BR112019018160B1 - Fibra revestida para reforço de polímero, compósito, e, método para produção de uma fibra revestida - Google Patents

Abstract

Uma fibra revestida para reforço de polímero é descrita. A fibra revestida compreende uma fibra e um revestimento disposto em torno da dita fibra. A fibra tem um denier de cerca de 250 a cerca de 3.000 (0,028 a cerca de 0,333 g/m). O revestimento compreende uma polietilenoimina ramificada. A fibra está presente na fibra revestida em uma quantidade de cerca de 80 a cerca de 99,8 por cento em peso e o revestimento está presente na fibra revestida em uma quantidade de cerca de 0,2 a cerca de 20 por cento em peso, com percentagem em peso com base no peso total da fibra revestida. Um método de produção da fibra revestida é também descrito.

Description

CAMPO DA REVELAÇÃO

[001] A presente revelação refere-se em geral a uma fibra revestida para reforço de polímero e a um método de produção da fibra revestida. A presente revelação refere-se adicionalmente a compósitos poliméricos compreendendo a fibra revestida.

FUNDAMENTOS DA REVELAÇÃO

[002] O uso de cargas para melhorar as propriedades físicas e reológicas de materiais poliméricos é conhecido na técnica. Por exemplo, a adição de carga condutiva a um polímero pode transmitir condutividade no compósito polimérico resultante, apesar do fato de que o polímero sozinho agiria como um isolante. Como outro exemplo, a adição de carga de reforço, por exemplo, uma fibra de reforço, para um polímero pode conferir carga melhorada, deformação, fadiga, resistência, durabilidade e outras propriedades no compósito polimérico resultante.

[003] No entanto, o uso de cargas em compósitos poliméricos pode ser problemático. Por exemplo, o carregamento de material de carga requerido para conseguir compósitos poliméricos tendo propriedades físicas e reológicas desejáveis pode fazer processamento, por exemplo, composição, extrusão, moldagem por injeção, etc., difícil. Cargas, especialmente cargas fibrosas, podem ser difíceis de dispersar dentro de uma matriz polimérica e, assim, os métodos convencionais de combinação de polímeros e cargas fibrosas frequentemente produzem compósitos poliméricos com propriedades físicas e reológicas inconsistentes. Uma vez que os compósitos poliméricos são formados, os cargas (por exemplo, cargas fibrosas) podem deslaminar a partir dos polímeros (por exemplo, elastômeros) dentro de compósitos poliméricos, o que afeta negativamente as propriedades físicas e de desempenho de tais compósitos poliméricos.

[004] Para resolver esses problemas, ajustes de processamento caros, por exemplo, tempos de composição aumentados e temperaturas variadas de composição, são muitas vezes feitas para métodos convencionais de combinação de polímeros em uma tentativa de produzir compósitos poliméricos tendo propriedades físicas e reológicas consistentes. Adicionalmente, mudanças no modelo, como a inclusão de aditivos de processamento, são feitas em compósitos poliméricos na tentativa de (1) produzir compósitos poliméricos com propriedades físicas e reológicas consistentes com métodos convencionais de combinar polímeros e cargas fibrosas e (2) minimizar a quantidade de carga fibrosa necessária para obter compósitos poliméricos tendo propriedades físicas e reológicas desejáveis. Além disso, para tratar de problemas de delaminação, tratamentos de carga, tais como o tratamento de cargas fibrosas com silanos, resorcinol- formaldeído-látex (RFL), isocianato, epóxi e/ou estruturas de terpolímeros compreendendo vinilpiridina têm sido empregados para evitar a delaminação de cargas fibrosas do polímero dentro de compósitos poliméricos. No entanto, muitos dos tratamentos de carga são irritantes conhecidos no local de trabalho e, portanto, exigem precauções para o uso. Adicionalmente, as cargas de revestimento com tais tratamentos podem requerer processos de revestimento complicados e dispendiosos com múltiplas aplicações de revestimento.

[005] Assim, permanece uma oportunidade de melhoria.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO E VANTAGENS

[006] A presente revelação provê uma fibra revestida para reforço de polímero e compósitos poliméricos incluindo a fibra revestida. A fibra revestida compreende uma fibra e um revestimento disposto em torno da dita fibra. A fibra tem um denier de cerca de 250 a cerca de 3.000 (0,028 a cerca de 0,333 g/m). O revestimento compreende uma polietilenoimina ramificada. A fibra está presente na fibra revestida em uma quantidade de cerca de 80 a cerca de 99,8 por cento em peso e o revestimento está presente em a fibra revestida em uma quantidade de cerca de 0,2 a cerca de 20 por cento em peso, com percentagem em peso, com base no peso total da fibra revestida.

[007] A presente revelação também provê um método para produzir a fibra revestida. O método compreende as etapas de prover a fibra, prover o revestimento e aplicar a composição de revestimento para a fibra para formar a fibra revestida.

[008] A fibra revestida aqui descrita pode ser produzida eficientemente e dispersa-se prontamente em vários polímeros. Como a fibra revestida se dispersa prontamente em vários polímeros, a inclusão da fibra revestida em compósitos poliméricos frequentemente produz compósitos poliméricos tendo propriedades físicas e reológicas capazes. Adicionalmente, métodos convencionais de combinação de polímeros e a fibra revestida pode ser usada para produzir compósitos poliméricos com propriedades físicas e reológicas consistentes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] Outras vantagens da presente invenção serão prontamente apreciadas, à medida que a mesma se tornar melhor entendida por referência à seguinte descrição detalhada quando considerada em conexão com os desenhos anexos.

[0010] A Figura 1 é uma vista em perspectiva em corte ampliada de uma fibra revestida compreendendo um fio simples.

[0011] A Figura 2 é uma vista em corte transversal em perspectiva ampliada de uma fibra revestida compreendendo 3 cordões.

[0012] A Figura 3 é uma imagem de topografia da superfície do Exemplo do Compósito Polimérico 1 (que compreende a fibra revestida do Exemplo 1) tomada contra a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0013] A Figura 4 é outra imagem de topografia de superfície do Exemplo do Compósito Polimérico 1 (que compreende a fibra revestida do Exemplo 1) tirada com a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0014] A Figura 5 é uma imagem de topografia de superfície do Exemplo do Compósito Polimérico 2 (que inclui a fibra revestida do Exemplo 2) tirada contra a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0015] A Figura 6 é outra imagem de topografia de superfície do Exemplo do Compósito Polimérico 1 (que compreende a fibra revestida do Exemplo 2) tirada com a direção da máquina em um Nanotronics. nSpec 3D.

[0016] A Figura 7 é uma imagem de topografia de superfície da técnica anterior do Exemplo do Compósito Polimérico Comparativo 1 (que compreende a fibra revestida do Exemplo Comparativo 1) tomada contra a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0017] A Figura 8 é outra imagem de topografia da superfície da técnica anterior do Exemplo do Compósito Polimérico Comparativo 1 (que compreende a fibra revestida do Exemplo Comparativo 1) tirada com a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0018] A Figura 9 é uma imagem de topografia da superfície do Exemplo do Compósito Polimérico 3 (que compreende a fibra revestida do Exemplo 3) tomada contra a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0019] A Figura 10 é outra imagem topográfica da superfície do Exemplo do Compósito Polimérico 3 (que compreende a fibra revestida do Exemplo 3) tirada com a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0020] A Figura 11 é uma imagem de topografia de superfície do Exemplo do Compósito Polimérico 4 (que compreende a fibra revestida do Exemplo 4) tirada contra a direção da máquina em um Nanotronics. nSpec 3D.

[0021] A Figura 12 é outra imagem de topografia de superfície do Exemplo do Compósito Polimérico 4 (que compreende a fibra revestida do Exemplo 4) tirada com a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0022] A Figura 13 é uma imagem de topografia de superfície da técnica anterior do Exemplo do Compósito Polimérico Comparativo 2 (que compreende a fibra revestida do Exemplo Comparativo 2) tirada contra a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0023] A Figura 14 é outra imagem de topografia de superfície da técnica anterior do Exemplo do Compósito Polimérico Comparativo 2 da técnica anterior (que compreende a fibra revestida do Exemplo Comparativo 2) tirada com a direção da máquina em um Nanotronics nSpec 3D.

[0024] As Figuras 1-14 são exemplificativas por natureza, não são desenhadas à escala e, portanto, não pretendem representar os tamanhos relativos dos vários componentes da fibra revestida.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA REVELAÇÃO

[0025] A presente revelação provê uma fibra revestida 10 para reforço de polímero, e um compósito polimérico 20 incluindo a fibra revestida 10. O compósito polimérico 20 pode ser usado em uma ampla faixa de produtos comerciais e industriais. Em várias modalidades, o compósito polimérico 20 é usado em pneus, correias, correias transportadoras, mangueiras, suportes de motor, vedantes, juntas e outros produtos. Deve ser apreciado que o compósito polimérico 20 da revelação da matéria pode também ser usada em produtos não especificamente aqui apresentados. A fibra revestida

[0026] Referindo-nos à Figura 1, em que, como numerais, indicam partes correspondentes em todas as várias vistas, a fibra revestida é geralmente mostrada em 10. A fibra revestida 10 compreende uma fibra 12 e revestimento 14 disposta em torno da dita fibra 12.

