MX2012014261A - Material compuesto hecho de material que contiene celulosa con polimetilmetacrilato (pmma) como matriz de plastico utilizando diferentes componentes de acoplamiento. - Google Patents

Abstract

La invención se refiera a novedosos materiales compuestos con propiedades mecánicas mejoradas y resistencia climática mejorada, siendo que estos materiales compuestos se producen de al menos un material que contiene celulosa, preferiblemente madera, y al menos un plástico, y a un método para producir estos materiales compuestos y para usuarlos.

Description

MATERIAL COMPUESTO HECHO DE MATERIAL QUE CONTIENE CELULOSA CON POLIMETILMETACRILATO (PMMA) COMO MATRIZ DE PLASTICO UTILIZANDO DIFERENTES COMPONENTES DE ACOPLAMIENTO Descripción de la Invención La presente invención se refiere a novedosos materiales compuestos que constan de al menos un material que contiene celulosa, preferiblemente madera, y al menos un plástico, con mejores propiedades mecánicas y mejor estabilidad climática, a un método para su producción y a su uso .

Los materiales compuestos que constan de al menos un material que contiene celulosa y al menos un plástico se fabrican hoy en día a escala industrial en particular en forma de materiales compuestos de madera y plástico, conocidos en inglés como PCs " ood Plástic Composites" . Dentro del aspecto de la invención que se describe a continuación los conceptos "material (es) compuesto (s) de madera-plástico" y "WPC(s)" se usan de manera sinónima.

Desde el punto de vista histórico la madera sólida y los materiales de madera tradicionales por lo general se usan como materiales para construcción y muebles. En virtud de procesos de moldeo mejorados, estos campos clásicos de aplicación han sido ampliados con sustanciales posibilidades nuevas de aplicación nuevas mediante los materiales WPC.

Ref. 23711S En el caso de los materiales WPC se trata de un compuesto de partículas de madera (como astillas de madera, virutas aserradas, fibras de madera o aserrines) con una matriz de plástico. Como matriz de plástico sirven por lo general los materiales sintéticos termoplásticos.

En el desarrollo original de los PCs en América del Norte se usó la madera en primer lugar como material de relleno barato. Los costos para las virutas de madera constituyen una fracción de los plásticos que se usan alternativamente para el propósito, con lo que la proporción de madera abarata los costos del material en el producto. La madera tiene un módulo de elasticidad más alto en comparación con los plásticos utilizados, de manera que en una combinación de madera-plástico optimizada resultan mejores propiedades mecánicas en comparación con el plástico puro.

En casi todos los materiales WPC que se producen comercialmente predominan mundialmente tres plásticos. En tanto que en América se usa predominantemente el polietileno (PE) , en Europa se usa principalmente polipropileno (PP) . En Asia se usa muy frecuentemente polivinilcloruro (PVC) como plástico del WPC. Todos los tres plásticos tienen en común que constituyen plásticos a granel y por lo tanto se pueden obtener de manera relativamente económica. Este punto de vista comercial es entre otros un motivo por el cual la investigación WPC sólo se ha ocupado predominantemente con los materiales sintéticos termoplásticos mencionados.

Por el otro lado sigue existiendo el reto de acoplar fibras naturales (como por ejemplo celulosa) de manera duradera a los polímeros. Con los plásticos PE, PP y PVC mencionados un desarrollo de varios decenios ha resuelto de manera adecuada el acoplamiento a las fibras de madera mediante el uso de promotores de la adhesión.

El perfeccionamiento actual de los materiales WPC se ocupa, además de optimizar la tecnología de proceso, muy intensivamente con el mejoramiento de las propiedades del producto y con las propiedades a la medida para determinados fines de aplicación.

Los materiales WPC se usan actualmente principalmente en aplicaciones de recintos exteriores. Un gran uso para los WPC son los entablados de terrazas, que se conocen como "deckings" en inglés. Aquí los materiales WPC concursan principalmente contra maderas preciosas de regiones subtropicales . En los usos de construcción se espera de los materiales WPC, además de la resistencia del material, la más alta durabilidad, pero al menos una comparable a las maderas naturales resistentes.

En virtud de los componentes utilizados, en el uso en recintos exteriores los materiales WPC por lo general están expuestos a cambios debido a las influencias climáticas si no se protegen mediante un acabado de la superficie. El grado de envejecimiento depende por una parte de la resistencia de las fibras de madera utilizadas, por otra parte también del comportamiento a largo plazo del plástico utilizado .

Es generalmente conocido que los plásticos tienen intervalos de propiedades de producto muy amplios . Esto se refiere tanto a las propiedades térmicas como también a las mecánicas y de largo plazo. Ante el trasfondo del desarrollo de materiales WPC duraderos para el uso en recintos exteriores, sigue existiendo una necesidad de materiales compuestos con mejor estabilidad climática en comparación con los WPC cuya base son las poliolefinas .

