BR112019019610A2

BR112019019610A2 - material com múltiplas camadas resistente a arco elétrico tendo baixa espessura

Info

Publication number: BR112019019610A2
Application number: BR112019019610A
Authority: BR
Inventors: Esther Oliveros Malena
Original assignee: Enel Produzione Spa; Fondazione St Italiano Tecnologia
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2020-04-14
Also published as: IT201700024968A1; EP3600875A1; PE20200300A1; CL2019002683A1; EP3600875B1; MX2019011223A; US11707915B2; WO2018172874A1; BR112019019610B1; US20200276789A1; CO2019011573A2

Abstract

a presente invenção refere-se a um material com múltiplas camadas com baixa espessura, tendo propriedades de isolamento térmico e elétrico, capacidade retardadora de chama e alta resistência mecânica, útil na fabricação de equipamentos de proteção pessoal e mais em geral de itens de trabalho para proteção contra efeitos de arco elétrico, que conjugam um alto grau de proteção contra o arco elétrico com boa flexibilidade e conforto para o usuário, que é protegido sem ter seus movimentos prejudicados.

Description

“MATERIAL COM MÚLTIPLAS CAMADAS RESISTENTE A ARCO ELÉTRICO TENDO BAIXA ESPESSURA”

CAMPO DA TÉCNICA [001 ]A presente invenção refere-se em geral ao campo dos materiais compósitos e, mais precisamente, a um novo material com múltiplas camadas que, por suas características peculiares de isolamento elétrico e térmico, por sua alta resistência mecânica e especificamente por sua capacidade de proteger contra arco elétrico, é útil na fabricação de equipamentos de proteção pessoal e, em geral, de itens de trabalho para a proteção dos trabalhadores durante suas atividades realizadas sob tensão elétrica (baixa tensão).

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002]O trabalho em sistemas elétricos é regido por leis e regulamentos técnicos cada vez mais rigorosos, destinados a eliminar, ou ao menos reduzir, qualquer situação de risco para o trabalhador. Quando os riscos não podem ser completamente eliminados por meio de prevenção, as regras existentes visam o controle de riscos por meio da adoção de procedimentos rigorosos e de métodos de trabalho bem estabelecidos, bem como por meio do uso de equipamentos especiais e equipamentos de proteção pessoal.

[003]Em situações de risco elétrico, os equipamentos e dispositivos de proteção incluem, em especial, viseiras embutidas no capacete, botas de borracha isolantes, luvas isolantes e roupas resistentes a riscos elétricos, destinados a serem usados pelos trabalhadores, mas também tapetes, tampas de tubos e diversos equipamentos revestidos com materiais isolantes. Uma situação de risco elétrico reconhecida como particularmente perigosa para os trabalhadores é a do arco elétrico, em que “arco elétrico” significa uma descarga elétrica contínua de alta tensão entre dois condutores, que produz calor intenso e uma luz muito forte. Este é um fenômeno potencialmente muito perigoso para o trabalhador que está próximo, às vezes letal, e é particularmente

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2/19 insidioso porque é um fenômeno acidental, devido à sobretensão, à presença de partes corroídas ou impurezas nas superfícies de partes eletricamente ativas e, portanto, inesperado. O desenvolvimento de calor após o arco elétrico pode causar queimaduras graves, mas também danos mecânicos devido à explosão de ar aquecido rapidamente ou também danos químicos devido à vaporização de metais que podem gerar fumaça tóxica ou chuviscos de metais fundidos. A intensa emissão de raios ultravioleta e as variações bruscas de pressão devido ao fenômeno do arco elétrico também podem causar movimentos repentinos do trabalhador, com possíveis batidas e quedas. Mesmo fraturas e intoxicações podem estar entre os efeitos nocivos causados pelo arco elétrico, embora as queimaduras continuem sendo os principais danos causados, e os mais comuns.

[004]Qs dispositivos de proteção isolantes em borracha e couro atualmente em uso são certamente dispositivos úteis para a proteção pessoal do trabalhador sujeito a riscos elétricos, mas o acoplamento dos dois materiais resulta em uma alta espessura final do dispositivo. Portanto, por um lado, o trabalhador adquire um maior grau de segurança contra o risco de choques elétricos e queimaduras; por outro lado, ele perde muito no manuseio, conforto e facilidade de uso dos próprios dispositivos. Quando o dispositivo é uma luva, isso é particularmente arriscado porque aumenta o risco de acidentes, em vez de evitá-los. Por exemplo, existem no mercado luvas contra arco elétrico com apenas este tipo de desvantagem: elas são desconfortáveis e têm baixa capacidade de manuseio e respiração.

