BR112020012722A2

BR112020012722A2 - fiber for fiber cement reinforcement, fiber production process, and fiber cement article

Info

Publication number: BR112020012722A2
Application number: BR112020012722-1A
Authority: BR
Inventors: Guilherme Silva Bollini; Valdir Zampieri
Original assignee: Saint-Gobain do Brasil Produtos Industriais e para Construção Ltda.
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2020-12-01
Also published as: MX2020006766A; BR102017028085A2; WO2019126847A1

Abstract

A presente invenção descreve uma fibra de alta tenacidade para reforço de fibrocimento, em que a fibra é um monofilamento blendado compreendendo homopolímero de polipropileno, homopolímero de polietileno tereftalato e um material compatibilizante polimérico poliolefínico compreendendo um grupo polar. Além disso, é revelado um processo para produção dessas fibras, bem como artigos de fibrocimento empregando esses monofilamentos. Estes artigos apresentam vantagens como aumento das propriedades de resistência mecânica e resistência à flexão ou manutenção dessas propriedades com o uso de menores teores mássicos de fibras.The present invention describes a high tenacity fiber for fiber cement reinforcement, wherein the fiber is a blended monofilament comprising polypropylene homopolymer, polyethylene terephthalate homopolymer and a polyolefinic polymeric compatibilizing material comprising a polar group. In addition, a process for producing these fibers is revealed, as well as fiber cement articles employing these monofilaments. These articles have advantages such as an increase in the properties of mechanical resistance and resistance to flexion or maintenance of these properties with the use of lower mass content of fibers.

Description

FIBER FOR FIBERCEMENT REINFORCEMENT, FIBER PRODUCTION PROCESS, AND, FIBERCEMENT ARTICLE FIELD OF THE INVENTION

[001] A presente invenção descreve uma fibra de alta tenacidade para reforço de fibrocimento, em que a fibra é um monofilamento blendado compreendendo — homopolímero de polipropileno, homopolímero de polietileno tereftalato e um material compatibilizante polimérico poliolefínico.[001] The present invention describes a high tenacity fiber for fiber cement reinforcement, wherein the fiber is a blended monofilament comprising - polypropylene homopolymer, polyethylene terephthalate homopolymer and a polyolefinic polymeric compatibilizing material.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[002] Materiais compósitos resultam de uma combinação física e/ou química de dois ou mais materiais, cujo objetivo principal é o de se obter, em um mesmo material, propriedades características individuais ou uma sinergia de desempenhos antes não obtidas em cada um, separadamente.[002] Composite materials result from a physical and / or chemical combination of two or more materials, whose main objective is to obtain, in the same material, individual characteristic properties or a synergy of performances previously not obtained in each, separately .

[003] Em compósitos, o material que se encontra em maior teor mássico ou volumétrico é designado de matriz na qual estão dispersos outros materiais, na forma de fibras ou partículas, responsáveis por modificar e conferir novas propriedades ao material final composto pela mistura das fases.[003] In composites, the material with the highest mass or volumetric content is called a matrix in which other materials are dispersed, in the form of fibers or particles, responsible for modifying and giving new properties to the final material composed by mixing the phases .

[004] Em sentido amplo, é possível considerar o cimento Portland como um produto cerâmico, resultante da calcinação e sinterização de uma mistura adequada de carbonatos e argilas em temperaturas na ordem de 1500ºC. O cimento Portland ordinário é o produto resultante da moagem dos pellets sinterizados (clínquer Portland), juntamente com aditivos para controle da sua solidificação inicial, a partir da qual não têm mais trabalhabilidade.[004] In a broad sense, it is possible to consider Portland cement as a ceramic product, resulting from the calcination and sintering of an appropriate mixture of carbonates and clays at temperatures in the order of 1500ºC. Ordinary Portland cement is the product resulting from the grinding of sintered pellets (Portland clinker), together with additives to control their initial solidification, from which they are no longer workable.

[005] Os concretos e argamassas produzidos a partir das misturas de cimento Portland, agregados e areias são os materiais compostos de uso mais difundido na indústria da construção civil. São materiais versáteis, de durabilidade elevada e baixo custo. Apesar da elevada resistência mecânica à compressão, são produtos frágeis e quebradiços com baixa resistência à tração e onde a propagação de fissuras acontece de forma muito acelerada. À incorporação de fibras ou reforços tem como objetivo principal modificar o comportamento quebradiço desses materiais para a obtenção de um comportamento mecânico mais dúctil e plástico.[005] The concrete and mortar produced from mixtures of Portland cement, aggregates and sands are the composite materials of widespread use in the construction industry. They are versatile materials, of high durability and low cost. Despite the high mechanical resistance to compression, they are fragile and brittle products with low tensile strength and where crack propagation occurs at a very accelerated rate. The main objective of incorporating fibers or reinforcements is to modify the brittle behavior of these materials to obtain a more ductile and plastic mechanical behavior.

[006] O uso de reforços metálicos na forma de barras contínuas ou telas de reforço é uma prática comum como forma de melhorar o comportamento mecânico em tração de peças e estruturas de concreto, sendo mais conhecidas pela indústria como “concreto armado”. Fibras cortadas metálicas ou poliméricas também podem ser incorporadas à mistura. Estas fibras exibem comprimentos da ordem de centímetros, sendo então denominadas, macrofibras.[006] The use of metallic reinforcements in the form of continuous bars or reinforcement screens is a common practice as a way to improve the mechanical behavior in the traction of concrete parts and structures, being better known by the industry as "reinforced concrete". Metal or polymer cut fibers can also be incorporated into the mixture. These fibers exhibit lengths in the order of centimeters, being then called macrofibers.

[007] O fibrocimento, por sua vez, também é um material compósito composto por uma mistura de cimento Portland, fibras naturais e/ou sintéticas e agregados minerais, além de aditivos de processo. As fibras de reforço específicas para o fibrocimento possuem dimensões, geometrias e características únicas pois precisam atender requisitos que conferem conjuntamente durabilidade, desempenho e processabilidade. São fibras tipicamente cortadas em menores comprimentos (4 mm a 12 mm), diâmetros micrométricos (10-20 um) e apresentam elevadas resistências à tração (> 500 MPa).[007] Fiber cement, in turn, is also a composite material composed of a mixture of Portland cement, natural and / or synthetic fibers and mineral aggregates, in addition to process additives. Reinforcement fibers specific to fiber cement have unique dimensions, geometries and characteristics as they need to meet requirements that jointly provide durability, performance and processability. They are fibers typically cut to shorter lengths (4 mm to 12 mm), micrometric diameters (10-20 µm) and have high tensile strengths (> 500 MPa).