[0027] Como aqui usado, a terminologia “disposta em torno de” engloba o revestimento 14 sendo representado em torno da fibra 12 e também engloba a cobertura parcial e completa da fibra 12 pelo revestimento 14. O revestimento 14 está disposto em torno da fibra 12 em uma extensão suficiente para alterar as propriedades da fibra 12, por exemplo, para prover a fibra revestida 10 que pode ser eficientemente e eficazmente dispersa em um polímero para formar o compósito polimérico 20 e, em algumas modalidades, prover a fibra revestida 10 que pode reticular com um polímero 22 dentro do compósito polimérico 20. Como tal, qualquer amostra da fibra revestida 10 inclui tipicamente fibras 12 tendo o revestimento 14 disposto sobre elas, e o revestimento 14 é tipicamente disposto em uma área superficial grande o suficiente de cada fibra individual 12 de modo que a amostra da fibra revestida 10 possa ser eficazmente incorporada em compósitos poliméricos 20 tendo desejável propriedades.

[0028] Em algumas modalidades, o revestimento 14 cobre maior que cerca de 30, maior que cerca de 40, maior que cerca de 50, maior que cerca de 60, maior que cerca de 70, maior que cerca de 80, maior que cerca de 90, maior que cerca de 95 ou maior que cerca de 99 por cento de uma superfície periférica exterior da fibra 12. Em modalidades adicionais não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros como fracionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contemplados.

[0029] Em muitas modalidades, a fibra revestida 10 é cortada em um comprimento desejado com base no seu uso final (por exemplo, como num compósito polimérico 20 em um pneu, em uma mangueira termoplástica, etc.). Em algumas modalidades, a fibra revestida 10 tem um comprimento de cerca de 0,3 a cerca de 25, cerca de 0,5 a cerca de 15, ou cerca de 3 a cerca de 6 mm. A fibra

[0030] Em várias modalidades, a fibra 12 é selecionada do grupo de fibras poliméricas (por exemplo, acrílica, fibras de poliamida, fibras de poliéster, fibras de poliolefina, fibras de fenol-formaldeído/novaloides, etc.), fibras naturais (por exemplo, fibras de celulose, fibras de lignina, fibras de rayon, fibras de madeira, etc.), fibras de vidro, por exemplo, vidro-E, vidro-A, vidro E-CR, vidro C, vidro D, vidro S., etc.), fibras cerâmicas, fibras metálicas (por exemplo, aço inoxidável, alumínio, etc.), fibras compósitas de carbono e carbono (por exemplo, fibras de grafite, fibras à base de poliacrilonitrila (PAN), fibras de nanotubos de carbono, etc.), fibras minerais (por exemplo, fibras de basalto, etc.) e combinações das mesmas. Em algumas modalidades, as fibras são fibras compósitas ou multicomponentes compreendendo qualquer combinação de materiais adequados aqui definidos (polímero, metal, mineral, etc.). Exemplos de tais fibras compósitas incluem fibra de carbono revestida com níquel, fibras revestidas com prata e fibras poliméricas coextrudadas.

[0031] Em várias modalidades específicas, a fibra 12 é selecionada do grupo de fibras acrílicas, fibras de poliamida, fibras de poliéster, fibras de poliolefina, fibras de celulose, fibras de vidro, fibras cerâmicas, fibras novoloide (fenol-formaldeído), fibras de carbono, fibras minerais, fibras de metal, fibras compósitas compreendendo pelo menos um dos materiais acima mencionados, e combinações das mesmas.

[0032] Em muitas modalidades, a fibra 12 compreende, consiste essencialmente em, ou consiste de vidro. Em algumas dessas modalidades, o vidro é adicionalmente definido como fibras de vidro-E (alumino-borosilicato de vidro com menos de 1% p/p de óxidos alcalinos, vidro-A (vidro álcali-cal com pouco ou nenhum óxido de boro), vidro-E-CR-(resistência elétrica/química; silicato de álcali-cal com menos de 1% p/p de óxidos alcalinos, com elevada resistência a ácidos), vidro-C (vidro álcali-cal com elevado teor de óxido de boro, usado para fibras curtas de vidro e isolamento), vidro D (vidro de borossilicato denominado pelo sua baixa constante dielétrica), vidro-R (alumino-silicato de vidro sem MgO e CaO com altas exigências mecânicas como reforço) e vidro-S (alumino-silicato de vidro sem CaO mas com alto teor de MgO com alta resistência à tração).

[0033] Em muitas modalidades, a fibra 12 compreende, consiste essencialmente de, ou consiste de um polímero 22. O polímero 22 pode ser qualquer polímero conhecido na técnica e pode ser produzido de qualquer modo conhecido na técnica, por exemplo, fiação úmida, extrusão a quente, etc.

[0034] Em algumas modalidades, o polímero é selecionado de poliamida, poliéster, poliolefina, poliuretano termoplástico (TPU), poli (álcool vinílico) (por exemplo, PVOH, PVA ou PVAI), poliolefina (por exemplo, polietileno (PE), PE de peso molecular ultra elevado (UHMWPE), polipropileno (PP)), e combinação dos mesmos.

[0035] Em muitas modalidades, a fibra 12 compreende, consiste essencialmente de, ou consiste de uma fibra de poliamida. A poliamida pode ser definida como o polímero 22 compreendendo ligações de amida repetida, - CO-N H-. A poliamida pode ser um homopolímero (por exemplo, nylon 6) ou um copolímero (por exemplo, nylon 6,6, nylon 6/66). Como aqui definido, os copolímeros incluem dois ou mais monômeros diferentes.

[0036] A poliamida pode ser um alifática, por exemplo, nylon ou poliamida aromática, por exemplo, aramida. Em algumas modalidades, a poliamida é uma meta-aramida. Em outras modalidades, a poliamida é uma para-aramida. As fibras de aramida são uma classe de fibras sintéticas resistentes ao calor e fortes. Em outras modalidades, a terminologia “consiste essencialmente de” descreve a poliamida em si mesma como apenas um único composto, dois compostos, três compostos, etc., e pode estar livre de quaisquer outras poliamidas ou compostos.

[0037] Tipicamente, a poliamida pode ser ou incluir, consistir essencialmente em, ou consistir em um ou mais nylons, aramidas, proteínas, poli(aspartatos) de metal, tais como poli(aspartato) de sódio, e combinações das mesmas.

[0038] Em algumas modalidades, a poliamida é uma poliamida alifática ou semi-aromática, tal como nylon. Nylons são copolímeros de condensação tipicamente formados pela reação de diaminas e ácidos di- carboxílicos para formar ligações peptídicas. Em uma modalidade, o nylon é adicionalmente definido como tendo menos de cerca de 85 por cento de ligações de amida ligadas diretamente (-CO-NH-) a dois grupos alifáticos. Mais especificamente, a poliamida pode ser ou incluir, consistir essencialmente em, ou consistir em uma ou mais de poliamida 6, poliamida 6,6, poliamida 6/66, poliamida 10/10, poliamida 10/12, poli(ácido 4- aminobutírico) (nylon 4), poli (ácido 7-amino-heptanoico) (nylon 7), poli (ácido 8-aminooctanoico) (nylon 8), poli(ácido 9-aminononanoico) (nylon 9), poli(10-ácido aminodecanoico) (nylon 10), poli (ácido 11-aminoundecanoico) (nylon 11), poli(ácido 12-aminododecanoico) (nylon 12), nylon 4,6, poli (hexametileno sebacamida) (nylon 6,10), poli(hexametileno pimelamida) (nylon 7,7), poli(octametileno suberamida) (nylon 8,8), poli(hexametileno azelamida) (nylon 6,9), poli(nonametileno azelamida) (nylon 9,9), poli (decametileno azelamida) (nylon 10,9), poli(ácido tetrametilenodiamina-co- oxálico) (nylon 4,2), a poliamida do ácido n-dodecanodioico e hexametilenodiamina (nylon 6,12), a poliamida de dodecametilenodiamina e ácido n-dodecanodióico (nylon 12,12), o copolímero de tri-metileno adipamida/hexametileno azelaiamida (nylon trimetil 6,2/6,2), copolímero de hexametileno adipamida-hexametileno-azelaiamida caprolactama (nylon 6,6/ 6,9/6), ácido poli(tetrametilenodiamina-co-isoftálico) (nylon 4,1), poli- hexametileno isoftalamida (nylon 6,1), hexametileno adipamida/ hexametileno-isoftalamida (nylon 6,6/61) hexametileno adipamida/ hexametilenotereftalamida (nylon 6,6/6T), poli(2,2,2-trimetil-hexametileno tereftalamida), poli(m-xilileno adipamida) (MXD6), poli(p-xilileno adipamida), poli(hexametileno tereftalamida), poli(dodecametileno- tereftalamida), poliamida 6T/61, poliamida 6/MXDT/1, poliamida MXDI, um terpolímero de lauril-lactama, ácido isoftálico e bis(4-amino-3-metilciclo- hexil)metano e poli-norbornamida, e combinações das mesmas. Ainda mais tipicamente, a poliamida é escolhida entre poliamida 6, poliamida 6,6, poliamida 6/66 e combinações das mesmas. Em outras modalidades, a poliamida é escolhida entre poliamida 6, poliamida 6,6, poliamida 6/66, poliamida 12, poliamida 11, poliamida 6/10, poliamida 6/6.36, poliamida 61/ 6T e combinações das mesmas.