[005]Por outro lado, estão disponíveis no mercado diferentes modelos de luvas de proteção finas e mais confortáveis, mas elas não oferecem nenhuma garantia de segurança contra o risco de arco elétrico para o usuário. A este respeito, a Tabela 1 abaixo mostra os valores máximos de espessura de acordo com as normas regulamentares necessárias para obter a flexibilidade adequada de luvas isolantes para cada classe ASTM prevista para este tipo de dispositivo de proteção:

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3/19 [006]Tabela 1

Classe	Espessura (mm)
Luvas isolantes	Luvas compósitas com couro	Luvas longas compósitas com couro
00	0,50	1,8	-
0	1,00	2,3	-
1	1,50	-	3,1
2	2,30	-	4,2
3	2,90	-	4,2
4	3,60	-	-

[007]Como mostrado acima na Tabela 1, a classificação ASTM classifica todas as luvas isolantes de borracha comerciais nas classes de 00 a 4, onde as luvas isolantes para uso em instalações de baixa tensão estão incluídas nas classes 00 e 0, enquanto nas classes 1 a 4 estão aquelas para uso em sistemas de alta tensão. As regras de segurança atuais também estabelecem que, para garantir a proteção mecânica correta contra cortes, abrasões e perfurações, além de luvas isolantes para proteção contra riscos elétricos, luvas de couro são sempre usadas sobre luvas isolantes, com um aumento adicional na espessura e até menor capacidade de manuseio.

[008]O documento WO 2008/096262 descreve um material laminado tendo propriedades de isolador térmico compreendendo um adesivo à base de silicone, e um método para a sua preparação.

[009]O documento US 2004/0229043 descreve um material compósito de múltiplas camadas tendo uma primeira camada polimérica de proteção de uma composição de fluoropolímero e uma segunda camada polimérica sem fluoropolímeros.

[010]Portanto, até agora, até onde os Requerentes sabem, o problema técnico permanece por ser resolvido de ter materiais disponíveis para a produção de equipamentos de proteção pessoal que são realmente eficazes na proteção dos trabalhadores em situações de risco de arco elétrico, e que também podem ser

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4/19 processados em artigos de espessuras reduzidas, de modo que também possam ser utilizados na produção de revestimentos finos ou luvas sem que esse equipamento perca sua capacidade de manuseio e conforto de uso.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [011]Partindo dos problemas mencionados acima, os Requerentes encontraram agora um novo material com múltiplas camadas capaz de combinar a necessidade de segurança completa em situações de risco elétrico, em particular o risco de arco elétrico, com a necessidade de uma espessura reduzida do material de modo que ele também pode ser usado, por exemplo, para criar revestimentos de proteção ou produzir equipamentos de proteção pessoal, tal como luvas, sem limitar a flexibilidade e a capacidade de manuseio do próprio equipamento.

[012]O novo material com múltiplas camadas da presente invenção, também quando produzido em baixa espessura, apresenta propriedades surpreendentes, capazes de atender aos requisitos mecânicos, térmicos e elétricos mencionados acima: em particular, o material da invenção mostrou possuir alta resistência mecânica a cortes, perfurações, abrasões, rupturas, e alta resistência à tração e ao alongamento. Ele também atende de maneira ideal aos requisitos de resistência térmica, mostrando a capacidade de isolamento térmico e o atraso na transmissão de calor devido à exposição às chamas. Por fim, ele possui excelentes propriedades de proteção contra os efeitos de arco elétrico.

[013]Além disso, graças à baixa espessura, o material com múltiplas camadas da invenção provou ser útil para preparar um revestimento em qualquer tipo de equipamento ou dispositivo de proteção pessoal destinado à proteção de trabalhadores em situações de risco elétrico, em particular para a proteção contra arco elétrico.

[014]Um outro aspecto particularmente vantajoso do presente material é que ele pode ser fabricado por meio de um processo muito fácil, partindo de materiais de baixo

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5/19 custo que estão amplamente disponíveis.

[015]É, portanto, um objetivo da presente invenção um material com múltiplas camadas, como definido na primeira das reivindicações aqui fornecidas.

[016]Um processo para a preparação do dito material acima, sua utilização para o revestimento e/ou para a fabricação de artigos para proteção contra riscos elétricos, em particular os riscos de arco elétrico, e os artigos assim obtidos, conforme definido nas subsequentes reivindicações independentes aqui descritas, são um assunto adicional da presente invenção.

[017]Outras características importantes do presente material com múltiplas camadas, do processo para a sua preparação e de seu uso de acordo com a invenção, são relatadas na descrição detalhada a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [018]A Figura 1 é uma representação esquemática da estrutura de múltiplas camadas do material da invenção, em uma modalidade preferencial da mesma.

[019]A Figura 1a é uma imagem em corte do material do Exemplo 1, obtida por um microscópio eletrônico de varredura, em que são visíveis uma camada de tecido de fibras de aramida (PRF), uma camada de borracha de silicone contendo óxido de ferro (III) e esferas de vidro ocas (P-Fe2Os-GS), uma camada contendo borracha de silicone, óxido de ferro (III) e fibra de poliéster (P-Fe2Os-PE).