La producción de los materiales WPC frecuentemente se efectúa mediante procesos de fundición inyectada o bien extrusión, y por consiguiente tiene lugar mediante procesos de plastificación a la temperatura de fusión del componente plástico. También hay procesos de polimerización química en solución con partículas de madera, aunque no están tan ampliamente difundidos, El polimetilmetacrilato, abreviado PMMA se conoce por una extrema estabilidad climática y elevadas resistencias mecánicas. Por consiguiente, en el espectro de propiedades es bien adecuado para usos en la construcción. Sin embargo, este material todavía no se había podido usar hasta ahora para aplicaciones WPC en virtud de que se requieren temperaturas de procesamiento muy altas en la extrusión y debido a ello se ocasionaban daños a las partículas de madera. Además, todavía no se resuelve de manera satisfactoria el problema de la aglomeración del PMMA a las partículas de madera.

Por lo tanto, a partir del estado de la técnica precedentemente descrito la tarea consistía en proporcionar materiales compuestos que constan de al menos un material que contiene celulosa, preferiblemente madera, y al menos un plástico con mejor estabilidad climática y mejores propiedades mecánicas, así como un método para su producción.

Otro objeto consistía en proporcionar materiales PC climáticamente estables sin un acabado adicional de la superficie .

Los objetos adicionales que no se mencionan explícitamente se derivan del contexto total de la descripción, ejemplos y reivindicaciones siguientes.

La presente invención se fundó en la idea de producir materiales compuestos novedosos con el uso de poli (alquil) (met) crilato, un material sintético termoplástico con excelente estabilidad climática. Se logró combinar los puntos fuertes de este material con las ventajas de los componentes que contienen celulosa para obtener materiales compuestos hechos a la medida.

El problema clave fue el de adherir, aglutinar o bien acoplar suficientemente bien al polímero el material que contiene celulosa, en particular fibras naturales o de madera y bajar la temperatura de procesamiento tanto así que es posible evitar una carbonización de las partículas de madera. Esto se logró mediante el uso de un poli (alquil) (met) acrilato especial en combinación con un promotor de la adhesión compatible con la celulosa y u lubricante.

Por lo tanto, el objeto de la invención es un material compuesto de al menos un componente que contiene celulosa, preferiblemente madera, y al menos un plástico, caracterizado porque el plástico a) contiene un material de matriz de poli (alquil) (met) acrilato con al) un índice de fusión MVR [230°C, 3.8 kg] en el intervalo de 0.5 - 30 ml/10 min, de manera particularmente preferida 1-20 ml/10 min y de manera muy particularmente preferida en el intervalo de 1-10 ml/10 min, y b) un promotor de la adhesión compatible con la celulosa, y porque el material compuesto comprende un lubricante.

Además es objeto de la presente invención un método en que al menos un plástico descrito precedentemente con mayor detalle se mezcla con al menos un material que contiene celulosa, un lubricante y opcionalmente componentes adicionales, y a continuación se procesa para obtener un material compuesto.

También es objeto el uso del material compuesto de conformidad con la invención, en particular como material en regiones con exposición relativamente alta a la humedad, en particular en recintos exteriores, como por ejemplo como revestimientos de suelos, por ejemplo como entablados de terrazas, etc., como materiales de construcción, como por ejemplo como maderas de construcción, tablas, vigas, escaleras y peldaños, postes, artesonados, cobertizos, torres de juego, aparatos para jugar, cajas de arena, garajes, pabellones, marcos de puertas, hojas de puertas, alféizares, etc., como elementos de pared, como revestimientos de pared, como elementos de protección contra el ruido, balaustradas, como revestimientos de cielos, como cubiertas de techo, en la construcción naval o para la construcción de instalaciones portuarias, por ejemplo embarcaderos, defensas de muelles y embarcaderos, cubiertas de barco, etc., como material de muebles que no requiere mantenimiento en recintos interiores y exteriores, como por ejemplo sillas, tumbonas, estanterías, barras, bancos de jardín, muebles de cocina, plataformas de trabajo, muebles de baño, etc., como recipientes o bien cercos, como por ejemplo cercos de pasto, cercos de jardineras, bancales rodantes, macetas, artesas para plantas, etc., como cubos de madera de juguete y en la decoración interior de automóviles y en el revestimiento exterior de automóviles y como componentes de casas remolque (campers) .

El material compuesto de conformidad con la invención es perfectamente adecuado para el uso práctico al aire libre en virtud de que tiene poca absorción de agua, gran estabilidad de forma debido a una reducida reacción de .linchamiento y elevada resistencia mecánica.

Mediante la posibilidad del procesamiento a temperaturas inferiores iguales a 225 °C, preferiblemente inferiores iguales 220 °C es posible evitar daños al material que contiene celulosa, en particular en caso del uso de madera, y reducir los costos energéticos.