[0039] Em modalidades preferidas, a poliamida é uma poliamida aromática, isto é, aramida. As aramidas são tipicamente formadas pela reação de aminas e halogenetos de ácido carboxílico. Em uma modalidade, a aramida é adicionalmente definida como tendo pelo menos cerca de 85 por cento de ligações amida (-CO-N-H-) ligada diretamente a dois anéis aromáticos. A aramida pode ser qualquer conhecida na técnica, mas é tipicamente adicionalmente definida como um polímero AABB, vendido sob nomes comerciais tais como Nomex®, Kevlar®, Twaron® e/ou New Star’M®. Como é bem conhecido na técnica, NOMEX® e o New Star’M incluem predominantemente meta-ligações e são tipicamente adicionalmente definidos como polimetafenileno isoftalamidas. Kevlar® e Twaron® são ambos parafenileno tereftamidas (PPTA), a forma mais simples de uma AABB para- poliaramida. PPTA é um produto da p-fenileno diamina (PPD) e dicloreto de tereftaloíla (TDC ou TCI). Alternativamente, a aramida pode adicionalmente ser definida como o produto da reação de PPD, éter 3,4’-diaminodifenílico e cloreto de tereftaloíla (TCI). Em uma modalidade preferida, a poliamida é poli-paraftileno-tereftalamida.

[0040] Em várias modalidades, a poliamida tem um peso molecular ponderal médio maior que cerca de 10.000, ou maior que cerca de 25.000, ou de cerca de 10.000 a cerca de 1.000.000, ou de cerca de 50.000 a cerca de 750.000, ou de cerca de 25.000 a cerca de 500.000 g/mol. Além disso, modalidades não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros quanto fracionários, dentro de um ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contemplados.

[0041] Em outra modalidade, a fibra 12 compreende, consiste essencialmente de, ou consiste de uma fibra de poliéster. O poliéster pode ser definido como um polímero compreendendo grupos funcionais de éster de repetição (ésteres). Em outras palavras, vários ésteres estão ligados dentro do poliéster. Tipicamente, o álcool é quimicamente reagido com resultados de ácido carboxílico para formar os ésteres. Alternativamente, o poliéster pode ser definido como um polímero compreendendo pelo menos cerca de 85 por cento em peso de um éster, um álcool di-hídrico, um ácido tereftálico. O poliéster pode ser um homopolímero ou um copolímero.

[0042] Em algumas modalidades, o poliéster é um poliéster alifático. Exemplos de poliésteres alifáticos adequados incluem, mas não estão limitados a, homopolímeros tais como poliglicolido ou ácido poliglicolico (tipicamente formado através de policondensação de ácido glicólico), ácido poliláctico (tipicamente formado via polimerização de abertura de anel de lactido), policaprolactona (tipicamente formada através da polimerização de abertura de anel de caprolactona), poli-hidroxialcanoato e poli- hidroxibutirato. Exemplos de poliésteres alifáticos adequados incluem, mas não estão limitados a, copolímeros, tais como adipato de polietileno, succinato de polibutileno (tipicamente formado por policondensação de ácido succínico com 1,4-butanodiol) e poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (formada tipicamente por copolimerização de ácido 3-hidroxibutanoico e 3- ácido hidroxipentanoico, butirolactona, valerolactona com aluminoxano oligomérico como catalisador) e tereftalato de policiclo-hexilenodimetileno (formado tipicamente via formado a partir da policondensação do ácido tereftálico e ciclo-hexileno-dimetanol).

[0043] Em outras modalidades, o poliéster é um poliéster aromático, tal como vectran™ (tipicamente formado por policondensação de ácido 4- hidroxibenzoico e ácido 6-hidroxinaftaleno-2-carboxílico).

[0044] Em modalidades preferidas, o poliéster é um poliéster semiaromático. Exemplos de poliésteres alifáticos adequados incluem, mas não estão limitados a, copolímeros tais como tereftalato de polietileno (tipicamente formado via policondensação do ácido tereftálico com etileno glicol), tereftalato de polibutileno (tipicamente formado via policondensação do ácido tereftálico com 1,4-butanodiol), tereftalato de polimetileno (formado tipicamente via policondensação do ácido tereftálico com 1,3-propanodiol) e naftalato de polietileno (tipicamente formado por policondensão de pelo menos um ácido naftaleno dicarboxílico com etileno glicol).

[0045] Em algumas modalidades especiais, o poliéster pode ser selecionado de um tereftalato de polialquileno, tal como tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, tereftalato de politrimetileno, naftalato de polietileno, adipato de polietileno, poli-hidroxilalcanoato, poli-butilato de hidroxila, poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato), poliglicolideo, ácido poliláctico, o produto de policondensação de ácido 4-hidroxibenzco e ácido 6- hidroxinaftaleno-2-carboxílico e policaprolactona. Em uma modalidade particular, o polímero 22 é adicionalmente definido como um poliéster termoplástico semicristalino incluindo, mas não limitado a, poli(tereftalato de etileno), tereftalato de polibutileno, tereftalato de politrimetileno, co-isoftalato de tereftalato de polietileno e combinações dos mesmos. Em uma modalidade preferida, o polímero 22 é o tereftalato de polibutileno. Em outra modalidade preferida, o polímero 22 é naftalato de polietileno.

[0046] Em várias modalidades, o poliéster tem um peso molecular ponderal médio superior a cerca de 10.000, ou superior a cerca de 25.000, ou de cerca de 10.000 a cerca de 1.000.000, ou de cerca de 50.000 a cerca de 750.000, ou de cerca de 25.000 a cerca de 500.000, g/mol. Em modalidades adicionais não limitativas, todos os valores e intervalos de valores, tanto inteiros como fraccionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contempladas.

[0047] Em algumas modalidades, a fibra 12 é adicionalmente definida como compreendendo de cerca de 2 a cerca de 8, ou de cerca de 2 a cerca de 4, extremidades ou fios. Como é conhecido na técnica, um “fim” é um fio único compreendendo um ou mais filamentos. Em algumas modalidades, a fibra 12 é um filamento contínuo em volume ou fibra curta. Em algumas modalidades, a fibra 12 é um filamento contínuo em volume ou fibra curta. Em outras modalidades, a fibra 12 é tecida ou não tecida. O fio pode compreender extremidades de um material (por exemplo, apenas extremidades de poliamida) ou extremidades de mais do que um material (por exemplo, ambas extremidades de das poliamidas).e poliéster). Para este fim, a fibra 12 pode ser mono-extremidade, multi-extremidade ou fio de fibra curta.

[0048] Fazendo agora referência à Figura 1 e 2, a Figura 1 é uma vista em corte ampliada de uma fibra revestida 10 compreendendo um cordão simples e a Figura 2 é uma vista em corte ampliada de uma fibra revestida 10 compreendendo 3 cordões. Claro, esses números são exemplares na natureza e a fibra revestida 10 pode compreender 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou mais extremidades ou cordões. Adicionalmente, embora as fibras 12 mostradas nas Figuras 1 e 2 tenham um perfil de seção transversal redondo, é de se notar que as fibras 12 podem ter perfis de seção transversal de várias formas, tais como redondas, ovulares, triangulares, retangulares, quadradas, de 5 lados, 6 lados, em forma de sino, em forma de estrela, bi-lobal, tri-lobal, achatada, etc. Em algumas modalidades, as fibras são ocas.

[0049] Em muitas modalidades, a fibra 12 tem: um denier de cerca de 250 a cerca de 3.000 (0,028 a cerca de 0,333 g/m), de cerca de 1.000 a cerca de 2.500 (0,111 a cerca de 0,278 g/m), ou de cerca de 1.400 a cerca de 2.100 (0,156 a cerca de 0,233 g/m); e/ou um diâmetro de cerca de 0,1 a cerca de 15, de cerca de 0,3 a cerca de 7,5, ou de cerca de 0,5 a cerca de 3, μm. Conforme aqui definido, denier é a massa em gramas por 9.000 metros da fibra 12. Em outras modalidades não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros como fracionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contemplados.