[020]A Figura 2 é uma ilustração esquemática das principais etapas do processo para a preparação do material com múltiplas camadas ilustrado na Figura 1, de acordo com esta invenção.

[021 ]A Figura 3 é uma análise termogravimétrica (TGA) como uma função da temperatura do material com múltiplas camadas da invenção com esferas de vidro ocas, PE (FR) PPRF_Fe2O3GS (linha contínua) e, como uma referência de comparação, do mesmo material sem esferas de vidro ocas, PE (FR) PPRF_Fe2O3 (linha pontilhada).

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6/19 [022]A Figura 4(A) é uma imagem que ilustra o teste de resistência à ruptura descrito no Exemplo 2 a seguir, e a Figura 4(B) mostra valores em Newton da resistência à ruptura para o material da invenção com esferas de vidro ocas (PE (FR) PPRF-Fe2OsGS) e, como uma referência de comparação, para um mesmo material sem esferas de vidro ocas (PE (FR) PPRF-Fe20s. A linha pontilhada (a) corresponde ao valor mínimo da resistência à ruptura (25N) do nível 2, conforme definido no regulamentos legais relacionados.

[023]A Figura 5(A) é uma imagem que ilustra o teste de resistência à perfuração descrito no Exemplo 2 a seguir, e a Figura 5(B) mostra os valores da resistência à perfuração para o material da invenção com esferas de vidro ocas (PE (FR) PPRFFe2OsGS) e, como uma referência de comparação, para um mesmo material sem esferas de vidro ocas (PE (FR) PPRF-Fe2Os). A linha pontilhada corresponde ao valor mínimo em Newton da força de perfuração (60N) definida para o nível 2 nos regulamentos legais relacionados.

DESCRIÇÃO DETALHADA [024]O material com múltiplas camadas da invenção tem uma espessura menor do que 1 mm, preferencialmente menor do que 0,8 mm, mais preferencialmente menor do que 0,75 mm, e compreende um substrato de tecido de fibras de para-aramida, uma camada de tecido de fibras retardadoras de chama, consistindo preferencialmente de fibras de poliéster retardadoras de chama, e uma camada de borracha de silicone, e compreende ainda uma camada adicional de borracha de silicone, intermediária entre as duas camadas de tecidos fibrosos e compreendendo microesferas de vidro ocas e micropó de óxido de ferro (III) incorporado na matriz polimérica consistindo da camada de borracha de silicone.

[025]Em um aspecto particular da presente invenção, no material final com múltiplas camadas, a relação entre a matriz polimérica e os tecidos, cada um destinado geralmente como dito a todas as camadas presentes respectivamente da

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7/19 matriz polimérica e do tecido, pode variar entre 1,1 e 2,4.

[026]A quantidade de óxido de ferro (III) na forma de um micropó e a quantidade de microesferas de vidro ocas estão, por exemplo, compreendidas entre 1 e 5% e respectivamente entre 1 e 6% em peso em relação ao peso total da camada em que eles são incorporados, ou seja, para 100 g de silicone da camada externa ou da camada intermediária, por exemplo, 1 a 5 g de óxido de ferro (III) são usados, enquanto para 100 g de silicone na camada intermediária, 1 a 6 g de microesferas de vidro ocas são usadas. Nesta invenção, por “micropó” de óxido de ferro (III), um pó de Fe2Os significa que as partículas de óxido têm preferencialmente um tamanho de diâmetro médio menor do que 5 pm. As microesferas de vidro ocas adicionadas à camada intermediária de borracha de silicone geralmente têm diâmetro menor do que 150 pm.

[027]De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, correspondendo a uma espessura ideal do material, enquanto mantendo todas as características de resistência aqui descritas, a quantidade de borracha de silicone usada pode variar na faixa de 24 a 26% em peso, mais preferencialmente é de cerca de 25% em peso, enquanto a espessura da camada de tecido de fibras retardadoras de chama é de 0,22 ± 0,01 mm e a espessura da camada de tecido de fibras de aramida é de 0,07 ± 0,01 mm.

[028]De acordo com uma modalidade particular, para 100 g de borracha de silicone na camada externa, são utilizados 5 g de óxido de ferro (III), enquanto para 100 g de borracha de silicone da camada intermediária, são utilizados 5 g de óxido de ferro (III) e 6 g de microesferas de vidro ocas.

[029]Na presente invenção, se não for especificado de outro modo, as porcentagens de um componente em um material composite são entendidas como porcentagens em peso em relação ao peso total do próprio material.

[030]De acordo com uma modalidade particularmente preferencial da presente

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8/19 invenção, o material com múltiplas camadas desta invenção tem preferencialmente uma espessura compreendida entre 0,60 e 0,75 mm, esses valores permitindo que o material exerça uma proteção ideal contra o arco elétrico mantendo ao mesmo tempo a melhor flexibilidade e capacidade de manuseio. Em tais valores de espessura, o presente material pode ser classificado entre 00 e 0 de acordo com os parâmetros da classificação ASTM na Tabela 1 acima, mas ele possui uma capacidade de proteção comparável à das luvas isolantes acopladas às luvas de couro com espessura entre 1,8 e 2,3.

