BRPI0615750A2

BRPI0615750A2 - feixes de fibra de vidro para aplicações em tapete e métodos de fabricação do mesmo

Info

Publication number: BRPI0615750A2
Application number: BRPI0615750-5A
Authority: BR
Inventors: William G Hager; Leonard J Adzima; Douglas H Walden; David L Shipp
Original assignee: Ocv Intellectual Capital Llc
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2011-05-24
Also published as: WO2007032988A1; RU2008109060A; JP2009508018A; CA2621606A1; KR20080067327A; TW200718537A; EP1924534A1; US20070059506A1; AR055405A1; AU2006291220A1; CN101263091A

Abstract

FEIXES DE FIBRA DE VIDRO PARA APLICAçõES EM TAPETE E METODOS DE FABRICAçAO DO MESMO Feixes de fibras de vidro cortados secos são fornecidos os quais podem ser empregados em aplicações de for- mação de tapete. Os feixes de fibra de vidro cortados (42) são formados de fibras de vidro individuais (12) posicionadas em uma orientação paralela significativa. Os feixes de fibra de vidro cortados secos podem ser preparados aplicando uma composição de goma às fibras de vidro atenuadas, dividindo as fibras para obter um tex de feixe desejado, cortando os feixes de vidro úmidos a um comprimento discreto, e secando os feixes de vidro úmidos em um forno dielétrico, um TM forno Cratec, ou um forno de bandeja giratório. Alternativamente, os feixes de vidro cortados secos podem ser preparados engomando-se as fibras de vidro atenuadas, passando as fibras engomadas por uma câmara de transferência de calor onde o ar aquecido por uma bucha é tirado da câmara de transferência de calor para secar os feixes de fibra de vidro, dividindo os feixes fibra de vidro engomados secos, para obter um tex de feixe desejado, e cortando os feixes secos de fibras de copo. A composição de engomagem inclui: um ou mais agentes de formação de película selecionados do grupo que consiste em um formador de película de poliuretano, poliéster não saturado ou uma resina epóxi.

Description

"FEIXES DE FIBRA DE VIDRO PARA APLICAÇÕES EMTAPETE E MÉTODOS DE FABRICAÇÃO DO MESMO"

CAMPO TÉCNICO E INDUSTRIAL

APLICABILIDADE DA INVENÇÃO

A presente invenção geralmente se refere a tapetesfibrosos não tecidos, e mais particularmente, a feixes secosde fibras de vidro cortadas que podem ser empregados comouma substituição para formas vitreas convencionalmente uti-lizadas em aplicações de formação de tapete, e ainda maisparticularmente, a aplicações de formação de tapete de depo-sição úmida. Os métodos para formar os feixes secos de fi-bras de vidro cortadas também são fornecidos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Tipicamente, as fibras de vidro são formadas ex-traindo-se o vidro fundido em filamentos através de uma bu-cha ou placa de orifício e aplicando uma composição de engo-magem aquosa contendo lubrificantes, agentes de acoplamento,e resinas aglutinantes de formação de película aos filamen-tos. A composição de engomagem fornece proteção às fibras deabrasão de interfilamento e promove compatibilidade entre asfibras de vidro e a matriz na qual as fibras de vidro serãoempregadas. Após a composição de engomagem ser aplicada, asfibras úmidas podem ser juntadas em um ou mais filamentos,cortadas, e coletadas. Os filamentos cortados podem contercentenas ou milhares de fibras de vidro individuais. Os fi-lamentos de vidro cortados coletados podem ser então embala-dos em sua condição úmida como filamentos de fibra cortadosúmidos (WUCS) ou secos para formar filamentos de fibra cor-tados secos (DUCS).

As fibras cortadas úmidas são convencionalmenteempregadas em processos de deposição úmida nos quais as fi-bras cortadas úmidas são espalhadas em uma lama de água quecontém tensoativos, modificadores de viscosidade, agentesdesespumantes, e/ou outros agentes químicos. A lama que con-tém as fibras cortadas é então agitada de forma que as fi-bras fiquem dispersas em toda a lama. A lama que contém asfibras é depositada sobre uma tela móvel onde uma porçãosubstancial da água é removida para formar um tecido. Um a-glutinante é então aplicado, e o tapete resultante é secopara remover qualquer água restante e curar a aglutinante. 0tapete não tecido formado é uma montagem de filamentos devidro dispersos, individuais.

Os filamentos cortados secos são geralmente empre-gados em processos de deposição seca nos quais os filamentossecos são soprados por ar sobre um transportador ou tela econsolidados para formar um tapete. Por exemplo, filamentoscortados secos são suspensos em ar, coletados como um tecidosolto em uma tela ou transportador perfurado, e então conso-lidados para formar um tapete de feixes aleatoriamente ori-entados .

Os tapetes fibrosos formados por processos de de-posição úmida e deposição seca são extremamente adequadoscomo reforços para muitos tipos de aplicações. Para que olaminado final alcance o desempenho mecânico aceitável, temque incluir uma quantia suficiente em peso de reforços devidro. Embora os feixes de fibras presentes nos tapetes dedeposição seca forneçam um teor vítreo elevado, a fabricaçãode filamentos cortados secos é cara porque tais filamentosgeralmente são secos e empacotados em etapas separadas antesde serem cortados. Desse modo, seria desejável utilizar umaplataforma de formação de vidro menos cara que alcance teorvitreo aumentado em compósitos que requerem uma força de im-pacto elevada.

Os feixes de fibras cortados secos foram fabrica-dos previamente. Alguns exemplos dos processos de formaçãodestes feixes de fibras cortados secos são descritos abaixo.

A Patente U.S. No. 4.024.647 de Schaefer descreveum método e aparato por secar e transportar filamentos devidro cortados. Os filamentos de vidro são atenuados por o-rificios em uma bucha e revestidos com um aglutinante e/ougoma lubrificante. Os filamentos são juntados em um ou maisfilamentos e cortados. As fibras úmidas, cortadas então caemsobre um primeiro transportador vibratório. As vibrações doprimeiro transportador vibratório mantêm os filamentos cor-tados em feixes de fibra impedindo os feixes de aderir um aooutro.

Os filamentos cortados são então passados para um se-gundo transportador vibratório e através de uma zona de a-quecimento onde os filamentos cortados são aquecidos parareduzir o teor de umidade para menos do que 0,1 por cento empeso. Os filamentos cortados de um comprimento desejado en-tão atravessam uma porção foraminosa do segundo transporta-dor vibratório e em um feixe de coleta.

A Patente U.S. No. 5.055.119 de Flautt e outros,descreve um processo e aparato de economia de energia paraformar feixes ou filamentos de fibra de vidro. As fibras devidro são formadas de vidro fundido descarregado de uma bu-cha aquecida. As fibras são movidas para baixo e uma engoma-gem é aplicada às fibras de vidro por um aplicador. Para se-car as fibras de vidro, o ar ao redor da bucha é passado embaixo da bucha onde é aquecido pelo calor da bucha. 0 ar a-quecido é extraído em uma câmara pela qual as fibras de vi-dro passam. 0 contato com a transferência de calor faz comque a água ou solvente na composição de engomagem seja eva-porado. As fibras secas são então juntadas em um feixe. Osfeixes podem ser cortados subseqüentemente.

A Patente U.S. No. 6.148.641 de Blough e outros,descreve um método e um aparato para produzir filamentoscortados secos de um fornecimento de filamentos de fibracontínuos. No método descrito, os filamentos de fibra corta-dos são produzidos de um ou mais filamentos contínuos . cor-tando-se os filamentos de fibra em uma montagem de corte,ejetando os filamentos cortados de uma montagem de saída emuma calha de transição diretamente em uma câmara de secagem,coletando os filamentos cortados na câmara de secagem, e pe-lo menos parcialmente secando os filamentos na câmara de se-cagem.

Além disso, os tapetes de vidro de filamento cor-tado foram formados os quais contêm feixes vítreos, tal comoé encontrado em processos de deposição seca, e fibras indi-viduais tal como são encontradas em processos de deposiçãoúmida, utilizando-se processos de deposição úmida. Algunsexemplos destes tapetes são apresentados abaixo.As Patentes U.S. Nos. 4.112.174 e 4.129.674 deHannes e outros, descreve tapetes de vidro que são formadosde um tecido de fibras de monofilamento e feixes de fibra devidro alongados entremeados em todo o tecido em um padrãoaleatoriamente orientado. Os feixes de fibra de vidro prefe-rivelmente contêm de cerca de 20 - 300 monof ilamentos. Ostapetes fibrosos são formados através de processos deposiçãoúmida. Para manter os feixes de fibra de vidro em uma formade feixe na suspensão durante o processo de formação de ta-pete, os feixes são cobertos com uma água ou outro tal li-quido aglutinante insolúvel.

As Patentes U.S. Nos. 4.200.487 e 4.242.404 de Bo-doc e outros, descrevem tapetes de vidros que incluem fila-mentos de vidro individuais e elementos de fibra de vidroestendidos. Os elementos de fibra de vidro estendidos sãoformados de feixes de fibras de vidro que deslizam separada-mente e são conectados longitudinalmente quando a suspensãoé agitada. É afirmado que os elementos de fibra de vidrocontribuem com as propriedades de força elevada do tapete eque os filamentos individuais fornecem uma densidade unifor-me necessária para a impregnação de asfalto na fabricação deherpes de cobertura. Os tapetes são formados por um processode deposição úmida.