[0050] Em muitas modalidades, a fibra 12 está presente na fibra revestida 10 em uma quantidade de cerca de 80 a cerca de 99,8, cerca de 90 a cerca de 99,8, cerca de 90 a cerca de 99, cerca de 92 a cerca de 99, ou cerca de 93 a cerca de 97, por cento em peso com base no peso total da fibra revestida 10.

[0051] Em modalidades adicionais não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros como fracionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contemplados. O Revestimento

[0052] Como apresentado acima, a fibra revestida 10 compreende o revestimento 14, que está colocado em torno da fibra 12. O revestimento 14 compreende uma polietilenoimina (PEI).

[0053] A PEI pode ser feita por vários métodos compreendidos na técnica. Por exemplo, a PEI pode ser feita por abertura de anel de aziridina por polimerização catalisada por ácido. Em certas modalidades, a PEI pode ser adicionalmente modificada, tal como por amidação com ácidos graxos, por alcoxilação com óxidos de alquileno, ou por carboxilação com ácido acrílico e/ou ácido maleico.

[0054] Em muitas modalidades, a PEI tem um peso molecular ponderal médio (Mw) de cerca de 300 a cerca de 2.000.000, cerca de 400 a cerca de 1.000.000, cerca de 500 a cerca de 900.000, cerca de 800 a cerca de 800.000, cerca de 800 a cerca de 25.000, g/mol.

[0055] Em várias modalidades, a PEI é um polímero ramificado compreendendo grupos tais como:

em que n é cerca de 18 a cerca de 50.000 de tal modo que a PEI tem um peso molecular ponderal médio de cerca de 800 a cerca de 2.000.000 g/mol. Também está contemplado que a PEI pode ter qualquer valor ou faixa de valores, tanto inteiro quanto fracionado, dentro das faixas descritas acima. Ainda em outras modalidades, a PEI é um polímero ramificado com a seguinte estrutura exemplificativa:

[0056] Ainda referindo-se à estrutura exemplificativa acima, a estrutura ramificada da PEI provê aminas primárias, secundárias e terciárias. Ou seja, a PEI tipicamente inclui grupos linear (L), dendrítico (D) e grupos terminais (T).

[0057] Em algumas modalidades, a polietilenoimina ramificada compreende: de cerca de 20 a cerca de 55, ou de cerca de 30 a cerca de 45 por cento de grupos lineares (L); de cerca de 10 a cerca de 40 ou de cerca de 20 a cerca de 30 grupos dendríticos (D); e de cerca de 20 a cerca de 55, ou de cerca de 30 a cerca de 45 por cento de grupos terminais (T), com base em 100 por cento de todos os grupos presentes na dita polietilenoimina ramificada como determinado via 13C-NMR em D2O. Em modalidades adicionais não limitativas, todos os valores e faixas de valores, ambos total e fracionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contemplados.

[0058] Em muitas modalidades, a polietilenoimina ramificada tem um grau de ramificação (DB) de cerca de 0,30 a cerca de 0,85, de cerca de 0,40 a cerca de 0,75, ou cerca de 0,60 a cerca de 0,70, determinado por 13C-RMN em D2O e calculado com a equação de Fréchet (DB = (D + T) / (D + L + T)). Em modalidades adicionais não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros como fracionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contemplados.

[0059] Como mostrado acima, a estrutura ramificada da PEI inclui aminas primárias, secundárias e terciárias. A Tabela 1 abaixo apresenta quatro modalidades exemplificativas da PEI que podem ser incluídas em uma composição de revestimento e usadas para formar o revestimento 14. As modalidades da PEI apresentadas na Tabela 1 são modalidades não limitativas e, assim, outras modalidades da PEI de alquil amina com diferentes características físicas também são contempladas.

[0060] Evidentemente, a composição de revestimento pode incluir água. Quando a água evapora da composição de revestimento, o revestimento 14 é formado. Esta água pode ser a mesma ou independente, a água descrita imediatamente acima que é misturada com a PEI. A água pode ser de vários tipos. Em certas modalidades, a água é desmineralizada e/ou desionizada. A água está presente na composição de revestimento em várias quantidades, dependendo da modalidade. A água pode ser adicionada à composição de revestimento como um componente separado.

[0061] PEIs adequadas estão comercialmente disponíveis na BASF Corporation sob o nome comercial de LUPASOL®.

[0062] Em muitas modalidades, a PEI está presente no revestimento 14 em uma quantidade de cerca de 80 a cerca de 100, cerca de 90 a cerca de 99,5, ou cerca de 92 a cerca de 99, por cento em peso com base no peso total do revestimento 14. Adicionalmente, é para ser apreciado que mais de um tipo da PEI pode ser incluído no revestimento 14 (por exemplo, dois PEIs de peso molecular diferentes), em que caso a quantidade total de todas as PEI presentes no revestimento 14 esteja dentro das faixas acima. Em modalidades não limitativas adicionais, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros como fracionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contemplados.

[0063] O revestimento 14 também pode incluir um ou mais tensoativos. O tensoativo é incluído para melhorar o umedecimento e/ou diminuir a tensão superficial da composição de revestimento. Se empregado, o tensoativo é tipicamente selecionado do grupo de tensoativos não-iônicos, tensoativos aniônicos, tensoativos catiônicos, tensoativos anfotéricos e combinações dos mesmos. Em certos modalidades, o agente tensoativo é selecionado do grupo de óxido de polialquileno, óxido de alquilpolioxileno, monolaurato de polioxietileno e sorbitano, alquilpoliglucosídeos, derivados aniônicos de alquilpoliglucosídeos, álcoois graxos, derivados aniônicos de álcoois graxos e ésteres de fosfato.

[0064] Em várias modalidades, o revestimento 14 inclui um tensoativo não iônico. Tensoativos não iônicos, adequados para fins da presente revelação, incluem alcoxilatos de álcool, por exemplo, óxidos de polialquileno. Alcoxilatos de álcool adequados incluem etoxilatos de álcool lineares. Alcoxilatos adicionais de álcool incluem etoxilatos de alquilfenol, etoxilatos de álcool ramificado, etoxilatos de álcool secundário, etoxilatos de óleo de rícino, etoxilatos de alquilamina (também conhecidos como alquilaminas alcoxiladas), etoxilatos de sebo-amina, etoxilatos de ácidos graxo, etoxilatos de oleato de sorbital, etoxilatos de extremidades capeadas ou combinações dos mesmos. Outros tensoativos não iônicos incluem amidas tais como alcanolamidas graxas, alquildietanolamidas, dietanolamida de coco, dietanolamida de lauramida, dietanolamida de cocoamida, cocoamida de polietileno glicol, dietanolamida oleica, ou combinações das mesmas. Ainda outros tensoativos não iônicos incluem base alifática alcoxilada, amida polialcoxilada, ésteres de glicol, ésteres de glicerol, óxidos de amina, ésteres de fosfato, fosfato de álcool, triglicerídeos graxos, ésteres de triglicerídeos graxos, fosfato de éter alquílico, ésteres alquílicos, ésteres de fosfato etoxilato de alquilfenol, polissacarídeos de alquila, copolímeros em bloco, alquil poliglicosídeos ou combinações dos mesmos. Os tensoativos não iónicos adequados estão comercialmente disponíveis na BASF Corporation sob os nomes comerciais de PLURAFAC®, PLURONIC®, TETRONIC® e LUTENSOL®.

[0065] Em várias modalidades, o revestimento 14 inclui um tensoativo anfotérico. Tensoativos anfotéricos, adequados para os propósitos da presente revelação, incluem betaínas, imidazolinas e propionatos. Exemplos adicionais de tensoativos anfotéricos adequados incluem sultainas, amfopropionatos, amfodipropionatos, aminopropionatos, aminodipropionatos, amfoacetatos, amfodiacetatos e amfo-hidroxipropisulfonatos. Em certas modalidades, o tensoativo anfotérico é pelo menos um de um propionato ou um amfodiacetato. Exemplos adicionais específicos de tensoativos anfotéricos adequados incluem ácidos N-acilamino tais como acetatos de N- alquilamino e cocoamfodiacetato dissódico, e óxidos de amina tais como o óxido de estereamina. Em uma modalidade, o tensoativo anfotérico compreende o cocoamfodiacetato dissódico.

