Procedimiento de fabricación de un material de aislamiento térmico de espuma utilizando papel y fécula.

Un procedimiento de fabricación de un material de aislamiento térmico de espuma que utiliza papel yfécula,

el procedimiento que comprende:

el suministro de polvo de papel, fécula, y polipropileno como componente principal del material deaislamiento con:

el ajuste de la cantidad en peso de la fécula para que sea superior a la del polvo de papel,el ajuste de la relación ponderal del polipropileno para que no sea superior al 50% en peso delcomponente principal, y

el ajuste de la velocidad del flujo de fusión del polipropileno para que esté entre 1 y 15 g/10 min;

la adición de agua al componente principal para formar una mezcla húmeda; y

la espumación de la mezcla húmeda

Procedimiento de fabricación de un material de aislamiento térmico de espuma utilizando papel y fécula

En el presente documento se describen de forma general espumas degradables, con descripciones particulares de espumas, que están compuestas de féculas y polímeros, con características degradables en el entorno natural.

Los materiales de espuma poliméricos tienen unas buenas propiedades de aislamiento térmico y son útiles en diversas aplicaciones. Habitualmente se usan como materiales de construcción, de empaquetamiento, de protección, o de revestimiento. No obstante, los materiales de espuma poliméricos generan grandes volúmenes después de descartarlos, incrementando así el volumen de los vertederos. Además, los materiales de espuma poliméricos convencionales no son biodegradables o experimentan procesos de degradación lentos en entornos naturales, y por consiguiente pueden permanecer en el suelo durante un largo período de tiempo cuando se depositan bajo tierra. Cuando se incineran materiales de espuma poliméricos convencionales como alternativa al depósito en vertederos, los materiales de espuma poliméricos generan un calor o una entalpía elevados, a menudo causando de esta forma el daño de los incineradores. En particular, el hollín y los gases tóxicos generados a partir del polímero en el momento de la incineración o del fuego tienen que eliminarse adecuadamente, puesto que de lo contrario plantearían problemas peligrosos de salubridad. Por tanto, se han realizado diversos esfuerzos en el desarrollo de espumas que sean biodegradables y térmicamente resistentes, y se han seguido desarrollando durante los últimos años.

Aspectos de formas de realización de la presente invención se refieren a un material de espuma que sea respetuoso con el medio ambiente después de descartarlo, ya sea en forma de residuos para vertederos o incineración, y en procedimientos de producción de los mismos. El material de espuma es biodegradable e incluye una mezcla de fécula, polvo de papel, y resina biodegradable. Los procedimientos de producción del material se pueden realizar a presión de vapor para producir las características de espumación a gran escala comercial y de una manera eficiente.

En una forma de realización, el procedimiento de fabricación para la producción de los materiales de espuma incluye la espumación de un compuesto de espuma a presión de vapor. El compuesto de espuma se mezcla, se calienta en un extrusor, y se extrude a través de un troquel para formar un material de espuma. El compuesto de espuma puede estar constituido de polvo de papel, como polvo de madera, fécula, hojas de té molidas, y una resina polimérica. Se puede usar agua para producir una presión de vapor adecuada y/o cambiar la viscosidad del compuesto de espuma.

En una forma de realización, el procedimiento incluye el suministro de polvo de papel, fécula, y polipropileno como componente principal (o un compuesto de espuma) del material de aislamiento térmico ajustando la cantidad en peso de la fécula para que sea superior a la del polvo de papel, ajustando la relación ponderal del polipropileno para que no sea superior al 50 por ciento en peso (%) del componente principal, y ajustando la velocidad del flujo de fusión del polipropileno entre 1 y 15 g/10 min; añadiendo agua al componente principal para formar una mezcla húmeda y espumando la mezcla húmeda para proporcionar un material de aislamiento térmico de espuma. En otra forma de realización, se pueden añadir fibras vegetales para formar los materiales de aislamiento térmico de espuma. Las fibras vegetales se pueden seleccionar del grupo constituido por la madera, el tronco o el núcleo de la fruta de la caña de azúcar, el tallo del arroz, el tronco de la cebada, o sus combinaciones. Cada hebra de las fibras vegetales puede tener una longitud media entre 50 y 300 µm y un grosor medio entre 10 y 30 µm.

En una forma de realización, los materiales anteriores se extruden a través de un extrusor. El extrusor puede tener diferentes formas o tipos de troqueles para producir un bloque de material de espuma o un bloque de material de espuma con hebras embebidas en él.