A Patente U.S. No. 6.767.851 e Publicação de Pedi-do de Patente U.S. No. 2002/0092634 de Rokman e outros, des-crevem os tapetes não tecidos nos quais pelo menos 20% dasfibras estão presentes como feixes de fibra tendo cerca de 5- 450 fibras por feixe. Em modalidades preferidas, pelo me-nos 85% das fibras nos tapetes estão na forma de feixes. Asfibras são mantidas nos feixes por uma engomagem substanci-almente não solúvel em água tal como uma resina de epóxi ouPVOH. Os feixes podem compreender pelo menos 10% de fibrasde reforço tal como fibras de vidro. 0 tapete pode ser feitopor um processo de espuma ou água.

Apesar da existência destes feixes de vidro corta-dos secos e tapetes contendo feixes de fibra, permanece umanecessidade na técnica de um processo econômico e eficientepara aumentar o teor de fibra de vidro resultante do uso detapetes de vidro de deposição úmida.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É um objeto da presente invenção fornecer feixesde fibra de vidro cortados que possam ser empregados comouma substituição para formas vitreas convencionais utiliza-das em aplicações de formação de tapete. Os feixes de fibrade vidro cortada são formados de uma pluralidade de fibrasde vidro individuais posicionadas em uma orientação substan-cialmente paralela uma a outro. As fibras de vidro emprega-das para formar os feixes de fibra cortada podem ser dequalquer tipo de fibra de vidro. Embora as fibras de reforçotal como as fibras naturais, fibras minerais, fibras de car-bono, fibras de cerâmicas, e/ou fibras sintéticas, possamestar presentes nos feixes de fibra de vidro cortada, é pre-ferido que todas as fibras nos feixes de fibra de vidro cor-tada, sejam fibras de vidros. As fibras são pelo menos par-cialmente cobertas com uma composição de goma que inclui umou mais agentes de formação de película (tal como um forma-dor de película de poliuretano, um formador de película depoliéster, e/ou um formador de película de resina epóxi),pelo menos um lubrificante, e pelo menos um agente de aco-plamento de silano (como um agente de acoplamento de silanode metacrilóxi ou aminossilano). A goma nas fibras de vidromantém a integridade do feixe durante a formação e processa-mento subseqüente dos feixes de fibra de vidro e ajuda a fi-lamentar os feixes de fibra de vidro cortada durante as eta-pas de processamento subseqüentes para formar um tapete quedetermine uma visão esteticamente agradável ao produto aca-bado .

Também é um objeto da presente invenção fornecerum método para formar feixes de fibra de vidro cortada quepossam ser empregados como uma substituição para formas ví-treas convencionais utilizadas em aplicações de formação detapete. Uma composição de goma que inclui um ou mais agentesde formação de película (tal como um formador de película depoliuretano, um formador de película de poliéster, e/ou umformador de película de resina epóxi), pelo menos um lubri-ficante, e pelo menos um agente de acoplamento de silano(tal como um agente de acoplamento de silano de metacrilóxiou aminossilano) é aplicada às fibras de vidro atenuadas, deuma maneira convencional. As fibras de vidro engomadas podemser divididas em filamentos de fibra de vidro contendo umnúmero predeterminado de fibras de vidro individuais. É de-sejável que os feixes de fibra de vidro tenham um tex de 20- 200 g/km. Os filamentos de fibra de vidro podem ser corta-dos então em feixes de fibra de vidro cortados úmidos e se-cos para consolidar ou solidificar a composição de engoma-gem. Preferivelmente, os feixes úmidos de fibras são secosem um forno tal como um forno dielétrico convencional (RF),um forno de leito fluidizado tal como um forno Cratec® (dis-ponibilizado por Owens Corning), ou um forno térmico de ban-deja giratória para formar os feixes de fibra de vidro cor-tados.

Também é um objeto da presente invenção fornecerum método para formar feixes de fibra de vidro cortados queutilizam uma câmara de transferência de calor para adiabati-camente secar as fibras de vidro engomadas, úmidas. Uma com-posição de goma que inclui um ou mais agentes de formação depelícula (tal como um formador de película de poliuretana,um formador de película de poliéster, e/ou um formador depelícula de resina epóxi), pelo menos um lubrificante, e pe-lo menos um agente de acoplamento de silano (tal como um a-gente de acoplamento de silano de metacrilóxi ou aminossila-no) é aplicada às fibras de vidro atenuadas por uma bucha.

As fibras de vidro engomadas podem ser então passadas poruma câmara de transferência de calor onde o ar aquecido pelabucha é extraído na referida câmara de transferência de ca-lor para substancialmente secar a engomagem nas fibras devidro. As fibras de vidro secas que saem da câmara de trans-ferência de calor podem ser divididas em filamentos de fibrade vidro que contêm um número pré-selecionado de fibras devidro individuais. É desejável que os feixes de fibra de vi-dro tenham um tex de feixe de 20 - 200 g/km. Os filamentosde vidro podem ser reunidos em uma única estopa antes decortar os filamentos de vidro em feixes de fibra de vidrocortados. Em uma modalidade exemplar, os feixes de fibracortados são também secos em um forno dielétrico convencio-nal (RF) , um forno de leito fluidizado, tal como um fornoCratec® (disponibilizado por Owens Corning), ou um fornotérmico de bandeja giratória.

É uma vantagem da presente invenção que os feixesde fibra de vidro cortados possam ser formados a uma taxamais rápida de velocidade do que os processos de deposiçãoseca convencionais. Aumentar a taxa de velocidade que osfeixes de fibra de vidro cortados podem ser produzidos per-mite uma produção mais elevada e produto adicional que podeser vendido aos clientes.

É outra vantagem da presente invenção que os fei-xes de fibra de vidro cortados podem ser formados com baixocusto industrial uma vez que as fibras de vidro úmidas nãotêm que ser secas e cortadas em etapas separadas.

Ainda é outra vantagem da presente invenção que asfibras úmidas utilizadas para formar os feixes de fibra devidro cortados produza pequena ou nenhuma penugem no tapetede filamento cortado final.

Os objetivos, características, e vantagens anteri-ores e outros da invenção aparecerão mais completamente aseguir a partir de uma consideração da descrição detalhadaque segue. Deve ser entendido expressamente, entretanto, queos desenhos são para propósitos ilustrativos e não devem serinterpretados como definindo os limites da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSAs vantagens desta invenção serão evidentes emconsideração da seguinte descrição detalhada da invenção,especialmente quando tomada junto com os desenhos acompa-nhantes onde:

FIG. 1 é uma ilustração esquemática de um feixe defilamento cortado de acordo com uma modalidade exemplar dapresente invenção;

FIG. 2 é um diagrama de fluxo que ilustra as eta-pas de um processo exemplar por formar feixes de fibra devidro de acordo com pelo menos uma modalidade da presenteinvenção;

FIG. 3 é uma ilustração esquemática de uma linhade processamento para formar feixes de filamento cortadossecos de acordo com uma modalidade exemplar da presente in-venção;

FIG. 4 é uma ilustração esquemática de uma linhade processamento para formar feixes de filamento cortadossecos de acordo com pelo menos uma outra modalidade exemplarda invenção;

FIG. 5 é uma ilustração esquemática de uma linhade processamento para formar um tapete de filamento cortadoque utiliza feixes de filamento cortados de acordo com apresente invenção;

FIG. 6 é uma ilustração gráfica das resistências àtração de laminados na direção de máquina e na direçãotransversal para tapetes de filamento cortado convencionaise tapetes de filamento cortado utilizando feixes de fibra devidro cortados secos de acordo com a presente invenção;FIG. 7 é uma ilustração gráfica do módulo tênsilde laminado na direção de máquina e na direção transversapara tapetes de filamento cortado convencionais e tapetes defilamento cortado utilizando feixes de fibra de vidro corta-dos secados de acordo com a presente .invenção;

FIG. 8 é uma ilustração gráfica das forças flexu-rais de laminados na direção de máquina e na direção trans-versal para tapetes de filamento cortado convencionais e ta-petes de filamento cortado utilizando feixes de fibra de vi-dro cortados secos de acordo com a presente invenção;

FIG. 9 é uma ilustração gráfica do módulo flexuralde laminado na direção de máquina e na direção transversapara tapetes de filamento cortado convencionais e tapete defilamento cortado utilizando feixes de fibra de vidro corta-dos secos de acordo com a presente invenção;

FIG. 10 é uma ilustração gráfica da resistência àtração na direção de máquina para laminados formados utili-zando feixes de fibra de vidro cortados secos de acordo coma presente invenção;

FIG. 11 é uma ilustração gráfica da resistência àtração na direção de máquina transversal para laminados for-mados utilizando feixes de fibra de vidro cortados de acordocom a presente invenção;

FIG. 12 é uma ilustração gráfica de força de im-pacto entalhou IZOD de compostos de moldagem de volume fei-tos com fibras de vidro engomadas com composições de engoma-gem de acordo com a presente invenção versus controle a 0grau;FIG. 13 é uma ilustração gráfica de força de im-pacto entalhou de IZOD de compostos de moldagem de volumefeitos com fibras de vidro engomadas com composições de en-gomagem de acordo com a presente invenção versus controle a90 graus.