[0066] Em certas modalidades, o tensoativo anfotérico é ilustrado pelas fórmulas: RCH2NHCH2CH2COOM ou RCH2N(CH2CH2COOM)2, em que M é um cátion de formação de sal (por exemplo, Na ou H) e R é a porção de hidrocarboneto do ácido graxo de cadeia longa RCOOH, por exemplo, um ácido graxo C7 a C35, ou um C7 a C18. Tais tensoativos anfotéricos incluem N- coco-β-aminopropionato de sódio, ácido N-coco-β-aminopropi0nico; ácido N- laurilo, miristil-β-aminopropi0nico; N-sebo-β-iminopropionato de dissódio; N-lauril-β-iminopropionato dissódico (também conhecido como lauriminodipropionato de sódio); e o sal de sódio parcial do ácido N-lauril-β- iminopropiônico. Em uma modalidade, o tensoativo anfotérico compreende lauriminodipropionato de sódio. Os tensoativos anfotéricos adequados estão comercialmente disponíveis na BASF Corporation, sob os nomes comerciais de DERIPHAT®, MAFO® e DEHYTON®.

[0067] Em muitas modalidades, o tensoativo (s) está presente no revestimento 14 em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 9, cerca de 0,2 a cerca de 6, ou cerca de 0,3 a cerca de 3 por cento em peso com base no peso total do revestimento 14. Adicionalmente, é para ser apreciado que mais de um tipo de tensoativo pode ser incluído no revestimento 14 (por exemplo, um óxido de polialquileno e um álcool graxo), caso em que a quantidade total de todos os tensoativos presentes no revestimento 14 é dentro das faixas acima. Em modalidades adicionais não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros como fracionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contemplados.

[0068] Em certas modalidades, o revestimento 14 compreende adicionalmente um ou mais aditivos. Vários tipos de aditivos podem ser usados. Exemplos de aditivos adequados incluem antioxidantes, quelantes, colorantes, dispersantes, estabilizadores, modificadores de viscosidade, cargas, reticuladores/agente de curas, catalisadores, agentes de expansão e combinações dos mesmos. Se for usado, o (s) aditivo (s) pode (m) ser usado (s) em várias quantidades.

[0069] Em algumas modalidades, o revestimento 14 compreende adicionalmente um látex de resorcinol-formaldeído (RFL) e/ou isocianato. Em certas modalidades, o revestimento 14 é substancialmente livre de látex de resorcinol-formaldeído e/ou isocianato. A terminologia “substancialmente livre”, como usado imediatamente acima, refere-se a uma quantidade inferior a cerca de 5, inferior a cerca de 1, inferior a cerca de 0,1, por cento em peso com base no peso total do revestimento 14 presente na fibra revestida 10.

[0070] Em algumas modalidades, o revestimento 14 consiste essencialmente na PEI ramificado e no tensoativo. Como aqui usado, “consistindo essencialmente de” pretende excluir qualquer elemento ou combinação de elementos, bem como qualquer quantidade de qualquer elemento ou combinação de elementos, que altere as características básicas e novas da composição de poliamida.

[0071] Em outras modalidades, o revestimento 14 é substancialmente livre de outros polímeros conhecidos na técnica (incluindo elastômeros), cargas conhecidas na técnica (incluindo cargas de reforço) e/ou plastificantes conhecidos na técnica. A terminologia “substancialmente livre”, como usada imediatamente acima, refere-se a uma quantidade inferior a cerca de 5, inferior a cerca de 1, inferior a cerca de 0,1 ou cerca de 0, por cento em peso com base no peso total do revestimento 14 presente na fibra revestida 10.

[0072] Em muitas modalidades, o revestimento 14 está presente na fibra revestida 10 em uma quantidade de cerca de 0,2 a cerca de 10, cerca de 1 a cerca de 8, ou cerca de 3 a cerca de 6, por cento em peso com base no peso total da fibra revestida. Em outras modalidades não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros quanto fracionários, dentro de um ou mais das faixas, são aqui expressamente contemplados. Outros adesivos e componentes

[0073] Em algumas modalidades, a fibra revestida 10 compreende componentes adesivos adicionais. O componente adesivo pode ser incluído no revestimento 14 ou aplicado separadamente à fibra revestida 10 (por exemplo, como uma camada de adição entre a fibra 12 e o revestimento 14 ou como uma camada adicional sobre o revestimento 14). Exemplos não limitantes adequados de adesivos adequados compreendem polímeros tais como copolímeros de etileno acetato de vinilo, copolímeros de etileno acrilato, (met)acrilatos, poliolefinas (por exemplo, polietileno (HDPE, LDPE, etc.), polipropileno, polibuteno-1, polietileno oxidado, polibuteno, poliolefinas amorfas (propileno amorfo, propileno amorfo/etileno, propileno amorfo/buteno, propileno amorfo/hexeno, propileno amorfo/ etileno/buteno, etc.), poliolefinas cloradas (polipropileno clorado), poliolefinas modificadas com anidrido maleico), poliamidas e poliésteres, poliésteres, poliuretanos (TPU, PUR, etc.), copolímeros em bloco de estireno (estireno-butadieno- estireno, estireno-isopreno-estireno, estireno-etileno/butileno-estireno, estireno-etileno/propileno), policaprolactona, policarbonatos, fluoropolímeros, silicones, elastômeros termoplásticos, borrachas (borracha natural, polibutadieno, borracha de estireno-butadieno, borracha butílica, borracha de EPDM), polipirrol, resorcinol formaldeído, isocianato (por exemplo, PMDI) e outros polímeros e copolímeros e combinações dos mesmos.

[0074] Em algumas modalidades, o componente adesivo compreende ou é um adesivo de látex de resorcinol-formaldeído (RFL). Em um adesivo RFL, o resorcinol reage com o formaldeído para produzir um produto de reação resorcinol-formaldeído. Este produto de reação é o resultado de uma reação de condensação entre um grupo fenol no resorcinol e o grupo aldeído no formaldeído. Resorcinol resóis e resorcinol-fenol resóis, sejam formados in situ dentro do látex ou formados separadamente em solução aquosa, são tipicamente incluídos na camada de adesivo /adesivo RFL para facilitar a adesão de borracha de camadas/componentes adicionais.

[0075] Em algumas dessas modalidades, o adesivo RFL compreende uma resina de resorcinol formaldeído, um látex de copolímero de estireno- butadieno, um látex de terpolímero de vinilpiridina-estireno-butadieno e um isocianato em bloco. Em outras modalidades, o adesivo RFL compreende um resorcinol, formaldeído, um látex de borracha de estireno-butadieno, um látex de terpolítico de vinilpiridina-estireno-butadieno e um isocianato em bloco.

[0076] Em algumas modalidades particulares, a fibra 10 revestida compreende um revestimento suplementar compreendendo um adesivo RFL. O revestimento suplementar pode ser disposto entre a fibra 12 e o revestimento 14 (por exemplo, em torno de uma superfície periférica externa da fibra 12 e uma superfície periférica interna do revestimento 14) ou pode ser disposto em torno de uma superfície externa periférica do revestimento. 14, isto é, como revestimento externo.

[0077] Em algumas modalidades, o componente adesivo compreende ou é um isocianato. Em algumas dessas modalidades, o isocianato inclui, mas não está limitado a, isocianatos, di-isocianatos, poli-isocianatos e combinações dos mesmos. O componente isocianato pode incluir um ou mais isocianatos diferentes. Em uma modalidade, o componente isocianato inclui um isocianato n-funcional. Nesta modalidade, n é um número de cerca de 2 a cerca de 5, cerca de 2 a cerca de 4, cerca de 2 a cerca de 3 ou cerca de 2. Deve ser entendido que n pode ser um número inteiro ou pode ter valores intermédios de cerca de 2 a cerca de 5. O isocianato tipicamente inclui um isocianato selecionado do grupo de isocianatos aromáticos, isocianatos alifáticos e combinações dos mesmos. Em outra modalidade, o componente isocianato inclui um isocianato alifático tal como di-isocianato de hexametileno (HDI), di-isocianato de diciclo-hexilmetila (H12MDI), di- isocianato de isoforona e combinações dos mesmos. Se o componente isocianato inclui um isocianato alifático, o componente isocianato também pode incluir um isocianato alifático multivalente modificado, ou seja, um produto que é obtido através de reações químicas de di-isocianatos alifáticos e/ou poli-isocianatos alifáticos. Exemplos incluem, mas não estão limitados a ureias, biuretos, alofanatos, carbodi-imidas, uretoniminas, isocianuratos, grupos uretano, dímeros, trímeros e combinações dos mesmos. O isocianato também pode incluir, mas não está limitado a, di-isocianatos modificados empregados individualmente ou em produtos de reação com polioxialquileno glicois, dietileno glicois, dipropileno glicois, poli oxietileno glicois, polioxipropileno glicois, polioxipropilenoepolioxietileno glicóis, poliesterois, policaprolactonas e combinações dos mesmos. O isocianato também pode ser um pré-polímero de isocianato.

[0078] Em muitas modalidades, a fibra revestida 10 está livre de ou substancialmente livre de componentes adesivos conhecidos na técnica. A terminologia “substancialmente livre”, como usado imediatamente acima, refere-se a uma quantidade inferior a cerca de 5, inferior a cerca de 1, inferior a cerca de 0,1 ou cerca de 0 por cento em peso do componente adesivo com base no peso total da fibra revestida 10.

