BRPI0614539A2

BRPI0614539A2 - construção de fibra dualmente dispesa para malhas não entrelaçadas usando fios cortados em pequenos pedaços

Info

Publication number: BRPI0614539A2
Application number: BRPI0614539-6A
Authority: BR
Inventors: Ralph D Mcgrath; William G Hager; David E Weller Jr; Leonard J Adzima
Original assignee: Ocv Intellectual Capital Llc
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2011-04-05
Also published as: US20070032157A1; CN101253290A; KR20080069570A; WO2007019394A1; JP2009503284A; EP1924728A1; CA2616260A1; AU2006278374A1

Abstract

CONSTRUçAO DE FIBRA DUALMENTE DISPESA PARA MALHAS NãO ENTRELAçADAS USANDO FIOS CORTADOS EM PEQUENOS PEDAçOS Uma malha com fios cortados em pequenos pedaços formada de feixes de fibras reforçadas e de fibras reforçadas individuais é fornecida. Os fios cortados em pequenos pedaços podem ser engendrados para conter quantidades pré-selecionadas de feixes de fibras reforçadas e/ou fibras reforçadas individuais para selecionar ou aperfeiçoar a característica particular da malha com fios cortados em pequenos pedaços. Em pelo menos uma modalidade, as fibras reforçadas são fibras de vidro com fios cortados em pequenos pedaços via úmida. As fibras de reforço são pelo menos parcialmente revestidas com uma composição de tamanho que mantém a integridade do feixe durante a formação da malha e auxilia na filamentização dos feixes durante subseqúentes etapas de processamento de modo a formar fios cortados em pequenos pedaços que dá uma aparência esteticamente agradável ao produto final. A retenção de feixes de fibras nos fios cortados em pequenos pedaços cria uma malha com um conteúdo de vidro mais alto por volume do que as malhas com fibras dispersas convencionais. Esse conteúdo de vidro aumentado fornece desempenho mecânico e de impacto aumentado aos produtos finais.

Description

"CONSTRUÇÃO DE FIBRA DUALMENTE DISPESA PARA MALHASNÃO ENTRELAÇADAS USANDO FIOS CORTADOS EM PEQUENOS PEDAÇOS"

Campo da Invenção e Aplicabilidade Industrial daInvenção

A presente invenção refere-se geralmente a malhasfibrosas não entrelaçadas, e mais particularmente, a uma ma-lha com fios cortados em pequenos pedaços que é formada defibras de reforço individuais e feixes de fibras de reforço.

Um método de fabricar a malha com fios cortados em pequenospedaços é também fornecido.

Fundamentos da Invenção

Fibras de vidro são úteis em uma variedade de tec-nologias. Por exemplo, as fibras de vidro são usualmente u-sadas como reforços em matrizes poliméricas para formarplásticos ou compostos reforçados com fibra de vidro. As fi-bras de vidro foram usadas na forma de filamentos contínuosou cortadas em pequenos pedaços, fios cortados em pequenospedaços, mechas, tecidos entrelaçados, tecidos não entrela-çados, redes e tecidos de algodão ou linho para reforçar po-límeros.

Tipicamente, as fibras de vidro são formadas reti-rando vidro derretido em filamentos através de uma lâminacom bucha ou orifício e aplicando-se uma composição aquosaselante contendo lubrificantes, agentes de acoplamentos, eresinas aglutinantes formadoras de filme aos filamentos. Acomposição selante fornece proteção às fibras de abrasão in-terfilamentos e promove compatibilidade entre as fibras devidro e a matriz na qual as fibras de vidro são usadas. De-pois da composição selante ser aplicada, as fibras podem serreunidas em um ou mais fios e enroladas em um pacote ou, al-ternativamente, as fibras podem ser cortadas em pequenos pe-daços enquanto úmidas e coletadas. Os fios cortados em pe-quenos pedaços coletados podem ser então secos e curados pa-ra formar fibras secas cortadas em pequenos pedaços ou elespodem ser embalados em sua condição úmida como fibras úmidascortadas em pequenos pedaços.

Malhas fibrosas, que são uma forma de reforços fi-brosos não entrelaçados, são extremamente adequadas como re-forços para muitos tipos de compostos plásticos sintéticos.Fios de fibra de vidro cortados em pequenos pedaços secos(DUCS) são usualmente usados como materiais de reforço emartigos termoplásticos. Essas fibras de vidro cortadas empequenos pedaços secas podem ser facilmente alimentadas emmáquinas convencionais e podem ser facilmente utilizadas emmétodos convencionais, tal como processos a seco. Em um pro-cesso a seco convencional, as fibras de vidro secas são cor-tadas em pequenos pedaços e sopradas com ar em um condutorou tela e consolidadas para formar uma malha. Por exemplo,fibras secas cortadas em pequenos pedaços e/ou fibras poli-méricas estão suspensas no ar, coletadas como uma rede soltaem uma tela ou condutor perfurado, e então consolidadas paraformar uma malha de fibras aleatoriamente orientadas.

As fibras úmidas cortadas em pequenos pedaços sãoconvencionalmente usadas em um processo a úmido no qual asfibras úmidas cortadas em pequenos pedaços são dispersas emuma pasta de silicato de sódio que contém surfactantes, mo-dificadores de viscosidade, agentes desespumantes, e/ou ou-tros agentes químicos. Uma vez que as fibras de vidro corta-das em pequenos pedaços são introduzidas na pasta, a pasta éintensamente agitada tal que as fibras se tornam dispersas.

A pasta que contém as fibras é depositada em uma tela móvelonde uma parte substancial da água é removida para formaruma rede. Um aglutinante é então aplicado, e a malha resul-tante é seca para remover qualquer água restante e curar oaglutinante. A malha não entrelaçada formada é um conjuntode filamentos de vidro individuais dispersos. Os processos aúmido são tipicamente usados quando uma distribuição unifor-me de fibras e/ou peso é desejada.

Por outro lado, os processos a seco são particu-larmente adequados para a produção de malhas altamente poro-sas (por exemplo, baixa densidade) e são adequados onde umaestrutura aberta é desejada na malha para permitir a rápidapenetração de vários líquidos ou resinas. Diferente de ma-lhas a seco, as malhas a úmido são formadas de feixes de fi-bras e, como um resultado, podem ter um peso base mais altodo que as malhas a úmido. Uma malha com fios cortados em pe-quenos pedaços convencional é representada de forma pictóri-ca na FIG. 1. Infelizmente, os processos a seco convencio-nais tendem a produzir malhas que não têm uma distribuiçãode peso uniforme por todas as suas áreas de superfície, es-pecialmente quando comparado às malhas formadas por proces-sos a úmido convencionais. Em adição, o uso de fibras secascortadas em pequenos pedaços pode ser mais dispendioso paraprocessar do que as fibras úmidas cortadas em pequenos peda-ços usadas em processos a úmido porque as fibras secas cor-tadas em pequenos pedaços são geralmente secas e embaladasem etapas separadas antes de serem cortadas em pequenos pe-daços.

Para certas aplicações de reforço na formação departes compostas, é desejável formar malhas de fibras nasquais a malha inclui uma estrutura porosa aberta (como em umprocesso a seco) e que tem um peso uniforme (como em um pro-cesso a úmido). Quanto a isso, as malhas fibrosas foram for-madas, as quais contêm ambas fibras de vidro individuais(como é encontrado em um processo a úmido) e feixes de fi-bras de vidro (como é encontrado em um processo a seco) emuma tentativa de criar uma malha que contém característicasdesejáveis de ambas malhas a úmido e malhas a seco. Algunsexemplos dessas malhas são apresentados abaixo.

As Patentes Norte-Americanas Nos. 4.112.174 e4.129.674 para Hannes e outros, descrevem malhas de vidroque são formadas de uma rede de fibras de monofilamento efeixes de fibras de vidro alongadas intercaladas por toda arede em um padrão orientado aleatoriamente. Os feixes de fi-bra de vidro preferencialmente contêm aproximadamente 20 -300 monofilamentos. As malhas fibrosas são formadas por pro-cessos a úmido. Uma pasta de silicato de sódio é formada queinclui fibras base e fibras de reforço tal que o conteúdosólido da pasta é pequeno. A pasta é depositada em uma telamóvel onde uma maior parte da água é removida para formaruma rede. Depois da formação de uma rede de monofilamentos efeixes de fibra de vidro alongada, uma substância aglutinan-te é adicionada para ajudar em manter as fibras de monofila-mento e feixes de reforço juntos. A rede é então passada a-través de um secante para evaporar qualquer água restante ecurar o aglutinante.