[031]Com referência à Figura 1 aqui em anexo, uma modalidade é representada esquematicamente da estrutura de múltiplas camadas do presente material, em que A indica o substrato de tecido das fibras de para-aramida, B indica a camada do tecido retardador de chama, enquanto C1 e C2 indicam, respectivamente, a camada intermediária de borracha de silicone compreendendo microesferas de vidro e micropó de óxido de ferro (III), e a camada externa de micropós de borracha de silicone e óxido de ferro (III).

[032]Na presente invenção, por borracha de silicone entende-se uma borracha de silicone de componente único, cujo processo de cura começa em temperatura ambiente sem a necessidade de um agente de cura. São preferenciais as borrachas de silicone com autonivelamento e com boas propriedades mecânicas após a cura, por exemplo, uma borracha de silicone com uma viscosidade de cerca de 350.000 mPa s conhecida pelo nome comercial Elastosil®.

[033]As duas camadas de tecido A e B são tipicamente tecidos biaxiais, isto é, cada uma consiste de duas camadas paralelas de fibras tecidas.

[034]Conforme descrito em detalhes na parte experimental a seguir, os inventores descobriram que este material com múltiplas camadas tem boas características mecânicas em termos de resistência à abrasão, quebra, perfurações e cortes e, ao mesmo tempo, tem uma resistência térmica igualmente boa em termos de

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9/19 transmissão de calor por contato, convecção e radiação, e em termos de resistência a chuviscos de metal fundido.

[035]Além disso, como descrito em detalhes a seguir, o presente material é classificável como um material de classe 2 de acordo com os critérios de classificação Stoll dos desempenhos térmicos dos materiais em relação ao arco elétrico. Além disso, o mesmo material foi comprovadamente resistente ao arco elétrico em ambiente aberto com um índice ATPV (valor de desempenho térmico do arco) determinado experimentalmente, conforme descrito em detalhes a seguir, dentro dos valores reconhecidos pelas regulamentações legais para garantir a proteção contra o arco elétrico. O presente material é, portanto, adequado para o uso na fabricação de equipamento de proteção pessoal contra arco elétrico.

[036]Graças à sua espessura reduzida e à flexibilidade demonstrada, este material se mostrou particularmente adequado para a fabricação de luvas e de quaisquer outros artigos ou dispositivos de proteção, que exigem flexibilidade do material e capacidade de manuseio do usuário.

[037]Artigos e dispositivos de proteção, em particular luvas, são fabricados com o presente material com múltiplas camadas, de modo que a camada de borracha de silicone esteja voltada para fora, enquanto o substrato de tecido das fibras de paraaramida constitui a camada interna. De acordo com uma modalidade preferencial do material da invenção, particularmente adequado para a fabricação de dispositivos de proteção destinados a estar em contato com a pele do usuário, o material definido acima compreende ainda ao menos uma camada polimérica adicional no substrato de tecido de fibras de para-aramida, de modo a aumentar ainda mais o conforto e a maciez da camada mais interna em contato com a pele.

[038]De um modo mais geral, entende-se que o material com múltiplas camadas da invenção, graças à sua espessura reduzida, também pode ser usado para revestir superfícies, equipamentos e dispositivos de proteção feitos de outros materiais não

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10/19 protetores contra o arco elétrico, para fornecê-los com esse tipo de proteção.

[039]Além do material com múltiplas camadas e dos dispositivos de proteção feitos com ele, descritos acima, o objetivo desta invenção também é um processo para a preparação do material com múltiplas camadas, particularmente vantajoso porque é de fácil execução e utiliza materiais de partida fáceis de encontrar no mercado a baixo custo. O presente processo para a preparação do material com múltiplas camadas da invenção compreende as seguintes etapas:

[040]i) preparar uma solução de borracha de silicone componente único, curável em temperatura ambiente, em um solvente orgânico, adicionar micropó de óxido de ferro (III), transferir uma primeira metade da solução assim obtida em um recipiente aberto com largura e comprimento iguais aos do material da amostra a ser preparado;

[041 ]ii) posicionar no recipiente da etapa i) acima, um tecido de fibras retardadoras de chama para cobrir a dita primeira metade da solução;

[042]iii) adicionar a uma segunda metade da solução obtida na etapa i) acima, microesferas de vidro ocas, seguida de misturação e transferência da mistura assim obtida no dito tecido retardador de chama da etapa ii);

[043]iv) evaporar parcialmente o dito solvente orgânico do dito recipiente por secagem ao ar;

[044]v) posicionar um tecido de fibras de para-aramida para cobrir as camadas subjacentes, e completar a evaporação do solvente.

