BRPI0719501A2 - "Processo de eletrossopro de uma folha com múltiplas camadas" - Google Patents
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Description
"PROCESSO DE ELETROSSOPRO DE UMA FOLHA COM MÚLTIPLAS
CAMADAS" Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um aprimoramento para eletrossop.ro de uma folha com múltiplas camadas.
Antecedentes da Invenção
Tecidos e teias fabricados com fibras podem ser utilizados em uma série de aplicações de uso final por consumidores, tais como meios de filtragem, separadores de armazenagem de energia, vestimentas protetoras e similares. Um processo de fabricação dessas teias é o eletrossopro, em que uma solução de polímero é fiada através de um bocal na presença de um campo eletrostático e um fluido de sopro ou encaminhamento para evaporar o solvente e formar fibras que são recolhidas sobre uma tela. Tipicamente, nem todo o solvente é removido das fibras em deposição, necessitando de processos de remoção de solvente adicionais. Caso solvente demais permaneça na fibra em deposição de fibra sobre a tela, entretanto, a teia pode aderir-se à tela, o que resulta em lesões à teia ao remover-se a teia da tela. Além disso, caso muito pouco solvente permaneça na fibra durante a deposição da fibra sobre a tela, a teia não exibe adesão suficiente para boa estabilidade na superfície para permitir a manipulação da teia.
O que é necessário é um processo de eletrossopro de uma estrutura de folha que possa ser removida da tela de coleta com estabilidade na superfície suficiente para manipulação.
Descrição Resumida da Invenção A presente invenção refere-se a um processo de eletrossopro de
uma folha com múltiplas camadas que compreende a fiação de um fluxo de líquido condutor de eletricidade que compreende um polímero dissolvido em um solvente através de pelo menos dois feixes de fiação que compreendem um conjunto linear de bocais de fiação na presença de um gás de encaminhamento e um campo elétrico para formar fibras e depositar as fibras sobre uma tela de coleta, em que: (a) um primeiro feixe de fiação fornece fibras que são depositadas sobre a tela de coleta com uma concentração de solvente de cerca de 0 a cerca de 30% em peso que compõem uma primeira fibra; e (b) um segundo feixe de fiação fornece fibras que são depositadas sobre a primeira teia com uma concentração de solvente de cerca de 30 a cerca de 70% em peso que compõem uma segunda teia, em que a diferença na concentração de solvente entre as teias é de pelo menos cerca de 10% em peso.
Descrição Detalhada da Invenção
A presente invenção refere-se a um aprimoramento de uma folha com múltiplas camadas fabricada com teias produzidas por meio de um processo de eletrossopro descrito na Patente Internacional n° WO 03/080905, correspondente ao Pedido de Patente Norte-Americano n° 10/477.882, integralmente incorporado ao presente como referência.
O método de eletrossopro compreende a alimentação de um fluxo de solução polimérica que compreende um polímero e um solvente de um tanque de armazenagem para uma série de bocais de fiação no interior de uma fieira, à qual aplica-se uma alta voltagem e através da qual é descarregada a solução polimérica. Enquanto isso, ar comprimido que é opcionalmente aquecido é emitido por bocais de ar dispostos nos lados ou na periferia do bocal de fiação. O ar é dirigido geralmente para baixo na forma de um fluxo de gás de sopro que engloba e encaminha a solução polimérica recém emitida e auxilia na formação da teia fibrosa, que é recolhida sobre uma tela de coleta porosa aterrada acima de uma câmara a vácuo.
A solução de polímero pode ser misturada com aditivos que incluem qualquer resina compatível com um polímero associado, plastificante, estabilizante de raios ultravioleta, agente reticulante, agente de cura, iniciador de reação etc. Embora a dissolução da maior parte dos polímeros possa não necessitar de nenhuma faixa de temperatura específica, pode ser necessário aquecimento para assistir a reação de dissolução.
Observou-se que, na preparação de uma teia de acordo com este
processo de eletrossopro, caso a teia contenha teias com solvente demais em deposição sobre a tela de coleta, a teia adere-se à tela, causando danos à teia mediante remoção da tela. O problema de adesão pode ser evitado caso a teia na deposição possua uma concentração de solvente de cerca de 0 a cerca de 30% em peso.