As Patentes Norte-Americanas Nos. 4.200.487 e4.242.404 para Bondoc e outros descrevem malhas de vidro queincluem filamentos de vidro individuais e elementos de fibrade vidro estendidos. As malhas são formadas por um processoa úmido. Os filamentos individuais aparecem por filamentaçãoconvencional de feixes de fibras. Os elementos de fibra devidro estendidos são formados por extensão longitudinal deum dado feixe cujas fibras são conectadas longitudinalmente.Em particular, durante a agitação na pasta de silicato desódio branca, algumas fibras dos feixes de fibras se tornamfilamentizadas (formam filamentos individuais). As fibrasrestantes em um feixe parcialmente filamentizado (ou fibrasem um feixe não filamentizado original) então deslizam sepa-radas e se tornam conectadas longitudinalmente para formarum elemento de fibra de vidro estendida. Como um resultado,os elementos de fibra têm um comprimento efetivo que excedeaquele das fibras individuais. Em adição, os elementos defibra têm um diâmetro que é maior do que no meio que estánas extremidades dos elementos de fibra. Afirma-se que oselementos de fibra de vidro contribuem para altas proprieda-des de resistência da malha e que os filamentos individuaisfornecem uma densidade uniforme necessária para a impregna-ção de asfalto na fabricação de telhas de telhado.

A Patente Norte-Americana No. 5.883.021 para Beere outros descreve uma malha compatível com moldagem a vácuoque incluir monofilamentos de vidro e fios de fibra de vidrosubstancialmente distribuídos uniformemente por toda a ma-lha. Preferencialmente, os monofilamentos de vidro estãopresentes em uma quantidade de aproximadamente 30- 99% dopeso em uma base sólida total. Em adição, pelo menos umaparte dos monofilamentos de vidro é envolvida com os fios defibra de vidro. Os fios de fibra de vidro podem conter apro-ximadamente 5 - 150 geralmente monofilamentos de fibra devidro coesivos paralelos que resistem à separação. A malhafibrosa é formada por um processo a ar.

A Patente Norte-Americana No. 5.883.023 para Mar-tine e outros descreve uma malha costurada que inclui mono-filamentos de vidro descontínuos e fios de fibra de vidrodescontínuos. Os monofilamentos de vidro estão presentes namalha em uma quantidade de pelo menos aproximadamente 30porcento do peso a aproximadamente 99 porcento do peso emuma base sólida total. Os fios de fibra de vidro têm pelomenos aproximadamente 100 monofilamentos de fibra de vidrogeralmente paralelos. Os monofilamentos de vidro e fios defibra de vidro são substancialmente distribuídos regularmen-te por toda a malha. A malha é feita por um processo a ar.

A Patente Norte-Americana No. 6.187.697 para Jaf-fee e outros descreve uma malha fibrosa de duas camadas for-mada de (1) uma camada de parte de corpo e (2) uma camada departe de superfície que inclui finas fibras e/ou partículas.As camadas são coladas juntas com um aglutinante de resina.Preferencialmente, a maior parte das partículas e/ou fibrasna camada de superfície é maior do que as aberturas entre asfibras na parte de corpo da malha. As malhas são feitas emuma máquina de malha não entrelaçada a úmido.

A Patente Norte-Americana No. 6.767.851 e a Publi-cação de Pedido de Patente Norte-Americana No. 2002/0092634para Rokman e outros descrevem malhas não entrelaçadas nasquais pelo menos 20% das fibras estão presentes como feixesde fibras tendo aproximadamente 5 - 450 fibras por feixe.

Nas modalidades preferenciais, pelo menos 85% das fibras nasmalhas estão na forma de feixes. As fibras são mantidas nosfeixes por um selante substancialmente não solúvel em água,tal como uma resina epóxi ou PVOH. Em adição, os feixes po-dem compreender pelo menos 10% de fibras de reforço, tal co-mo fibras de vidro. A malha pode ser feita por um processode espuma ou água, embora o processo de espuma é preferenci-al. Em particular, uma pasta de fibras é formada em um lí-quido ou espuma onde pelo menos 20% das fibras na pasta sãofeixes de fibra mantidas juntas por um selante não solúvelem água. Um aglutinante pode ser adicionado à pasta, a espu-ma ou água é removida da pasta para formar uma rede, e o a-glutinante é. subseqüentemente curado para aumentar a inte-gridade da malha produzida.

Apesar das tentativas de formar uma malha aperfei-çoada que contém as características de malhas a úmido e ma-lhas a seco, existe uma necessidade na técnica por um pro-cesso eficaz em custo e eficiente para formar uma malha nãoentrelaçada que tem uma distribuição de peso substancialmen-te uniforme, e que tem uma estrutura porosa aberta que podeser usada na produção de partes compostas reforçadas que su-pera as desvantagens de processos a úmido e a seco conven-cionais.

Sumário da Invenção

É um objetivo da presente invenção fornecer umamalha com fios cortados em pequenos pedaços que contém ambosfeixes de fibras de reforço e fibras de reforço individuais.A malha com fios cortados em pequenos pedaços pode ser for-mada com várias quantidades de feixes de fibras de reforçoe/ou fibras de reforço individuais para selecionar ou aper-feiçoar uma característica particular da malha com fios cor-tados em pequenos pedaços. Em adição, a malha com fios cor-tados em pequenos pedaços pode ser engendrada (controlada)para ter uma quantidade pré-determinada de feixes de fibrasde reforço e fibras de reforço individuais para formar umamalha com uma razão e distribuição de peso desejadas. 0 nú-mero específico de fibras presentes nos feixes de fibras dereforço variará dependendo da aplicação particular da malhacom fios cortados em pequenos pedaços e a resistência e aespessura desejadas da malha. É preferencial que os feixesde fibras de reforço tenham um tex de feixe de aproximada-mente 20 a aproximadamente 75 g/km. As fibras de reforço a-dequadas para uso na malha com fios cortados em pequenos pe-daços incluem fibras de vidro, fibras de lã de vidro, fibrasnaturais, fibras minerais, fibras de carbono, e fibras decerâmica. As fibras de reforço são pelo menos parcialmenterevestidas com uma composição selante que mantém a integri-dade do feixe durante a formação da malha e que ajuda na fi-lamentização dos feixes durante subseqüentes etapas de pro-cessamento de modo a formar uma malha que dá uma aparênciaesteticamente agradável ao produto final. A composição se-lante pode ser aplicada às fibras com uma Perda em Ignição(LOI) de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2,0% na fi-bra seca. A retenção de feixes de fibras na malha com fioscortados em pequenos pedaços cria uma malha com um conteúdode vidro mais alto do que as malhas de fibras dispersas con-vencionais. Por sua vez, esse conteúdo de vidro aumentadofornece desempenho mecânico e de impacto aperfeiçoado aosprodutos finais.

É também um objetivo da presente invenção fornecerum método de fabricar uma malha com fios cortados em peque-nos pedaços que é formada de feixes de fibras de reforço efibras de reforço individuais. As fibras de vidro são pelomenos parcialmente revestidas com uma composição selante queinclui pelo menos um agente de formação de filme (por exem-plo, formadores de filme de poliuretana, formados de filmede resina de poliéster, e formadores de filme de resina epó-xi), um lubrificante (por exemplo, Lubesize K-12), e um a-gente de acoplamento de silano (por exemplo, um aminosila-no). Opcionalmente, um ácido fraco (por exemplo, ácido acé-tico) pode ser adicionado para ajudar na hidrólise do agentede acoplamento de silano. A composição selante pode manter aintegridade do feixe durante a formação da malha e permitira filamentação dos feixes durante subseqüentes etapas deprocessamento. Depois que as fibras são tratadas com a com-posição selante, elas são coletadas como feixes de fibras,cortadas em pequenos pedaços em discretos comprimentos, esecas. Preferencialmente, os feixes são secos em um fornodielétrico ou um forno Createc®. Os feixes de fibras secassão dispersos em uma pasta de silicato de sódio que contémsurfactantes, modificadores de viscosidade, e/ou outros a-gentes químicos, e agitados. Em pelo menos uma modalidadeexemplificada, à medida que os feixes de fibra de vidro sãoagitados na pasta, alguns dos feixes de fibras de vidro li-beram fibras de vidro individuais. Em uma primeira modalida-de exemplificada, os feixes de fibra podem ser dimensionadoscom a composição selante tal que poucas fibras ou nenhumadispersam a partir de feixes de fibras na pasta durante agi-tação. Nessa modalidade, fibras individuais podem ser adi-cionadas em quantidades conhecidas à pasta de silicato desódio branca para formar uma malha com fios cortados em pe-quenos pedaços tendo uma morfologia desejada. Como a quanti-dade de fibras individuais presentes na pasta pode ser con-trolada, a malha com fios cortados em pequenos pedaços podeser aperfeiçoada para alcançar as necessidades de uma apli-cação particular. A pasta é então depositada em uma tela mó-vel onde uma maior parte da água é removida para formar umarede, um aglutinante é aplicado, e a rede é seca para remo-ver a água restante e curar o aglutinante. A malha com fioscortados em pequenos pedaços não entrelaçados formada é umconjunto de uma quantidade pré-determinada de feixes de fi-bras de vidro individuais e de fibras de vidro dispersas.