[045]O processo para a preparação do presente material com múltiplas camadas também é ilustrado esquematicamente na Figura 2, em que A, B e C indicam, respectivamente, o tecido de fibras de para-aramida, o tecido retardador de chama e a solução de borracha de silicone, enquanto C1 e C2 indicam respectivamente a camada intermediária de borracha de silicone compreendendo microesferas de vidro ocas e micropó de óxido de ferro e a camada mais externa de borracha de silicone compreendendo o micropó de óxido de ferro.

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11/19 [046]A preparação da solução na etapa i) é realizada agitando bem a solução após a adição do micropó de óxido de ferro (III), por exemplo, por um sonicador ultrassônico, com agitação até a completa dispersão do micropó. A solução assim obtida assume uma coloração vermelha da cor do óxido férrico, e é então dividida em duas partes. Na etapa iii) do presente processo, à metade da solução são adicionadas microesferas de vidro ocas, cuja dispersão na borracha de silicone pode ser auxiliada por simples agitação mecânica.

[047]Tanto o tecido de fibras de para-aramida quanto o tecido retardadorde chama de poliéster, que é o tecido retardador de chama utilizado preferencialmente nesta invenção, são produtos amplamente disponíveis no mercado. Além dos tecidos mencionados acima, também as borrachas de silicone são produtos facilmente disponíveis no mercado, a baixo custo. Os inventores também observaram que os tecidos em questão têm uma excelente compatibilidade com as borrachas de silicone, em que por “compatibilidade” entende-se uma boa capacidade do tecido de ser impregnado com o elastômero, boa adesão e estabilidade das múltiplas camadas obtidas. Portanto, com o processo simples descrito acima, foi possível preparar um material com múltiplas camadas estável, bem compacto sem adição de adesivos ou agentes de reticulação.

[048]Os seguintes exemplos experimentais são dados como uma ilustração não limitante da presente invenção.

[049]EXEMPLO 1 [050]Produção do material com múltiplas camadas da presente invenção [051]130 g de borracha de silicone Elastosil® E43 (Wacker Chemie AG, viscosidade 350.000 mPa s) foram dissolvidos em 400 ml de heptano. A esta solução polimérica com um volume final de 530 mL foram adicionados 6,5 mg de óxido de ferro (III) em pó (granulometria inferior a 5 pm e pureza > 99%, comercializado por Sigma Aldrich); a solução final assim obtida era de uma cor vermelha intensa e tem

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12/19 viscosidade final de 7,28 pPa.s. Metade da solução obtida foi transferida para um recipiente adequado para a preparação das múltiplas camadas com o tamanho desejado, isto é, no presente caso, em um recipiente de tamanho de 40 x 60 cm. Nesta solução foi colocado um substrato de tecido retardador de chamas de poliéster com tamanho de 35 x 55 cm, com um peso específico menor do que 135 g / m² ± 5% (comercializado por Cometex S.r.l.).

[052]Metade do volume restante de solução orgânica de borracha de silicone foi adicionada com 7,8 mg de microesferas de vidro com diâmetro de 75 pm < d < 150 pm E-SPHERES® (fabricado por Omega Minerals Germany GmbH) e depois foi colocada sob agitação mecânica. A mistura assim obtida foi transferida para o tecido retardador de chama de poliéster e deixada repousar no ar por 30 minutos, obtendo assim uma evaporação parcial do solvente orgânico, e o início da reticulação de elastômero. Somente neste momento, um substrato de tecido de fibras de paraaramida, com peso específico menor do que 60 g / m² ± 5% (comercializado por G. Angeloni S.r.l.), do mesmo tamanho do anterior foi colocado sobre ele. A evaporação do solvente foi levada ao final no ar, a fim de completar a cura do elastômero.

[053]Foi assim obtida uma amostra de material com múltiplas camadas de tamanho de 35 x 55 cm e espessura de 0,64 ± 0,04 mm. Além disso, esse material final, que era mais flexível e confortável ao toque, consistia de 49% de borracha de silicone, de 40% de fibras de para-aramida e poliéster, de 6% de esferas de vidro e de 5% de micropó de óxido de ferro.

[054]EXEMPLO 2 [055]Teste experimental no material com múltiplas camadas da invenção [056]A amostra de material preparado como descrito acima no Exemplo 1 foi testada em vários experimentos, de modo a caracterizar suas características que são relevantes para a proteção contra riscos elétricos, térmicos e mecânicos, conforme descrito a seguir. Além disso, foi realizada uma análise termogravimétrica sobre esse

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13/19 material, paralelamente a uma amostra do mesmo material isenta de microesferas de vidro, com o objetivo de avaliar a estabilidade térmica e, em geral, o comportamento em diferentes temperaturas em relação, por exemplo, à resistência à degradação. Como pode ser visto na Figura 3, foi observada uma menor degradação do material da invenção (linha contínua) em altas temperaturas (aproximadamente em temperaturas superiores a 500° C), em relação ao material de referência sem microesferas de vidro (linha pontilhada).