DESCRIÇÃO DETALHADA E MODALIDADES PREFERIDAS DA

INVENÇÃO

A menos que definido de modo contrário, todas ostermos técnicos e científicos empregados aqui têm o mesmosignificado como geralmente entendido por alguém de experi-ência ordinária na técnica a qual a invenção pertence. Embo-ra qualquer método e material similares ou equivalentes à-queles descritos aqui possam ser empregados na prática outeste da presente invenção, os métodos e materiais preferi-dos são descritos aqui.

Nos desenhos, as espessuras das linhas, camadas, eregiões podem ser exageradas, e para claridade. Será notadoque números semelhantes encontrados em todas as figuras de-notam elementos semelhantes. Os termos "topo", "fundo", "la-teral", "superior", "inferior" e outros, são empregados aquipara o propósito de explicação somente. Será entendido quequando um elemento é referido como estando "sobre" outro e-lemento, ele pode estar diretamente sobre ou contra o outroelemento ou elementos intervenientes podem estar presentes.Os termos "engomagem", "goma", "composição de engomagem", e"composição de goma" podem ser alternadamente empregados a-qui. Os termos "filamento" e "feixe" também podem ser empre-gados aqui alternadamente.A presente invenção se refere aos feixes de fibrade vidro cortados que podem ser empregados como uma substi-tuição para formas de vidro convencionais utilizadas em a-plicações de formação de tapete e a um processo para formartais feixes de fibra de vidro cortados. Um exemplo de umfeixe de fibra de vidro cortado de acordo com a presente in-venção geralmente é descrito na FIG. 1. Como mostrado naFIG. 1, o feixe de fibra de vidro cortado 10 é formado deuma pluralidade de fibra de vidro individual 12 tendo um di-âmetro 16 e um comprimento 14. As fibras de vidro individu-ais 12 são posicionadas em uma orientação substancialmenteparalela uma a outra dentro de uma formação "de feixe" ou demalha apertada. Como empregado aqui, a frase "substancial-mente paralelo" é pretendida denotar que as fibras de vidroindividuais 12 são paralelas ou quase paralelas uma a outra.Os feixes de fibra de vidro cortados de acordo com a presen-te invenção podem ser empregados na formação de tapetes defilamento cortados (CSM), na formação de compostos de molda-gem de folha (SMC), em compostos de moldagem de volume(BMC), em aplicações de armazenagem manual, e em aplicaçõesde pulverização. Além disso, os feixes de fibra de vidrocortados podem ser empregados para criar pré-formas para usoem moldagem de transferência de resina (RTM) ou moldagem porinjeção de reação estrutural (SRIM). Na moldagem por injeçãode reação estrutural, os feixes de fibra de vidro cortadossecos 10 são soprados sobre uma tela para tomar a forma daparte desejada, tal como um interior de porta de automóvelou leito de caminhão.As fibras de vidro empregadas para formar os fei-xes de fibra cortados podem ser qualquer tipo de fibras devidro, tal como fibras de vidro tipo A, fibras de vidro tipoC, fibras de vidro tipo E, fibras de vidro tipo S, fibras devidro tipo ECR (por exemplo, fibras de vidro Advantex® co-mercialmente disponibilizadas por Owens Corning), fibras devidro de lã, ou combinações destes. Em pelo menos uma moda-lidade preferiu, as fibras de vidro são fibras de vidro defilamento cortado de uso úmido (WUCS). As fibras de vidro defilamento cortado de uso úmido podem ser formadas por pro-cessos convencionais conhecidos na técnica. É desejável queas fibras de vidro de filamento cortado de uso úmido tenhamum teor de umidade de cerca de 5 a cerca de 30%, e até mesmomais desejavelmente um teor de umidade de cerca de 5 a cercade 15%.

O uso de outras fibras de reforço tal como fibrasnaturais, fibras minerais, fibras de carbono, fibras de ce-râmicas, e/ou fibras sintéticas, tal como poliéster, polie-tileno, tereftalato de polietileno, polipropileno, e/ou te-reftalamida de poliparafenileno (vendido comercialmente comoKevlar®) nos feixes de fibras 10 é considerado estar dentrodas perspectivas da invenção. Como empregado aqui, o termo"fibra natural" é pretendido indicar fibras de planta extra-ídas de qualquer parte de uma planta, incluindo, porém nãolimitado, ao talo, sementes, folhas, raízes, ou floema. Ainclusão de fibras sintéticas nos feixes de fibra determinaum tapete formado dos feixes de fibra mais flexibilidade ouconformabilidade para rádios pequenos. Além disso, o uso defibras sintéticas pode agir como um aglutinante de tapete emprocessamento posterior para manter os feixes de fibra devidro cortados 10 juntos . e formar um tapete de filamentocortado. Entretanto, é preferido que todas as fibras nosfeixes 10 sejam fibras de vidro.

Em uma modalidade exemplar, mostrado geralmente naFIG. 2, o processo de formação do feixe de fibra de vidrocortado 10 inclui formar as fibras de vidro (Etapa 20) , a-plicar uma composição de goma às fibras de vidro (Etapa 22),dividir as fibras para obter um tex de feixe desejado (Etapa24), cortar os filamentos de fibra úmidos a um comprimentodiscreto (Etapa 26), e secar os filamentos úmidos (Etapa 28)para formar os feixes de fibra de vidro cortados.

Como mostrado em maiores detalhes na FIG. 3, asfibras de vidro 12 podem ser formadas atenuando-se correntesde um material de vidro fundido (não mostrado) de uma buchaou orifício 30. As fibras de vidro atenuadas 12 podem terdiâmetros de cerca de 8 a cerca de 23 mícrons, preferivel-mente de 10 - 16 mícrons. Após as fibras de vidro 12 seremtiradas da bucha 30, uma composição aquosa de engomagem éaplicada às fibras 12. A engomagem pode ser aplicada por mé-todos convencionais, tal como pelo laminador de aplicação 32mostrado na FIG. 3, ou por pulverização da goma diretamentesobre as fibras (não, mostrado). A goma protege as fibras devidro 12 de quebrar durante o processamento subseqüente, a-juda a retardar a abrasão de interfilamento, e garante a in-tegridade dos filamentos de fibras de vidro, por exemplo, ainterconexão dos filamentos de vidro que formam o filamento.Na presente invenção, as fibras de vidro engomadas12 também mantêm integridade de feixe durante a formação eprocessamento subseqüente do feixe de fibra de vidro 10, talcomo em um processo deposição úmida para formar um tapete defilamento cortado (CSM). Neste processo, os feixes de fibrade vidro 10 são adicionados a uma suspensão de água branca eagitados. A suspensão é então depositada sobre uma tela mó-vel onde uma maioria da água é removida para formar um teci-do, um aglutinante é aplicado, e o tecido é seco para remo-ver a água restante e curar o aglutinante. Diferente dosfeixes de vidro convencionais, os feixes de fibra de vidrocortados 10 engomados com a composição de goma descrita a-baixo permanecem em uma forma de feixe ou substancialmenteem uma forma de feixe na suspensão de água branca durante aformação do tapete de filamento cortado. Em pelo menos umamodalidade exemplar, as fibras 12 dentro dos feixes 10 podemser engomadas com a composição de engomagem de forma que umaquantidade predeterminada de fibras 12 disperse do feixe defibra 10 na suspensão durante a agitação. A composição degoma nas fibras de vidro 12 também ajuda na filamentizaçãodos feixes 10 durante as etapas de processamento subseqüen-tes para formar um tapete que determina uma vista estetica-mente agradável para o produto acabado.

Outro exemplo donde a goma nas fibras de vidromantém integridade de feixe durante o processamento é namoldagem de um composto de moldagem de folha (SMC) . Na mol-dagem de um composto de moldagem de folha, uma matriz de me-tal emparelhada é carregado (cheia) com um composto de mol-dagem de folha ou composto de moldagem de volume (BMC) . Édesejável que os feixes de fibra de vidro 10 tenham integri-dade de feixe quando a matriz de metal fecha e é aquecida deforma que o composto de moldagem de folha (ou BMC) possafluir e encher a matriz para formar a parte desejada. Entre-tanto, se os feixes de fibra de vidro 10 se desassociam emfibras únicas dentro da matriz antes do fluxo ficar comple-to, as fibras de vidro individuais formam aglomerações e in-completamente enchem a matriz, desse modo resultando em umaparte defeituosa. Por outro lado, após o composto de molda-gem de folha ou volume ter fluido e as matrizes terem ficadocheias, é desejável que os feixes de fibra de vidro 10 fila-mentizem nesta hora para reduzir a ocorrência ou até mesmoprevenir "telegrafando" ou "impressão de fibra" que é a des-crição dos feixes de fibra de vidro 10 na superfície de par-te. Desse modo, a goma nas fibras de vidro 12 também ajudamna filamentização dos feixes de fibra de vidro cortados 10durante as futuras etapas do processamento (tal como molda-gem de um tapete de filamento cortado formado dos feixes dafibra de vidro 10) para formar um produto final esteticamen-te agradável.