[008] O fibrocimento foi originalmente desenvolvido e patenteado por Ludwig Hatschek, em 1901, a partir de misturas de cimento Portland e fibras de amianto. A tecnologia Hatschek é até hoje uma das mais difundidas e utilizadas na fabricação desses produtos. Esta tecnologia fundamenta-se na filtração de uma loção aquosa consistindo em cimento, fibras de reforço e agregados minerais sobre uma tela metálica rotativa. A fina película depositada sobre a tela rotativa (-0,3mm) é continuamente coletada por um feltro, desaguada por vácuo e acumulada em uma prensa cilíndrica metálica, de grandes dimensões chamada de rolo formador. Assim que a espessura desejada é atingida (usualmente entre 4 e 20 mm), o produto fresco (“lastra verde”) é cortado possuindo plasticidade suficiente para ser conformado em diferentes geometrias.[008] Fiber cement was originally developed and patented by Ludwig Hatschek, in 1901, from mixtures of Portland cement and asbestos fibers. Hatschek technology is still one of the most widespread and used in the manufacture of these products. This technology is based on the filtration of an aqueous lotion consisting of cement, reinforcement fibers and mineral aggregates on a rotating wire mesh. The thin film deposited on the rotating screen (-0.3mm) is continuously collected by a felt, dewatered by vacuum and accumulated in a large, cylindrical metallic press called the forming roll. As soon as the desired thickness is reached (usually between 4 and 20 mm), the fresh product (“green ballast”) is cut having sufficient plasticity to be shaped into different geometries.

[009] Após a conformação, os produtos são usualmente mantidos entre moldes metálicos até o endurecimento inicial do cimento. Após a cura inicial, os produtos são removidos dos moldes e empilhados para cura final ao ar livre. Tanto telhas de fibrocimento onduladas como placas cimentícias produzidas por Hatschek seguem esta conhecida rota de produção.[009] After forming, the products are usually kept between metal molds until the initial hardening of the cement. After initial curing, the products are removed from the molds and stacked for final curing outdoors. Both corrugated fiber cement tiles and cementitious slabs produced by Hatschek follow this well-known production route.

[0010] Diferentemente do processo de cura ao ar, é possível utilizar a tecnologia Hatschek para a produção de produtos autoclavados, onde as etapas de cura e hidratação são aceleradas em autoclaves com maiores pressões e temperaturas (condições comuns: 9-10 bar; 180 ºC; 12 horas). Outros processos de fabricação conhecidos como Magnani, Flow-on e Mazza são considerados variantes também do processo Hatschek.[0010] Unlike the air curing process, it is possible to use Hatschek technology for the production of autoclaved products, where the curing and hydration steps are accelerated in autoclaves with higher pressures and temperatures (common conditions: 9-10 bar; 180 ºC; 12 hours). Other manufacturing processes known as Magnani, Flow-on and Mazza are also considered variants of the Hatschek process.

[0011] As fibras de amianto são o reforço fibroso mais comum e conhecido utilizado em produtos de fibrocimento, principalmente por possuir propriedades especiais que as tornam adequadas para reforçar produtos com matrizes de ligantes hidráulicos. Essas fibras conferem reforço mecânico adequado, auxiliam o processo de filtração e de retenção de partículas, além de apresentarem ótima dispersão e compatibilidade com a matriz cimentícia.[0011] Asbestos fibers are the most common and well-known fibrous reinforcement used in fiber cement products, mainly because they have special properties that make them suitable for reinforcing products with matrices of hydraulic binders. These fibers provide adequate mechanical reinforcement, assist in the filtration and particle retention process, in addition to presenting excellent dispersion and compatibility with the cementitious matrix.

[0012] Entretanto, fibras de amianto tornaram-se indesejáveis devido a problemas relacionados à saúde ocupacional e meio-ambiente, portanto seu uso tem sido gradativamente banido em diversos países ao redor do mundo. Sendo assim, significantes esforços tecnológicos vêm sendo feitos de forma a substituí-las.[0012] However, asbestos fibers have become undesirable due to problems related to occupational health and the environment, so their use has been gradually banned in several countries around the world. Thus, significant technological efforts have been made to replace them.

[0013] Até o momento não foram encontradas fibras naturais ou sintéticas com todas as características e propriedades das fibras de amianto. À resistência a um ambiente altamente alcalino presente em uma solução saturada com hidróxido de cálcio é uma propriedade importante que as fibras devem possuir. É também importante que as fibras possam ser uniformemente dispersas em uma solução aquosa diluída contendo um ligante hidráulico e possivelmente outros aditivos. Boa dispersão das fibras se faz necessária para que não se formem aglomerados, para que a distribuição das fibras seja uniforme no produto final de fibrocimento e para que as fibras não se orientem demasiadamente em uma direção preferencial, o que gera elevada anisotropia de comportamento mecânico nas direções transversal e longitudinal do produto.[0013] So far, no natural or synthetic fibers have been found with all the characteristics and properties of asbestos fibers. Resistance to a highly alkaline environment present in a solution saturated with calcium hydroxide is an important property that fibers must have. It is also important that the fibers can be uniformly dispersed in a diluted aqueous solution containing a hydraulic binder and possibly other additives. Good fiber dispersion is necessary so that no agglomerates are formed, so that the fiber distribution is uniform in the final fiber cement product and so that the fibers do not orient themselves too much in a preferential direction, which generates high anisotropy of mechanical behavior in the transversal and longitudinal directions of the product.

[0014] Na literatura já podem ser encontradas inúmeras publicações contendo diversas fibras de reforço naturais ou sintéticas. Fibras de celulose, poliamida, poliéster, poliacrilonitrila, poliolefinas e polivinil-álcool, entre outras, foram testadas e investigadas para uso como reforço em produtos de fibrocimento. Similarmente, trabalhos com fibras de vidro, aço, aramida e carbono também são conhecidos, mas até o momento nenhuma destas conseguiu desempenhar de forma suficiente suprindo todas as necessidades desta aplicação.[0014] In the literature can already be found numerous publications containing several natural or synthetic reinforcement fibers. Cellulose fibers, polyamide, polyester, polyacrylonitrile, polyolefins and polyvinyl alcohol, among others, were tested and investigated for use as reinforcement in fiber cement products. Similarly, works with glass, steel, aramid and carbon fibers are also known, but so far none of these have managed to perform sufficiently to meet all the needs of this application.

[0015] Por exemplo, fibras de vidro apresentam resistências inicialmente satisfatórias, porém sofrem decomposição química devido ao caráter alcalino da matriz e as propriedades de resistência mecânica caem catastroficamente em pouco tempo. Fibras de carbono são muito frágeis, apresentam baixa adesão e elevado custo; fibras de aço apresentam elevada densidade e sofrem corrosão; fibras de celulose possuem durabilidade insuficiente; fibras de poliacrilonitrila e polivinil-álcool possuem elevado custo e por fim, fibras poliolefínicas convencionais possuem propriedades mecânicas insuficientes, apesar de apresentarem custos atraentes e excelente resistência à alcalinidade da matriz.[0015] For example, glass fibers have initially satisfactory strengths, but undergo chemical decomposition due to the alkaline character of the matrix and the mechanical resistance properties fall catastrophically in a short time. Carbon fibers are very fragile, have low adhesion and high cost; steel fibers have high density and are corroded; cellulose fibers have insufficient durability; polyacrylonitrile and polyvinyl alcohol fibers have a high cost and, finally, conventional polyolefin fibers have insufficient mechanical properties, despite having attractive costs and excellent resistance to matrix alkalinity.