Observou-se ainda que, na preparação de uma teia de acordo com este processo de eletrossopro, caso a teia contenha fibras com muito pouco solvente na deposição sobre a tela de coleta, as fibras não possuem adesão suficiente entre si para desenvolver estabilidade de superfície suficiente para evitar lesões à teia durante a manipulação. A estabilidade de superfície pode ser aprimorada caso a teia na deposição possua uma concentração de solvente de cerca de 30 a cerca de 70% em peso.
Uma folha com múltiplas camadas de acordo com a presente invenção pode ser elaborada por meio de combinação de uma teia que contém baixo teor de solvente com uma teia que contém alto teor de solvente que não se adere à tela de coleta, fornecendo ao mesmo tempo estabilidade de superfície suficiente para manipulação da teia. A folha com múltiplas camadas pode ser fabricada por meio de fiação de uma solução de polímero através de um primeiro feixe de fiação que forneça fibras que são depositadas sobre a tela de coleta com uma concentração de solvente de cerca de 0 a cerca de 30% em peso para fabricar uma primeira teia e um segundo feixe de fiação fornece fibras que são depositadas sobre a primeira teia com uma concentração de solvente de cerca de 30 a cerca de 70% em peso para fabricar uma segunda teia, em que a diferença da concentração de solvente entre as teias é de pelo menos cerca de 10% em peso.
Uma forma de fabricar teias com diferentes concentrações de solvente na deposição é o controle do fluxo de líquido através de toda a solução de polímero que sai do feixe de fiação. A primeira teia pode ser preparada por meio de fiação da fibra de um feixe de fiação que possui um rendimento de fluxo de líquido por bocal de cerca de 0,5 a cerca de 2,0 cc/orifício/minuto. A segunda teia pode ser preparada por meio de fiação da fibra de um feixe de fiação que possui um rendimento de fluxo de líquido por bocal de cerca de 2,0 a cerca de 4,0 cc/orifício/minuto. A diferença de rendimento entre os dois fluxos de líquido é de pelo menos cerca de 1 cc/orifício/minuto.
Uma outra forma de fabricar teias com diferentes concentrações de solvente na deposição é o controle das temperaturas de gás de encaminhamento. A primeira teia pode ser preparada por meio de fiação da fibra com um primeiro gás de encaminhamento com uma temperatura de cerca de 50 0C a cerca de 150 0C. A segunda teia pode ser preparada por meio de fiação das fibras com um segundo gás de encaminhamento com uma temperatura de cerca de 25 0C a cerca de 50 °C. A diferença de temperatura entre os gases de encaminhamento é de pelo menos cerca de 25 0C.
Variáveis de processo alternativas que podem ser manipuladas para controlar independentemente a fibra fiada de cada feixe de fiação para atingir o nível desejado de concentração de solvente em deposição incluem a temperatura da célula de fiação e a distância entre o molde e o coletor ou entre
o feixe e a tela de coleta.
Feixes de fiação adicionais podem ser adicionados ao processo para depositar teias adicionais entre as primeira e segunda teias, sobre a segunda teia ou uma combinação de ambas. O processo compreende ainda a remoção do solvente das teias recolhidas até um teor de solvente desejado, dependendo do uso final.
Uma combinação de polímero e solvente preferida é poliamida dissolvida em ácido fórmico para preparar uma folha com múltiplas camadas de poliamida.
Método de Teste Teor de solvente em uma teia é medido por meio de pesagem da teia produzida, secagem da teia e nova pesagem da teia, sendo calculado pela fórmula:
1 o % solvente = (peso de teia com solvente - peso de teia sem solvente) χ 100%
(peso de teia com solvente) Exemplos
A presente invenção será descrita a seguir com mais detalhes nos exemplos abaixo.
As teias utilizadas para fabricar uma folha com múltiplas camadas
de acordo com a presente invenção podem ser produzidas por meio do processo de eletrossopro descrito na Patente Internacional n° WO 2003/080905, correspondente ao Pedido de Patente Norte-Americano n° 10/477.882, integralmente incorporado ao presente como referência.