A composição de goma aplicada às fibras de vidro12 inclui um ou mais agentes de formação de película (talcomo um formador de película de poliuretano, um formador depelícula de poliéster, e/ou um formador de película de resi-na epóxi), pelo menos um lubrificante, e pelo menos um agen-te aglutinante de silano (tal como um agente de acoplamentode silano de metacrilóxi ou aminossilano). Quando necessá-rio, um ácido fraco, tal como ácido acético, ácido bórico,ácido metabórico, ácido sucinico, ácido fórmico, ácido cí-trico e/ou ácidos poliacrilicos podem ser adicionados à com-posição de goma para ajudar na hidrólise do agente de aco-plamento de silano. A composição de goma pode ser aplicadaàs fibras de vidro 12 com uma Perda na Ignição (LOI) de cer-ca de 0,05 a cerca de 2,0% na fibra seca. LOI pode ser defi-nido como a porcentagem de matéria sólida orgânica deposita-da nas superfícies da fibra de vidro.

Os formadores de película são agentes que criamadesão melhorada entre as fibras de vidro 12, que resultamem integridade de filamento melhorada. Os formadores de pe-lícula adequados para uso na presente invenção incluem for-madores de película de poliuretano, formadores de películade resina epóxi, e formadores de película de resina de poli-éster não saturado. Os exemplos específicos de formadores depelícula incluem, porém não estão limitados a, dispersões depoliuretano tal como Neoxil 6158 (disponibilizado por DSM);dispersões de poliéster, tal como Neoxil 2106 (disponibili-zado por DSM), Neoxil 9540 (disponibilizado por DSM), e Neo-xil PS 4759 (disponibilizado por DSM); e dispersões de resi-na epóxi, tal como PE-412 (disponibilizado por A0C), NX 9620(disponibilizado por DSM), Neoxil 0151 (disponibilizado porDSM), Neoxil 2762 (DSM), NX 1143 (disponibilizados por DSM),DC 502 (disponibilizado por A0C), Epi Rez 5520 (disponibili-zado por Hexion), Epi Rez 3952 (disponibilizado por Hexion),Witcobond W-290 H (disponibilizado por Chemtura), e Witco-bond W-296 (disponibilizado por Chemtura). Os formadores depelícula podem estar presentes na composição de goma de cer-ca de 5 a cerca de 95% em peso dos sólidos ativos da goma,preferivelmente de cerca de 40 a cerca de 80% em peso dossólidos ativos.

A composição de goma também inclui um ou mais a-gentes de acoplamento de silano. Os agentes de acoplamentode silano realçam a adesão do agente(s) de formação de pelí-cula às fibras de vidro 12 e reduzem o nível de penugem, oufilamentos de fibra quebrados, durante processamento subse-qüente. Os exemplos de agentes de acoplamento de silano quepodem ser empregados na composição de goma presente podemser CARACTERIZADOS pelos grupos funcionais amino, epóxi, vi-nila, metacrilóxi, ureído, isocianato, e azamido. Os agentesde acoplamento adequados para uso na composição de goma es-tão disponibilizados comercialmente, tal como, por exemplo,γ-aminopropiltrietoxissilano (A-1100 disponibilizado por Ge-neral Electric) e metacriloxipropiltrietoxissilano (A-174disponibilizado por General Electric). 0 agente de acopla-mento de silano pode estar presente na composição de goma emuma quantia de cerca de 5 a cerca de 30% em peso dos sólidosativos na composição de goma, e ainda mais preferivelmente,em uma quantidade de cerca de 10 a cerca de 15% em peso dossólidos ativos.

Além disso, a composição de goma pode incluir pelomenos um lubrificante para facilitar a fabricação. O lubri-ficante pode estar presente na composição de goma em umaquantidade de cerca de 0 a cerca de 15% em peso dos sólidosativos na composição de goma. Preferivelmente, o lubrifican-te está presente em uma quantidade de cerca de 5 a cerca de10% em peso dos sólidos ativos. Embora qualquer lubrificanteadequado possa ser empregado, os exemplos específicos de lu-brificantes adequados para uso na composição de goma incluemetanolamida esteárico, vendido sob a designação comercialLubesize K - 12 (disponibilizado por AOC) ; PEG 400 MO, uméster de monooleato que tem cerca de 400 grupos óxido de e-tileno (disponibilizado por Cognis); e Esmeril 6760 L, umsal de poliamida de polietolenoimina (disponibilizado porCognis).

Descobriu-se que certas famílias de substânciaquímica em combinação são especialmente efetivas ao fazercom que os feixes de fibra de vidro cortados 10 permaneçamem uma forma de feixe durante o processamento subseqüente.Por exemplo, as dispersões de formação de película com baseem uretano em combinação com aminossilanos, tal como, porexemplo, γ-aminopropiltrietoxissilano (vendido como A-1100através de General Electric) são efetivas na composição degoma para manter as fibras de vidro individuais 12 em feixejuntas. A adição de um aditivo tal como uma liga de poliure-tano-acríIica à composição de engomagem com base em uretano,também se descobriu ajudar a manter a integridade do feixe.

Adicionalmente, as dispersões formadoras de pelí-cula com base em epóxi em combinação com curativos de epóxisão composições de engomagem efetivas para uso na presenteinvenção. Em particular, um formador de película com base emepóxi, tal como Epi-Rez 5520 e um curativo de epóxi tal comoDPC-6870 disponibilizado por Resolution Performance Pro-ducts, formam uma composição de engomagem efetiva, particu-larmente em combinação com um silano de metacrilóxi tal comometacriloxipropiltrietoxissilano (comercialmente disponibi-lizado como A-174 de General Electric).

Além disso, descobriu-se que os formadores de pe-lícula de resina de poliéster não saturado são efetivos naformação de uma composição de engomagem útil. Por exemplo,um formador de película de resina de poliéster não saturadotal como PE-412 (um poliéster não saturado em estireno quefoi emulsificado em água (AOC)) ou Neoxil PS 4759 (disponi-bilizado por DSM) são gomas efetivas para uso na presenteinvenção. Os formadores de película de poliéster não satura-do podem ser empregados sozinhos ou em combinação com um ca-talisador de cura de peróxido de benzoíla, tal como Benox L-40LV (Norac Company, Inc.). O catalisador de cura de peróxi-do de benzoíla catalisa a cura (reticulação) da resina depoliéster não saturada e torna a película ao redor das fi-bras de vidro resistentes à água.

A composição de engomagem pode opcionalmente con-ter aditivos convencionais incluindo os agentes anti-espumação, tal como Drew L-139 (disponibilizado por Drew In-dustries, uma divisão de Ashland Chemical), agentes anties-tática, tal como Emerstat 6660A (disponibilizado por Cog-nis), tensoativos tal como Surfynol 465 (disponibilizado porAir Products), Triton X-IOO (disponibilizado por Cognis),e/ou agentes espessantes. Os aditivos podem estar presentena composição de goma de quantias traços (tal como < cercade 0,1% em peso dos sólidos ativos) até cerca de 5% em pesodos sólidos ativos.

Após as fibras de vidro 12 serem tratadas com acomposição de engomagem, elas são juntadas e divididas emfilamentos de fibra 36 tendo um número especifico, desejadode fibras de vidro individuais 12. A sapata fracionadora 34divide as fibras de vidro engomadas atenuadas em filamentosde fibra 36. Os filamentos de fibra de vidro 36 podem serpassados por uma segunda sapata fracionadora (não mostrada)antes de cortar os filamentos de fibra 36. 0 número especí-fico de fibras de vidro individuais 12 presente nos filamen-tos de fibra 36 (e portanto o número de divisões das fibrasde vidro 12) variará, dependendo da aplicação particular pa-ra os feixes de fibra de vidro cortados 10. Por exemplo, as-sumindo que uma bucha tem 4000 orifícios para atenuar as fi-bras de vidro, seria necessário dividir as fibras de vidroatenuadas 40 de modos a obter um feixe de fibras de vidroque contenha 100 fibras. O tex do feixe daquele feixe parti-cular de fibras de vidro depende do diâmetro das fibras devidro que formam o feixe. No exemplo dado acima onde os fei-xes de fibra contêm 100 fibras de vidro individuais, se odiâmetro de fibra das fibras de vidro é 12 mícrons, o tex defeixe calculado é 29. Se o diâmetro de fibra é 16 mícrons, otex de feixe calculado é 51 g/km. É desejável que as fibrasde vidro 12 sejam divididas em feixes de fibras que tenhamum número específico de fibras individuais para alcançar umtex de feixe de cerca de 20 a cerca de 200 g/km, preferivel-mente de cerca de 30 a cerca de 50 g/km.

Os filamentos de fibra 36 são passados da sapatade ajuntamento 38 para uma combinação de cortador 4O/cot 60onde eles são cortados em feixes de fibra de vidro cortadosúmidos 42 tendo um comprimento de cerca de 0,317 a cerca de7,62 centímetros, e preferivelmente cerca de 0,635 a cercade 3,17 centímetros. Os feixes de fibra de vidro úmidos,cortados 42 podem cair sobre um transportador 44 (tal comoum transportador foraminoso) para transporte para um fornode secagem 46. Alternativamente, os feixes úmidos de fibrasde vidro cortadas 42 podem ser coletados em um recipiente(não ilustrado) para uso mais tarde.