[0016] Fibras sintéticas poliolefínicas, como as de polipropileno (PP), são potencialmente utilizadas para a mesma finalidade com custos inferiores e maior disponibilidade, porém até o momento apresentaram alguns inconvenientes como baixa adesão interfacial com a matriz cimentícia, por exemplo.[0016] Polyolefin synthetic fibers, such as polypropylene (PP), are potentially used for the same purpose with lower costs and greater availability, but so far have presented some drawbacks such as low interfacial adhesion with the cementitious matrix, for example.

Para contornar este problema, diversos trabalhos com foco na modificação da superfície dessas fibras, foram realizados.To get around this problem, several works focusing on modifying the surface of these fibers were carried out.

Em 1986, Mcalpin e outros publicaram no documento patentário US 4.861.812 o uso de uma fibra poliolefínica contendo um agente modificador produto da reação de uma mistura de alquilamino-alcóxi-silano com uma poliolefina modificada com anidrido maleico para aumentar sua molhabilidade em uma solução com cimento e, assim, sua adesão com a matriz.In 1986, Mcalpin and others published in US patent document 4,861,812 the use of a polyolefinic fiber containing a modifying agent resulting from the reaction of an alkylamino-alkoxy-silane mixture with a polyolefin modified with maleic anhydride to increase its wettability in a solution with cement and, thus, its adhesion with the matrix.

Em 1992, Yousuke Takai apresentou no documento de patente EP O 535 373 B1 uma fibra de PP extremamente resistente com excelente adesão com a matriz conseguida através de uma resina específica com distribuição de peso molecular estreita e alta estéreo-regularidade e tratamento superficial pós-fabricação com sal alquilfosfato metálico alcalino.In 1992, Yousuke Takai presented in EP patent document O 535 373 B1 an extremely resistant PP fiber with excellent adhesion to the matrix achieved through a specific resin with narrow molecular weight distribution and high stereo-regularity and post-fabrication surface treatment with alkali metal alkyl phosphate salt.

Também no mesmo ano, Kazuo Yoshikawa conseguiu essa propriedade de melhor adesão através de depósitos superficiais nas fibras de óxidos e hidróxidos metálicos através de banhos aquosos com sais de elementos metálicos.Also in the same year, Kazuo Yoshikawa achieved this property of better adhesion through surface deposits on the metal oxide and hydroxide fibers through aqueous baths with salts of metallic elements.

Peled, Guttman e Bentur também publicaram o estudo “Treatments of polypropylene fibres to optimize their reinforcing efficiency in cement composites”, onde listaram alguns tratamentos químicos e/ou físicos para a melhoria de performance dessas fibras, tais como: * Indução de uma superfície áspera e porosa (porofication), com tratamentos químicos com ácidos e amônia; * Tratamento com soluções para melhorar a interação química da superfície do fio com a matriz cimentícia; * Aplicação de banho ou aplicação de um tratamento superficial com acetato polivinílico para promover a adesão com o cimento; * Lixamento (“rubbed fibres”) para induzir rugosidade e ancoragem mecânica; * Crimpagem (“crimped fibres”) também para promover ancoragem mecânica.Peled, Guttman and Bentur also published the study “Treatments of polypropylene fibers to optimize their reinforcing efficiency in cement composites”, where they listed some chemical and / or physical treatments to improve the performance of these fibers, such as: * Induction of a rough surface and porous (porofication), with chemical treatments with acids and ammonia; * Treatment with solutions to improve the chemical interaction of the wire surface with the cementitious matrix; * Applying a bath or applying a surface treatment with polyvinyl acetate to promote adhesion with cement; * Sanding (“rubbed fibers”) to induce roughness and mechanical anchoring; * Crimping (“crimped fibers”) also to promote mechanical anchoring.

[0017] Na patente EP 1 044 939 B1 publicada em 1999 por Dirk Vidts e outros, é mostrado um método de tratamento superficial pós- fabricação de fibras de PP para reforço de fibrocimento contendo primeiramente uma etapa de tratamento corona e logo em seguida um tratamento superficial através de um depósito a partir de uma solução aquosa de um polímero orgânico contendo grupos polares, que pode compreender anidrido maleico, ácidro acrílico e metacrílico.[0017] EP 1 044 939 B1 published in 1999 by Dirk Vidts et al., Shows a post-fabrication surface treatment method for PP fibers for fiber cement reinforcement containing first a corona treatment step and then a treatment surface through a deposit from an aqueous solution of an organic polymer containing polar groups, which may comprise maleic anhydride, acrylic and methacrylic hydroxide.

[0018] Em 2000, Aleksander Pyzik e outros encontraram uma solução para a fraca adesão interfacial da fibra de PP com a matriz cimentícia, mostrada no pedido de patente internacional WO 2002/000566 Al. Essa característica foi conseguida através de um fio co-extrudado, ou seja, com um núcleo de PP e uma borda de um polímero com temperatura de fusão menor. Segundo eles, essa borda poderia consistir em polietileno de baixa densidade, copolímero etileno-estireno, polietileno de baixa densidade graftizado com anidrido maleico, copolímero etileno-ácido acrílico ou metacrílico e suas combinações. Tal fibra possui a propriedade de fibrilar nas extremidades quando misturado com partículas inorgânicas. De forma semelhante em 2002, Benoit de Lhoneux e outros publicaram no documento EP 1 362 936 Al uma fibra de PP co-extrudada cuja borda consistia em uma mistura de polipropileno e um elastômero termoplástico (etileno-propileno, estireno- butadieno hidrogenado, estireno-butadieno-estireno, estireno-etileno-butileno- estireno) que poderia ou não ser modificado com grupos polares (anidrido maleico, ácido acrílico, ácido metacrílico).[0018] In 2000, Aleksander Pyzik and others found a solution for the weak interfacial adhesion of the PP fiber with the cementitious matrix, shown in the international patent application WO 2002/000566 Al. This characteristic was achieved through a co-extruded wire , that is, with a PP core and a polymer edge with a lower melting temperature. According to them, this border could consist of low density polyethylene, ethylene-styrene copolymer, low density polyethylene graft with maleic anhydride, ethylene-acrylic or methacrylic acid copolymer and their combinations. Such fiber has the property of fibrillar at the ends when mixed with inorganic particles. Similarly in 2002, Benoit de Lhoneux and others published in EP 1 362 936 Al a co-extruded PP fiber whose edge consisted of a mixture of polypropylene and a thermoplastic elastomer (ethylene-propylene, hydrogenated styrene-butadiene, styrene- butadiene-styrene, styrene-ethylene-butylene-styrene) that could or could not be modified with polar groups (maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid).