É um objetivo adicional da presente invenção for-necer uma composição selante que inclui um agente de forma-ção de filme para manter as fibras em feixes, um lubrifican-te para auxiliar a reduzir abrasão fibra a fibra, e um agen-te de acoplamento de silano para ligar as fibras de vidro àmatriz de resina laminada. Um ácido fraco, tal como ácidoacético, pode ser adicionado à composição selante para aju-dar na hidrólise do agente de acoplamento de silano. Exem-plos não limitantes de químicas úteis na composição selanteincluem formadores de filme, tal como formadores de filme depoliuretana, formadores de filme de resina epóxi, e formado-res de filme de resina de poliéster insaturada; lubrifican-tes, tal como Lubesize K-12 (uma etanolamina esteárica dis-ponível a partir da AOC) e PEG 400 MO (um éster mono oleatodisponível a partir da Cognis); e silanos, tal como aminosi-lanos. Exemplos específicos de composições selantes adequa-das que são efetivos em manter integridade do feixe durantea formação da malha incluem dispersões de formação de filmebaseadas em uretana em combinação com aminosilanos (e opcio-nalmente, uma liga acrílica de poliuretana) e dispersões deformador de filme baseadas em epóxi em combinação com epóxicurativo (e opcionalmente um epóxi curativo).

É uma vantagem da presente invenção que a retençãodos feixes de fibras permita que a malha com fios cortadosem pequenos pedaços tenha um maior conteúdo de vidro por vo-lume do que malhas de fibras dispersas convencionais.

É uma vantagem adicional da presente invenção queas fibras de vidro formando a malha com fios cortados em pe-quenos pedaços possam ser formadas e cortadas em pequenospedaços em um processo de uma etapa.É uma outra vantagem da presente invenção que oconteúdo de vidro aumentado transmitido pelas malhas com fi-os cortados em pequenos pedaços fornece desempenho mecânicoe de impacto aperfeiçoado e maior integridade nos produtosfinais.

É ainda uma outra vantagem da presente invençãoque a malha com fios cortados em pequenos pedaços possa serusada para formar tratamentos de superfície para produtos,tal como revestimentos de dutos e telhas de telhado sem anecessidade de aplicar uma máscara secundária.

É também uma vantagem da presente invenção que amorfologia final da malha com fios cortados em pequenos pe-daços possa ser ajustada por métodos químicos e/ou mecânicospara fornecer faixas de dispersão fios de fibra e feixes defibra na malha com fios cortados em pequenos pedaços.

Os objetivos, características e vantagens anterio-res e outros tais da invenção aparecerão mais completamenteaqui a partir de uma consideração da descrição detalhada quesegue. É para ser expressamente entendido, entretanto, queos desenhos são para propósito ilustrativo e não são cons-truídas como definindo os limites da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

As vantagens desta invenção estarão aparentes me-diante a consideração da seguinte descrição detalhada da in-venção, especialmente quando obtida em conjunto com os dese-nhos em anexo, onde:

A FIG. 1 é uma representação fotográfica de umamalha com fios cortados em pequenos pedaços convencional;A FIG. 2 é uma vista em perspectiva parcial aumen-tada de uma malha com fios cortados em pequenos pedaços for-mada de feixes de fibras de vidro e fibras de vidro indivi-duais de acordo com pelo menos uma modalidade exemplificadada presente invenção;

A FIG. 3 é uma representação fotográfica de umamalha com fios cortados em pequenos pedaços de acordo compelo menos uma modalidade exemplificada da presente inven-ção;

A FIG. 4 é uma ilustração gráfica das resistênciasà tensão de laminado na direção da máquina e na direçãotransversal' para malhas com fios cortados em pequenos peda-ços convencionais e malha com fios cortados em pequenos pe-daços de acordo com a invenção; e

A FIG. 5 é uma ilustração gráfica das resistênciasà flexão de laminado na direção da máquina e na direçãotransversal para malhas com fios cortados em pequenos peda-ços convencionais e malhas com fios cortados em pequenos pe-daços de acordo com a invenção.

Descrição Detalhada da Invenção e de Modalidades

Preferenciais da Invenção

A menos que de outra forma definido, todos os ter-mos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo signifi-cado à medida que usualmente entendido por um versado natécnica ao qual a invenção pertence. Embora quaisquer méto-dos e materiais similares ou equivalentes àqueles descritosaqui podem ser usados na prática ou teste da presente inven-ção, os métodos e materiais preferenciais são descritos a-qui.

Nos desenhos, a espessura das linhas, camadas, eregiões podem ser exageradas para esclarecimento. É notadoque números similares encontrados por todas as figuras deno-tam elementos similares. É entendido que quando um elementoé referido como estando "em", um outro elemento, ele podeser estar diretamente ou contra o outro elemento ou elemen-tos intervenientes podem estar presentes. Os termos "fibrasde reforço" e "fibras reforçadas" podem ser usados de formaintercambiável aqui. Em adição, os termos "selar", "selan-te", "composição selante", e "composição de selante" podemser usados de forma intercambiável.

A presente invenção refere-se a uma malha com fioscortados em pequenos pedaços que é formada de feixes de fi-bras reforçadas e fibras reforçadas discretas (por exemplo,individuais) e um método de fabricar tal malha. Como geral-mente representado na FIG. 2, a malha com fios cortados empequenos pedaços 10 inclui feixes de fibras de reforço 12 efibras de reforço individuais 14 posicionadas por toda a ma-lha com fios cortados em pequenos pedaços 10 em uma orienta-ção aleatória. A malha com fios cortados em pequenos pedaços10 é uma combinação de uma estrutura porosa aberta, que étípica dos feixes de fibras encontrados em malhas convencio-nais a seco, e uma estrutura menos permeável que é típica doarranho embalado fechado de fibras individuais ou filamentosencontrados em máscaras a seco convencionais.

A malha com fios cortados em pequenos pedaços 10pode ser formada com quantidades variadas de feixes de fi-bras de reforço 12 e/ou fibras de reforço individuais 14 pa-ra criar uma malha com fios cortados em pequenos pedaços 10que combine características desejáveis de ambas malhas a se-co e a úmido e permita um melhoramento seletivo de uma ca-racteristica(s) particular de malhas a seco ou a úmido. Amalha com fios cortados em pequenos pedaços 10 é uma malhanão entrelaçada com baixa espessura que pode ser usada emuma multidão de aplicações onde integridade estrutural maisalta, resistência à tensão mais alta, ou resistência à rup-tura mais alta é exigida, tal como, por exemplo, em telha-dos, construções, e produtos automotivos, revestimentos deporta, cascos de barcos, superfícies de mesas, bandejas deserviço, recipientes, tratamentos de superfície reforçadospara isolamento fibroso, e produtos de revestimento de dutos.

As fibras reforçadas podem ser qualquer tipo defibra orgânica, inorgânica, ou natural adequada para forne-cer boas qualidades estruturais e durabilidade. Exemplos defibras reforçadas adequadas incluem fibras de vidro, fibrasde lã de vidro, fibras naturais, fibras minerais, fibras decarbono, e fibras cerâmicas. O termo "fibra natural" à medi-da que usado em conjunto com a presente invenção se refere afibras de plantas extraídas de qualquer parte de uma planta,incluindo, mas não limitado, ao caule, às sementes, às fo-lhas, às raízes, ou ao floema. As fibras reforçadas que for-mam a malha com fios cortados em pequenos pedaços podem in-cluir somente um tipo de fibras de reforço (tal como fibrasde vidro) ou, alternativamente, mais do que um tipo de fibrade reforço pode ser usada na formação da malha com fios cor-tados em pequenos pedaços. A inclusão de fibras sintéticasou resinas poliméricas, tal como poliéster, polietileno, po-lipropileno e seus similares na malha com fios cortados empequenos pedaços, é considerada como estando no escopo dainvenção. A adição de uma fibra sintética ou resina polimé-rica pode ser usada para criar em um processo de uma etapauma pré-forma de uma malha com fios cortados em pequenos pe-daços revestida ou preenchida que pode ser então usada emprocessos de moldagem fechada convencionais que utilizamtais pré-formas usualmente referidas como compostos de mol-dagem de lâmina. Em adição, a presença de fibras sintéticasna malha com fios cortados em pequenos pedaços pode aperfei-çoar a resistência à tensão da malha.

Em modalidades preferenciais, todas as fibras re-forçadas são fibras de vidro. Qualquer tipo de fibra de vi-dro, tal como fibras de vidro do tipo A, fibras de vidro dotipo C, fibras de vidro do tipo E, fibras de vidro do tipoS, fibras de vidro do tipo AR, fibras de vidro do tipo ECR(por exemplo, fibras de vidro Advantex® comercialmente dis-ponível a partir da Owens Corning), ou modificações dessaspodem ser usadas como as fibras reforçadas. Em pelo menosuma modalidade preferencial, as fibras reforçadas são fibrasde vidro com fios cortados em pequenos pedaços a úmido(WUCS) . Fibras de vidro com fios cortados em pequenos peda-ços a úmido para uso como as fibras de reforço podem serformadas por processos convencionais conhecidos na técnica.É desejável que as fibras de vidro com fios cortados em pe-quenos pedaços a úmido tenham um conteúdo de umidade de a-proximadamente 5 a aproximadamente 30%, e até mais deseja-velmente um conteúdo de umidade de aproximadamente 5 a apro-ximadamente 15%. Em adição, a presença das únicas fibras dereforço aperfeiçoa a força a úmido da malha antes de curar oaglutinante.