[057]Avaliação da resistência à chama [058]A amostra do material obtido no Exemplo 1 mostrou um tempo de chama menor do que 15 segundos no seguinte teste de laboratório.

[059]Duas hastes com quatro conectores jacaré de alumínio foram colocadas em uma bancada de suporte de laboratório, na qual a amostra de material sob exame foi fixada em seus quatro cantos, mantendo-a esticada. Uma chama do queimador de Bunsen com gás propano foi então aproximada do centro da superfície da amostra, deixando a chama no lugar por 10 segundos e depois cronometrando com um cronômetro o tempo de inflamabilidade da amostra.

[060]Teste de certificação do material [061 ]O material da invenção preparado conforme descrito acima no Exemplo 1 foi testado em vários testes para a certificação de conformidade do material com as classes de resistência térmica e mecânica de acordo com os regulamentos da legislação vigente, em um laboratório credenciado para realizar esses testes no Centro Tessile Cotoniero e Abbigliamento SpA, Busto Arsizio (VA), Itália.

[062]Em particular, por meio de um equipamento Instron para teste universal de resistência mecânica, a resistência do material foi testada em vários testes de resistência para os diferentes tipos de risco mecânico indicados na Tabela 2 a seguir, juntamente com seus respectivos resultados e com os níveis de desempenho indicados pelos regulamentos da legislação EN 388 para esse resultado.

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14/19 [063]Tabela 2

Tipo de resistência mecânica testada	Dados detectados de resistência	Nível de desempenho do material da invenção de acordo com EN388
Resistência à abrasão (ciclos)	2000 ciclos	3
Resistência ao corte de lâmina (índice)	índice médio: 1,5	1
Resistência à ruptura (Newton)	> 75 N	5
Resistência à perfuração (Newton)	71 N	2
Resistência à tração (Newton)	2100 N	2

[064]A resistência à abrasão foi medida como ciclos necessários para abrasão completa da superfície da amostra de material, seguindo o método de teste EN388: 2004 Par 6.1. O equipamento de teste foi Martindale, o tamanho dos tubos foi de 38 cm de diâmetro, a pressão aplicada foi de 9 kPa, o agente de abrasão foi Klingspor PL31B gritt 180. O final do teste coincidiu com o primeiro furo. A resistência ao corte de lâmina foi indicada por um índice calculado com base no número de passagens de uma lâmina em velocidade constante na superfície do material, necessária para cortar o material.

[065]O método de teste aplicado foi o relatado nos regulamentos da legislação UNI EN 388: 2004 Par 6.2, fornecendo um condicionamento das amostras por 24 horas a 23° C com 50% de U.R. A resistência à ruptura indica a força necessária para romper o material, e foi medida pela aplicação do método de teste UNI EN388: 2004 Par 6.3, utilizando como um equipamento um dinamômetro e condicionando as amostras por 24 horas a 20° C com 50% de U.R. A velocidade de tração aplicada no teste foi de 100 mm / min, o tamanho das amostras foi de 100 x 50 mm, a distância entre os grampos de 50 mm.

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15/19 [066]A resistência à perfuração indica, de acordo com os testes realizados, a força necessária para perfurar a amostra de material com uma ponta de aço de 1 mm de diâmetro. O regulamento seguido foi o UNI EN 388: 2004, par 6.4. O equipamento utilizado foi um dinamômetro e a velocidade do teste foi de 100 mm / min. As amostras tinham formato circular com um diâmetro de 40 mm e o condicionamento foi realizado por 24 horas a 23° C com 50% de U.R.

[067]A resistência à tração é indicada na força de tração máxima aplicada à amostra de material que causa a ruptura, e o teste é realizado seguindo o regulamento UNI EN ISO 13934-1: 2013, utilizando um dinamômetro e condicionando as amostras de tamanho 200 x 50 mm por 24 horas a 20° C com 65% de U.R. A velocidade do teste foi de 100 mm / min, sem pretensão aplicada.

[068]O material da invenção preparado de acordo com o descrito no Exemplo 1 foi então testado em testes de resistência para diferentes tipos de risco térmico indicados na Tabela 3 abaixo, juntamente com os respectivos resultados e os níveis de desempenho fornecidos pelos regulamentos da legislação EN 407 para esse resultado.