[0019] Takashi Katayama e outros seguiram um caminho diferente, pensando em melhoria da adesão física da fibra com a matriz cimentícia. Eles publicaram em 2008, no documento EP 2 130 954 Bl, resultados interessantes promovidos por uma fibra de polipropileno de alta tenacidade feita por um processo de fabricação com duas etapas de estiro bem definidas. A resina base de tal fibra exibe comportamento térmico específico, com[0019] Takashi Katayama and others followed a different path, thinking about improving the physical adhesion of the fiber with the cementitious matrix. In 2008, in EP 2 130 954 Bl, they published interesting results promoted by a high tenacity polypropylene fiber made by a manufacturing process with two well-defined stretch steps. The resin based on such fiber exhibits specific thermal behavior, with

TIN secções axiais de maiores e menores diâmetros, resultando em protrusões ao longo de seu comprimento. Este fio possui alta capacidade de absorção de água (até 10% em massa, segundo eles) e interage, portanto, satisfatoriamente com matriz cimentícia. Seguindo a mesma linha de estudo, Hiroshi Okaya publicou em 2010 o documento EP 2 455 516 Al onde a adesão interfacial física foi alcançada por uma fibra co-extrudada e posteriormente crimpada de núcleo poliolefínico e uma borda concêntrica de polibuteno-1 ou um polímero com ponto de fusão 120ºC mais elevado do que o polímero do núcleo. Josef Kaufmann e outros publicaram resultados de uma fibra poliolefínica co- extrudada bi-componente onde os componentes internos e externos são formados por diferentes resinas, porém de origem poliolefínica, mais especificamente polipropileno e polietileno. O documento US 2012/0146254 Al mostra os ganhos promovidos por sua fibra, cuja geometria também é diferenciada apresentando impressões superficiais de forma a promover uma melhor adesão com a matriz cimentícia.TIN axial sections of larger and smaller diameters, resulting in protrusions along its length. This wire has a high water absorption capacity (up to 10% by mass, according to them) and therefore interacts satisfactorily with cementitious matrix. Following the same line of study, Hiroshi Okaya published in 2010 the document EP 2 455 516 Al where physical interfacial adhesion was achieved by a co-extruded fiber and later crimped with a polyolefinic core and a concentric edge of polybutene-1 or a polymer with melting point 120ºC higher than the core polymer. Josef Kaufmann and others published results of a two-component co-extruded polyolefin fiber where the internal and external components are formed by different resins, however of polyolefinic origin, more specifically polypropylene and polyethylene. The document US 2012/0146254 Al shows the gains promoted by its fiber, whose geometry is also differentiated, presenting superficial impressions in order to promote a better adhesion with the cementitious matrix.

[0020] Desta forma, é possível concluir que mesmo com alguns resultados satisfatórios encontrados na literatura e indústria, ainda existem diversas dificuldades operacionais para o uso de diferentes processos de fabricação com etapas mais complexas e morosas, além de diferentes tratamentos superficiais e compostos para tais tratamentos, o que geram custos elevados e, portanto, impeditivos para esse tipo de aplicação e produto.[0020] Thus, it is possible to conclude that even with some satisfactory results found in the literature and industry, there are still several operational difficulties for the use of different manufacturing processes with more complex and time-consuming steps, in addition to different surface and compound treatments for such treatments, which generate high costs and, therefore, impediments for this type of application and product.

[0021] Na Brasilit, a produção de fios de PP de alta tenacidade como substituto do amianto e mudança de tecnologia para fabricação de produtos CRFS (cimento reforçado com fio sintético) começou em 2003, na sua unidade de Jacareí/SP. A produção tem se mantido ininterrupta deste então e a tecnologia cada vez mais consolidada. O caráter único dos fios de PP de ultra- alta tenacidade e a expertise industrial adquirida para sua produção em Jacareí/SP justificaram o depósito do pedido de patente BR102014004917-7 em 2014 pela Saint-Gobain Brasilit. Tal documento trata da produção de um[0021] At Brasilit, the production of high tenacity PP yarns as a substitute for asbestos and a change in technology for the manufacture of CRFS products (cement reinforced with synthetic yarn) began in 2003, at its Jacareí / SP unit. Production has remained uninterrupted since then and the technology is increasingly consolidated. The unique character of ultra-high tenacity PP yarns and the industrial expertise acquired for their production in Jacareí / SP justified the filing of patent application BR102014004917-7 in 2014 by Saint-Gobain Brasilit. This document deals with the production of a

“monofilamento de polipropileno de ultra-alta tenacidade para reforço de fibrocimento”, cujas fibras apresentam resistência mecânica à tração superiores a 1000MPa obtida através da combinação de propriedades específicas de resina e um processo produtivo otimizado.“Ultra-high tenacity polypropylene monofilament for reinforcing fiber cement”, whose fibers have a mechanical tensile strength greater than 1000MPa obtained through the combination of specific resin properties and an optimized production process.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0022] A presente invenção descreve uma fibra para reforço de fibrocimento, em que a fibra é um monofilamento blendado compreendendo homopolímero de polipropileno, homopolímero de polietileno tereftalato e um material compatibilizante polimérico poliolefínico. Além disso, é revelado um processo para produção dessas fibras, bem como artigos de fibrocimento empregando os monofilamentos.[0022] The present invention describes a fiber for reinforcing fiber cement, wherein the fiber is a blended monofilament comprising polypropylene homopolymer, polyethylene terephthalate homopolymer and a polyolefinic polymeric compatibilizing material. In addition, a process for producing these fibers is revealed, as well as fiber cement articles using monofilaments.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0023] A Figura | apresenta uma imagem de microscopia eletrônica do filamento produzido com PP puro.[0023] The Figure | presents an electron microscopy image of the filament produced with pure PP.

[0024] A Figura 2a apresenta imagem de microscopia eletrônica do filamento da presente invenção produzido com PP e PET.[0024] Figure 2a presents an electron microscopy image of the filament of the present invention produced with PP and PET.

[0025] A Figura 2b apresenta uma outra imagem de microscopia eletrônica do filamento da presente invenção produzido com PP e PET.[0025] Figure 2b shows another electron microscopy image of the filament of the present invention produced with PP and PET.

[0026] A Figura 3 apresenta uma sequência de imagens de microscopia eletrônica que mostra o aumento de compatibilidade do PET com a matriz de PP de acordo com o aumento do teor de adição do material compatibilizante.[0026] Figure 3 shows a sequence of electron microscopy images showing the increased compatibility of PET with the PP matrix according to the increase in the content of addition of the compatibilizing material.

[0027] A Figura 4 apresenta um gráfico dos resultados de resistência mecânica utilizando diferentes concentrações de fibras.[0027] Figure 4 presents a graph of the results of mechanical strength using different concentrations of fibers.

[0028] A Figura 5 apresenta um gráfico dos resultados de resistência mecânica utilizando diferentes concentrações de fibras, além de diferentes comprimentos.[0028] Figure 5 presents a graph of the results of mechanical strength using different concentrations of fibers, in addition to different lengths.

[0029] A Figura 6 apresenta um gráfico dos resultados de durabilidade em água quente de artigos de fibrocimento utilizando fibras da anterioridade e da presente invenção.[0029] Figure 6 presents a graph of the hot water durability results of fiber cement articles using fibers from the previous and the present invention.

[0030] A Figura 7 apresenta um gráfico dos resultados de resistência à flexão de artigos de fibrocimento utilizando fibras da anterioridade e da presente invenção, em diferentes concentrações e comprimentos.[0030] Figure 7 presents a graph of the results of flexural strength of fiber cement articles using fibers from the previous and the present invention, in different concentrations and lengths.

[0031] A Figura 8a apresenta uma imagem de microscopia eletrônica do monofilamento da presente invenção imerso na matriz cimentícia após envelhecimento acelerado com evidência nos sítios de ancoragem com a matriz cimentícia.[0031] Figure 8a presents an electron microscopy image of the monofilament of the present invention immersed in the cementitious matrix after accelerated aging with evidence in the anchorage sites with the cementitious matrix.

