componentes metálicos se combinan frecuentemente con el vidrio y dan lugar a ventanas correderas individuales. Sin embargo, las ventanas metálicas sufren normalmente una 15 pérdida de energía importante durante el periodo de invierno.

En varias zonas del mundo, existen tipos de madera realmente apreciados y utilizados para la construcción de edificios o partes de edificios expuestos a la humedad ambiental, a precipitaciones y a variaciones climáticas de todo tipo, es decir a los efectos de la radiación solar. Una protección duradera frente a estos importantes factores de deterioro de la madera de origen natural es un objetivo económico de primer nivel. En particular, el coste del 20 mantenimiento y/o restauración de los compuestos a base de madera natural o de madera-polímero es básicamente un coste de mano de obra, y por lo tanto es importante que el mantenimiento se pueda realizar en periodos de tiempo espaciados lo más largos posible. Por lo tanto existe una necesidad urgente de hallar un proceso para fabricar materiales compuestos de madera-polímero, que permita un resultado duradero para que el periodo de mantenimiento solamente se deba repetir a intervalos de tiempo muy espaciados. 25

Los materiales termoplásticos extruidos se han utilizado en la fabricación de ventanas y puertas. Los polímeros termoplásticos rellenados y no rellenados han sido extruidos en cierres, precintos, molduras, revestimientos útiles y en otros tipos de componentes para la construcción de ventanas. Los materiales termoplásticos como el cloruro de polivinilo se han combinado con elementos de la madera para fabricar ventanas, por ejemplo, en forma de revestimientos o envolventes plásticos sobre elementos de madera u otros elementos estructurales. En general, la 30 tecnología de revestimiento o plaqueado utilizada para fabricar ventanas implica extruir un fino revestimiento o envoltura de cloruro de polivinilo rodeando un elemento estructural de madera. El cloruro de polivinilo se ha combinado también con madera para crear materiales compuestos extruidos. Sin embargo, dichos materiales compuestos no siempre se pueden utilizar con éxito en la forma de un elemento estructural para la sustitución directa de la madera. Los materiales compuestos corrientes a base de poliméricos termoplásticos y madera no suelen ser capaces de tener unas 35 propiedades térmicas y estructurales similares a las de la madera. Una vez extruidos, estos materiales no tienen un módulo, una fuerza compresiva y un coeficiente de expansión térmica suficientes para igualar a la madera y reemplazarla. Además, muchos compuestos extruidos deben ser molidos después e la extrusión para conseguir una forma final útil. Con frecuencia se han empleado cloruro de polivinilo, poliestireno y polietileno en dichos productos. La EP-B-1.100.675 describe (tabla II) un material compuesto para la construcción a base de un polímero espumado, 40 fabricado a partir de un compuesto de PVC rígido, harina de madera dura o noble, un modificador acrílico, un agente productor de gas químico y un 0,1% en peso de negro de humo.

Además de los problemas anteriormente mencionados, existe una tendencia cada día mayor en la estética de la arquitectura moderna para utilizar elementos estructurales coloreados que tengan el aspecto de la madera junto con una gran variedad de colores diferentes. Si estos elementos estructurales coloreados se utilizan al exterior, este 45 requisito arquitectónico confiere unas limitaciones adicionales al diseño, fabricación y mantenimiento de los materiales compuestos a base de madera-polímero en lo que se refiere a la estabilidad del color en distintas condiciones ambientales y de envejecimiento, es decir debido a la influencia de la radiación ultravioleta de la luz solar y/o a la influencia de la luz visible, y en términos de la posible migración de agentes colorantes en todos los materiales compuestos coloreados de madera-polímero. En particular, el color de los materiales compuestos coloreados de 50 madera-polímero tiende generalmente a ser más claro o a perder intensidad tras la exposición a la radiación ultravioleta de la luz del sol y/o a la luz visible durante un cierto periodo de tiempo. Este fenómeno puede depender de la clase de agentes colorantes que se incorporan al material compuesto de madera-polímero, pero en unas condiciones ambientales muy extremas puede dar lugar a una pérdida completa de intensidad, blanqueamiento o decoloración del material compuesto coloreado, de madera-polímero, al cabo de algún tiempo. La cinética de este fenómeno puede 55 depender también de otros parámetros como la humedad, la temperatura y el método de incorporación del agente

colorante(s) a los materiales compuestos. En todos los casos, el resultado final de este fenómeno de blanqueamiento o aclaración resulta inaceptable desde el punto de vista comercial.