Os feixes de fibras cortadas engomadas, úmidas 42são então secos para consolidar ou solidificar a composiçãode engomagem. Preferivelmente, os feixes úmidos de fibras 42são secos em um forno 4 6 tal como um forno dielétrico con-vencional (RF) , um forno de leito fluidizado, tal como umforno Cratec® (disponibilizado por Owens Corning), ou umforno térmico de bandeja giratória para formar os feixes defibra de vidro cortados 10. Os feixes de fibra de vidro cor-tados secos 10 podem ser então coletados em um recipiente decoleta 48. Em modalidades exemplares, mais do que (ou iguala) cerca de 99% da água livre (isto é, água que é externaaos feixes de fibra cortados 42) é removido. É desejável,entretanto, que substancialmente toda a água seja removidapelo forno de secagem 46. Deveria ser notado que a frase"substancialmente toda a água" como é aqui empregada é pre-tendida denotar que toda ou quase toda a água livre dos fei-xes de fibra 42 é removida.

Em pelo menos uma modalidade exemplar, os feixesúmidos de fibras de vidro 42 são secos em um forno dielétri-co convencional (RP) . O forno dielétrico inclui eletrodosespaçados que produzem campos elétricos de alta freqüênciaalternantes entre os eletrodos opostamente carregados suces-sivo. Os feixes úmidos de fibras de vidro 42 passam entre oseletrodos e pelos campos elétricos onde os campos elétricosde alta freqüência alternantes agem para excitar as molécu-las de água e elevar sua energia molecular a um nivel sufi-ciente para fazer com que a água dentro dos feixes de fibracortados úmidos 42 evapore.

Dieletricamente secar os feixes de fibras de vidroúmidas 42 realça a coesão de fibra com fibra e reduz a ade-são de feixe com feixe. A energia dielétrica penetra os fei-xes úmidos de fibras de vidro cortadas 42 uniformemente efaz com que a água rapidamente evapore, ajudando a manter osfeixes de vidro úmidos 42 separados um do outro. Adicional-mente, o forno dielétrico permite os feixes de fibra de vi-dro úmidos 42 serem secos sem método ativo de agitação defibra como é convencionalmente requerido para remover umida-de de fibras úmidas. Esta falta de agitação reduz ou eliminao atrito ou abrasão de fibras como geralmente é visto emfornos de secagem de bandeja e leito fluidizado convencio-nais devido às elevadas velocidades de fluxo de ar dentrodos fornos e ao movimento mecânico do material fibroso nosleitos. Além disso, a falta de agitação aumenta grandementea capacidade do forno dielétrico manter as fibras de vidroem feixes e não filamentar os filamentos de fibra de vidrocomo em processos térmicos convencionais agressivos.Em modalidades alternativas, os feixes de fibra devidro cortados úmidos 42 podem ser secos em um forno de lei-to fluidizado, tal como um forno Cratec® ou em um forno debandeja giratório. Em ambos fornos de secagem Cratec® e for-no de teste giratória, os feixes de fibra de vidro cortadosúmidos 42 são secos e a composição de engomagem nas fibrasempregando um fluxo de ar quente que tem uma temperaturacontrolada, é solidificada. Os feixes de fibra secos 10 po-dem então ser passados sobre as telas para remover as bolasde penugem longas, e outro material indesejável antes dosfeixes de fibra de vidro cortados 10 serem coletados 10. A-lém disso, as temperaturas elevadas de forno que são encon-tradas tipicamente em fornos de bandeja giratória e Cratec®permitem a goma rapidamente curar a um nivel muito alto decura que reduz as ocorrências de filamentização prematura.

Em uma segunda modalidade da presente invenção ge-ralmente descrita na FIG. 4, as fibras de vidro 12 são ate-nuadas em uma bucha 30. Uma composição de engomagem aquosacomo descrito em detalhes acima é aplicada às fibras de vi-dro atenuadas 12 para formar fibras de vidro engomadas úmi-das 50. A engomagem pode ser aplicada através de métodosconvencionais tal como por um laminador de aplicação externa32 ou por pulverização da goma diretamente sobre as fibrasde vidro 12 (não mostrado). É considerado estar dentro dasexpectativas da invenção posicionar um aplicador de goma in-ternamente dentro da câmara de transferência de calor 52. Asfibras de vidro engomadas úmidas 50 em seguida entram na câ-mara de transferência de calor 52 e o ar ambiente é tiradoda extremidade superior 54 da câmara de transferência de ca-lor 52 circunferencialmente ao redor da bucha 30.

Como mostrado na FIG. 4, a câmara de transferênciade calor 52 estende em baixo do aplicador de goma 32 e é po-sicionada com a extremidade superior 54 da câmara de trans-ferência de calor 52 em uma proximidade suficientemente in-tima à bucha 30 de forma que o ar sendo retirado da extremi-dade superior 54 da câmara de transferência de calor 52 sejaaquecido pelo calor extremo gerado pela bucha 30. Além dis-so, a câmara de transferência de calor 52 está essencialmen-te circunferencialmente disposta sobre as fibras de vidroengomadas 50 de forma que o ar aquecido possa evaporar qual-quer água ou solvente presente na composição de goma nas fi-bras de vidro úmidas 50. A câmara de transferência de calor52 estende descendentemente do aplicador de goma 32 uma dis-tância que é suficiente para secar ou substancialmente secaras fibras de vidro engomadas úmidas 50. Em uma modalidadepreferida, o teor de umidade das fibras de vidro 50 é menordo que cerca de 0,05%. As fibras de vidro úmidas 50 percor-rem pela câmara de transferência de calor 52 e saem da câma-ra 52 como fibras de vidro secas 56. um tal processo adiabá-tico é descrito em detalhes na Patente U.S. No. 5.055.119 deFlautt e outros.

As fibras de vidro engomadas secas 56 são entãojuntadas e divididas em filamentos de fibra secos 58 tendoum número especifico, desejado de fibras de vidro individu-ais 12. Uma sapata fracionadora 34 divide as fibras de vidroengomadas secas 56 em feixes de fibras secos 58 que podemser juntados então por uma sapata de ajuntamento 38 em umaúnica estopa 59 para cortar. Deve ser apreciado que a sapatafracionadora 34 possa estar posicionados internamente (nãoilustrado) na câmara de transferência de calor 52 para divi-dir as fibras de vidro úmidas 50 em filamentos de fibra an-tes de sair da câmara de transferência de calor 52. Nestasituação, a sapata de ajuntamento 38 pode ou não pode estarposicionada dentro da câmara de transferência de calor 52.Também será apreciado que a sapata fracionadora 34 possa es-tar posicionada entre o aplicador de goma 32 e a câmara detransferência de calor 52 para dividir as fibras de vidro 12antes de entrar na câmara de transferência de calor 52 (nãomostrado).

A estopa de filamentos de fibra de vidro combina-dos 59 pode ser cortada por uma combinação de telheiro 60 ecortador 40 convencional, para formar os feixes de fibracortados secos 10. Como descrito acima, os feixes de fibracortados secos 10 podem ter um comprimento de cerca de 0,317a cerca de 7,62 centímetros, e preferivelmente um comprimen-to de cerca de 0, 635 a cerca de 3,17 centímetros. Em pelomenos uma modalidade preferida, as fibras de vidro engomadassecas 56 são divididas e os feixes secados de fibras 58 comum tex de feixe de cerca de 20 a cerca de 200 g/km, e prefe-rivelmente de cerca de 30 a cerca de 50 g/km. Os feixes defibra de vidro cortados, secos 10 podem cair sobre um reci-piente de coleta 48 para armazenamento ou podem ser coloca-dos sobre um transportador para uma formação em linha de umtapete de filamento cortado (modalidade não é ilustrada). Emuma modalidade alternativa, os feixes de fibra secos corta-dos 10 podem ser colocados sobre um transportador (não mos-trado) para transporte para um forno dielétrico convencional(RF) , um forno de leito fluidizado, tal como um forno deCratec (disponibilizado por Owens Corning), ou um forno térmicode bandeja giratória para secagem adicional.