[0032] A Figura 8b apresenta uma imagem de microscopia eletrônica do filamento produzido com PP puro imerso na matriz cimentícia após envelhecimento acelerado com evidência na pouca adesão superficial com a matriz cimentícia.[0032] Figure 8b shows an electron microscopy image of the filament produced with pure PP immersed in the cementitious matrix after accelerated aging with evidence of little superficial adhesion with the cementitious matrix.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0033] A presente invenção refere-se a uma fibra de monofilamento de polipropileno (PP) blendado com polietileno tereftalato (PET) utilizada para reforço de materiais de fibrocimento.[0033] The present invention relates to a polypropylene (PP) monofilament fiber blended with polyethylene terephthalate (PET) used to reinforce fiber cement materials.

[0034] O monofilamento aqui descrito e reivindicado forma interfaces fortes com matrizes cimentícias, possibilitando, assim, a utilização de fibras de menor comprimento, gerando um número maior de fibras individuais com a mesma adição mássica, resultando, consequentemente, em um desempenho mecânico superior dos produtos de fibrocimento.[0034] The monofilament described and claimed here forms strong interfaces with cementitious matrices, thus enabling the use of shorter fibers, generating a greater number of individual fibers with the same mass addition, resulting, consequently, in a superior mechanical performance of fiber cement products.

[0035] O PET proporciona um caráter hidrofílio à fibra e, consequentemente, melhoria de adesão química à matriz cimentícia. Ainda, a mistura imperfeita do PP com o PET produz a microrrugosidade superficial na fibra e, consequentemente, melhoria de sua adesão física.[0035] PET provides a hydrophilic character to the fiber and, consequently, improves chemical adhesion to the cementitious matrix. Still, the imperfect mixture of PP with PET produces surface micro-roughness in the fiber and, consequently, improvement of its physical adhesion.

[0036] Para efeito de comparação da rugosidade formada na fibra da presente invenção e na superfície de uma fibra de PP puro, foram feitas imagens de microscopia eletrônica de varredura destes filamentos. A Figura 1 apresenta uma imagem de microscopia eletrônica de um filamento de PP puro com diâmetro de 14 micrômetros, em que é possível verificar que a fibra é lisa. Já na Figura 2a e Figura 2b, são apresentadas imagens de microscopia eletrônica de PP blendado com PET onde se percebe que o monofilamento apresenta microrrugosidades, facilitando a adesão física com a matriz cimentícia.[0036] For the purpose of comparing the roughness formed in the fiber of the present invention and on the surface of a pure PP fiber, scanning electron microscopy images of these filaments were made. Figure 1 presents an electron microscopy image of a pure PP filament with a diameter of 14 micrometers, in which it is possible to verify that the fiber is smooth. In Figure 2a and Figure 2b, electron microscopy images of PP blended with PET are shown, where it can be seen that the monofilament has micro-corrugations, facilitating physical adhesion with the cementitious matrix.

[0037] Além disso, é possível perceber a existência de sítios promotores de ancoragem na superfície do monofilamento blendado inventivo que colaboram com a precipitação do cimento e, portanto, aumentam sua aderência com a matriz cimentícia. Isto pode ser evidenciado a partir da imagem de microscopia eletrônica do monofilamento da presente invenção demonstrado na Figura 8a. Em claro contraste, a Figura 8b mostra a falta de adesão superficial da fibra de PP puro convencional com a matriz cimentícia.[0037] In addition, it is possible to notice the existence of anchoring promoters on the surface of the inventive blended monofilament that collaborate with the precipitation of the cement and, therefore, increase its adhesion with the cementitious matrix. This can be seen from the electron microscopy image of the monofilament of the present invention shown in Figure 8a. In clear contrast, Figure 8b shows the lack of superficial adhesion of the conventional pure PP fiber with the cementitious matrix.

[0038] Uma vez que o PP e o PET são quimicamente imiscíveis, é necessário acrescentar um material compatibilizante na mistura. O material compatibilizante da presente invenção é um polímero poliolefínico enxertado com um grupo polar e cujas cadeias longas se ligam com o homopolímero de PP puro da matriz da fibra através de emaranhamento físico.[0038] Since PP and PET are chemically immiscible, it is necessary to add a compatibilizing material in the mixture. The compatibilizing material of the present invention is a polyolefinic polymer grafted with a polar group and whose long chains bond with the pure PP homopolymer of the fiber matrix through physical entanglement.

[0039] O material compatibilizante da presente invenção pode ser selecionado do grupo consistindo de polipropileno enxertado com anidrido maleico (PP-g-MAH), polipropileno enxertado com metacrilato glicidil (PP- g-GA), polipropileno enxertado com ácido acrílico (PP-g-AA), etileno enxertado com metacrilato glicidil (E-g-GA) e um terpolímero de etileno, éster acrílico e anidrido maleico.[0039] The compatibilizing material of the present invention can be selected from the group consisting of polypropylene grafted with maleic anhydride (PP-g-MAH), polypropylene grafted with glycidyl methacrylate (PP-g-GA), polypropylene grafted with acrylic acid (PP- g-AA), ethylene grafted with glycidyl methacrylate (Eg-GA) and an ethylene terpolymer, acrylic ester and maleic anhydride.

[0040] Preferencialmente, o material compatibilizante é p PP-s-MAH com 1% de anidrido maleico, em peso.[0040] Preferably, the compatibilizing material is p PP-s-MAH with 1% maleic anhydride, by weight.

[0041] O grupo polar do material compatibilizante (MAH, AA ou GA) que está enxertado (ligado por ligação química primária à cadeia principal) no PP, se liga através de uma reação química promovida na extrusão reativa durante a etapa de fiagem das fibras de monofilamentos com o grupo polar do PET, neste caso, o tereftalato. A Figura 3 ilustra uma imagem de microscopia eletrônica de varredura obtida com a superfície de fratura criogênica dos compósitos PP/PET, em que se pode verificar o efeito das adições crescentes do material compatibilizante sobre a distribuição e redução dos diâmetros das esferas de PET (situação de maior compatibilidade).[0041] The polar group of the compatibilizing material (MAH, AA or GA) that is grafted (linked by primary chemical bond to the main chain) in the PP, bonds through a chemical reaction promoted in the reactive extrusion during the fiber spinning stage monofilaments with the polar group of PET, in this case, terephthalate. Figure 3 illustrates a scanning electron microscopy image obtained with the cryogenic fracture surface of PP / PET composites, in which it is possible to verify the effect of increasing additions of the compatibilizing material on the distribution and reduction of the diameters of the PET spheres (situation compatibility).

[0042] A adição de PET às fibras permite que estas sejam estiradas em taxas maiores, tornando o fio mais fino. Assim, a fibra de monofilamento resultante pode possuir um diâmetro entre 10 e 15 um, preferencialmente um diâmetro entre 12 e 14 um. Além disso, este monofilamento blendado apresenta alta tenacidade, com valor superior a 850 MPa. Assim, ganhos importantes na eficiência e taxa de estiro das fibras são obtidos devido à menor incidência de rupturas durante sua produção, o que gera, por sua vez, ganhos em produtividade e eficiência industrial.[0042] The addition of PET to the fibers allows them to be stretched at higher rates, making the yarn thinner. Thus, the resulting monofilament fiber can have a diameter between 10 and 15 µm, preferably a diameter between 12 and 14 µm. In addition, this blended monofilament has high tenacity, with a value greater than 850 MPa. Thus, important gains in efficiency and stretch rate of the fibers are obtained due to the lower incidence of ruptures during their production, which in turn generates gains in productivity and industrial efficiency.