As fibras reforçadas que formam os feixes de fibrareforçada 12 e fibras reforçadas individuais 14 podem serfibras cortadas em pequenos pedaços tendo um comprimento deaproximadamente 0,25 a aproximadamente 3,0 polegadas, e pre-ferencialmente aproximadamente 0,25 polegada (0,635 cm) aaproximadamente 1,25 polegadas (3,175 cm). Em adição, as fi-bras reforçadas podem ter diâmetros de aproximadamente 8 aaproximadamente 23 microns, preferencialmente de aproximada-mente 12 a aproximadamente 16 microns. Adicionalmente, asfibras reforçadas podem ter comprimentos e diâmetros variá-veis umas das outras dentro da malha com fios cortados empequenos pedaços. As fibras de reforço podem estar presentesna malha com fios cortados em pequenos pedaços 10, na formade feixes 12 e fibras individuais 14, em uma quantidade deaproximadamente 0 a aproximadamente 99% do peso do produtofinal.

Em adição, a malha com fios cortados em pequenospedaços 10 pode ser formada de aproximadamente 0 a aproxima-damente 100% do peso (baseado nas fibras totais) de feixesde fibra de reforço e de aproximadamente 0 a aproximadamente100% do peso (baseado nas fibras totais) de fibras de refor-ço individuais. A quantidade proporcional das fibras indivi-duais 14 e dos feixes de fibra de reforço 12 variará depen-dendo da aplicação desejada da malha com fios cortados empequenos pedaços 10. Por exemplo, em uma aplicação onde háuma exigência menor por qualidade de superfície e uma exi-gência maior estrutural (tal como em um casco de barco), umnúmero muito alto de feixes de fibra de reforço 12 (tal como> aproximadamente 95% do peso) pode estar presente na malhacom fios cortados em pequenos pedaços 10. Alternativamente,para uma demanda estruturalmente menor, mas componente desuperfície mais consciente, tal como uma bandeja de superfí-cie ou uma prateleira automotiva, a malha com fios cortadosem pequenos pedaços 10 pode ter uma quantidade maior de fi-bras de reforço individual 14 (tal como > aproximadamente30% do peso).

A malha com fios cortados em pequenos pedaços 10pode ser formada pelo processo a úmido descrito abaixo. No-ta-se que o processo exemplificado é descrito com relação auma modalidade preferencial na qual as fibras de reforço sãofibras de vidro. Como já se conhece, as fibras de vidro po-dem ser formadas atenuando-se fluxos de um material de vidroderretido a partir de uma bucha ou um orifício. Uma composi-ção aquosa selante é aplicada às fibras depois que elas sãoretiradas da bucha. O selante pode ser aplicado por roletesde aplicação ou pulverizando o tamanho diretamente nas fi-bras. Geralmente, o tamanho protege as fibras de quebra du-rante subseqüente processamento, ajuda a retardar abrasãointerfilamentos, e assegura a integridade dos fios de fibrasde vidro, por exemplo, a interconexão dos filamentos de vi-dro que formam o fio.

Na presente invenção, o selante nas fibras de vi-dro também mantém a integridade do feixe durante a formaçãoe processamento dos feixes de fibras antes da adição dosfeixes à pasta de silicato de sódio branca e quando os fei-xes são adicionados à pasta de silicato de sódio branca eagitados no processo a úmido descrito abaixo. Em adição, oselante nas fibras cortadas em pequenos pedaços ajuda na fi-lamentização dos feixes na malha com fios cortados em peque-nos pedaços durante subseqüentes etapas de processamento(tal como moldagem da malha com fios cortados em pequenospedaços) para formar um produto final esteticamente agradá-vel. A composição selante permite uma rápida filamentizaçãodos feixes de fibras durante as subseqüentes etapas de pro-cessamento para formar um produto final, e, como resultado,um corte a úmido das fibras. A dispersão seletiva das fibrasde reforço pode ser executada pela escolha de componentes nacomposição selante e/ou a quantidade de composição selanteaplicada às fibras de vidro.

A composição selante inclui um ou mais agentes deformação de filme para manter as fibras em feixes, um lubri-ficante para ajudar na redução da abrasão fibra com fibra, eum agente de acoplamento de silano para colar as fibras devidro na matriz de resina laminada. Quando necessário, umácido fraco, tal como ácido acético, ácido bórico, ácido me-tabórico, ácido sucinico, ácido citrico, ácido fórmico, e/ouácidos poliméricos, tal como ácidos poliacrílicos, podem seradicionados à composição de selante para ajudar na hidrólisedo agente de acoplamento de silano. A composição de selantepode ser aplicada às fibras com uma Perda na Ignição (LOI)de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2,0% na fibra se-ca. LOI pode ser definida como a porcentagem de matéria só-lida orgânica depositada nas superfícies da fibra de vidro.

Formadores de filme são agentes que criam aderên-cia aperfeiçoada entre as fibras reforçadas, que resulta emintegridade dos fios aperfeiçoada. Formadores de filme ade-quados para uso na presente invenção incluem formadores defilme de poliuretana, formadores de filme de resina epóxi, eformadores de filme de resina de poliéster insaturada. Exem-plos específicos de formadores de filme incluem, mas não es-tão limitados a, dispersões de poliuretana tal como Neoxil6158 (disponível a partir de DSM); dispersões de poliéstertal como Neoxil 2106 (disponível a partir de DSM), Neoxil9540 (disponível a partir de DSM); e Neoxil OS 4759 (dispo-nível a partir de DSM); e dispersões de resina epóxi tal co-mo PE-412 (disponível a partir de AOC), NX 9620 (disponívela partir de DSM), Neoxil 0151 (disponível a partir de DSM) ,Neoxil 2762 (disponível a partir de DSM), NX 1143 (disponí-vel a partir de DSM), e AD 502 (disponível a partir de A0C).O formador(es) de filme pode estar presente de aproximada-mente 5 a aproximadamente 90% do peso dos sólidos ativos nacomposição de selante, preferencialmente de aproximadamente40 a aproximadamente 80% do peso dos sólidos ativos.

A composição de selante inclui um ou mais agentesde acoplamento de silano. Estes melhoram a aderência do co-polímero de formação de filme para as fibras de vidro e parareduzir o nível de defeitos, ou filamentos de fibra quebra-dos, durante subseqüente processamento. Exemplos de agentesde acoplamento de silano que podem ser usados na presentecomposição de selante podem ser caracterizados pelos gruposfuncionais amino, epóxi, vinil, metacriloxi, ureído, isocia-nato, e azamido. Agentes de acoplamento adequados para usona composição de selante são comercialmente disponíveis, talcomo, por exemplo, γ-aminopropiltrietoxisilano (A-1100 dis-ponível a partir da General Electric) e metacriloxipropil-trietoxisilano (A-174 disponível a partir da General Elec-tric). O agente de acoplamento de aminosilano está presentena composição de selante em uma quantidade de aproximadamen-te 5 a aproximadamente 30% do peso dos sólidos ativos nacomposição de selante, e ainda mais preferencialmente, emuma quantidade de aproximadamente 10 a aproximadamente 15%do peso dos sólidos ativos.

Em adição, a composição de selante pode incluirpelo menos um lubrificante para facilitar a fabricação. Olubrificante pode estar presente em uma quantidade de apro-ximadamente 0 a aproximadamente 15% do peso dos sólidos ati-vos na composição de selante. Preferencialmente, o lubrifi-cante está presente em uma quantidade de aproximadamente 5 aaproximadamente 10% do peso dos sólidos ativos. Qualquer lu-brificante adequado pode ser usado. Lubrificantes adequadospara uso na composição de selante incluem, mas não estão li-mitados a, etanolamina esteárica, vendida sob a marca Lube-size K-12 (disponível a partir de AOC) e PEG 400 MO (dispo-nível a partir da Cognis), um éster mono oleato tendo apro-ximadamente 400 grupos de óxido de etileno.

Foi descoberto que certas famílias de química emcombinação são especialmente eficazes em levar os feixes defibras a permanecer em uma forma de feixe na pasta de sili-cato de sódio branca. Por exemplo, dispersões de formação defilme baseado em uretana em combinação com aminosilanos, talcomo, por exemplo, γ-aminopropiltrietoxisilano (A-1100 dis-ponível a partir da General Electric) são eficazes na compo-sição de selante para manter as fibras em feixes juntas. A-dicionar um aditivo, tal como uma liga de poliuretana acrí-lica, à composição de selante baseada em uretana foi tambémencontrado para ajudar a manter a integridade do feixe.