Exemplo Comparativo a
É preparada uma teia a partir de uma solução de polímero que possui concentração de 24% em peso de polímero nylon 6,6, Zytel® FE3218 (disponível por meio da Ε. I. Du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware) dissolvido em solvente ácido fórmico a 99% de pureza (disponível
por meio da Kemira Oyj, Helsinque, Finlândia). A solução de polímero é eletrofiada à temperatura ambiente utilizando ar de sopro sob uma temperatura de cerca de 50 0C e diferença de potencial entre o feixe de fiação e o coletor de 50 kV. Um feixe de fiação contém um rendimento de solução de polímero de cerca de 4,0 cc/orifício/minuto que produz fibras que são recolhidas sobre uma tela para formar uma teia com teor de cerca de 60% de ácido fórmico. A teia adere-se à tela de coleta, causando danos à teia ao ser removida.
Exemplo Comparativo B Uma outra teia é preparada de forma similar ao Exemplo
Comparativo A, exceto pelo fato de que o feixe de fiação possui um rendimento de solução de polímero de cerca de 1,0 cc/orifício/minuto que produz fibras que são recolhidas sobre uma tela para formar uma teia com teor de cerca de 25% de ácido fórmico. A teia não se adere à tela de coleta ao ser removida. A estabilidade de superfície da teia, entretanto, é insuficiente para suspender a
lesão à teia durante a manipulação.
Exemplo 1
Uma folha com múltiplas camadas de acordo com a presente invenção é fabricada combinando-se os Exemplos Comparativos A e B em uma ordem específica. Como no Exemplo Comparativo B, um primeiro feixe de fiação possui um rendimento de solução de polímero de cerca de 1,0 cc/orifício/minuto que produz fibras que são recolhidas sobre uma tela para formar uma primeira teia com teor de ácido fórmico de cerca de 25%. Como no Exemplo Comparativo A, um segundo feixe de fiação possui um rendimento de solução de polímero de cerca de 4,0 cc/orifício/minuto que produz fibras que são recolhidas sobre a primeira teia para formar uma segunda teia com teor de ácido fórmico de cerca de 60%. As duas teias produzem uma folha com múltiplas camadas. A folha é removida da tela sem adesão à tela. Além disso, a adesão adicional da segunda teia ajuda a sustentar a folha com boa estabilidade de superfície, permitindo a manipulação da teia. A folha com múltiplas camadas tem o solvente extraído para remover ácido fórmico
residual.
Claims (6)
1. PROCESSO DE ELETROSSOPRO DE UMA FOLHA COM MÚLTIPLAS CAMADAS, que compreende a fiação de um fluxo de líquido condutor de eletricidade que compreende um polímero dissolvido em um solvente através de pelo menos dois feixes de fiação que compreende um conjunto linear de bocais de fiação na presença de um gás de encaminhamento e um campo elétrico para formar fibras e depositá-las sobre uma tela de coleta, em que: a. um primeiro feixe de fiação fornece fibras que são depositadas sobre a tela de coleta com uma concentração de solvente de cerca de 0 a cerca de 30% em peso que compõem uma primeira teia; e b. um segundo feixe de fiação fornece fibras que são depositadas sobre a primeira teia com uma concentração de solvente de cerca de 30 a cerca de 70% em peso que compõem uma segunda teia, em que a diferença da concentração de solvente entre as teias é de pelo menos 10% em peso.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente: c. um ou mais feixes de fiação adicionais que fornecem fibras que são depositadas entre as primeira e segunda teias, sobre a segunda teia ou uma combinação de ambas e compõem uma ou mais teias adicionais.
3. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende adicionalmente a remoção do solvente das fibras coletadas.
4. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro feixe de fiação contém um rendimento de fluxo líquido por bocal de cerca de 0,5 a cerca de 2,0 cc/orifício/minuto e o segundo feixe de fiação possui um rendimento de fluxo líquido por bocal de cerca de 2,0 a cerca de 4,0 cc/orifício/minuto, em que a diferença de rendimento entre os fluxos líquidos é de pelo menos cerca de 1 cc/orifíco/minuto.
5. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, em que o primeiro feixe de fiação possui um primeiro gás de encaminhamento com uma temperatura de cerca de 50 0C a cerca de 150 0C e o segundo feixe de fiação possui um segundo gás de encaminhamento com uma temperatura de cerca de 25 0C a cerca de 50 0C1 em que a diferença de temperatura entre os gases de encaminhamento é de pelo menos cerca de 25 °C.
6. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, em que o polímero é poliamida e o solvente é ácido fórmico.
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