En particular con el uso de un plástico de conformidad con la invención junto con un lubricante es posible producir un material compuesto que sorprendentemente se puede extrudir bien a aproximadamente 205 °C con una proporción de madera de 70% en peso. Además es posible obtener de esta manera incluso WPCs con una proporción de madera de hasta 80% en peso.

El rendimiento de los extrudidos de conformidad con la invención en la presencia de humedad es igual o mejor que el de los WPCs cuya base es la poliolefina. A esto hay que agregar las mejores propiedades mecánicas y la excelente estabilidad a las inclemencias del tiempo de la matriz plástica de conformidad con la invención en comparación con las poliolefinas .

En pruebas prácticas se pudo demostrar que la absorción de agua de los WPCs de conformidad con la invención se puede reducir de aproximadamente 30% en peso a menos de 6% en peso en comparación con los WPCs de PMMA puro, y con ello se encuentra en el intervalo de requerimiento correspondiente para productos WPC en recintos exteriores.

Por consiguiente se logró producir un WPC de alto valor cualitativo cuya base es el poli (alquil) (met) acrilato .

La presente invención se describe a continuación en detalle.

La calidad de los materiales WPC depende mucho de la observación de diferentes parámetros. Así, los inventores comprobaron que las propiedades de fluencia del polímero son igualmente importantes que la observación de determinados límites superiores de temperatura a partir de los cuales comienzan a dañarse las partículas de madera. Se comprobó que en la producción de materiales WPC esta temperatura se debiera encontrar por debajo de 225°C, preferiblemente por debajo de 220 °C para excluir considerablemente la carbonización de las partículas de madera. Simultáneamente el polímero debiera estar fundido a esta temperatura y tener una suficiente capacidad de fluencia. Ya sólo este hecho se oponía hasta ahora al uso de PMMA, ya que el PMMA estándar solamente adopta un comportamiento fluente visco-elástico por arriba de 230 "C, Además, para el uso de materiales WPC es decisivo que las propiedades de producto en la práctica tengan valores mínimos y no excedan límites máximos. Estos son por ejemplo el aumento de peso por agua, el comportamiento de hinchamiento a consecuencia de humedad, así como las resistencias de material, como por ejemplo la resistencia a la flexión y rotura.

Los materiales, por ejemplo fibras de madera, que tienen celulosa como componente principal son extremadamente polares e hidrófilos. La absorción de humedad hasta grandes profundidades de material es ocasionada principalmente por la naturaleza hidrófila del material que contiene celulosa.

En la presente invención, mediante el uso de un promotor de la adhesión compatible con la celulosa en combinación con un material de matriz especial de poli (alquil) (met) acrilato y un lubricante que las partículas de madera, se logró "rodear" o bien "envolver" las partículas de madera muy bien hasta completamente con el polímero. Mediante esto fue posible reducir de manera significativa la absorción de agua.

Dentro del aspecto de la presente invención se entiende por material de matriz de poli (alquil) (met) acrilato un material de matriz que contiene exclusivamente poli (alquil) (met) crilato como componente polimérico, pero también un material de matriz que contiene una mezcla de diferentes poli (alquil) (met) acrilatos o poli (alquil) - (raet) acrilato (s) y oros polímeros, pero también un material de matriz en el que se trata un copolímero de al. menos un poli (alquil) (met) acrilato y otros comonómeros, preferiblemente estireno, a-metilestireno, con ácido (met) acrílico y/o (alquil) acrilatos, anhídrido glutárico, (alquil) (met) acrilaminas , (alquil) (met) acril-imidas , N-vinilpirrolidona, acetato de vinilo, etileno o propileno.

El comportamiento de flujo del material de matriz poli (alquil) (met) acrilato resultó ser un criterio importante. Por lo tanto, el poli (alquil) (met) acrilato que de conformidad con la invención se usa como material de matriz tiene un índice de fusión MVR [230°C, 3.8 kg] en el intervalo de 0.5 -30 ml/10 min, de preferiblemente 1-20 ml/10 min y de manera particularmente preferida en el intervalo de 1-10 ml/10 min.

Las pruebas con diferentes calidades de poli (alquil) (met) acrilato demostraron que confusiones de poli (alquil) (met) acrilato de peso molecular demasiado alto solo es muy difícilmente posible una mezcla con, por ejemplo, partículas de madera, en virtud de que con el necesario aumento de temperatura se encontró un daño a las partículas de madera. En el caso de poli (alquil) (met) acrilato con peso molecular demasiado bajo se pueden producir problemas con la "flotación" de las fibras de madera en el aparato de plastificación y por consiguiente dificultades para el mezclado de los componentes.

La definición de "alquilo" en el material de matriz de poli (alquil) (met) acrilato puede ser idéntica con la definición que se dió en lo precedente para el copolímero. Se usa de manera particularmente preferida polimetil (met) -acrilato, polietil (met) acrilato o polibutil (met) acrilato .

La designación " (met) acrilato" representa en el aspecto de la presente invención en general y muy generalmente tanto los metacrilatos como también los acrilatos así como también las mezclas de ambos.