Adicionalmente, dispersões de formador de filmebaseado em epóxi em combinação com epóxi curativo são efica-zes em composições de selante para uso na presente invenção.Em particular, um formador de filme baseado em epóxi, talcomo Epi-Rez 5520 e um epóxi curativo, tal como DPC-687 dis-ponível a partir da Resolution Performance Products, formauma composição selante efetiva, particularmente em combina-ção com um metacriloxi silano, tal como metacriloxipropil-trietoxisilano (disponível comercialmente como A-174 a par-tir da General Electric).

Ademais, formadores de filme de resina de poliés-ter instaurada foram encontrados como sendo efetivos na for-mação de uma composição selante útil. Por exemplo, um forma-dor de filme de resina de poliéster instaurada, tal como PE-412 (um poliéster insaturado em estireno que foi emulsifica-do em água (AOC)) ou Neoxil OS 4759 (disponível a partir deDSM) são selantes efetivos para uso na presente invenção.Formadores de filme de resina de poliéster instaurada podemser usados sozinhos ou em combinação com um catalisador decura de peróxido de benzoila, tal como Benox L-40LV (NoracCompany, Inc.). O catalisador de cura de peróxido de benzoi-la catalisa a cura (ligação cruzada) da resina de poliésterinsaturada e renderiza o filme rodeando as fibras de vidroresistentes à água.

A composição selante utilizada pode opcionalmenteconter aditivos convencionais incluindo agentes antiespuman-tes, tal como Drew L-139 (disponível a partir da Drew Indus-tries, uma divisão da Ashland Chemical), agentes antiestáti-cos, tal como Emerstat 6660A (disponível a partir de Cog-nis), surfactantes, tal como Surfynol 465 (disponível a par-tir de Air Products), Triton X-IOO (disponível a partir deCognis), e/ou agentes de espessamento. Aditivos podem estarpresentes na composição de selante a partir de quantidadesassociadas (tal como < aproximadamente 0,1% do peso dos só-lidos ativos) superiores a aproximadamente 5% do peso dossólidos ativos.

Depois que as fibras são tratadas com a composiçãode selante, elas são coletadas como feixes de fibras e cor-tadas em comprimentos discretos. Os feixes de fibras sãoformados de uma pluralidade de fibras de vidro cortadas empequenos pedaços posicionadas em uma orientação substancial-mente paralela uma com a outra. 0 número específico de fi-bras individuais presentes nos feixes de fibras de reforçovariará dependendo da aplicação particular da malha com fioscortados em pequenos pedaços e a resistência e a espessuradesejadas da malha. Os feixes de fibra de reforço podem terum tex de feixe de aproximadamente 20 a aproximadamente 500g/km, preferencialmente aproximadamente 20 a aproximadamente75 g/km, e ainda mais preferencialmente de aproximadamente30 a aproximadamente 50 g/km.

Os feixes de fibras de vidro cortadas em pequenospedaços a úmido selados são então secos para consolidar ousolidificar a composição selante. Preferencialmente, os fei-xes de fibras são secos em um forno dielétrico (RF) conven-cional, um forno de cama fluidizada tal como um forno Crea-tec® (disponível a partir da Owens Corning), ou um fornotérmico de bandeja giratória padrão. É preferencial quesubstancialmente toda a água seja removida pelo forno de se-cagem. Deveria ser notado que a frase "substancialmente todaa água" como ela é usada significa denotar que toda ou quasetoda da água livre a partir dos feixes de fibra é removida.Em modalidades exemplificadas, mais do que 99% da água livre(água que é externa às fibras de reforço) é removida. Osfeixes de fibras secos são então dispersos em uma pasta desilicato de sódio que pode conter surfactantes, modificado-res de viscosidade, ou outros agentes químicos, e agitadospara dispersar os feixes de fibra de reforço por toda a pas-ta. É para ser apreciado que os feixes de fibras de reforçocortadas em pequenos pedaços podem ser formados e deposita-dos na pasta aquosa.

Em pelo menos uma modalidade exemplificada, à me-dida que os feixes de fibra de vidro são agitados na pasta,alguns dos feixes de fibras de vidro liberam fibras de vidroindividuais. Essas fibras de vidro individuais são dispersasjunto com os feixes de fibras por toda a pasta. Em adição àsfibras liberadas, outros tipos de fibras de reforço indivi-duais podem ser adicionados à pasta se tipos de fibras dereforço adicionais são desejados no produto final. A quanti-dade de dispersão ou a quantidade de fibras individuais li-beradas é pelo menos uma função do formador de filme especi-fico na composição de selante, na química de água branca enas condições de formação da malha. Por exemplo, a quantida-de de cisalhamento que os feixes de fibras encontram no tan-que de mistura pelo misturador, o comprimento de tempo queos feixes estado na pasta de silicato de sódio branca, aforça do vácuo que remove uma parte da água antes do fornode secagem/cura, e a quantidade de calor aplicado pelo fornode secagem/cura podem afetar se ou não fibras individuaissão liberadas ou dispersas a partir dos feixes de fibras. Emadição, os ingredientes ou componentes individuais da compo-sição de selante podem ter um efeito na quantidade de fi-bras, se houver, que são liberadas.

0 ingrediente de formação de filme do selante é umacionador primário de qual grau de filamentação (dispersãode fibras a partir dos feixes) ocorre. Em particular, amboso tipo e a quantidade de formador de filme presentes nas fi-bras de vidro executam uma função no grau de filamentaçãodos feixes de vidro. 0 formador de filme aplicado às fibrasde vidro deveriam ser resistente ao processo no qual ele éempregado se os feixes permanecem em uma forma de feixe. Porexemplo, se um formador de filme de termocura, tal como umformador de filme de epóxi, é utilizado no selante e é apli-cado às fibras de vidro, que são subseqüentemente reunidasem feixes e curadas em um forno de secagem, as fibras de vi-dro em feixes terão pouca tendência a filamentizar porque oformador de filme tem ligação cruzada e geralmente é imper-meável à água. Por outro lado, se muito pouco formador defilme é adicionado ao selante aplicado aos fios de vidro,mesmo se o formador de filme é um que normalmente exibe re-sistência excelente à água, tal como um formador de filme deepóxi, uma pequena quantidade de formador de filme pode per-mitir que os feixes de fibras filamentizem e liberem fibrasindividuais, porque o revestimento selante não está completosobre os feixes de fibras. Um formador de filme solúvel emágua, tal como o polivinilacetato, permitirá que os feixesde fibras filamentizem não importa quanto formador de filmeseja adicionado ao selante e aplicado às fibras de vidro de-vido à solubilidade em água do selante.

Em adição, o agente de acoplamento de silano e olubrificante podem ter um efeito na quantidade de fibras li-beradas a partir dos feixes de fibras. Por exemplo, um agen-te de acoplamento de metacriloxisilano, tal como o A-174 daGeneral Electric, pode formar rígidos feixes de filamentiza-ção pobre. Por outro lado, a presença de um lubrificante po-de melhorar a tendência dos feixes de se filamentizarem tor-nando o revestimento suscetível à água. Assim, alterando-seas condições mecânicas de formação da malha e/ou os compo-nentes e/ou quantidades da composição selante, as malhas comfios cortados em pequenos pedaços podem ser formadas (engen-drados) com quantidades pré-determinadas de feixes de fibrase fibras individuais.

Em uma modalidade alternativa, os feixes de fibraspodem ser selados com a composição selante tal que nenhuma,ou substancialmente nenhuma, das fibras dispersa a partirdos feixes de fibras na pasta de silicato de sódio brancadurante agitação. A frase "substancialmente nenhuma" desejaaqui denotar que nenhuma fibra individual ou quase nenhumafibra individual é liberada a partir dos feixes de fibras.

Por exemplo, e como discutido acima, as fibras de vidro po-dem permanecer em um feixe por todo o processo de formaçãode malha, se o selante aplicado à fibras contém um formadorde filme de ligação cruzada, tal como um formado de filme deepóxi, porque a ligação cruzada do formador de filem duranteo aquecimento torna os feixes de fibra resistentes à água.

Nessa modalidade alternativa, as fibras individuais podemser adicionadas em quantidades pré-determinadas conhecidas àpasta de silicato de sódio branca para formar uma malha comfios cortados em pequenos pedaços que tem uma morfologia de-sejada. Como com as fibras de reforço formando os feixes defibras, as fibras individuais adicionadas à pasta podem terum comprimento de fibra cortado de aproximadamente 0,25 po-legada (0,635 cm) a aproximadamente 3 polegadas (7,62 cm).