Em uso, os feixes de fibra de vidro cortados secos10 podem ser empregados para formar um tapete de filamentocortado 84, como mostrado na FIG. 5. Os feixes de vidro cor-tados secos 10 podem ser fornecidos para um transportador 62para um recipiente de armazenamento 60. Os feixes de fibrade vidro cortados secos 10 são colocados em um tanque demistura 64 que contém vários tensoativos, modificadores deviscosidade, agentes de desespumação, e/ou outros agentesquímicos com agitação para formar uma suspensão de feixe defibra de vidro cortada (não mostrado) . A suspensão pode serpassada por uma arca da máquina 66 e uma arca de nível cons-tante 68 para também dispersar qualquer fibra seletivamenteliberada dos feixes de fibra de vidro cortados 10 pela com-posição de goma. A suspensão de feixe de fibra de vidro podeentão ser transferida da arca de nível constante 68 para umacaixa de descarga pressurizada 70, onde a lama é depositadasobre uma tela móvel ou transportador foraminoso 74 e umaporção significativa da água da suspensão é removida paraformar um tecido 72. A água pode ser removida do tecido 72por um sistema de sucção de ar ou a vácuo convencional (nãoilustrou na FIG. 5) . Um aglutinante 76 é então aplicado aotecido 72 por um aplicador de glutinante 78. O tecido cober-to de aglutinante 80 é passado então por um forno de secagem82 para remover qualquer água restante e curar a aglutinan-te. O tapete de filamento cortado não tecido formado 84 queemerge do forno 82 inclui feixes de fibra de vidro aleatori-amente espalhados. O

tapete de filamento cortado não tecido 84 pode ser laminadosobre um rolo de absorção 86 para armazenamento para usoposterior.

0 aglutinante pode ser um aglutinante acrílico, umaglutinante de acrilonitrila de estireno, um aglutinante deborracha de butadieno de estireno, um aglutinante de formal-deído de uréia, ou misturas. Preferivelmente, o aglutinanteé um aglutinante acrílico termocurável padrão formado de á-cido poliacrílico, e pelo menos um poliol (por exemplo, tri-etanolamina ou glicerina). Os exemplos de aglutinantes acrí-licos adequados para uso na presente invenção incluem um a-glutinante de polivinilacetato plastificado, tal como Vina-mul 8831 (disponibilizado por Celenese) e polivinilacetatosmodificados, tal como Duracet 637 e Duracet 675 (disponibi-lizados por Franklin International). 0 aglutinante pode op-cionalmente conter aditivos convencionais para a melhoria deprocesso e desempenho de produto, tal como tinturas, óleos,enchedores, corantes, estabilizadores de UV, agentes de aco-plamento (por exemplo, aminossilanos) , lubrificantes, agen-tes umectantes, tensoativos, e/ou agentes antiestática.

Há numerosas vantagens fornecidas pelos feixes defibra de vidro cortados 10 da presente invenção. Por exem-plo, os feixes de fibra de vidro cortados 10 podem ser for-mados a uma taxa significantemente rápida, especialmentequando comparado com feixes de vidro formados por processostrançados por ar convencionais. Aumentar a taxa de velocida-de que os feixes de fibra de vidro cortados podem ser produ-zidos, permite uma produção mais elevada e produto adicionalque pode ser vendido aos clientes. Além disso, os feixes defibra de vidro cortados podem ser formados com baixos custosindustriais uma vez que as fibras não têm que ser secas ecortadas em etapas separadas.

Além disso, os feixes de fibra de vidro cortados10, quando utilizados na formação de tapetes de filamentocortado no processo úmido descrito acima, fornecem um tapeteque tem uma distribuição substancialmente uniforme de vidro(densidade aérea) e é branco na aparência. Também é vantajo-so que as fibras úmidas utilizadas para formar os feixes defibra de vidro cortados produza pequena ou nenhuma penugemno tapete de filamento cortado final.

Tendo geralmente descrito esta invenção, um outroentendimento pode ser obtido em referência aos certos exem-plos específicos ilustrados abaixo que são fornecidos parapropósitos de ilustração somente, e não é pretendido sereminclusivos ou limitantes a menos que de outro modo especificado .

EXEMPLOS

Exemplo 1: Formação de Feixes de Fibra de VidroCortados Secos

As formulações de engomagem apresentadas nas Tabe-las 1-4 foram preparadas em baldes como geralmente descritoabaixo. Para preparar as composições de goma, cerca de 90%da água e, se presente na composição de goma, o ácido(s) fo-ram adicionados a um balde. O agente de acoplamento de sila-no foi adicionado ao balde e a mistura foi agitada duranteum período de tempo para permitir o silano a hidrolisar. A-pós a hidrolisação do silano, o lubrificante e formador depelícula foram adicionados à mistura com agitação para for-mar a composição de goma. A composição de goma foi então di-luída com a água restante para obter os sólidos de misturaalvos de cerca de 4,5% de sólidos de mistura.

TABELA 1

Composição de Goma de Poliuretano A

<table>table see original document page 32</column></row><table>

(a) Dispersão de formação de película de poliure-tano (Cognis)

(b) Curativo de epóxi (Resolution Performance Pro-ducts)

(c) γ-aminopropiltrietoxissilano (General Eletric)

(d) Liga de poliuretano-acríIico (Cognis)

(e) Etanolamida esteárico (AOC)

TABELA 2

Composição de Goma de Poliuretano B<table>table see original document page 33</column></row><table>

(a) Dispersão de formação de película de poliure-tano (Cognis)

(b) Curativo de epóxi (Resolution Performance Pro-ducts)

(c) γ-aminopropiltrietoxissilano (General Eletric)

(d) Liga de poliuretano-acrílico (Cognis)

(e) Éster de monooleato (Cgnis)

TABELA 3

<table>table see original document page 33</column></row><table>

(a) Dispersão de formação de película de resinaepóxi em água (Resolution Performance Products)

(b) Curativo de epóxi (Resolution Performance Pro-ducts)

(c) γ-aminopropiltrietoxissilano (General Eletric)

(d) Éster de monooleato (Cgnis)(e) metacriloxipropiltrimetoxissilano (General Eletrics)

TABELA 3

Composição de Goma de Epóxi D

<table>table see original document page 34</column></row><table>

(a) Dispersão de formação de película de resinaepóxi (Resolution Performance Products)

(b) Curativo de epóxi (Resolution Performance Pro-ducts)

(c) γ-aminopropiltrietoxissilano (General Eletric)

(d) Ester de monooleato (Cgnis)

(e) metacriloxipropiltrimetoxissilano (General E-letrics)

(Resolution Performance Products) [0062] urethane de Pol

Cada uma das gomas foi aplicada a E-glass de umamaneira convencional (tal como um aplicador tipo rolo) comodescrito acima. 0 E-glass foi atenuado para filamentos devidro de 13 ym em uma bucha de produção de 75 lb/hr ajustadacom guarda-ponta de buraco 2052. Os filamentos foram junta-dos e divididos em 16 modos para obter 128 filamentos porfeixe de fibra de vidro e um tex de feixe de cerca de 43g/km. Os feixes de fibra de vidro foram cortados então comcombinação de telheiro-cortador mecânico para um comprimentode aproximadamente 1 1/4 polegadas e ajuntado em uma panelade plástico. As fibras de vidro cortadas contiveram aproxi-madamente 15% de formação de umidade. Esta umidade nos fei-xes de fibra de vidro cortados foi removida em um forno die-létrico (40 MHz, Radio Frequency) para formar os feixes defibra de vidro cortados secos.

Exemplo 2: Formação de Tapete de Filamento CortadoEmpregando Feixes de Fibra de Vidro Cortados Secos

Os feixes de fibra cortados secos formados de a-cordo com os procedimentos apresentados no Exemplo 1 foramempregados para formar quatro tapetes de vidro cortados. Osfeixes de fibra cortados secos (cada contendo uma composiçãode goma diferente apresentada na Tabela 1-4) foram suspen-sos tanques de mistura de 250 galões nos quais os aditivosapropriados (tensoativos, dispersantes, e outros) foram adi-cionados com agitação para formar suspensões de feixe de fi-bra de vidro cortado. Os componentes da suspensão de águabranca (exceto água) são apresentados na Tabela 5.

TABELA 5

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

(a) poliacrilamida aniônico (disponibilizado porDrew Industries)

(b) tensoativo não iônico (disponibilizado por AirProducts)

(c) agente de anti-espumação foaming (disponibili-zado por Drews Industries)

(d) biocida (ONDEO Nalco)

As suspensões de vidro foram cada depositada sobreuma cadeia móvel onde uma maioria da água foi removida porum vácuo para formar um tecido. Um aglutinante de tapete depolivinilacetato plastificado foi aplicado aos tecidos devidro(Vinamul 8831 de Celenese) por um vertedor (cobertor decortina). Os tecidos foram então passados por um forno de arforçado a 232,220C durante 30 segundos para remover a águarestante dos tecidos, curar a aglutinante, e formar os tape-tes de vidro cortados. 0 peso base dos tapetes foi determi-nado ser aproximadamente 1 oz/ft2. Foi também determinadoque a aglutinante estava presente nos tapetes em 5,0% em pe-so. Os tapetes ficaram extremamente brancos e visualmentemostraram densidades aérea excelentes. Além disso, os tape-tes de vidro cortados exibiram resistências à tração secasde 30 Ib na direção de máquina (MD) e 25 Ib na direção demáquina transversal (CD).

Os laminados foram preparados dos tapetes de vidrocortados com uma resina de poliéster (AOC R937) e catalisa-dos com catalisador Attofma DDM9 (Peróxido de 2-Butanona).

Para facilitar a comparação, os laminados contendo feixes defibra de vidro cortados inventivos todos tiveram um peso ba-se de 3 oz/ft2 e espessura substancialmente equivalente. Si-mulando o Layup manual, os laminados foram formados em umapressão hidráulica sob temperatura nominal (48,88°C) e pres-são durante cerca de 30 minutos. A pressão, na extremidadebaixa da faixa de prensa foi 10.000 Ib para os laminados de14 in2, que traduzem para cerca de 50 psi. Os laminados pas-saram por pós-cura em um forno durante 2 horas a 93,33°C an-tes do teste mecânico.