Además del material de matriz poli (alquil) (met) acrilato, el plástico de la presente invención comprende al menos un promotor de la adhesión compatible con la celulosa. Por un "promotor de la adhesión compatible con la celulosa" se entiende un promotor de la adhesión que contiene grupos funcionales que con los grupos OH de la celulosa pueden formar puentes de enlace de hidrógeno, enlaces iónicos o compuestos químicos.

En una primera modalidad preferida de la presente invención el promotor de la adhesión se adiciona como componente separado junto con el material de matriz (componente a) en la formulación del material compuesto. Es decir, el material de matriz ciertamente puede ser un copolímero, pero sin embargo en esta modalidad el promotor de la adhesión no forma un copolímero con el polímero de matriz y no es un componente de un copolímero de matriz. En el caso del promotor de la adhesión que en este caso se usa preferiblemente se trata de preferencia de un copolímero que comprende uno o varios monómeros que se seleccionan del grupo que consta de derivados de anhídrido carboxilico cíclico, por ejemplo anhídrido glutárico, derivados de ácido (met) acrílico, por ejemplo ácido metacrílico o ácido acrílico, aminomonómeros , monómeros de imida y monómeros que comprenden grupos epoxi, preferiblemente (alquil) (met) acrilaminas , (alquil) (met) cril- imidas , N-vinilpirrolidona . Adicionalmente es posible que estén presentes uno o varios monómeros que se seleccionan del grupo que consta de estireno, a-metilestireno, a-estireno, acrilatos, metacrilatos , acetato de vinilo, etileno o propileno .

Los copolímeros del promotor de la adhesión se pueden usar con distribución estadística de las unidades de monómero pero también como copolímero de injerto. Como derivados de anhídrido carboxilico cíclico se prefieren aquellos con un anillo de 5, 6 o 7 miembros, de manera particularmente preferida anhídrido maléico y anhídrido glutárico .

"Alquilo" en el copolímero promotor de la adhesión representa un radical alquilo ramificado o no ramificado, cíclico o lineal con 1 a 20, preferiblemente 1 a 8, de manera particularmente preferida 1 a 4 átomos de carbono, el cual puede estar sustituido con grupos funcionales o comprender heteroátomos como 0, S o N. Preferiblemente se trata de un radical metilo, etilo, butilo o ciclohexilo.

En el caso del promotor de la adhesión utilizado de conformidad con la invención se trata preferiblemente de un copolímero de bajo peso molecular. De manera particularmente preferida de un copolímero de estireno-anhldrido maléico, de manera muy particularmente preferida de un polímero que se obtiene comercialmente bajo la marca registrada XIRAN® SMA de la compañía de los Países Bajos Polyscope Polymers B.V.

El índice de fusión MVR [230 °C, 3.8 kg] del copolímero promotor de la adhesión se encuentra preferiblemente en el intervalo de 1-30 ml/10 min, de manera particularmente preferida 2-20 ml/10 min y de manera muy particularmente preferida en el intervalo de 3-15 ml/10 min.

La proporción del promotor de la adhesión con relación al peso total del material compuesto de conformidad con la invención depende de la concentración de los grupos funcionales dentro del promotor de la adhesión capaces de formar puentes hacia la celulosa. La proporción del promotor de la adhesión puede fluctuar entre 0.5 y 70% en peso, preferiblemente 1% en peso y 50% en peso, de manera particularmente preferida 1% en peso y 40% en peso, de manera muy particularmente preferida 2% en peso y 30% en peso, de manera especialmente preferida en el intervalo de 3% en peso a 25% en peso y de manera muy especialmente preferida en el intervalo de 3% en peso a 15% en peso. En una modalidad muy particularmente preferida se usa un copolímero de estireno-anhídrido maléico - específicamente Xiran® SZ 22065 - con aproximadamente 20-22% en peso de grupos activos de anhídrido maléico.

Esta primera modalidad preferida permite una máxima flexibilidad al producir la composición del material compuesto .

En una segunda modalidad preferida de la presente invención se "funden" juntos el promotor de la adhesión (componente b) y el polímero de matriz (componente a) , es decir, se forma un copolímero del promotor de la adhesión y el polímero de matriz, de manera que la matriz polimérica "modificada con promotor de la adhesión" se puede usar directamente para la producción del material compuesto. En este caso no es necesario adicionar un promotor de la adhesión como componente adicional aislado, pero sin embargo esto es absolutamente posible.

En esta modalidad se usa preferiblemente un copolímero de poli (alquil) (met) acrilato y el promotor de la adhesión, preferiblemente seleccionado del grupo que consta de monómero de ácido (met) acrílico, derivados de anhídrido carboxílico cíclico, anhídrido glutárico, derivados de ácido (met) acrílico, preferiblemente ácido (met) acrílico, aminomonómeros , monómeros de imida, y monómeros que comprenden grupos expoxi, con estireno, oc-estireno, acrilatos y/o metacrilatos , siendo que un ejemplo es el Altuglas® HT121.