O método de produzir a fibra revestida

[0079] A presente revelação também provê um método para produzir a fibra revestida 10. O método compreende as etapas de prover a fibra 12, prover a composição de revestimento e aplicar a composição de revestimento à fibra 12 para formar a fibra revestida 10. A fibra 12, o revestimento 14 e a fibra revestida 10 são já como descritos acima.

[0080] Em muitas modalidades, a fibra revestida 10 é um fio que compreende duas ou mais extremidades. Como tal, em algumas modalidades do método, o método inclui a etapa de trançar uma ou mais extremidades no equipamento de trançado com cerca de 1 a cerca de 12 portadores/bobinas. As tranças podem compreender qualquer combinação de extremidades. Em algumas dessas modalidades, a etapa de aplicação é conduzida em linha com a etapa de aplicar a composição de revestimento.

[0081] O método também compreende a etapa de aplicar a composição de revestimento à fibra 12 para formar a fibra revestida 10. Evidentemente, a composição de revestimento pode incluir água e/ou agente de curas. Quando a água evapora e/ou os agente de curas curam a PEI, o revestimento 14 é formado. A etapa de aplicar a composição de revestimento à fibra 12 para formar a fibra revestida 10 é tipicamente conduzida através de pulverização, escovação, imersão ou outros métodos conhecidos na técnica. Em uma modalidade preferida, a etapa de aplicar é realizada por imersão. Em várias modalidades, a etapa de aplicação é conduzida em menos de cerca de 10, cerca de 9, cerca de 8, cerca de 7, cerca de 6, cerca de 5, cerca de 4, cerca de 3, cerca de 2 ou cerca de 1 segundos.

[0082] Em uma modalidade particular, a fibra revestida 10 compreende, consiste essencialmente de, ou consiste da fibra 12 e do revestimento 14 e o método inclui uma única aplicação da composição de revestimento, isto é, uma camada única de revestimento. Os métodos da técnica anterior utilizam frequentemente múltiplos componentes adesivos (por exemplo, isocianato e RFL) e, assim, requerem múltiplas aplicações de revestimentos, já que vários componentes adesivos são necessários e, como os componentes adesivos podem reagir um com o outro (por exemplo, o isocianato reage com RFL). Vantajosamente, uma única aplicação da composição de revestimento da aplicação em questão pode ser usada em vez de múltiplas aplicações de outras composições de revestimento.

[0083] Em algumas modalidades do método, a fibra 12 tem uma energia superficial de cerca de 30 a cerca de 60 mJ/m2 e a composição tem uma tensão superficial de cerca de 20 a cerca de 65 J/m2, o que permite uma única etapa de aplicação. A tensão superficial da composição de revestimento pode ser ajustada para facilitar o molhamento das fibras particulares 12 (por exemplo, aramida versus poliéster) selecionadas para incorporação na fibra revestida 10.

[0084] Em algumas modalidades do método, a composição de revestimento (compreendendo PEI) é primeiramente aplicada a uma superfície periférica externa da fibra 12 e então o componente adesivo compreendendo RFL é subsequentemente aplicado ao revestimento 14. Em outra modalidade do método, o componente adesivo que inclui RFL é primeiramente aplicado a uma superfície periférica da fibra 12 e depois a composição de revestimento é subsequentemente aplicada ao composto adesivo compreendendo RFL

[0085] O método inclui opcionalmente a etapa de aquecer a fibra 12 que tem a composição de revestimento após a etapa de aplicação da composição de revestimento. A etapa do aquecimento normalmente é realizada após a etapa de aplicação. Como tal, a etapa de aquecimento pode ser incluída em várias modalidades do método uma ou mais vezes, isto é, o método pode incluir uma ou mais etapas de aquecimento. Em tais modalidades, a fibra 12 tendo a composição de revestimento pode ser seca a qualquer temperatura de secagem adequada. Em algumas modalidades, a fibra 12 com a composição de revestimento é aquecida a uma temperatura de 35 de cerca a cerca de 250, cerca de 50 a cerca de 200, ou cerca de 75 a cerca de 125, °C. O Compósito Polimérico

[0086] Com referência às Figuras 5-14, em que tal como numerais indicam partes correspondentes através das várias vistas, o compósito polimérico é geralmente mostrado em 20. O compósito polimérico 20 inclui a fibra revestida 10 e um polímero 22.

[0087] A fibra revestida 10 é conforme já descrita acima e pode ser incluída nos compósitos poliméricos 20 em uma quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 65, cerca de 1 a cerca de 45, cerca de 2 a cerca de 25, cerca de 2 a 15, ou cerca de 2 a cerca de 10 por cento em peso com base no peso total do compósito polimérico 20. Em modalidades adicionais não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros como fracionários, dentro de uma ou mais das faixa acima mencionadas, são aqui expressamente contempladas.

[0088] O compósito polimérico 20 compreende um ou mais do polímero 22. O polímero 22 é selecionado de elastômeros, termoplásticos, elastômeros termoplásticos e combinações dos mesmos.

[0089] O polímero 22 pode ser um polímero termoplástico ou um polímero termorrígido. Os termoplásticos têm um peso molecular relativamente alto e cadeias moleculares que se associam através de forças intermoleculares, que enfraquecem rapidamente com o aumento da temperatura e, assim, fundem. Como tal, os termoplásticos podem ser remodelados por aquecimento e são tipicamente usados para produzir peças por várias técnicas de processamento de polímeros, tais como moldagem por injeção, moldagem por compressão, calandragem e extrusão. Ao contrário dos termoplásticos, os termorrígidos formam ligações químicas irreversíveis quando curados e, portanto, não se fundem, mas se decompõem.

[0090] Em muitas modalidades, o polímero 22 é um polímero termoplástico (termoplástico). O termoplástico pode ser um polímero amorfo ou cristalino. Geralmente, polímeros cristalinos têm um ponto de fusão relativamente acurado, têm um arranjo mais ordenado de cadeias moleculares e exigem temperaturas mais altas para fluir bem quando comparadas a polímeros amorfos. Geralmente, os polímeros amorfos não possuem um verdadeiro ponto de fusão e amolecem gradualmente, têm uma orientação mais aleatória das cadeias moleculares e não fluem tão facilmente quanto os polímeros amorfos.

[0091] Em algumas modalidades, a composição termoplástica inclui uma combinação de polímeros termoplásticos amorfos. Em outras modalidades, a composição termoplástica inclui elastômeros termoplásticos, que podem incluir segmentos cristalinos e amorfos.

[0092] Vários exemplos não limitativos de termoplásticos e elastômeros termoplásticos adequados incluem poliolefinas (por exemplo, PP, PE, copolímero de etileno/hexano, etileno/ácido acrílico, etc.), elastômeros de poliolefina, cloretos de polivinila (PVC), poliamidas (PA), elastômeros estirênicos, elastômero termoplástico vulcanizado (TPV), fluoropolímeros (por exemplo, PTFE, perfluoroelastômero, etc.), silicones, poliésteres, elastômeros de poliéster, polioximetilenos (POM), poliuretanos termoplásticos (TPU) e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades preferidas, o polímero 22 é selecionado de poliuretano termoplástico, polioximetileno, tereftalato de polialquileno, e combinações dos mesmos.

[0093] Em muitas modalidades preferidas, o polímero é um elastômero (borracha). Vários exemplos não limitativos de elastômeros adequados incluem borracha natural (poli-isopreno natural), borracha sintética de poli-isopreno, polibutadieno, borracha de cloropreno, borracha butílica, borracha butílica halogenada, borracha de estireno-butadieno, borracha nitrílica, borracha de etileno propileno, borracha de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de epicloridrina, borracha poliacrílica, borracha de silicone, borracha de fluorosilicone, fluoroelastômero, perfluoroelastômero, amidas de bloco de poliéter, polietileno clorossulfonado e etileno-acetato de vinila.

[0094] Em muitas modalidades, o polímero 22 é incluído no compósito polimérico 20 em uma quantidade de cerca de 5 a cerca de 95, cerca de 20 a cerca de 90, cerca de 30 a cerca de 80, ou cerca de 40 a cerca de 70 por cento em peso com base na peso total do compósito polimérico 20. Adicionalmente, deve ser apreciado que mais do que um tipo de polímero pode ser incluído no compósito polimérico 20 (por exemplo, dois polímeros diferentes), caso em que a quantidade total de todos os polímeros presentes no compósito polimérico 20 está dentro das faixas acima. Em modalidades adicionais não limitativas, todos os valores e faixas de valores, tanto inteiros como fracionários, dentro de uma ou mais das faixas acima mencionadas, são aqui expressamente contempladas.