En una forma de realización, la relación ponderal del polvo de papel y la fécula está entre 1:4 y 2:3. En otra forma de realización, la relación ponderal del polipropileno está entre el 40% en peso y el 50% del peso del componente principal. El componente de fécula puede ser fécula de maíz. La velocidad del flujo de fusión del polipropileno se puede ajustar entre 3 y 13 g/10 min. El polvo de papel puede tener un tamaño máximo de partícula no superior a 0, 3 mm.

En una forma de realización, el material de aislamiento térmico de espuma producido tiene una conductividad térmica no superior a 0, 035 W/m-K, y una densidad no superior a 0, 07 g/cm³.

Según otra forma de realización más de la presente invención, el procedimiento de fabricación del material de aislamiento térmico de espuma incluye la transformación de materia prima de papel en polvo de papel; la formación de una mezcla de bolitas de papel mezclando el polvo de papel con fécula y el ajuste de la cantidad en peso de fécula para que sea superior a la del polvo de papel; la introducción de la mezcla de bolitas de papel y polipropileno en un extrusor; el ajuste de la relación ponderal del polipropileno para que no sea superior al 50 por ciento en peso (%) de la combinación de la mezcla de bolitas de papel y el polipropileno, y el ajuste de la velocidad del flujo de fusión del polipropileno entre 1 y 15 g/10 min; y la adición de agua a la combinación de la mezcla de bolitas de papel y el polipropileno para formar una mezcla húmeda y la espumación de la mezcla húmeda para proporcionar un material de aislamiento térmico de espuma. En una forma de realización, el polvo de papel tiene un tamaño máximo de partícula no superior a 0, 3 mm.

En una forma de realización, la etapa de formación de la mezcla de bolitas de papel incluye la mezcla del polvo de papel con la fécula para formar un polvo mezclado; la adición de una disolución de alcohol polivinílico al polvo mezclado y la formación en mojado del polvo mezclado con el alcohol polivinílico para formar bolitas en mojado; y el secado de las bolitas formadas en mojado para formar la mezcla de bolitas de papel.

La Figura 1 es una representación esquemática de un bloque del material de espuma según una forma de realización de la presente invención;

La Figura 2 es una representación esquemática de un bloque del material de espuma con hebras de espuma según otra forma de realización de la presente invención; y

La Figura 3 es una representación esquemática de un proceso de producción del material de espuma según una forma de realización de la presente invención.

En la siguiente descripción detallada sólo se muestran y se describen ciertas formas de realización de ejemplo de la presente invención, a modo de ilustración. Los expertos en la materia reconocerán que la invención se puede concretar de muchas formas diferentes y no se debe interpretar que está limitada a las formas de realización expuestas en el presente documento. Los números de referencia designan elementos presentes a lo largo de toda la memoria descriptiva.

A continuación se describen con detalle materiales de espuma biodegradables y procedimientos para la producción de los mismos. Un material de espuma biodegradable según una forma de realización de la presente invención contiene polvo de papel, fécula, y una resina biodegradable como componente principal o una porción importante del material de espuma (o compuesto de espuma) . Las características de conductividad térmica y densidad de los materiales de espuma son importantes para la aplicación de aislamiento térmico en construcción. Una baja conductividad térmica asegura una buena capacidad de aislamiento, una baja densidad hace que los materiales de espuma sean ligeros y más fáciles de manejar. La conductividad térmica y la densidad de un material de espuma están afectadas por las estructuras internas de la espuma, en particular por el porcentaje o grado de espumación, o en otras palabras, por la presencia de burbujas. Cuanto mayor es el grado de espumación menor es la conductividad térmica y la densidad. El grado de espumación se puede determinar mediante la viscosidad de fusión de las materias primas, que se puede controlar variando las condiciones del proceso de extrusión.