Em adição, as fibras individuais adicionadas à pasta podemser as mesmas, ou diferentes das fibras de reforço que for-mam os feixes de fibras dependendo do produto final deseja-do. Como a quantidade de fibras individuais adicionadas àpasta pode ser controlada, a malha com fios cortados em pe-quenos pedaços pode ser aperfeiçoada para alcançar as neces-sidades de uma aplicação particular. Por exemplo, fibras ú-nicas suficientes podem ser adicionadas à pasta de silicatode sódio branca para resultar em uma malha com alta resis-tência à tensão, mas que pode ainda alcançar a necessidadede molhamento com resina rapidamente quando laminados sãofeitos a partir da malha. Em geral, quanto mais alto o per-centual de peso das fibras individuais presentes na pasta desilicato de sódio branca, mais lento o molhamento da malhacom fios cortados em pequenos pedaços final será devido áárea de superfície total maior das fibras a serem molhadas.

Seletivamente ajustando-se a permeabilidade ougrau de dispersão na água branca, a malha pode ser engendra-da para permitir a introdução de várias cargas, tal comocarbonato de cálcio, talco, e/ou outro mineral e/ou cargasorgânicas bem conhecidos. A escolha de cargas pode ser espe-cífica a uma aplicação particular e a carga específica in-corporada na malha com fios cortados em pequenos pedaços 10pode ser escolhida para melhorar certas propriedades, talcomo resistência e/ou condutividade elétrica, ou biodegrada-bilidade da malha com fios cortados em pequenos pedaços 10.

O grau de dispersão permite retenção aperfeiçoada dessa car-ga ou aditivos. Por exemplo, a natureza fechada das fibrasdispersas agiria como uma tela para capturar as cargas, eassim, dependendo do grau de dispersão, uma faixa de malhaspoderia ser produzida que incluiria malhas levemente carre-gadas a malhas altamente carregadas com ou grandes ou peque-nas cargas de partículas. Tal permeabilidade pré-determinadapode ser usada para aperfeiçoar as propriedades físicas, talcomo absorção acústica e resistência à erosão de superfície.

A pasta de silicato de sódio branca que contém osfeixes de fibras e fibras individuais pode então ser passadapara um tanque principal onde a pasta é depositada em umatela de fios móvel ou malha (formando fios) e uma partesubstancial da água é removida para formar a rede. A presen-ça das fibras individuais na pasta é útil na formação da ma-lha com fios cortados em pequenos pedaços, porque as únicasfibras obtidas a partir dos feixes de fibras de vidro e/oudaquelas fibras de reforço individuais adicionadas à pastaajudam na transferência das fibras individuais e de feixesde fibras da cadeia de formação à seção de aplicação de a-glutinante durante o processo de fabricação da malha. As fi-bras individuais se entrelaçam umas com as outras e com osfeixes de fibras e dão uma "força úmida" à malha não curadaúmida. Embora não desejando ser limitado pela teoria, aquantidade de fibras individuais necessária para dispersar(ou para ser adicionada) tal que uma transferência eficientee efetiva da pasta ao fio de formação possa ser uma quanti-dade "mínima" ou limite de fibras individuais presentes namalha com fios cortados em pequenos pedaços 10.

Devido ao grau de dispersão dos feixes de fibrase/ou à quantidade de fibras individuais adicionadas à pasta,a rede contém feixes de fibras de vidro e fibras individuaisem uma relação e uma distribuição de peso desejadas. A águapode ser removida da rede por um sistema de vácuo convencio-nal ou de sucção a ar. Um aglutinante é então aplicado à re-de, e a malha resultante é aquecida (tal como por um forno)para remover a água restante e curar o aglutinante. A malhacom fios cortados em pequenos pedaços não entrelaçada forma-da é um conjunto de uma quantidade pré-determinada de fibrasde vidro individuais aleatoriamente dispersas e feixes defibra de vidro, tal como é mostrado na FIG. 3.

O aglutinante pode ser um aglutinante acrílico, umaglutinante estireno acrilonitrilo, um aglutinante borrachade estireno butadieno, uma aglutinante uréia-formaldeído, oumisturas desses. Preferencialmente, o aglutinante é um aglu-tinante acrílico de termocura padrão formado de ácido polia-crílico e pelo menos um poliol (por exemplo, trietanolaminaou glicerina). Exemplos de aglutinantes acrílicos adequadospara uso na presente invenção incluem um aglutinante polivi-nilacetato plastificado tal como Vinamul 8831 (disponível apartir de Celenese) e polivinilacetatos modificados, tal co-mo Duracet 637 e Duracet 675 (disponível a partir de Fran-klin International). 0 aglutinante pode opcionalmente conteraditivos convencionais para o aperfeiçoamento do processo edesempenho do produto, tal como moldes, óleos, cargas, colo-rantes, estabilizadores UV, agentes de acoplamento (por e-xemplo, silanos, aminosilanos, e seus similares), lubrifi-cantes, agentes umectantes, surfactantes, e/ou agentes anti-estáticos. 0 aglutinante pode ser fornecido às fibras em umataxa tal que a malha com fios cortados em pequenos pedaçoscontém aproximadamente 2,5 a aproximadamente 20% do peso doaglutinante.As malhas de fibra de vidro cortadas em pequenospedaços em feixes de baixa espessura são formadas de fibrasempacotadas juntas ao longo do eixo da fibra, o que permiteque a malha de vidro cortada em pequenos pedaços tenha umconteúdo de vidro aumentado relativo às malhas de vidro dis-persas convencionais, tal como malhas de telhado. Em adição,a retenção de feixes de fibras na malha com fios cortados empequenos pedaços permite um conteúdo de vidro mais alto noproduto final. Como a malha com fios cortados em pequenospedaços tem um conteúdo de vidro aumentado, ela é capaz defornecer desempenho mecânico e de impacto aumentado e maiorintegridade nos produtos finais. A integridade estruturalmais alta, por sua vez, resulta em qualidade de superfícieaumentada devido à estrutura fechada resultante da parte defibra dispersa da malha. A malha com fios cortados em peque-nos pedaços da presente invenção pode ser usada para formartratamentos de superfície para produtos, tal como revesti-mentos de duto e telhas de telhado. Em adição, a malha comfios cortados em pequenos pedaços pode ser usada sem a ne-cessidade de aplicar uma máscara secundária. Eliminar a ne-cessidade pela máscara de superfície decorativa secundáriareduziria os custos de fabricação e aumentaria a produtivi-dade .

A malha com fios cortados em pequenos pedaços podetambém ser usada como uma camada de tratamento e de reforçode superfície para tipos de "manta", "cobertor", ou "placa"de isolamento fibroso. A malha com fios cortados em pequenospedaços da presente invenção fornece aperfeiçoamento estru-tural do isolamento devido à presença dos feixes de fibra dereforço na malha e aperfeiçoa a qualidade de superfície doisolamento devido à dispersão das fibras individuais por to-da a malha. Para isolamento de "manta" ou "cobertor" de bai-xa densidade, a força estrutural adicionada pela malha comfios cortados em pequenos pedaços está na forma de dureza decurvatura aperfeiçoada, ou resistência à flexão. Para isola-mento de "placa" de densidade mais alta, a dureza aumentadafornecida pela malha com fios cortados em pequenos pedaçospode também resultar em resistência à punção aumentada. Aresistência à punção aumentada pode ser particularmente van-tajosa para placas de isolamento utilizadas em dutos de a-quecimento e de ventilação. Ademais, usando-se uma malha comum grau seletivo de permeabilidade, a malha com fios corta-dos em pequenos pedaços não adicionaria somente dureza aosprodutos de isolamento, mas adicionaria também resistênciapara aperfeiçoar propriedades de absorção de ruído para a-plicações acústicas.

Alternativamente, a malha com fios cortados em pe-quenos pedaços poderia ser posicionada internamente no iso-lamento fibroso e usada como um septo interno. Em tal moda-lidade, a malha com fios cortados em pequenos pedaços podeser laminada entre duas camadas de isolamento de "manta" ou"cobertor" para fornecer um material isolante reforçado. Amalha com fios cortados em pequenos pedaços pode também serposicionada internamente no isolamento de "manta" ou "cober-tor" bipartindo-se o isolamento, posicionando-se a malha comfios cortados em pequenos pedaços em uma das duas lateraisdo isolamento bipartido, e re-unindo a seção de isolamentobipartido junto com a malha com fios cortados em pequenospedaços (septo) posicionada entre eles. Alternativamente, osfeixes de fibra de reforço poderiam ser intimamente mistura-dos com o volume de fibras isolantes para dar dureza à "man-ta" de isolamento tal que ela não cede entre os pinos na pa-rede e a partir das vigas do telhado. Tal manta de isolamen-to reforçada pode não necessitar usar fios de suporte ou ou-tros dispositivos de conexão para manter o isolamento no Iu-gar à medida que ele é usado com materiais de isolamentoconvencionais.

Observa-se que quando vidro resistente alcalino(vidro tipo AR) é utilizado como a fibra de reforço ou comouma das fibras de reforço na malha com fios cortados em pe-quenos pedaços, esta poderia ser usada como reforço para umamatriz de concreto. A combinação dos feixes de fibra de re-forço e de fibras de reforço individuais na malha com fioscortados em pequenos pedaços serviria ao propósito dual defornecer reforço estrutural e boas propriedades de nivela-mento ao produto de concreto.