[0095] Vários aditivos podem ser incluídos no compósito polimérico 20. Os aditivos adequados incluem, mas não estão limitados a, aditivos de processamento, plastificantes, terminadores de cadeia, agentes tensoativos, promotores de adesão, retardadores de chama, antioxidantes, removedores de água, corantes, estabilizadores de luz ultravioleta, cargas, acidificantes, agentes tixotrópicos, agente de curas/reticuladores, catalisadores, agentes de expansão, tensoativos e combinações dos mesmos. O (s) aditivo (s) pode (m) ser incluído (s) em qualquer quantidade conforme desejado pelos especialistas na técnica.

[0096] Em algumas modalidades, o compósito polimérico 20 é incorporado em correias (por exemplo, correias em V), mangueiras, pneus e outros produtos. As correias em V são correias de borracha, geralmente sem fim, com uma seção transversal trapezoidal que corre em uma polia com uma ranhura em forma de V, com a superfície de topo das correias aproximadamente niveladas com o topo da polia, que são usadas em muitas aplicações diferentes. A incorporação do compósito polimérico 20 pode ser realizada usando métodos como são conhecidos na técnica.

[0097] Os exemplos seguintes destinam-se a ilustrar a presente revelação e não devem ser visto de qualquer maneira como limitante ao escopo da presente revelação.

EXEMPLOS

[0098] Exemplo de Fibras Revestidas 1-4, que são apresentadas na Tabela 2 abaixo, estão de acordo com a revelação do assunto.

[0099] Fibra A é uma fibra de poliéster que compreende três extremidades torcidas em uma e tendo um denier de cerca de 2000 (0,222 g/m).

[00100] Fibra B é uma fibra de poliamida compreendendo duas extremidades torcidas em uma e tendo um denier de cerca de 1500 (0,167 g/m).

[00101] A composição de revestimento A compreende cerca de 5 por cento em peso de uma polietilenoimina ramificada, cerca de 0,5 por cento em peso de um tensoativo e cerca de 94,5 por cento em peso de solvente, com base no peso total da composição do revestimento.

[00102] A composição de revestimento B compreende cerca de 10 por cento em peso de isocianato e cerca de 90 por cento em peso de solvente, com base no peso total da composição de revestimento.

[00103] O revestimento C compreende cerca de 20 por cento em peso de látex de resorcinol formaldeído (RFL) e cerca de 80 por cento em peso de solvente, com base no peso total da composição de revestimento.

[00104] As fibras revestidas dos Exemplos 1-4 e Exemplos Comparativos 1 e 2 são cortadas para um comprimento de 3 mm. Uma vez cortadas, as fibras revestidas dos Exemplos 1-4 e Exemplos Comparativos 1 e 2 são compostas em uma formulação de correia de base elastomérica/borracha para formar Compósitos Poliméricos (“PC”) 1-4 e PC 1 e 2. Comparativo. A quantidade e tipo de cada componente incluído no PC 1-4 e PC 1 e 2 Comparativo está indicado na Tabela 3 abaixo com todos os valores em partes por cem de borracha.

[00105] Todos os componentes, exceto o acelerador e o agente de cura, são primeiro compostos durante cerca de 3 minutos em um misturador de borracha convencional com um procedimento de mistura convencional para formar o material de base. Este procedimento de mistura de “primeira passagem” é iniciado a uma temperatura de partida de 38°C (100°F) e velocidade inicial do rotor de 65 a 75 rpm. Este procedimento de mistura de primeira passagem usa varreduras a 82°C (180°F), 93°C (200°F) e 110°C (230°F), com um despejar a cerca de 137°C (280°F).

[00106] Agente de cura e acelerador são adicionados ao PC 1-4 e PC1 e 2 Comparativo são então compostos durante cerca de 1,3 minutos a uma temperatura inferior em um misturador de borracha convencional com um procedimento de mistura convencional para formar PC 1-4 e PC 1 e 2. Comparativo. Este procedimento de mistura de “segunda passagem” é iniciado a uma temperatura inicial de 38°C (100°F) e uma velocidade inicial do rotor de 65 a 75 rpm. Este procedimento de mistura de “primeira passagem” usa um única varreduras a 82°C (180°F) com um despejo a cerca de 99°C (210°F).

[00107] Com referência agora à Tabela 3 abaixo, a quantidade e o tipo de cada componente incluído nos PC 1-4 e PC 1 e 2 Comparativo é indicado com todos os valores em partes por cem borracha, e os parâmetros de processamento usados no processo de composição são apresentados.

[00108] Polímero A é EPDM.

[00109] Carga A é negro de fumo.

[00110] Aditivo A é óleo parafínico.

[00111] O aditivo B é o óxido de zinco.

[00112] O aditivo C é um antioxidante que contém 4,4’-Bis (alfa, alfa- dimetilbenzil) difenilmina.

[00113] O aditivo D é um antioxidante compreendendo 2- mercaptotolumidazol de zinco.

[00114] Aditivo E é um acelerador compreendendo N, N’-1,3-fenileno bismaleimida.

[00115] O aditivo F é um agente de cura que compreende peróxido de dicumila.

[00116] Referindo-se agora à Tabela 3 acima, PC 1 e PC 2 requerem menos tempo de mistura e uso de energia do que PC 1 Comparativo. De fato, PC 2 mistura em menos tempo, e usa a menor quantidade de energia de PC1, PC 2 e PC 1 Comparativo, todos os que usam fibras de poliéter revestidas.

[00117] Como tal, as fibras revestidas de PC1 e PC2 (Exemplos 1 e 2 incluindo a PEI ramificada) são eficientemente processadas para produzir excelente dispersão.

[00118] Referindo-se novamente à Tabela 3 acima, PC 3 e PC 4 requerem tempos de mistura e uso de energia similares com Comparativo PC 2. Como tal, as fibras revestidas de PC 3 e PC 4 (Exemplos 3 e 4 incluindo PEI ramificado) são eficientemente processadas para produzir excelente dispersão.

[00119] PC 1-4 e PC 1 e 2 Comparativo são testados para: • Viscosidade Mooney (ML 1 + 4): A viscosidade ou torque de um composto não curado na temperatura especificada após um pré- aquecimento de 1 minuto mais 4 minutos de tempo de teste. Viscosidade é uma boa indicação de como um composto será processado em um moinho, calandra ou em um molde de injeção ou transferência (ASTM 01646-15/ Viscosímetro Monsanto MV 2000/100°C (212°F)/ Rotor Grande); • Dado de cura de MDR: 1. Te50: O tempo que leva para um composto atingir 50% do seu estado total de cura ou reticulação.

[00120] 2. Tc90: O tempo que leva para um composto atingir 90% de seu estado total de cura ou reticulações.

[00121] 3. Ts2: O tempo que leva para a viscosidade subir 2 pontos acima do valor do Torque Mínimo (ML). Esta é uma indicação do tempo que leva para o composto começar a curar na temperatura especificada. Ts2 pode indicar vida de prateleira do composto e estabilidade e pode ajudar a determinar se você tem tempo suficiente para injetar ou transferir o molde. (ASTM 05289-12/TechPro RheoTECH MDR /170°C (338°F)/arco 0,5°); • Durômetro: mede a dureza do composto. Maior significa um composto mais duro (Shore A); • Gravidade Específica; • Resistência à tração no pico: A força máxima que um composto de borracha pode suportar ao ser estirado antes de quebrar (ASTM D412-15a, 02240-15); • Resistência à tração na ruptura: a força que um composto de borracha pode suportar enquanto esticado antes de quebrar (ASTM D412-15a, 02240-15); • Alongamento na resistência à tração no pico: O comprimento da amostra de resistência à tração no pico, expresso como uma porcentagem do seu comprimento original (ASTM 0412-15a, 02240-15); • Alongamento na ruptura: o comprimento no ponto de ruptura expresso como 5% do seu comprimento original (ASTM 0412-15a, 0224015); • Resistência ao rasgamento das calças (ASTM 0624-00 (2012)), OIE T (Rasgamento de calça); e • Resistência à abrasão (ISO 4649 (2010): Abrasão de Tambor Rotativo, 40 rpm, carga de 10 N, Método A - peça de teste não giratória).

[00122] Os resultados do teste são apresentados na Tabela 4 abaixo.

1 Lbf = 4,44 Pa/m²

[00123] Com referência à Tabela 4 acima, PC 1-4 exibem excelentes propriedades físicas. Em particular, PC 1 e PC 3, que incluem as fibras dos Exemplos 1 e 2 incluindo a PEI ramificada, têm um desempenho particularmente bom em relação aos outros compósitos poliméricos.