Os laminados contendo os feixes de fibra de vidrocortados inventivos foram testados quanto à resistência àtração e força flexural. A resistência à tração foi determi-nada de acordo com os procedimentos de teste apresentados emASTM D5083 e a força flexural foi determinada de acordo comos procedimentos de teste apresentados em ASTM D790. Os ta-petes comparativos estão apresentados na Tabela 6.

Tabela 6

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

O teste mecânico dos laminados contendo os feixesde fibra de vidro cortados inventivos, revelaram um desempe-nho quase equivalente dos laminados inventivos, relativo aum tapete de filamento cortado padrão (M723A) e surpreenden-temente, M8643 e M8610, tapetes de filamento continuo (CFM).Os resultados do teste comparativo estão apresentados nasFIGS. 6-9.

Exemplo 3: Formação de Feixes de Fibra de VidroCortados Secos Utilizando uma Câmara de Transferência de Ca-lor

Cada um das gomas apresentadas nas Tabelas 1-4foram preparadas e aplicadas de uma maneira convencional aE-glass atenuado para filamentos de vidro de 13 μιη em umabucha de produção de 75 lb/hr ajustada com guarda-ponta deburaco 2052. As fibras engomadas foram divididas em 16 modospara obter 128 filamentos por feixe de fibra de vidro e pas-sadas por uma câmara de transferência de calor onde o ar a-quecido pelo calor extremo gerado pela bucha foi extraído nacâmara de transferência de calor para secar os feixes de fi-bra de vidro. Os feixes de fibra de vidro secos tiveram umtex de feixe de cerca de 43 g/km. Os feixes de fibra de vi-dro secos foram juntados em uma estopa e cortados com umacombinação de telheira- cortador mecânico para um comprimen-to de 1 1/4 polegadas. As fibras de vidro cortadas foramjuntadas em uma panela de plástico. As fibras de vidro con-tiveram 0% de formação de umidade.

Exemplo 4: Formação de Tapete de Filamento CortadoEmpregando Feixes de Fibra de Vidro Cortados Secos FormadosUtilizando uma Câmara de Transferência de Calor

Os feixes de fibra cortados secos formados de a-cordo com os procedimentos apresentados no Exemplo 3 foramempregados para formar quatro tapetes de vidro cortados. Osfeixes de fibra cortados secos (cada contendo uma composiçãode goma diferente apresentada nas Tabela 1-4) foram sus-pensos em tanques de mistura 250 galões nos quais os aditi-vos apropriados (tensoativos, dispersantes, e outros) foramadicionados com agitação para formar suspensões de feixe defibra de vidro cortadas. Os componentes da suspensão de águabranca (exceto água) são apresentados na Tabela 7.

Tabela 7

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

(a) poliacrilamida aniônico (disponibilizado porDrew Industries)

(b) tensoativo não iônico (disponibilizado por Air Products)

(c) agente de anti-espumação foaming (disponibili-zado por Drews Industries)

(d) biocida (ONDEO Nalco)

As suspensões de vidro foram cada coletadas sobreuma cadeia móvel onde uma maioria da água foi removida porum vácuo para formar um tecido. Um aglutinante de tapete depolivinilacetato plastificado foi aplicado aos tecidos devidro(Duracet 675 de Franklin International) por um vertedor(cobertor de cortina). Os tecidos foram então passadas porum forno de ar forçado 232,22°C durante 30 segundos para re-mover a água restante dos tecidos, curar o aglutinante, eformar os tapetes de vidro cortados. O peso de base dos ta-petes foi determinado ser aproximadamente 1 oz/ft2. Tambémfoi determinado que o aglutinante esteve presente nos tape-tes em 5,0% em peso. Em observação visual, foi notado que ostapetes ficaram extremamente brancos e visualmente mostraramexcelente densidade aérea. Além disso, os tapetes de vidrocortados exibiram resistências à tração secas de 32 Ib nadireção de máquina (MD) e 27 Ib na direção máquina transver-sal (CD) .

Os laminados foram preparados dos tapetes de vidrocortados com uma resina de poliéster (AOC R937) e catalisa-dos com catalisador Attofma DDM9 (Peróxido de 2-Butanona) .Para facilitar a comparação, os laminados contendo os feixesde fibra de vidro cortados inventivos foram todos o 3 oz/ft2de peso base e espessura substancialmente equivalente. Simu-lando o Layup manual, os laminados foram formados em umaprensa hidráulica sob temperatura nominal (48,88°C) e pres-são durante cerca de 30 minutos. A pressão, na extremidadebaixa da faixa de prensa foi 10.000 Ib para os laminados de14 in2, que traduzem para cerca de 50 psi. Os laminados pas-saram por pós-cura em um forno durante 2 horas a 93,33°C an-tes do teste mecânico. 0 teste mecânico do laminado contendoos feixes de fibra de vidro cortados inventivos revelou umdesempenho quase equivalente do laminado relativo a um tape-te de filamento cortado padrão (M723A) e, surpreendentemen-te, M8643 e M8610, tapetes de filamento continuo (CFM) (a-presentado na Tabela 6).

Exemplo 5: Resistência à Tração de Laminados deTapetes de Filamento Cortada Empregando Feixes de Fibra deVidro Cortados SecosOs feixes de fibra cortados secos formados de a-cordo com os procedimentos apresentados no Exemplo 3 foramempregados para formar quatro tapetes de vidro cortados comodescrito acima no Exemplo 4. Os feixes de fibra cortados se-cos engomados pela Composição de Goma de Poliuretano A (Ta-bela 1) foram suspensos em tanques de mistura de 250 galõesem uma suspensão de água branca contendo os componentes a-presentados na Tabela 7. As suspensões de vidro foram cadacoletadas sobre uma cadeia móvel onde uma maioria da águafoi removida por um vácuo para formar um tecido. Um agluti-nante de tapete de polivinilacetato plastificado foi aplica-do aos tecidos de vidro (Duracet 675 ou Duracet 637 de Fran-klin International) por um vertedor (cobertor de cortina).Os tecidos foram então passados por um forno de ar forçado232,22°C durante 30 segundos para remover a água restantedos tecidos, curar o aglutinante, e formar os tapetes de vi-dro cortados.

Os laminados foram preparados dos tapetes de vidrocortados de acordo com o procedimento descrito acima no E-xemplo 4. As várias amostras testadas (Amostras 1-7) sãoapresentadas na Tabela 8. As Amostras 1 e 2 contiveram Dura-cet 637 como um aglutinante e as Amostras 3 e 4 contiveramDuracet 67 5 como um aglutinante. Os laminados foram testadosquanto à resistência à tração na direção de máquina (MD) ena direção de máquina transversal (CD). Os resultados estãoapresentados nas Tabelas 10 e 11. Os resultados indicaramque os laminados demonstraram uma inclinação na direção damáquina. Esta demonstração de inclinação é contrária aos ta-petes feitos de acordo com os processos trançados por arconvencionais, que mostram nenhuma ou virtualmente nenhumainclinação. Uma inclinação na direção de máquina é uma van-tagem para os laminados porque o tapete de filamento cortadoserá naturalmente mais forte na direção que um cliente puxa-rá para fora do rolo. Como um resultado, rolos maiores podemser fabricados. Além disso, a força adicional permitiria umcliente puxar o tapete de filamento cortado para fora do ro-lo a uma taxa mais rápida de velocidade com uma probabilida-de menor que o tapete rasgaria. Os dados também demonstramforça superior para laminados formados com os feixes de fi-bra de vidro cortados engomados com a Composição de goma Acomparado aos controles.

Tabela 8

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Exemplo 6: Formação de Composto de Moldagem de Vo-lume Utilizando Várias Composições de Engomagem

Amostras de fibra de vidro cortado de 0,25 centí-metro foram feitas em compostos de moldagem de volume com aformulação apresentada na Tabela 8.

Tabela 9<table>table see original document page 43</column></row><table>

(a) resina de poliéster não saturada (AOC)

(b) termoplástico (AOC)

(c) catalisador de terc-butilperbenzoato

(d) carbonato de cálcio (Cabot)

(e) agente de liberação de molde·(Aldrich Chemical Co. )

A formulação de composto de moldagem de volume naTabela 8 foi preparada com vários vidros experimentais engo-mados com as várias composições de engomagem a 20% em peso.

As várias fibras de vidro experimentais estão apresentadasabaixo como Amostras 1 - 10. A carga foi colocada em umaferramenta de 30,48 centímetros X 45,72 centímetros e foimoldada a 68,947 kPa a 129,44°C durante 5 minutos. Os lami-nados foram testados quanto à resistência a força de impactonotched de acordo com ASTM D256 na direção de 0o e 90°. Osresultados estão apresentados nas Tabelas 12 e 13. Os resul-tados indicaram que as fibras de vidro engomadas com a com-posição de goma experimental demonstraram desempenho pelomenos comparável ao controle. Os resultados foram inespera-dos porque uma força de impacto pelo menos comparável foiobtida secando-se as fibras de vidro durante um período cur-to de tempo (30 minutos) como comparado aos processos con-vencionais nos quais o vidro é seco de modo térmico durantepelo menos 20 horas.