El promotor de la adhesión-copolímero, preferiblemente de poli (alquil) (met) crilato y ácido (met) acrílico tiene preferiblemente un MVR [230°C, 3.8 kg] en el intervalo de 0.5 - 30 ml/10 min, de manera particularmente preferida 1-20 ml/10 min y de manera muy particularmente preferida en el intervalo de 1-10 ml/10 min, y por consiguiente asegura una temperatura de procesamiento suficientemente baja y una capacidad de incorporación suficientemente buena del componente de celulosa.

Esta segunda modalidad preferida tiene la ventaja particular de que los componentes a) y b) no se necesitan adicionar independientemente uno de otro durante la producción del material compuesto y por consiguiente es menor el gasto para producir el material compuesto.

En una modalidad particularmente preferida de la presente invención, la cual también abarca las dos modalidades preferidas descritas en lo precedente, el promotor de la adhesión comprende un derivado cíclico de anhídrido carboxílico cuya proporción se encuentra en el intervalo de 0.1-5% en peso y de manera particularmente preferida en el intervalo de 0.4-3% en peso con relación al peso total del material compuesto de conformidad con la invención.

El material compuesto de conformidad con la invención, además del promotor de la adhesión y la matriz polimérica de poli (alquil) (met) acrilato, también comprende un componente que contiene celulosa, en particular partículas de madera. La proporción del componente que contiene celulosa en el material compuesto ejerce un enorme influencia sobre las propiedades del producto. Así se mejoran por una parte la flexibilidad y las propiedades mecánicas y se obtiene una ventaja económica. Por otra parte una mayor proporción conduce a una mayor absorción de humedad, de manera que resulta difícil realizar una proporción muy alta del componente que contiene celulosa. Con el material compuesto de conformidad con la invención se logró realizar en particular una proporción de material de relleno de madera de hasta 80% en peso, preferiblemente 40 a 80% en peso, de manera particularmente preferida 50 a 80% en peso, y de manera muy particularmente preferida 60 a 75% en peso, en cada caso con relación al peso total del material compuesto.

En el caso del componente que contiene celulosa que se utiliza de conformidad con la invención se trata preferiblemente de madera o papel o cartón u otros materiales que contienen celulosa. El componente que contiene celulosa comprende preferiblemente una proporción de celulosa de al menos 20% en peso, de manera particularmente preferida 30% en peso, de manera muy particularmente preferida 40% en peso. Se prefiere en particular utilizar madera. Con respecto a las partículas de madera no existen limitaciones especiales en los materiales compuestos de conformidad con la invención. Por ejemplo es posible usar astillas de madera, virutas de madera, fibras de madera o aserrines.

Dentro del aspecto de la presente invención se comprobó que es favorable que el material compuesto comprenda un lubricante. El lubricante es importante para poder realizar una buena capacidad de procesamiento de la masa moldeable y bajas temperaturas de procesamiento. Como lubricante es posible usar en particular poliolefinas, ceras de éster polares, ceras de polietileno, ácidos carboxílieos y grasos así como sus ésteres (por ejemplo, estearatos) así como alcoholes grasos y ésteres de alcohol graso de cadena larga. La proporción de lubricante con relación a la masa total del material compuesto preferiblemente es de 0.1-5% en peso, de manera particularmente preferida 0.1-4% en peso, de manera muy particularmente preferida 0.5 a 4% en peso y de manera especialmente preferida 1 a 3% en peso.

Los materiales compuestos de conformidad con la invención pueden incluir otras sustancias auxiliares y/o aditivos usuales como por ejemplo colorantes, estabilizadores de la luz, absorbedores IR, principios activos antibacterianos, agentes ignífugos, termoestabilizadores , antioxidantes, polímeros reticulados, aditivos de tipo orgánico o inorgánico reforzadores de las fibras, polisiloxanos , polisiloxanaminas y/o polisiloxaniminas .

En una modalidad particularmente preferida, los materiales compuestos de conformidad con la invención contienen en el plástico un agente modificador de la resistencia al impacto, en particular en una proporción de 0.1 a 15% en peso, preferiblemente 0.5 a 10% en peso y de manera muy particularmente preferida l a 6% en peso, en cada caso referida a la masa de los componentes de plástico incluidos en el material compuesto. Es posible usar todos los agentes modificadores de la resistencia al impacto comerciales, en particular partículas de elastómero con un diámetro medio de partícula de 10 a 300 nra (mediciones por ejemplo con el método de ultracentrifugado) . Preferiblemente las partículas de elastómero tienen un núcleo con una fase elastomérica blanda y al menos una fase dura ligada a aquella.

Resultaron ser particularmente favorables los materiales compuestos de madera y plástico que comprenden hasta 80% en peso de partículas de madera así como al menos 15% en peso de poli (alquil) (met) acrilato, en cada caso con relación al peso total del material compuesto.