[0043] O PP utilizado no processo de acordo com a presente invenção possui índice de fluidez entre 18 e 25 g/10 min.[0043] The PP used in the process according to the present invention has a melt index between 18 and 25 g / 10 min.

[0044] O processo de produção das fibras ocorre em duas etapas distintas. A primeira, chamada de fiação, consiste de uma extrusão simples onde o homopolímero de polipropileno, o homopolímero de polietileno tereftalato e o material compatibilizante polimérico são fundidos, misturados e fiados em bobinas. A extrusão dos materiais ocorre em temperaturas variando entre 220ºC e 280ºC, preferencialmente entre 250º e 270ºC. Nessa primeira etapa, são produzidas bobinas de fios mais espessos.[0044] The fiber production process takes place in two distinct stages. The first, called spinning, consists of a simple extrusion where the polypropylene homopolymer, polyethylene terephthalate homopolymer and polymeric compatibilizing material are melted, mixed and spun in coils. The extrusion of materials occurs at temperatures ranging between 220ºC and 280ºC, preferably between 250º and 270ºC. In this first stage, coils of thicker yarns are produced.

[0045] Após a primeira etapa de fiação, as bobinas são posicionadas em carrinhos e estiradas (o estiro ocorre preferencialmente por meio do método de cold-drawing, por ser um processo com temperaturas abaixo da temperatura de fusão dos materiais) em torno de 6 a 10 vezes o comprimento inicial dos fios, diminuindo, assim, o seu diâmetro. Preferencialmente, a taxa de estiro (dada pela diferença de velocidade dos rolos entre o início e o fim do processo) do monofilamento da presente invenção é superior a 7 vezes, mais preferencialmente se situa entre 7 e 8 vezes. Nessa segunda etapa, quando se trabalha, por exemplo, com fios feitos de PP puro, o limite de taxa de estiramento se encontra próximo de 6 vezes. A adição de PET proporciona estirar as bobinas em taxas maiores. A capacidade alta de estiro é uma grande vantagem, pois possibilita a fabricação de fios mais finos, o que é muito benéfico para o desempenho destes no reforço do fibrocimento. Fios mais finos geram uma maior área de contato superficial com mesma adição múássica, consequentemente aumentando a adesão à matriz cimentícia.[0045] After the first spinning stage, the bobbins are positioned on trolleys and stretched (the stretch preferably occurs through the cold-drawing method, as it is a process with temperatures below the melting temperature of the materials) around 6 10 times the initial length of the wires, thus decreasing their diameter. Preferably, the stretch rate (given by the difference in speed of the rolls between the beginning and the end of the process) of the monofilament of the present invention is greater than 7 times, more preferably between 7 and 8 times. In this second stage, when working, for example, with yarns made from pure PP, the stretch rate limit is close to 6 times. The addition of PET makes it possible to stretch the coils at higher rates. The high stretching capacity is a great advantage, as it allows the manufacture of finer wires, which is very beneficial for their performance in reinforcing fiber cement. Thinner wires generate a greater surface contact area with the same muesic addition, consequently increasing adhesion to the cementitious matrix.

[0046] O PET é adicionado em proporções entre 5 e 30% em peso, preferencialmente entre 5 e 15% em peso. Mesmo em pequenas dosagens de PET (entre 5 e 10% em peso), é possível verificar ganhos importantes na estiragem da fibra em si e em sua adesão interfacial com a matriz cimentícia.[0046] PET is added in proportions between 5 and 30% by weight, preferably between 5 and 15% by weight. Even in small doses of PET (between 5 and 10% by weight), it is possible to see important gains in the drawing of the fiber itself and in its interfacial adhesion with the cementitious matrix.

[0047] Assim, de uma forma geral, a fibra de monofilamento da presente invenção apresenta uma participação de PP e adições secundárias de PET e compatibilizante, em proporções de 65% a 94% de PP, 5% a 30% de PET e 1% a 5% de compatibilizante.[0047] Thus, in general, the monofilament fiber of the present invention has a participation of PP and secondary additions of PET and compatibilizer, in proportions of 65% to 94% of PP, 5% to 30% of PET and 1 % to 5% of compatibilizer.

[0048] Adicionalmente, o processo pode compreender uma aplicação de óleo de encimagem sobre os fios de modo a diminuir dificuldades intrínsecas da fabricação de fios sintéticos (presença de cargas estáticas, por exemplo) e melhorar sua dispersão em meio aquoso com as matérias-primas durante o processo de fabricação dos produtos de fibrocimento.[0048] Additionally, the process may comprise an application of oil of encimaging on the threads in order to reduce intrinsic difficulties in the manufacture of synthetic threads (presence of static charges, for example) and improve their dispersion in aqueous medium with the raw materials during the manufacturing process of fiber cement products.

[0049] Preferencialmente, o óleo de encimagem compreende uma mistura de compostos de éster de polietileno glicol de ácido graxo e compostos de éster de ácido fosfórico com base em óleo natural em uma proporção mínima de 8:2 e máxima de 9:1.[0049] Preferably, the encoding oil comprises a mixture of fatty acid polyethylene glycol ester compounds and phosphoric acid ester compounds based on natural oil in a minimum of 8: 2 and a maximum of 9: 1.

[0050] Com este processo, os filamentos podem ser extrudados em inúmeras geometrias diferentes, como, por exemplo, com secção circular, secções ovais, trilobais, na forma de X, ou Y ou outra geometria alternativa.[0050] With this process, the filaments can be extruded in numerous different geometries, such as, for example, with circular section, oval, trilobal sections, in the form of X, or Y or other alternative geometry.

[0051] A partir do monofilamento da presente invenção, é possível produzir diversos artigos de fibrocimento como, por exemplo, telhas onduladas, placas para fechamentos externos ou internos, divisórias ou forros. O monofilamento de PP blendado com PET está presente nestes artigos em uma faixa entre 1,0% a 2,0% em peso.[0051] From the monofilament of the present invention, it is possible to produce several fiber cement articles such as, for example, corrugated tiles, plates for external or internal closings, partitions or ceilings. The monofilament of PP blended with PET is present in these articles in a range between 1.0% to 2.0% by weight.

[0052] Preferencialmente, o artigo produzido compreende entre 1,3% a 1,8% em peso da fibra de monofilamento.[0052] Preferably, the article produced comprises between 1.3% to 1.8% by weight of the monofilament fiber.

[0053] Além disso, o artigo aqui reivindicado compreende fibras de comprimento entre 4 e 12 mm, mais especificamente entre 6 e 10 mm.[0053] In addition, the article claimed here comprises fibers between 4 and 12 mm in length, more specifically between 6 and 10 mm.