Observa-se também que a malha com fios cortados empequenos pedaços poderia ser utilizada como um produto "geo-têxtil". Em tal aplicação, as fibras individuais dentro damalha com fios cortados em pequenos pedaços permitiriam umafácil captação de qualquer material perdido, tal como semen-tes ou palha, e inibiriam o crescimento de plantas indeseja-das, como ervas daninhas. Os feixes de fibras estruturais namalha com fios cortados em pequenos pedaços forneceriam re-sistência estrutural para limitar rasgos durante a aplicaçãoda malha e por toda a sua vida útil.

Tendo geralmente descrito esta invenção, um enten-dimento adicional pode ser obtido através de referência acertos exemplos específicos ilustrados a seguir, os quaissão fornecidos para propósitos de ilustração somente e nãopretendem ser todos inclusivos ou limitantes, a menos que deoutra forma especificado.

Exemplos

As fórmulas selantes apresentadas nas Tabelas 1-3foram preparadas em baldes, como descrito geralmente abaixo.Para preparar as composições de selante, aproximadamente 90%da água e, se presente na composição de selante, o(s) áci-do (s) foram adicionados a um balde. Um agente de acoplamentode silano foi adicionado ao balde e a mistura foi agitadapor um período de tempo para permitir que o silano hidroli-se. Depois da hidrolisação do silano, o lubrificante e oformador de filme foram adicionados à mistura com agitaçãopara formar a composição de selante. A composição de selantefoi então diluída com a água restante para alcançar os sóli-dos misturados alvo de aproximadamente 4,5% de sólidos mis-turados .

Tabela 1 - Composição de Selante de Poliuretana

<table>table see original document page 35</column></row><table><table>table see original document page 36</column></row><table>

(a)dispersão de formação de filme de poliuretana(Cognis)(b) epóxi curativo (Resolution Performance Prod-ucts)(c) γ-aminopropiltrietoxisilano (General Electric)(d> liga de poliuretana acrílica (Cognis)

<e> etanolamina esteárica (AOC)

<table>table see original document page 36</column></row><table>

(a) dispersão de formação de filme de resina epóxiem água (Resolution Performance Products)(b) epóxi curativo (Resolution Performance Prod-ucts)(c) éster mono oleato (Cognis)(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Elec-tric)

<table>table see original document page 36</column></row><table><table>table see original document page 37</column></row><table>

(a) dispersão de formação de filme de resina epóxi

(Resolution Performance Products)

(b) epóxi curativo (Resolution Performance Prod-ucts)

(cl éster mono oleato (Cognis)

(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Elec-tric)

Cada um dos selantes foi aplicado a vidro E de umamaneira convencional (tal como um aplicador do tipo rolo,como descrito acima) e usado para formar uma malha com fioscortados em pequenos pedaços. Os fios foram divididos emfeixes tendo um tex de 40 g/km cortados em pequenos pedaçosde comprimento 1,25 polegadas (3,175 cm) e coletados em tu-bos plásticos. Os feixes de vidro foram então secos em umforno RF convencional de 40MHz por aproximadamente 30 minu-tos. Os feixes de fibra de vidro (com essencialmente 0% deumidade) foram adicionados a um grande tanque de pasta noqual os aditivos apropriados (surfactantes, dipersantes, eseus similares) foram adicionados. Os componentes da pastade silicato de sódio branca (além de água) são apresentadosna Tabela 4.

Tabela 4

<table>table see original document page 37</column></row><table>Nalco 7330

<table>table see original document page 38</column></row><table>

(a) poliacrilamida aniônica (disponível a partir daDrew Industries)

<b> surfactante noniônico (disponível a partir daAir Products)

(c) Agente antiespumante (disponível a partir daDrew Industries)

<d) biocida (ONDEO Nalco)

O equipamento de simulação de processo foi confi-gurado para que os feixes fossem misturados completamente naágua branca por 5 minutos. A pasta de silicato de sódio foibombeada ao tanque principal, onde ela foi transferida nacadeia de formação de rede a úmido (que viajou de aproxima-damente 10 - 50 fpm) . A pasta foi transferida através dotanque principal ao fio de formação, então à cadeia de aglu-tinante. 5% de Vinamul 8831 foi aplicado à rede e esta foiseca em 232,22° C (450° F) por 20 segundos. As malhas forma-das a partir de composições de selante epóxi AeD apresen-tadas nas Tabelas 2 e 3, respectivamente, tiveram um pesobase de 305, 15 g/m2 (1 oz/ft2) . A composição de selante depoliuretana apresentada na Tabela 1 foi usada para formaruma malha com um peso base de 152, 58 g/m2 (0,5 oz/ft2) e umamalha com um peso base de 457, 73 g/m2 (1,5 oz/ft2). NasFIGs. 4 e 5, Uretana 1 designa uma malha inventiva com umpeso base de 152, 58 g/m2 (0,5 oz/ft2) e Uretana 2 designauma malha inventiva com um peso base de 457, 73 g/m2 (1,5oz/ft2) .

As malhas foram então enroladas em um tubo de pa-pelão e cortadas em peças de 1 pé χ 1 pé (30, 48 cm χ 30,48cm). Peças das malhas cortadas foram colocadas em uma ferra-menta aquecida em uma prensa de 100 ton. Uma resina de poli-éster catalisada (AOC H93) foi derramada nas malhas e aprensa foi fechada por 20 minutos em 93,3° C (200° F) . Oslaminados foram preparados com um peso total base de 915,46g/m2 (3 oz/ft2) da malha de vidro.

Os laminados moldados foram removidos e testadospara resistência à tensão e resistência à flexão. A resis-tência à tensão foi determinada de acordo com os procedimen-tos de teste apresentados em ASTM D5083 e a resistência àflexão foi determinada de acordo com os procedimentos deteste apresentados em ASTM D790. As malhas inventivas foramcomparadas à resistência à tensão e resistência à flexão dasmalhas apresentadas na Tabela 5.

Tabela 5

<table>table see original document page 39</column></row><table><table>table see original document page 40</column></row><table>

Os resultados do teste de resistência à tensão dolaminado e o teste de resistência à flexão do laminado emambas direção de máquina (MD) e direção cruzada (CD) são a-presentados na FIGs. 4 e 5, respectivamente. Um dos versadosna técnica esperaria uma malha com filamento continuo, talcomo M8643 e M8610 da Owens Corning, para executar malhascom fios cortados em pequenos pedaços convencionais porqueelas são feitas de fios contínuos. Entretanto, os laminadosformados a partir das malhas com fios cortados em pequenospedaços inventivas demonstraram propriedades mecânicas queforam substancialmente iguais ou melhores do que os lamina-dos formados a partir de malhas convencionais. Em particu-lar, os laminados de malha com fios cortados em pequenos pe-daços demonstraram propriedades mecânicas em ± 10% dos valo-res padrão para as malhas com fios cortados em pequenos pe-daços M723A, M8643, M8610, e CSM Input disponíveis a partirda Owens Corning. Assim, pode-se concluir que as malhas ex-perimentais contendo as composições de selante inventivastiveram excelente resistência à tensão e resistência à fle-xão e tiveram qualidades de desempenho desejáveis em relaçãoàs malhas padrão da Owens Corning.Outros selantes foram também investigados e foramencontrados úteis na presente invenção. Exemplos dessa com-posição de selante são apresentados nas Tabelas 6-15 abai-xo .

Tabela 6 - Selante 1

<table>table see original document page 41</column></row><table>

(a) dispersão de formação de filme de poliuretana(DSM)

(b) etanolamina esteárica (AOC)

(c) γ-aminopropiltrietoxisilano (General Electric)

(d) liga de poliuretana acrílica (Cognis)

Tabela 7 - Selante 2

<table>table see original document page 41</column></row><table>

(a) dispersão de formação de filme de resina de po-liéster (AOC)

(b) catalisador de cura peróxido de benzoíla (NoracCompany, Inc.)

(c) éster mono oleato (Cognis)(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Elec-tric)

Tabela 8 - Selante 3

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(a) dispersão de formação de filme de resina de po-liéster (DSM)

(b) catalisador de cura peróxido de benzoila (NoracCompany, Inc.)

(c) éster mono oleato (Cognis)

(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Electric)

Tabela 9 - Selante 4

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(a) dispersão de formação de filme de resina de po-liéster (DSM)

(b) catalisador de cura peróxido de benzoila (NoracCompany, Inc.)(c) éster mono oleato (Cognis)

(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Electric)

Tabela 10 - Selante 5

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(a) dispersão de formação de filme de resina de po-liéster (DSM)

(b) catalisador de cura peróxido de benzoila (NoracCompany, Inc.)