En una modalidad particularmente preferida de la presente invención, el material compuesto de conformidad con la invención comprende los componentes siguientes: a) Matriz polimérica de poli (alquil) (met) acrilato 1-59% en peso, 5 preferiblemente 1-57.5% en peso b) Promotor de la adhesión 1-50% en peso c) Componente que contiene celulosa, preferiblemente fibras de madera 40-80% en peso dL)0 Lubricante 0.1-5% en peso, preferiblemente 0.5-4% en peso, de manera particularmente preferida 0.5-3% en peso e) Colorante 0-5% en peso fl)5 Estabilizadores de la luz 0-0.5% en peso, preferiblemente 0.01-0.2% en peso siendo que los componentes a) y b) constituyen juntos 9.5% a 59.9% en peso del peso total de los seis componentes 20 mencionados en lo precedente, y que la suma de las proporciones de los seis componentes precedentemente mencionados da un total de 100% en peso. En este aspecto 100% en peso se refiere al peso total de los componentes precedentemente mencionados. Este puede ser idéntico al peso 25 total del material compuesto, pero también puede ser menor que el 100% en peso del material compuesto, si el material compuesto comprende otros componentes además de los seis componentes precedentemente mencionados. Los componentes a) y b) pueden estar reunidos en un componente como en la modalidad preferida precedente.

El material compuesto de conformidad con la invención se puede producir mezclando al menos un material que contiene celulosa con al menos un plástico descrito en lo precedente, un lubricante y opcionalmente uno y/u otro de los materiales auxiliares y/o aditivos precedentemente mencionados y procesándolos para obtener un material compuesto. Este procesamiento se efectúa preferiblemente mediante extrusión o fundición inyectada. Preferiblemente se plastifica a una temperatura de fusión inferior a 230°C, de manera particularmente preferida inferior a 225 °C, de manera muy particularmente preferida de 170 a 220 °C, de manera especialmente preferida de 190 a 215 °C y de manera muy especialmente preferida de 190 a 210 °C.

Los materiales compuestos de conformidad con la invención se pueden aplicar en todos los usos conocidos para PCs , en particular como material en las zonas con mayor influencia de la humedad, especialmente en recintos exteriores, como por ejemplo como revestimientos de suelos, por ejemplo como entablados de terrazas, etc., como materiales de construcción, como por ejemplo como maderas de construcción, tablas, vigas, postes, artesonados, cobertizos, torres de juego, aparatos para jugar, cajas de arena, garajes, pabellones, marcos de puertas, hojas de puertas, alféizares, etc., como elementos de pared, como revestimientos de pared, como elementos de protección contra el ruido, balaustradas, como revestimientos de cielos, como cubiertas de techo, en la construcción naval o para la construcción de instalaciones portuarias, por ejemplo embarcaderos, defensas de muelles y embarcaderos, cubiertas de barco, etc., como material para muebles que no requiere mantenimiento en recintos interiores y exteriores, como por ejemplo sillas, tumbonas, estanterías, barras, bancos de jardín, muebles de cocina, plataformas de trabajo, muebles de baño, etc., como recipientes o bien cercos, como por ejemplo cercos de pasto, cercos de jardineras, bancales rodantes, macetas, artesas para plantas, etc.

El efecto protector contra ruido de los componentes de conformidad con la invención se puede fundar en la reflexión del sonido pero también en la absorción. En tanto que para la reflexión también son suficientes superficies lisas de los componentes, para el uso como elementos de protección contra ruido con efecto de absorción de sonido se producen preferiblemente componentes de los materiales compuestos de conformidad con la invención cuya superficie está estructurada de manera que mediante la estructura se obtiene un efecto de absorción de sonido. Además se prefiere particularmente que de los materiales compuestos de conformidad con la invención se produzcan placas de cámaras huecas o perfiles que están provistos con las aberturas o bien perforaciones correspondientes, que permiten que las ondas sonoras penetren en el componente . Mediante esto es posible obtener un efecto de absorción de sonido importante. La presente invención también abarca las combinaciones o bien variaciones de ambas variantes mencionadas de elementos protectores contra el ruido.

Métodos de medición: Indice de fusión MVR El MVR [230 °C, 3.8 kg] se determina conforme a la norma ISO 1133 - Absorción de agua (prueba de ebullición) La absorción de agua se determina en una prueba de ebullición apegada a la norma EN 1087-1. Para este propósito una sección de prueba de 100 mm de largo con el grosor y la anchura en las dimensiones de producción se sumerge durante 5 h en agua hirviendo, y tras aproximadamente 60 minutos de enfriamiento en agua fría se analiza con respecto a hinchamiento y absorción de agua gravimetrica.

Resistencia a la rotura y flexión Rotura y Flexión La determinación de la resistencia a la rotura y de la flexión a 500 N de carga de los materiales compuestos de conformidad con la invención se efectúa en apego a la norma DIN EN 310 ("materiales de madera - determinación del módulo de flexión-elasticidad y de la resistencia a la flexión").