En una forma de realización,... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de fabricación de un material de aislamiento térmico de espuma que utiliza papel y fécula, el procedimiento que comprende:

el suministro de polvo de papel, fécula, y polipropileno como componente principal del material de aislamiento con:

el ajuste de la cantidad en peso de la fécula para que sea superior a la del polvo de papel,

el ajuste de la relación ponderal del polipropileno para que no sea superior al 50% en peso del componente principal, y

el ajuste de la velocidad del flujo de fusión del polipropileno para que esté entre 1 y 15 g/10 min;

la adición de agua al componente principal para formar una mezcla húmeda; y

la espumación de la mezcla húmeda.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, donde el suministro del polvo de papel, la fécula, y el polipropileno comprende el suministro de fécula de maíz.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, donde el material de aislamiento térmico de espuma tiene una conductividad térmica no superior a 0, 035 W/m-K.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, donde el material de aislamiento térmico de espuma tiene una densidad no superior a 0, 07 g/cm³.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, donde el material de aislamiento térmico de espuma tiene una conductividad térmica no superior a 0, 035 W/m-K.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, donde el material de aislamiento térmico de espuma tiene una densidad no superior a 0, 07 g/cm³.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, donde el ajuste de la velocidad del flujo de fusión del polipropileno comprende el ajuste de la velocidad del flujo de fusión del polipropileno para que esté entre 3 y 13 g/10 min.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, donde el polvo de papel tiene un tamaño máximo de partícula no superior a 0, 3 mm.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, donde el ajuste de la cantidad en peso de la fécula para que sea superior a la del polvo de papel comprende el ajuste de una relación ponderal del polvo de papel a la fécula para que esté entre 1:4 y 2:3.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, donde el ajuste de la relación ponderal del polipropileno para que no sea superior al 50% en peso del componente principal comprende el ajuste de la relación ponderal del polipropileno para que esté entre el 40% en peso y el 50% en peso del componente principal.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente: la extrusión de la mezcla húmeda a través de un extrusor.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente: el suministro de fibras vegetales que tienen una longitud media entre 50 y 300 µm y un grosor medio entre 10 y 30 µm como parte del componente principal.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, donde la fibra vegetal se selecciona del grupo constituido por la madera, el tronco o el núcleo de la fruta de la caña de azúcar, el tallo del arroz, el tronco de la cebada, y sus combinaciones.

14. Un procedimiento de fabricación de un material de aislamiento térmico de espuma, el procedimiento que comprende:

la transformación de una materia prima de papel en polvo de papel; la formación de una mezcla de bolitas de papel mezclando el polvo de papel con fécula y el ajuste de la cantidad en peso de fécula para que sea superior a la del polvo de papel;

la introducción de la mezcla de bolitas de papel y polipropileno en un extrusor; el ajuste de la relación ponderal del polipropileno para que no sea superior al 50 por ciento en peso (%) de una combinación de la mezcla de bolitas de papel y el polipropileno, y el ajuste de la velocidad del flujo de fusión del polipropileno para que esté entre 1 y 15 g/10 min;

la adición de agua a la combinación de la mezcla de bolitas de papel y el polipropileno para formar una mezcla húmeda; y

la espumación de la mezcla húmeda.

15. El procedimiento de la reivindicación 14, donde la mezcla del polvo de papel con la fécula comprende la mezcla del polvo de papel con fécula de maíz.

16. El procedimiento de la reivindicación 14, donde el material de aislamiento térmico de espuma tiene una conductividad térmica no superior a 0, 035 W/m-K.

17. El procedimiento de la reivindicación 16, donde el material de aislamiento térmico de espuma tiene una densidad no superior a 0, 07 g/cm³.

18. El procedimiento de la reivindicación 14, donde el ajuste de la velocidad del flujo de fusión del polipropileno comprende el ajuste de la velocidad del flujo de fusión del polipropileno para que esté entre 3 y 13 g/10 min.

19. El procedimiento de la reivindicación 14, donde el polvo de papel tiene un tamaño máximo de partícula no superior a 0, 3 mm.

20. El procedimiento de la reivindicación 14, donde la formación de la mezcla de bolitas de papel comprende:

mezclar el polvo de papel con la fécula para formar un polvo mezclado;

añadir una disolución de alcohol polivinílico al polvo mezclado y la formación en mojado del polvo mezclado con el alcohol polivinílico para formar bolitas en mojado; y

secar las bolitas formadas en mojado para formar la mezcla de bolitas de papel.

21. El procedimiento de la reivindicación 14, donde el ajuste de la cantidad en peso de la fécula para que sea superior a la del polvo de papel comprende el ajuste de una relación ponderal del polvo de papel a la fécula para que esté entre 1:4 y 2:3.

22. El procedimiento de la reivindicación 15, donde el ajuste de la relación ponderal del polipropileno para que no sea superior al 50% en peso aproximadamente de la combinación de la mezcla de bolitas de papel y del polipropileno comprende el ajuste de la relación ponderal del polipropileno para que esté entre el 40% en peso y el 50% en peso de la combinación de la mezcla de bolitas de papel y del polipropileno.