COMPARATIVE TESTS

[0054] A partir de testes realizados com a fibra preparada de acordo com a presente invenção e, comparando com a fibra do estado da técnica (formada por PP puro), é possível verificar que o monofilamento de PP blendado com PET de comprimento de 8 a 10 mm, preferencialmente de 9 mm, fornece desempenho igual ou superior quanto à resistência mecânica, resistência de flexão e durabilidade em comparação com a fibra de PP puro com comprimento de 10 mm. Exemplo 1[0054] From tests carried out with the fiber prepared according to the present invention and, comparing with the state of the art fiber (formed by pure PP), it is possible to verify that the monofilament of PP blended with PET of length 8 at 10 mm, preferably 9 mm, provides equal or superior performance in terms of mechanical strength, flexural strength and durability compared to pure PP fiber with a length of 10 mm. Example 1

[0055] Inicialmente, foram realizados testes em telhas para análise de sua resistência mecânica. Para o teste, foram utilizadas telhas curadas ao ar por 14 e 28 dias compreendendo fibra de PP puro e fibras de PP blendado com PET, todas com o mesmo comprimento de 10 mm.[0055] Initially, tests were carried out on tiles to analyze their mechanical strength. For the test, tiles cured in air for 14 and 28 days were used, comprising pure PP fiber and PP fibers blended with PET, all with the same length of 10 mm.

[0057] A Figura 4 apresenta os resultados do teste. Com base no gráfico, é possível verificar que o monofilamento da presente invenção (testes[0057] Figure 4 shows the test results. Based on the graph, it is possible to verify that the monofilament of the present invention (tests

2, 3 e 4) obtém desempenho similar ou superior frente ao teste 1 (PP puro). Ou seja, é possível concluir que mesmo com uma quantidade menor de fibra, o desempenho mecânico das telhas testadas foi superior com o monofilamento de PP blendado com PET, indicando uma melhoria surpreendente da presente invenção. Exemplo 22, 3 and 4) obtain similar or superior performance compared to test 1 (pure PP). That is, it is possible to conclude that even with a smaller amount of fiber, the mechanical performance of the tiles tested was superior with the PP monofilament blended with PET, indicating a surprising improvement of the present invention. Example 2

[0058] Ainda, foi realizado um segundo experimento para análise da resistência mecânica, em que foi alterado o comprimento do monofilamento da presente invenção, conforme apresentado na Tabela 2. Tabela 2: Composição das fibras utilizadas no Exemplo 2 | — Monofilamento —| PP | PP/PET | PPPET | PPPET | mim | [e De | | monofilamento no 18 18 1,65 15 fibrocimento EEE ce 11) monofilamento (mm)[0058] In addition, a second experiment was performed to analyze the mechanical strength, in which the length of the monofilament of the present invention was changed, as shown in Table 2. Table 2: Composition of the fibers used in Example 2 | - Monofilament - | PP | PP / PET | PPPET | PPPET | me | [and From | | monofilament no 18 18 1.65 15 fiber cement EEE ce 11) monofilament (mm)

[0059] A partir do Gráfico da Figura 5, percebe-se que, com exceção do teste 4, o monofilamento de PP blendado com PET apresenta maior resistência mecânica mesmo tendo comprimento menor do que a fibra de PP puro. Assim, verifica-se que, com o monofilamento da presente invenção, é possível produzir uma telha com maior resistência mecânica com menor quantidade de fibra e com fibras de menor comprimento, o que seria totalmente inesperado, comprovando a inventividade do monofilamento de PP blendado com PET. Exemplo 3[0059] From the graph of Figure 5, it is clear that, with the exception of test 4, the monofilament of PP blended with PET presents greater mechanical resistance even though it has a shorter length than the pure PP fiber. Thus, it appears that, with the monofilament of the present invention, it is possible to produce a tile with greater mechanical resistance with less fiber and with shorter fibers, which would be totally unexpected, proving the inventiveness of the PP monofilament blended with PET. Example 3

[0060] Foi realizado um experimento para análise do envelhecimento/durabilidade em água quente do artigo de fibrocimento produzido com monofilamento de PP puro e com monofilamento de PP blendado com PET, como pode ser visto na Figura 6.[0060] An experiment was carried out to analyze the aging / durability in hot water of the fiber cement product produced with pure PP monofilament and with PP monofilament blended with PET, as can be seen in Figure 6.

[0061] O teste foi realizado com relação à carga de ruptura relativa final/inicial em período de tempo inicial e após 56 dias de envelhecimento.[0061] The test was performed with respect to the final / initial relative breaking load in the initial time period and after 56 days of aging.

[0062] A Tabela 3 apresenta a composição das fibras utilizadas no artigo de fibrocimento. Tabela 3: Composição das fibras utilizadas no Exemplo 3 | Monofillemento =| PP | PPPET | % em peso de monofilamento no 18 1,65 fibrocimento Comprimento do 8 monofilamento (mm)[0062] Table 3 shows the composition of the fibers used in the fiber cement article. Table 3: Composition of fibers used in Example 3 | Monofillemento = | PP | PPPET | % by weight of monofilament no 18 1.65 fiber cement Length of monofilament 8 (mm)

[0063] A partir da Figura 6, conclui-se que o artigo de fibrocimento produzido com o monofilamento de PP/PET apresenta resultado similar de durabilidade em condições severas (56 dias em água quente à temperatura de 60ºC) com o artigo de fibrocimento compreendendo fibra de PP, diferindo totalmente do que a literatura constatava até então sobre o péssimo comportamento de durabilidade em matrizes alcalinas com fibras de PET e de poliésteres, conferindo novamente mais um aspecto do caráter inventivo do monofilamento de PP blendado com PET. O PET presente na fibra blendada é protegido fisicamente pelo PP e quimicamente por estar compatibilizado no material como um todo. Exemplo 4[0063] From Figure 6, it is concluded that the fiber cement article produced with the PP / PET monofilament presents a similar result of durability in severe conditions (56 days in hot water at a temperature of 60ºC) with the fiber cement article comprising PP fiber, totally different from what the literature found so far about the bad durability behavior in alkaline matrices with PET and polyester fibers, again giving another aspect of the inventive character of PP monofilament blended with PET. The PET present in the blended fiber is physically protected by PP and chemically because it is compatible in the material as a whole. Example 4

[0064] Foi realizado um teste de resistência à flexão 3 pontos média (medições em MPa) em chapas planas de fibrocimento, para efeito de comparação do monofilamento de PP blendado com PET com um fibra 100% de PP.[0064] A 3 point average flexural strength test (measurements in MPa) was carried out on flat fiber cement sheets, for the purpose of comparing the PP monofilament blended with PET with a 100% PP fiber.