Los siguientes ejemplos sirven para explicar con más detalle y entender mejor la presentes invención más no la limitan o su alcance de ninguna manera.

Ejemplo comparativo 1 Una masa moldeable de PMMA de peso molecular medio, PLEXIGLAS® FM 6N o bien PLEXIGLAS® FM 7N de Evonik Rohm GmbH, Darmstadt, se mezcló y extrudió con una proporción de 70% en peso de fibras de madera. A consecuencia de la alta temperatura (233 °C y más alta) y la intensa adherencia a la herramienta de extrusión se produjo la descomposición (carbonización) de las partículas de madera. Una plastificación de los dos componentes solamente fue posible de manera insuficiente.

Ejemplo comparativo 2 La extrusión de acuerdo al ejemplo comparativo 1 se repitió utilizando la cera de éster polar LICOWAX E de la firma Clariant, Sulzbach, como lubricante. Mediante esto fue posible mantener la temperatura en el proceso de producción en aproximadamente 200-205 °C y evitar la adherencia al metal. Fue posible evitar una descomposición de las partículas de madera.

Sin embargo, los compuestos de PMMA-madera producidos de esta manera tuvieron la desventaja de que la absorción de agua en la prueba de ebullición a 100 °C se encontró entre 20 y 40% en peso. De acuerdo con esto resultó que el comportamiento de hinchamiento debido a la humedad fue insuficiente. Los productos WPC con la composición de acuerdo al ejemplo comparativo 2 mostraron en todas las dimensiones (longitud, anchura, grosor) discrepancias extremas de la dimensión original y por consiguiente no fueron adecuados para el uso en exteriores.

Ejemplo 1 Descripción general: En la formulación del ejemplo comparativo 2, á la mezcla de acuerdo a la primera modalidad preferida se le adicionó copolímero de estireno-anhídrido maléico por separado como promotor de la adhesión al material de matriz poli (alquil) (met) acrilato .

Las pruebas mostraron que una mezcla así se puede plastificar muy bien con hasta 75% de proporción de madera en el intervalo de 210 °C ± 10K y produce extrudidos WPC que tienen una absorción de agua muy reducida, elevada estabilidad dimensional frente a la humedad y una elevada estabilidad mecánica.

Ejemplo la La prueba se llevó a cabo con en la descripción general. Se utilizó un copolímero de estireno-anhídrido maléico que tuvo incorporado aproximadamente 20-22% en peso de anhídrido maléico como promotor de la adhesión.

La composición de las cantidades usadas para la extrusión fue como sigue: Fibra de madera: 320 µp? 70% Promotor de la adhesión: XIRAN® SZ 22065 6.0% Lubricante: LICO AX® E 3.0% PMMA: PLEXIGLAS® 7N 21% Las pruebas técnicas de uso del WPC obtenido arrojaron los resultados siguientes: Absorción de agua en la prueba de ebullición a 100°C: 4.5% Resistencia a la rotura: 3.3 kN Flexión 500 N: 2.3 mm Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

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

1. Material compuesto de al menos un material que contiene celulosa y al menos un plástico, caracterizado porque el plástico contiene a) un material de matriz de poli (alquil) (met) acrilato que tiene al) un índice de fusión MVR [230 °C, 3.8 kg] en el intervalo de 0.5 - 30 ml/10 min, de manera particularmente preferida 1-20 ml/10 min y de manera muy particularmente preferida en el intervalo de 1-10 ml/10 min, y b) un promotor de la adhesión compatible con celulosa, y porque el material compuesto comprende un lubricante.

2. Material compuesto de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del promotor de la adhesión se trata de un copolímero que comprende uno o varios monómeros seleccionados del grupo que consta de derivados de anhídrido carboxílico cíclico, por ejemplo anhídrido glutárico, derivados de ácido (met) acrilico, por ejemplo ácido metacrílico o ácido acrílico, aminomonómeros , monómeros de imida, y monómeros que comprenden grupos epoxi, preferiblemente (alquil) (met)acril-aminas, (alquil) (met) acril-imidas , N-vinilpirrolidona y también opcionalmente uno o varios monómeros seleccionados del grupo que consta de estireno, oc-metilestireno, a- estireno, acrilatos, metacrilatos , acetato de vinilo, etileno o propileno.

3. Material compuesto de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque en el caso del derivado cíclico de anhídrido carboxílico se trata de un derivado con un anillo de 5, 6 o 7 miembros, preferiblemente anhídrido maléico o anhídrido glutárico.

4. Material compuesto de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los componentes a) y b) se reúnen como un componente, es decir se usa un copolímero de un poli (alquil) (met ) crilato y un monómero de promotor de la adhesión.