Amostra 1 - Composição de Goma de Poliuretano A(Tabela 1) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 6horas em um forno térmico a 129,44°C.

Amostra 2 - Composição de goma de Poliuretano A(Tabela 1) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 30minutos em um forno de RF seguido por 1 hora em um fornotérmico a 129,44°C.

Amostra 3 - Composição de goma de Poliuretano A(Tabela 1) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 30minutos em um forno de RF seguido por 2 horas em um fornotérmico a 129,44°C.

Amostra 4 - Composição de goma de Poliuretano A(Tabela 1) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 30minutos em um forno de RF seguido por 2 horas em um fornotérmico a 129, 44°C.

Amostra 5 - Composição de goma de Poliuretano A(Tabela 1) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 30minutos em um forno de RF seguido por 2 horas em um fornotérmico a 129,44°C.

Amostra 6 - Composição de goma de Poliuretano A(Tabela 1) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 30minutos em um forno de RF seguido por 2 horas em um fornotérmico a 129,44°C.

Amostra 7 - Composição de goma de Poliuretano B(Tabela 2) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 30minutos em um forno de RF; nenhum pós-aquecimento.Amostra 8 - Composição de goma de Epóxi A (Tabela3) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 30 minutosem um forno de RF; nenhum pós-aquecimento.

Amostra 9 - Composição de goma de Epóxi A (Tabela3) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 20 minutosem um forno de RF; nenhum pós-aquecimento.

Amostra 10 - Composição de goma de Poliuretano B(Tabela 2) foi aplicada às fibras de vidro e seca durante 20minutos em um forno de RF; nenhum pós-aquecimento.

Amostra 12 - Composto de moldagem de volume decontrole (BMC) seco usa filamentos cortados (101 C de RioClaro, Brasil; Owens Corning).

A invenção deste pedido foi descrita acima tantogenericamente quanto com respeito às modalidades específi-cas. Embora a invenção tenha sido apresentada, na qual acre-dita-se estar as modalidades preferidas, uma ampla variedadede alternativas conhecidas por aqueles versados na técnicapode ser selecionada dentro da descrição genérica. A inven-ção não é de outro modo limitada, com exceção da recitaçãodas reivindicações apresentadas abaixo.

Claims

1. Feixe de fibra de vidro cortado (42) para usoem aplicações de formação de tapete, CARACTERIZADO pelo fatode que compreende: uma pluralidade de fibras de vidro subs-tancialmente paralelas (12) posicionadas em uma orientaçãoem feixe, as referidas fibras de vidro sendo pelo menos par-cialmente cobertas com uma composição de goma que mantém areferida pluralidade de fibras de vidro na referida orienta-ção em feixe durante a formação e processamento subseqüentede fibras de vidro na referida orientação em feixe;onde a referida composição de engomagem inclui:um ou mais agentes de formação de película sele-cionados do grupo que consiste em um formador de película depoliuretano, um formador de película de poliéster não satu-rado e um formador de película de resina epóxi;pelo menos um agente de acoplamento de silano; epelo menos um lubrificante.

2. Feixe de fibra de vidro cortado, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referidapluralidade de fibras de vidro tem um tex de feixe de cercade 20 a cerca de 200 g/km.

3. Feixe de fibra de vidro cortado, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as referi-das fibras de vidro são fibras de vidro de filamento cortadode uso úmido.

4. Feixe de fibra de vidro cortado, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidoagente de formação de película é um agente de formação depelícula de poliuretano e a referida composição de goma adi-cionalmente compreende uma liga poliuretano-acríIica.

5. Feixe de fibra de vidro cortado, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidoagente de formação de película é um formador de película deresina epóxi e a referida composição de goma adicionalmentecompreende um curativo de epóxi.

6. Feixe de fibra de vidro cortado, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidoagente de formação de película é um agente de formação depelícula de poliéster não saturado e a referida composiçãode goma adicionalmente compreende um catalisador de cura deperóxido de benzoíla.

7. Feixe de fibra de vidro cortado, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidoum ou mais agentes de formação de película estão presentesna referida composição de goma em uma quantidade de cerca de-80 a cerca de 95% em peso de sólidos totais, o referido pelomenos um agente de acoplamento de silano está presente nareferida composição de goma em uma quantidade de cerca de 3a cerca de 15% em peso de sólidos totais, e o referido pelomenos um lubrificante está presente na referida composiçãode goma em uma quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 2% empeso de sólidos totais.

8. Feixe de fibra de vidro cortado, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referidopelo menos um agente de acoplamento de silano é selecionadodo grupo que consiste em um agente de acoplamento de aminos-silano e um agente de acoplamento de silano de metacrilóxi.

9. Feixe de fibra de vidro cortado, de acordo coma reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referidacomposição de goma filamentiza as referidas fibras de vidrona referida orientação em feixe durante processamento futuropara formar um produto final esteticamente agradável.

10. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados (42), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende asetapas de:aplicar uma composição de goma a uma pluralidadede fibras de vidro atenuadas (12), a referida composição degoma compreendendo:um ou mais agentes de formação de película sele-cionados do grupo que consiste em um formador de película depoliuretano, um formador de película de poliéster não satu-rado e um formador de película de resina epóxi;pelo menos um agente de acoplamento de silano; epelo menos um lubrificante;dividir a referida pluralidade de fibras de vidro em fila-mentos de fibra de vidro (36) tendo um número predeterminadode fibras de vidro nesta;cortar os referidos filamentos de fibra de vidropara formar feixes de fibra de vidro cortados úmidos, os re-feridos feixes de fibra de vidro cortados úmidos tendo umcomprimento discreto; esecar os referidos feixes de fibra de vidro corta-dos úmidos em um forno de secagem selecionado do grupo queconsiste em um forno dielétrico, um forno de leito fluidiza-do e um forno térmico de bandeja giratória para formar fei-xes de fibra de vidro cortados.

11. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADOpelo fato de que o referido número predeterminado de fibrasde vidro nos referidos filamentos de fibra de vidro é um nú-mero suficiente para fornecer um tex de feixe de cerca de 20a cerca de 200 g/km.

12. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADOpelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de:depositar as referidas fibras de vidro cortadasúmidas sobre um transportador antes da referida etapa de se-cagem.

13. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADOpelo fato de que mais do que ou igual a cerca de 99% da águaexterna dos referidos feixes de fibra de vidro cortados úmi-dos é removida no referido forno de secagem.

14. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADOpelo fato de que o referido forno é o referido forno dielé-trico; eonde a referida etapa de secagem compreende:passar os feixes de fibra de vidro cortados úmidospor eletrodos opostamente carregados sucessivos posicionadosno referido forno dielétrico para fazer com que a água den-tro do referido feixe de fibra cortado úmido evapore sem a-gitar os referidos feixes de fibra cortados úmidos.

15. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADOpelo fato de que os referidos feixes de fibra cortados úmi-dos são secos em um leito fluidizado, e a composição de en-gomagem nas referidas fibras de vidro é solidificada empre-gando um fluxo de ar quente que tem uma temperatura contro-lada.

16. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados (42), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende asetapas de:aplicar uma composição de goma a uma pluralidadede fibras de vidro (12) atenuada por uma bucha, a referidacomposição de goma compreendendo:um ou mais agentes de formação de película sele-cionados do grupo que consiste em um formador de película depoliuretano, um formador de película de poliéster não satu-rado e um formador de película de resina epóxi;pelo menos um agente de acoplamento de silano; epelo menos um lubrificante;passar a referida pluralidade de fibras de vidroengomadas por uma câmara de transferência de calor onde o araquecido pela referida bucha é tirado da referida câmara detransferência de calor para substancialmente secar a referi-da pluralidade de fibras de vidro engomadas e formar fibrasde vidro secas;dividir as referidas fibras de vidro secas em fi-lamentos de fibra de vidro (36) tendo um número predetermi-nado de referidas fibras de vidro secas nela; ecortar os referidos filamentos de fibra de vidropara formar feixes de fibra de vidro cortados, os referidosfeixes de fibra de vidro cortados tendo um comprimento dis-creto.

17. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADOpelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de:juntar os referidos filamentos de fibra de vidroem uma única estopa antes de cortar os referidos filamentosde fibra de vidro.

18. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADOpelo fato de que o referido número predeterminado de fibrasde vidro nos referidos filamentos de fibra de vidro é um nú-mero suficiente para fornecer um tex de feixe de cerca de 20a cerca de 200 g/km.

19. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADOpelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de:aquecer os referidos feixes de fibra de vidro cor-tados em um forno de secagem selecionado do grupo que con-siste em um forno dielétrico, um forno de leito fluidizado eum forno térmico de bandeja giratória para adicionalmentesecar os referidos feixes de fibra de vidro cortados.

20. Método de formação de feixes de fibra de vidrocortados, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADOpelo fato de que a referida etapa de divisão ocorre antesdas referidas fibras de vidro secas saírem da referida câma-ra de transferência de calor.