[00124] Com referência agora às Figuras 3-8, PC1, PC 2 e PC 1 Comparativo são cortados e a análise de superfície é realizada em um Nanotronics nSpec 3D nas seguintes configurações: • Objetivo usado: 10X • Configurações de varredura de topografia: ΔZ = 0,5; Modelo = 0,4 • Modelo 3D Achatado Após Digitalização • Limite de pico: 6 • Tolerância de Pico: 0 • Contra o Grão (AG): as extremidades das fibras podem ser vistas • Com o Grão (WG): o comprimento / lado das fibras pode ser visto • As imagens coloridas são os modelos 3D da superfície.

[00125] Uma comparação das imagens apresentadas nas Figuras 3-8 sugere que as fibras dos Exemplos 1 e 2 dispersam-se homogeneamente no PC 1 e no PC 2, enquanto que as fibras do Exame Comparativo 1 não se dispersam homogeneamente no PC3 Comparativo. Mais especificamente, ambos com e contra o grão é aparente que PC 1 e PC 2 compreendem fibras bem dispersas enquanto as fibras do Exemplo Comparativo 1 permanecem em feixes no PC 1 Comparativo.

[00126] Com referência agora às Figuras 9-14, PC1, PC 2 e PC 2 Comparativo são cortados e uma análise de superfície é realizada em um Nanotronics nSpec 3D nas configurações definidas acima. As fibras revestidas de PC 3 e PC 4 (incluindo Exemplos 3 e 4, incluindo a PEI ramificada) são de forma eficiente processadas para produzir uma excelente dispersão.

[00127] Deve ser entendido que as reivindicações anexas não se limitam a expressar quaisquer compostos, composições ou métodos particulares descritos na descrição detalhada, que podem variar entre modalidades particulares que se enquadram no âmbito das reivindicações anexas. Relativamente a quaisquer grupos Markush invocados no presente documento para descrever aspectos particulares de aspectos de várias modalidades, deve ser apreciado que resultados diferentes, especiais e/ou inesperados podem ser obtidos de cada membro do respectivo grupo Markush independentemente de quaisquer outros Membros da Markush. Cada membro de um grupo Markush pode ser invocado individualmente e/ou em combinação e provê suporte adequado para uma modalidade específica no âmbito das reivindicações anexas.

[00128] É também para ser entendido que quaisquer faixas e subfaixas confiadas na revelação de várias modalidades da presente invenção, independentemente e coletivamente, caem dentro do escopo das reivindicações anexas, e são entendidas como descrevendo e contemplando todas as faixas incluindo valores inteiros e/ou fracionários, mesmo se tais valores não estão expressamente escritos aqui. Um versado na técnica reconhece prontamente que as faixas e subfaixas enumeradas descrevem suficientemente e permitem várias modalidades da presente revelação, e tais faixas e subfaixas podem ser adicionalmente delineadas em metades, terços, quartos, quintos relevantes e assim por diante. Como apenas um exemplo, uma faixa “de 0,1 a 0,9” pode ser adicionalmente delineada em um terço inferior, isto é, de 0,1 a 0,3, um terço médio, de 0,4 a 0,6, e um terço superior, ou seja, de 0,7 a 0.9, que individual e coletivamente estão dentro do escopo das reivindicações anexas, e podem ser invocadas individualmente e/ou coletivamente e prover apoio adequado para modalidades específicas dentro do âmbito das reivindicações anexas. Além disso, com relação no que diz respeito à linguagem que define ou modifica uma faixa, como “pelo menos”, “maior que”, “menor que”, “não mais que”, e assim por diante, é para ser entendido que tal linguagem inclui subfaixas e/ou um limite superior ou inferior. Como outro exemplo, uma faixa de “pelo menos 10” inclui inerentemente uma subfaixa de pelo menos 10 a 35, uma subfaixa de pelo menos 10 a 25, uma subfaixa de 25 a 35, e assim por diante, e cada subfaixa pode ser invocada individual e/ou coletivamente e provê suporte adequado para modalidades específicas dentro do âmbito das reivindicações anexas. Finalmente, um número individual dentro de uma faixa descrita e provê suporte adequado para modalidades específicas dentro do âmbito das reivindicações anexas. Por exemplo, uma faixa “de 1 a 9” inclui vários inteiros individuais, tal como 3, bem como números individuais incluindo um ponto decimal (ou fração), tal como 4,1, que podem ser invocados e prover suporte adequado para modalidades específicas dentro do âmbito das reivindicações anexas.

[00129] A presente revelação foi descrita de forma ilustrativa, e isto deve ser entendido que a terminologia usada era destinada a ser da natureza das palavras de descrição e não de limitação. Obviamente, muitas modificações e variações da presente revelação são possíveis à luz dos ensinamentos acima. Por conseguinte, é para ser entendido que dentro do âmbito das reivindicações anexas, a presente revelação pode ser realizada de um modo diferente do que especificamente descrito.

Claims (21)

1. Fibra revestida para reforço de polímero, caracterizada pelo fato de que a dita fibra revestida compreende: A. uma fibra com um denier de 250 a 3.000 (0,028 a 0,333 g/m) e presente em uma quantidade de 80 a 99,8 por cento em peso, com base no peso total da dita fibra revestida; e B. um revestimento disposto sobre a dita fibra e compreendendo uma polietilenoimina ramificada e presente em uma quantidade de 0,2 a 20 por cento em peso com base no peso total da dita fibra revestida em que dito revestimento é substancialmente livre de látex de resorcinol-formaldeído e/ou isocianato; e em que a dita polietilenoimina ramificada tem um grau de ramificação de 0,30 a 0,85, conforme determinado por 13C-RMN em D20.

2. Fibra revestida de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita polietilenoimina ramificada tem um peso molecular ponderal médio (Mw) de 300 a 2.000.000.

3. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a dita polietilenoimina ramificada compreende de 30 a 45 por cento de grupos lineares, de 20 a 30 grupos dendríticos e de 30 a 45 por cento de grupos terminais com base em 100 por cento de todos os grupos presentes na dita polietilenoimina ramificada, conforme determinado por 13C-NMR em D2O.

4. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a dita polietilenoimina ramificada é adicionalmente modificada via amidação com ácidos graxos, alcoxilação com óxidos de alquileno e/ou por carboxilação com ácido acrílico e/ou ácido maleico.

5. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dito revestimento compreende adicionalmente um tensoativo selecionado do grupo de óxido de polialquileno, óxido de alquilpolialquileno, monolaurato de polioxietileno sorbitano, alquilpoliglucosídeos, derivados aniônicos de alquilpoliglucosídeos, álcoois graxos, derivados aniônicos de álcoois graxos e ésteres de fosfato.

6. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a dita fibra é selecionada de fibras poliméricas, fibras naturais, fibras de vidro, fibras cerâmicas, fibras metálicas, fibras compósitas de carbono e carbono, fibras minerais, fibras compósitas e combinações das mesmas.

7. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a dita fibra compreende um polímero.

8. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a dita fibra é uma fibra de aramida.

9. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a dita fibra é uma fibra de poliéster.

10. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a dita fibra está presente em uma quantidade de 90 a 99 por cento em peso com base no peso total da dita fibra revestida e a dita polietilenoimina ramificada está presente em uma quantidade de 1 a 10 por cento em peso com base no peso total da dita fibra revestida.

11. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que tem um comprimento de 0,3 a 25 mm.

12. Fibra revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que inclui de 2 a 8 extremidades/cordões da dita fibra.

13. Compósito, caracterizado pelo fato de que compreende: um polímero compreendendo um termoplástico, um elastômero, ou um elastômero termoplástico; e a dita fibra revestida como como definida em qualquer uma das reivindicações anteriores.

14. Compósito de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende um elastômero selecionado de borracha natural (poli-isopreno natural), poli-isopreno sintético, polibutadieno, borracha de cloropreno, borracha butílica, borracha butílica halogenada, borracha de estireno-butadieno, borracha nitrílica, borracha de etileno propileno, borracha de etileno propileno dieno (EPDM), borracha de epicloridrina, borracha poliacrílica, borracha de silicone, borracha de fluorosilicone e fluoroelastômero.

15. Método para produção de uma fibra revestida, caracterizado pelo fato de que compreende uma fibra e uma polietilenoimina ramificada, compreendendo o dito método as etapas de: prover uma fibra com um denier de 250 a 3000; prover uma composição de revestimento compreendendo uma polietilenoimina ramificada; em que dito revestimento é substancialmente livre de látex de resorcinol-formaldeído e/ou isocianato; e aplicar a composição de revestimento à fibra para formar a fibra revestida.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a composição compreende adicionalmente água e/ou um tensoativo.

17. Método de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que a fibra tem uma energia superficial de 30 a 60 J/m2 e a composição tem uma tensão superficial de 20 a 65 J/m2.

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicação é adicionalmente definida como revestimento da fibra por pulverização, escovação ou imersão.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicação é conduzida em menos de 10 segundos.

20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 19, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de aquecimento da fibra subsequente a etapa de aplicação.

21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 20, caracterizado pelo fato de que a etapa de aplicação é adicionalmente definida como uma aplicação única da composição de revestimento.

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