5. Material compuesto de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque como poli (alquil) (met) acrilato copolimerizado con derivados de anhídrido carboxílico cíclico comprende anhídrido glutárico, derivados de ácido (met) acrílico, aminomonómeros de ácido (met) acrílico, monómeros de imida, y monómeros que comprenden grupos epoxi, con estireno, -estireno, acrilatos y/o metacrilatos como monómero promotor de la adhesión.

6. Material compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el índice de fusión MVR [230°C, 3.8 kg] del copolímero de promotor de la adhesión se encuentra en el intervalo de 1 - 30 ml/10 min, preferiblemente en el intervalo de 3-15 ml/10 min.

7. Material compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la proporción de promotor de la adhesión con relación al peso total del material compuesto de conformidad con la invención es de entre 0.5 y 70% en peso, preferiblemente entre 1% en peso y 50% en peso, de manera particularmente preferida entre 1% en peso y 40% en peso, de manera muy particularmente preferida entre 2% en peso y 30% en peso, de manera especialmente preferida en el intervalo de 3% en peso a 25% en peso y de manera muy especialmente preferida en el intervalo de 3% en peso a 15% en peso.

8. Material compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en el caso del material que contiene celulosa se trata de madera o papel o cartón preferiblemente con una proporción de celulosa de al menos 20% en peso, de manera particularmente preferida al menos 30% en peso, de manera muy particularmente preferida al menos 40% en peso.

9. Material compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en cada caso con relación al peso total del material compuesto comprende hasta 80% en peso de partículas de madera así como al menos 15% en peso de poli (alquil) (met) acrilato .

10. Material compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque como lubricante se usa un lubricante del grupo que consta de poliolefinas , ésteres de cera polares, ceras de polietileno, ácidos carboxílieos y grasos así como sus ésteres, por ejemplo estearatos, así como alcoholes grasos o 5 ésteres de alcoholes grasos de cadena larga.

11. Material compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende los componentes siguientes : a) Matriz polimérica de 10 poli (alquil) (met) acrilato 1-59% en peso, preferiblemente 1-57.5% en peso b) Promotor de la adhesión 1-50% en peso c) Componente que contiene celulosa, 15 preferiblemente fibras de madera 40-80% en peso d) Lubricante 0.1-5% en peso, preferiblemente 0.5-4% en peso, de manera particularmente preferida 1-3% en peso e2)0 Colorante 0-5% en peso f) Estabilizadores de la luz 0-0.5% en peso, preferiblemente 0.01-0.2% en peso siendo que los componentes a) y b) constituyen juntos 9.5% a 25 59.9% en peso del peso total de los seis componentes mencionados en lo precedente, y que la suma de las proporciones de los seis componentes precedentemente mencionados da un total de 100% en peso.

12. Método para producir un material compuesto de al menos un material que contiene celulosa y al menos un plástico cuya base son los poli (alquil) (met) acrilatos , caracterizado porque al menos un plástico de conformidad con la reivindicación 1 se mezcla con al menos un componente que contiene celulosa y un lubricante y se procesa para obtener un material compuesto.

13. Método para producir un material compuesto de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque al menos un plástico de conformidad con la reivindicación 1 se mezcla con al menos un componente que contiene celulosa y opcionalmente otro de los aditivos precedente mencionados y se procesa para obtener un material compuesto.

14. Método para producir un material compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado porque para obtener un material compuesto, la mezcla se procesa mediante extrusión o fundición inyectada preferiblemente a temperaturas inferiores a 230°C, de . manera particularmente preferida inferiores a 225 °C, de manera muy particularmente preferida de 170 a 220 °C, de manera especialmente preferida de 190 a 215°C y de manera muy especialmente preferida de 190 a 210°C.

15. Uso de un material compuesto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 como material en regiones con una exposición relativamente alta a la humedad, en particular en recintos exteriores, como por ejemplo como revestimientos de suelos, por ejemplo como entablados de terrazas, etc., como materiales de construcción, como por ejemplo como maderas de construcción, tablas, vigas, escaleras y peldaños, postes, artesonados, cobertizos, torres de juego, aparatos para jugar, cajas de arena, garajes, pabellones, marcos de puertas, hojas de puertas, alféizares, etc., como elementos de pared, como revestimientos de pared, elementos de protección contra el ruido, balaustradas, como revestimientos de cielos, como cubiertas de techo, en la construcción naval o para la construcción de instalaciones portuarias, por ejemplo embarcaderos, defensas de muelles y embarcaderos, cubiertas de barco, etc., como material de muebles que no requiere mantenimiento en recintos interiores y exteriores, como por ejemplo sillas, tumbonas, estanterías, barras, bancos de jardín, muebles de cocina, plataformas de trabajo, muebles de baño, etc., como recipientes o bien cercos, como por ejemplo cercos de pasto, cercos de jardineras, bancales rodantes, macetas, artesas para plantas, etc., como cubos de madera de juguete y en la decoración interior de automóviles y en el revestimiento exterior de automóviles y como componentes de casas remolque (campers) .