[0065] A Tabela 4 apresenta as composições das fibras compreendidas nas chapas planas utilizadas no teste. Tabela 4: Composição das fibras utilizadas no Exemplo 4 fibrocimento eim | 1º | = (mm)[0065] Table 4 presents the compositions of the fibers comprised in the flat plates used in the test. Table 4: Composition of the fibers used in Example 4 fiber cement eim | 1st | = (mm)

[0066] A partir dos resultados do teste de resistência à flexão 3 pontos média, foi plotado o gráfico da Figura 7. É possível observar que as fibras de PP puro apresentam desempenho similar às do PP blendado com PET, apesar da fibra inventiva estar em menor concentração e possuir menor comprimento. Além disso, o resultado da fibra do monofilamento é superior ao exigido pela norma NBR 15498. Exemplo 5 Tabela 5: Dados produção fibras PP puro e dois tipos de PP Blendado com PET 93%PP / 5%PET /| 86% PP / 10% PET / | aeee SSIS SAN |[0066] From the results of the 3-point average flexural strength test, the graph in Figure 7 was plotted. It is possible to observe that the pure PP fibers present a performance similar to that of the PP blended with PET, despite the inventive fiber being in less concentration and shorter length. In addition, the result of the monofilament fiber is superior to that required by the NBR 15498 standard. Example 5 Table 5: Production data for pure PP fibers and two types of PP blended with PET 93% PP / 5% PET / | 86% PP / 10% PET / | aeee SSIS SAN |

[0059] A tabela 5 traz dados de produção encontrados na fabricação dos fios em questão. Nela, é possível observar as diferenças de geometria e propriedades provocadas pela adição do PET ao PP com incremento proporcional do material compatibilizante de PP-g-MAH. A adição de PET aumenta a densidade final dos fios, o que facilita sua mistura e dispersão na mistura de preparo para fabricação dos artigos de fibrocimento. A densidade da fibra de acordo com a presente invenção é superior a 0,9 gf/cc, preferencialmente entre 0,91 e 1,0 g/cc, mais preferencialmente entre 0,92 e 1,0 g/cc. A possibilidade de aumento de taxa de estiro diminui seu título e, consequentemente, seu diâmetro e taxa de elongação, o que promove aumento do número de fios com a mesma adição mássica, fortalecendo o compósito de fibrocimento. A resistência à tração é levemente afetada, porém o desempenho de reforço dos fios é maior devido à mais eficiente ancoragem fio/matriz cimentícia promovida pelos sítios reativos de PET e sua maior rugosidade superficial.[0059] Table 5 shows production data found in the manufacture of the threads in question. In it, it is possible to observe the differences in geometry and properties caused by the addition of PET to PP with a proportional increase in the compatibilizing material of PP-g-MAH. The addition of PET increases the final density of the threads, which facilitates their mixing and dispersion in the preparation mixture for the manufacture of fiber cement articles. The density of the fiber according to the present invention is greater than 0.9 gf / cc, preferably between 0.91 and 1.0 g / cc, more preferably between 0.92 and 1.0 g / cc. The possibility of increasing the stretch rate decreases its title and, consequently, its diameter and elongation rate, which promotes an increase in the number of wires with the same mass addition, strengthening the fiber cement composite. The tensile strength is slightly affected, but the reinforcement performance of the wires is higher due to the more efficient wire anchoring / cement matrix promoted by the reactive PET sites and its greater surface roughness.

[0060] Em vista dos exemplos mostrados acima, é possível comprovar que a fibra de monofilamento de PP blendado com PET, utilizando um material compatibilizante polimérico de cadeia longa compreendendo um grupo polar, preferencialmente o polipropileno enxertado com anidrido maleico, apresenta vantagens inesperadas, como aumento das propriedades de resistência mecânica e resistência à flexão de artigos de fibrocimento utilizando uma menor concentração de fibras, além de possuírem menor comprimento.[0060] In view of the examples shown above, it is possible to prove that the PP monofilament fiber blended with PET, using a long chain polymeric compatibilizing material comprising a polar group, preferably polypropylene grafted with maleic anhydride, has unexpected advantages, such as increase in the properties of mechanical strength and flexural strength of fiber cement articles using a lower concentration of fibers, in addition to having a shorter length.

[0067] A descrição que se fez até aqui do objeto da presente invenção deve ser considerada apenas como uma possível ou possíveis concretizações, e quaisquer características particulares nelas introduzidas devem ser entendidas apenas como algo que foi escrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem de forma alguma ser consideradas como limitantes da invenção, a qual está limitada ao escopo das reivindicações que seguem.[0067] The description that has been made so far of the object of the present invention should be considered only as a possible or possible embodiments, and any particular characteristics introduced therein should be understood only as something that has been written to facilitate understanding. Therefore, they cannot in any way be considered as limiting the invention, which is limited to the scope of the following claims.

Claims

1. Fiber to reinforce fiber cement, characterized by the fact that it is a blended monofilament comprising a mixture of polypropylene (PP) homopolymer, polyethylene terephthalate (PET) homopolymer and polyolefinic compatibilizing material comprising a polar group;

2. Fiber according to claim 1, characterized by the participation of PP and secondary additions of PET and compatibilizer, in proportions of 65% to 94% PP, 5% to 30% PET and 1% to 5% of compatibilizing material .

3. Fiber according to claim 1, characterized by the fact that the PP has a fluidity index between 18 and 25 g / 1Omin.

4. Fiber according to claim 1, characterized in that the compatibilizing material is polypropylene grafted with maleic anhydride, polypropylene grafted with glycidyl methacrylate, polypropylene grafted with acrylic acid, ethylene grafted with glycidyl methacrylate and an ethylene terpolymer acrylic and maleic anhydride.

5. Fiber according to claim 1, characterized by the fact that its surface has micro-corrugations and anchor-promoting sites with the matrix.

Fiber according to claim 1, characterized in that it has a density greater than 0.9 g / cc, preferably between 0.91 and 1.0 g / cc, more preferably between 0.92 and 1.0 g / cc .

7. Fiber production process as defined in any of claims 1 to 6, characterized by the fact that it comprises: - fusion and extrusion of the polymer blend consisting of the mixture of PP, PET and compatibilizer in the proportions of 65% to 94% PP , 5% to 30% PET and 1% to 5% compatibilizing material, with process temperatures between 220ºC and 280ºC;

- spinning and production of coils; - stretching of the bobbins to improve the tenacity of the threads, and reduction of the final diameter; and - cutting the fibers to specific lengths;

8. Process according to claim 7, characterized in that the stretch is greater than 7 times.

Process according to claim 7, characterized by the fact that the wires have diameters from 10 to 15 µm and tenacity greater than 850MPa.

10. Process according to claim 9, characterized in that the wires have diameters from 12 to 14 µm.

Process according to claim 7, characterized by the fact that it comprises an additional application of a hair oil on the wires, wherein the hair oil comprises a mixture of fatty acid polyethylene glycol ester compounds and ester compounds phosphoric acid based on natural oil in a minimum of 8: 2 and a maximum of 9: 1.

Process according to any of claims 7 to 11, characterized in that the fibers are cut to length between 4mm and 12mm;

13. Process according to claim 12, characterized in that the fibers are cut in lengths between 6mm and 10mm;

14. Process according to claim 7, characterized in that the filaments are extruded with a circular section; oval, trilobal sections, in the form of X or Y.

15. Fiber cement article, characterized by the fact that it comprises dosages between 1.0% and 2.0% by weight of the fiber as defined in any one of claims 1 to 6;

16. Fiber cement article according to claim 15, characterized in that it comprises dosages between 1.3% and 1.8% by weight of the fiber.

17. Fiber cement article according to claim 15 or 16, characterized by the fact that it is corrugated tiles, plates for external or internal closure, ceilings or partitions.