[069]Tabela 3_____________________________________________________

Tipo de resistência térmica testado	Dados detectados de resistência	Nível de desempenho do material da invenção de acordo com EN 407
Resistência à propagação de chamas limitada (segundos)	< 2 segundos	4
Resistência térmica por contato (segundos)	21 segundos	1
Resistência térmica por convecção	>10 segundos	3 (B2)

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(segundos)
Resistência ao calor de radiação (segundos)	>17 segundos	1 (C1)
Resistência a pequenos chuviscos de metal fundido (número de gotículas)	Número de gotículas > 25	3

[070]A propagação limitada de chamas é realizada seguindo o método UNI EN ISO 15025: 2003 Met. A. Uma chama definida, proveniente de um queimador, é aplicada por 10 segundos na superfície ou na borda inferior das amostras, orientada verticalmente. As informações sobre a dispersão da chama e sobre a incandescência residual são registradas, bem como as informações sobre a formação de detritos, detritos queimados ou de um furo. O tempo de persistência da chama e o tempo da incandescência residual são registrados. As amostras de tamanho de 200 x 160 mm são condicionadas por 24 horas a 20° C e com 65% de U.R.

[071]A determinação da transmissão de calor por contato é realizada de acordo com o método UNI EN 702: 1996, que envolve o uso de um calorímetro e de um cilindro de aquecimento com amostras circulares de 80 mm de diâmetro, condicionadas por 24 horas a 20° C e 15% de U.R. O cilindro de aquecimento é aquecido até a temperatura de contato (250° C) e a amostra é colocada no calorímetro. O cilindro de aquecimento é abaixado na amostra suportada pelo calorímetro a uma velocidade constante (5 mm / min). O limite de tempo é determinado controlando a temperatura do calorímetro.

[072]A transmissão de calor por convecção foi determinada de acordo com o regulamento UNI EN 367: 1993. Uma amostra orientada horizontalmente foi submetida a um fluxo térmico de 80 kW / m² emitido a partir de uma chama de um

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17/19 queimador de gás conectado à mesma. O calor foi medido por um calorímetro colocado sobre a amostra. O índice de Transferência de Calor HTI foi calculado com base no tempo em segundos para obter um aumento na temperatura de 12 ou 24° C do calorímetro. O gás usado para o teste foi butano. O tamanho da amostra foi de 14 x 14 cm e foi condicionado por 24 horas a 20° C com 65% de U.R.

[073]A transmissão de calor de radiação foi determinada de acordo com o regulamento UNIEN ISO 6942: 2004 Met. B. Uma amostra acoplada a um quadro foi exposta a uma fonte de calor de radiação (barras de carboneto de silício aquecidas eletricamente). O índice de Transferência de Calor RHTI foi calculado com base no tempo em segundos para obter um aumento de temperatura de 12 e 24° C do calorímetro. As dimensões da amostra são de 23 x 8 cm e são condicionadas por 24 horas a 20° C com 65% de U.R.

[074]A resistência ao contato com pequenos chuviscos de metal fundido foi determinada de acordo com o regulamento UNI EN 348 -1993. Por projeção de gotículas na superfície de uma amostra colocada verticalmente, foi medido o número de gotículas necessárias para causar um aumento de temperatura de -233° C (40 K) no calorímetro colocado atrás do material. O tamanho da amostra foi de 120 x 20 condicionado por 24 horas a 20° C com 65% de U.R.

[075]Avaliação das propriedades de isolamento elétrico e da resistência à alta tensão [076]Testes de laboratório foram realizados para avaliar a capacidade de isolamento elétrico do material obtido no Exemplo 1, como segue.

[077]De modo a testar o isolamento elétrico, uma corrente foi deixada passar com um testador por pequenas distâncias (1 cm) sem medir uma passagem de corrente.

[078]Para resistência à alta tensão, um capacitor consistindo de duas placas de cobre foi colocado em série com um gerador de alta tensão (tensão máxima de até 30 KVolt). Entre as placas deste capacitor, a amostra de material da invenção foi

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18/19 posicionada: para tensões em tomo de 20 KVolt, não foi observada alteração ou quebra do material dielétrico, mesmo para tempos de trabalho de cerca de 2 horas.

[079]Nesses testes, nenhuma corrente foi detectada, para indicar a capacidade de isolamento elétrico do material.

[080]Para o mesmo material, os inventores também estudaram, sempre em escala laboratorial, as propriedades de resistência a altas tensões em função do tempo, monitorando a amostra de material após a aplicação de uma tensão em tomo de 20 kV em corrente contínua. Esses experimentos mostraram que o material era estável mesmo quando submetido a essas condições críticas por ao menos 2 horas; nenhum sinal visível de degradação da amostra foi observado, o que também manteve suas propriedades mecânicas intrínsecas.

[081]Avaliação da resistência contra arco elétrico [082]O material da invenção, preparado como descrito no Exemplo 1, foi então testado contra o arco elétrico nos dois experimentos seguintes.

[083]O primeiro teste foi realizado no laboratório de certificação da empresa ArcWear, em Louisville, EUA, de acordo com o procedimento padrão descrito em Live working - Protective Clothing Against the Thermal Hazard of na Electric Arc em IEC 61482-1-1: 2009. Em três painéis, dispostos radialmente, equidistantes de um eletrodo colocado no centro, foram colocadas todas as amostras possíveis do material sob exame. Cada painel foi conectado a um gerador de descarga de alta energia. Os valores obtidos nos testes mostraram a ausência de arco elétrico do material até 51 cal / cm² de ATPV.