La WO 2005/097444 revela un material compuesto a base de un polímero fibroso que incluye un componente fibroso orgánico en forma de partículas dispersadas en un componente polimérico en la forma de una matriz, de manera que dichas partículas fibrosas se colorean por medio de un material colorante que se impregna en ellas. La 5 impregnación con el material colorante puede ser hasta una profundidad de al menos 5 µm por debajo de la superficie de partículas fibrosas, habitualmente 5-10 µm, a menos que cada una de las partículas fibrosas sea tan pequeña que se impregnen y saturen de material colorante. Dicha profundidad adecuada de penetración del material colorante en las partículas fibrosas se consigue utilizando una técnica de pulverizado líquido con una proporción de masa del componente fibroso respecto al material colorante (sobre una base seca) entre 200/1 y 30/1. La proporción de masa de 10 componente fibroso/masa de componente polimérico oscila entre 1/9 y 4/1. La WO 2005/097444 también demuestra que al extruir una pre-mezcla de dichas partículas fibrosas coloreadas (tamaño de partícula entre 0,25 mm y 6 mm) y cloruro de polivinilo con un tamaño de partícula de 1-3 µm junto con un inhibidor usual de rayos ultravioleta y otros aditivos (lubricante, sustancias químicas que incrementan la extrusión, antioxidantes, y modificadores de impacto; cantidades no especificadas) se obtenía un material compuesto que retenía su aspecto coloreado durante largos 15 periodos de tiempo, a pesar de encontrarse sometido a la luz solar y a unas condiciones ambientales extremas o un entorno como el agua.

Sin embargo, el experto sabe que cuando se utiliza cloruro de polivinilo amorfo como componente polimérico en dicho material compuesto, la incorporación de aditivos tiende a reducir propiedades como la rigidez o la resistencia al impacto por debajo de un nivel aceptable. También se sabe que el cloruro de polivinilo finamente dividido (por ejemplo, 20 con un tamaño de partícula de 1-3 µm) es caro de fabricar, y a consecuencia de ello aumenta de forma significativa el coste de producción del material compuesto de madera definitivo. Es decir, la técnica de pulverización líquida utilizada para la impregnación del material colorante da lugar a un aumento del contenido en humedad del componente fibroso, y por lo tanto requiere una etapa adicional de secado para evitar problemas durante la extrusión.... [Seguir leyendo]

1. Método para fabricar un material compuesto coloreado de madera-polímero, fotoestabilizado, que comprende:

(A) un componente a base de celulosa y/o lignina

(B) una fase polimérica que comprende una cantidad importante de un polímero que contiene cloruro de vinilo, y 5

(C) uno o más agentes colorantes distintos de un pigmento o colorante negro,

(D) negro de humo en negro de humo en un porcentaje en peso (C)/(D) de 2,5:1 a 10:1, que se caracteriza por que el material compuesto se cepilla hasta que 0,1-0,4 mm del material compuesto desaparece y donde la variación en el índice de color δE, medida conforme al estándar ISO 7724 es inferior a 6,5.

2. Un método conforme a la reivindicación 1, donde la cantidad de uno o más agentes colorantes (C) oscila entre el 10 0,1% y el 5% en peso del material compuesto coloreado de madera-polímero, fotoestabilizado.

3. Un método conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, donde la cantidad de negro de humo (D) oscila entre 0,3 y 1,5% en peso del material compuesto coloreado de madera-polímero, fotoestabilizado.

4. Un método conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicho componente de la fase polimérica (B) en dicho material compuesto se encuentra en forma de partículas con una polidispersidad del tamaño de partícula de 1 a 15 1,2.

5. Un método conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde dicho componente a base de celulosa y/o lignina (A) en dicho material compuesto está en forma de fibras de madera con una proporción dimensional de 1 a 1,5

6. Un método conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que además comprende uno o más plastificantes líquidos (E) para el componente de la fase polimérica (B) 20

7. Un método conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde uno o más agentes colorantes (C) absorben la luz a una longitud de onda inferior a 625 nm.