(c) éster mono oleato (Cognis)

(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Electric)

Tabela 11 - Selante 6

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(a) dispersão de formação de filme de resina epóxi(DSM)

(b) epóxi curativo (Resolution Performance Products)(c) éster mono oleato (Cognis)

(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Elec-tric)

Tabela 12 - Selante 7

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<a) dispersão de formação de filme de resina epóxi

(DSM)(b) epóxi curativo (Resolution Performance Prod-ucts)

Cc) éster mono oleato (Cognis)

<d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Electric)

Tabela 13 - Selante 8

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a) dispersão de formação de filme de resina epóxi(DSM)

<b> epóxi curativo (Resolution Performance Prod-ucts)

(c) éster mono oleato (Cognis)

(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Electric)

Tabela 14 - Selante 9

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a) dispersão de formação de filme de resina epóxi (DSM)

(b) epóxi curativo (Resolution Performance Products)

(c) éster mono oleato (Cognis)

(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Electric)

Tabela 15 - Selante 10

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(a) dispersão de formação de filme de resina epóxi (DSM)

(b) epóxi curativo (Resolution Performance Prod-ucts)

(c) éster mono oleato (Cognis)

(d) metacriloxipropiltrimetoxisilano (General Electric)

A invenção dessa aplicação foi descrita acima ge-nericamente e com relação a modalidades especificas. Emboraa invenção tenha sido apresentada em que é acreditado comosendo as modalidades preferenciais, uma ampla variedade dealternativas conhecidas àqueles versados na técnica pode serselecionada na descrição genérica. A invenção não é de outraforma limitada, exceto pela citação das reivindicações apre-sentadas abaixo.

Claims

1. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:uma primeira quantidade pré-determinada de feixesde fibras formados de uma pluralidade de primeiras fibras dereforço individuais; euma segunda quantidade pré-determinada das ditasprimeiras fibras de reforço individuais, as ditas primeirasfibras de reforço individuais são pelo menos parcialmenterevestidas com uma composição selante que seletivamente dis-persa as ditas primeiras fibras de reforço individuais apartir dos ditos feixes de fibras na dita segunda quantidadepré-determinada durante a formação da dita malha com fioscortados em pequenos pedaços, eas ditas primeira e segunda quantidades pré-determinadas são as mesmas ou são diferentes.

2. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADApelo fato de que a dita composição de selante compreende umou mais agentes de formação de filme selecionados a partirde pelo menos um de um formador de filme de poliuretana, umformador de filme de poliéster insaturado e um formador defilme de resina epóxi; pelo menos um agente de acoplamentode silano; e pelo menos um lubrificante.

3. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADApelo fato de que o dito agente de formação de filme é um a-gente de formação de filme de poliuretana e a dita composi-ção de selante adicionalmente compreende uma liga de poliu-retana acrílica.

4. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADApelo fato de que o dito agente de formação de filme é umformador de filme de resina epóxi e a dita composição de se-lante adicionalmente compreende um epóxi curativo.

5. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADApelo fato de que o dito agente de formação de filme é um a-gente de formação de filme de poliéster insaturado e a ditacomposição de selante adicionalmente compreende um catalisa-dor de cura de peróxido de benzoíla.

6. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADAadicionalmente pelo fato de que compreende uma terceiraquantidade pré-determinada de uma segunda fibra de reforçoindividual.

7. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADApelo fato de que a dita composição de selante adicionalmentedispersa os ditos feixes de fibras na dita pluralidade deprimeiras fibras de reforço individuais durante o subseqüen-te processamento da dita malha com fios cortados em pequenospedaços em um produto final.

8. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADApelo fato de que a dita segunda quantidade pré-determinada ésubstancialmente zero.

9. Malha com fios cortados em pequenos pedaços nãoentrelaçados, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADAadicionalmente pelo fato de que compreende uma terceiraquantidade pré-determinada de segundas fibras de reforço in-dividuais.

10. Método a úmido de formação de uma malha comfios cortados em pequenos pedaços não entrelaçados que in-clui feixes de fibras de reforço e fibras de reforço indivi-duais, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapasde:secar feixes de fibras cortadas em pequenos peda-ços formados de primeiras fibras de reforço individuais ten-do uma composição de selante em pelo menos uma parte dessaspara consolidar a dita composição de selante nas ditas pri-meiras fibras de reforço para formar feixes secos de primei-ras fibras de reforço;depositar uma primeira quantidade pré-determinadados ditos feixes secos de primeiras fibras de reforço em umapasta de silicato de sódio;agitar a dita pasta para dispersar os ditos feixesde primeiras fibras de reforço e seletivamente liberar umasegunda quantidade pré-determinada de primeira fibras de re-forço individuais a partir dos ditos feixes de primeiras fi-bras de reforço;formar uma rede dos ditos feixes das primeiras fi-bras de reforço e das ditas primeiras fibras de reforço in-dividuais;aplicar uma composição de aglutinante à dita rede;eaquecer a dita rede para secá-la e curar a ditacomposição de aglutinante e formar uma malha com fios corta-dos em pequenos pedaços que inclui os ditos feixes de pri-meiras fibras de reforço na dita primeira quantidade pré-determinada e as ditas primeiras fibras de reforço individu-ais na dita segunda quantidade pré-determinada.

11. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:reunir as primeiras fibras de reforço em feixes defibras formados das ditas primeiras fibras de reforço; ecortar em pequenos pedaços os ditos feixes de fi-bras em um comprimento discreto para formar os ditos feixesde fibras de reforço cortadas em pequenos pedaços antes dadita etapa de secagem.

12. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-11, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreendeas etapas de:formar as primeiras fibras de reforço; eaplicar a dita composição de selante às ditas pri-meiras fibras de reforço antes da dita etapa de reunião.

13. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-12, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita composição de se-lante compreende um ou mais agentes de formação de filme se-lecionados a partir de pelo menos um de um formador de filmede poliuretana, um formador de filme de poliéster insaturadoe um formador de filme de resina epóxi; pelo menos um lubri-ficante; e pelo menos um agente de acoplamento de silano.

14. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-10, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita etapa de secagemcompreende passar os ditos feixes de fibra de reforço corta-dos em pequenos pedaços através de um forno selecionado apartir de pelo menos um de um forno dielétrico, um forno decama fluidizada e um forno térmico de bandeja giratória.

15. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-10, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreendea etapa de adicionar segundas fibras de reforço individuaisà dita pasta de silicato de sódio antes da dita etapa deformação, as ditas segundas fibras de reforço são diferentesdas primeiras fibras de reforço.

16. Método a úmido de formação de uma malha comfios cortados em pequenos pedaços não entrelaçada que incluifeixes de fibras de reforço e fibras de reforço individuais,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:secar feixes de fibras de reforço cortadas em pe-quenos pedaços formados de primeiras fibras de reforço indi-viduais tendo uma composição de selante em pelo menos umaparte dessas para consolidar a dita composição de selantenas ditas primeiras fibras de reforço para formar feixes se-cos de primeiras fibras de reforço;adicionar uma primeira quantidade pré-determinadade ditos feixes secos de primeiras fibras de reforço a umapasta de silicato de sódio;adicionar uma segunda quantidade pré-determinadade ditas segundas fibras de reforço individuais a uma pastade silicato de sódio;agitar a dita pasta para dispersar os ditos feixesde primeiras fibras de reforço e as segundas fibras de re-forço individuais por toda a dita pasta de silicato de sódio;formar uma rede dos ditos feixes das primeiras fi-bras de reforço e das ditas segundas fibras de reforço indi-viduais;aplicar uma composição de aglutinante à dita rede;eaquecer a dita rede para secá-la e curar a ditacomposição de aglutinante e formar uma malha com fios corta-dos em pequenos pedaços que inclui os ditos feixes de pri-meiras fibras de reforço na dita primeira quantidade pré-determinada e nas ditas segundas fibras de reforço individu-ais na dita segunda quantidade pré-determinada.

17. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-16, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreendeas etapas de:reunir as primeiras fibras de reforço em feixesdas primeiras fibras de reforço; ecortar em pequenos pedaços os ditos feixes de pri-meiras fibras de reforço em um comprimento discreto paraformar os ditos feixes de fibras de reforço cortados em pe-quenos pedaços antes da dita etapa de secagem.

18. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-17, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreendeas etapas de:formar as primeiras fibras de reforço; eaplicar uma composição de selante às ditas primei-ras fibras de reforço antes da dita etapa de reunião.

19. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-16, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita composição de se-lante compreende um ou mais agentes de formação de filme se-lecionados a partir de pelo menos um de um formador de filmede poliuretana, um formador de filme de poliéster insaturadoe um formador de filme de resina epóxi; pelo menos um lubri-ficante e pelo menos um agente de acoplamento de silano.

20. Método a úmido, de acordo com a reivindicação-19, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de secagem com-preende passar os ditos feixes de fibras de reforço cortadasem pequenos pedaços através de um forno selecionado a partirdo grupo que consiste de um forno dielétrico, um forno decama fluidizada e um forno térmico de bandeja giratória.