[084]O segundo teste foi realizado nos laboratórios de certificação da empresa Centro Tessile Cotoniero e Abbigliamento SpA, Busto Arsizio (VA), Itália, e teve como objetivo determinar a classe de proteção contra arco elétrico do material, utilizando o método de teste do arco forçado e direto na câmara de teste (de acordo com o regulamento CEI-EN 61482-1-2: 2008 par 5.4.1). O material provou estar de acordo

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[085]EXEMPLO 3 [086]Fabricação de uma luva de proteção com o material com múltiplas camadas da invenção [087]Uma luva de proteção foi fabricada nas instalações da empresa Molinari Guanti S.r.l. em Modena, Itália, com o material preparado conforme descrito no Exemplo 1. Depois que a luva foi fabricada costurando pedaços adequadamente cortados de material, as costuras foram isoladas aplicando a solução polimérica com óxido de ferro (III) nas costuras e deixando a peça em repouso para curar.

[088]Dessa forma, a luva foi impermeabilizada da introdução de água, conforme exigido pelos testes de certificação de resistência dielétrica aos quais as luvas de proteção são submetidas quando se destinam ao uso sob tensão elétrica. A luva assim produzida também era mecanicamente resistente, termicamente resistente e resistente contra arco elétrico na mesma medida que o próprio material, pois era fabricada com o material e as costuras eram tratadas com a mesma solução polimérica com óxido de ferro (III).

[089]A presente invenção foi aqui descrita com referência a uma modalidade preferencial da mesma. Entende-se que pode haver outras modalidades, todas pertencentes ao mesmo núcleo da invenção, conforme definido pelo escopo de proteção das reivindicações listadas a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Material de proteção com múltiplas camadas contra arco elétrico, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma camada de tecido de fibras de para-aramida (A), encimada por uma camada de tecido de fibras retardadoras de chama (B), e uma camada de borracha de silicone (C2) compreendendo micropó de óxido de ferro (III), o dito material compreendendo adicionalmente uma camada adicional de borracha de silicone (C1), intermediária entre as ditas duas camadas de tecidos fibrosos, e compreendendo microesferas de vidro ocas e micropó de óxido de ferro (III) incorporado na dita camada adicional de borracha de silicone (C1), o dito material com múltiplas camadas tendo uma espessura menor do que 1 mm.
2. Material, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito tecido retardador de chama consiste de fibras retardadoras de chama de poliéster.
3. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas microesferas de vidro ocas são incorporadas na dita camada (C1) em uma quantidade compreendida entre 1 e 6% em peso em relação ao peso total da camada em que são incorporadas.
4. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas microesferas de vidro ocas têm um tamanho de diâmetro menor do que 150 pm.
5. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito micropó de óxido de ferro (III) é incorporado na dita camada (C1) e na dita camada (C2) em quantidade compreendida entre 1 e 5% em peso em relação ao peso total das camadas em que ele é incorporado.
6. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas partículas de óxido têm um diâmetro médio de tamanho menor do que 5 pm.

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7. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que tem uma espessura compreendida entre 0,60 e 0,75 mm.
8. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que tem um valor de proteção contra arco elétrico ATPV maior do que 45 cal / cm².
9. Processo para a fabricação do material com múltiplas camadas, de acordo com as reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

i) preparar uma solução de borracha de silicone em um solvente orgânico, adicionar micropó de óxido de ferro (III), transferir uma primeira metade da solução assim obtida para um recipiente aberto com largura e comprimento iguais aos do material da amostra a ser preparado;

ii) posicionar no recipiente da etapa i) acima, um tecido de fibras retardadoras de chama para cobrir a dita primeira metade da solução;

iii) adicionar a uma segunda metade da solução obtida na etapa i) acima, microesferas de vidro ocas, seguida de misturação e transferência da mistura assim obtida no dito tecido retardador de chama da etapa ii);

iv) evaporar parcialmente o dito solvente orgânico a partir do dito recipiente por secagem ao ar;

v) posicionar um tecido de fibras de para-aramida para cobrir as camadas subjacentes, e completar a evaporação do solvente.
10. Artigo ou equipamento de proteção pessoal contra arco elétrico, CARACTERIZADO pelo fato de que é revestido ou fabricado com o material com múltiplas camadas de acordo com as reivindicações 1 a 8.
11. Artigo ou equipamento de proteção pessoal, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que consiste de uma luva completamente fabricada com o dito material com múltiplas camadas.

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12. Uso do material com múltiplas camadas, de acordo com as reivindicações de 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que serve para a fabricação ou revestimento de artigos ou de equipamento de proteção pessoal contra arco elétrico.