BRPI0807933A2 - Material fibroso flexível, dispositivo para controle de poluição, e métodos para a produção dos mesmos - Google Patents

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BRPI0807933A2
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Anne N De Rovere
Gary F Howorth
Michael Patrick M Mandanas
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Description

“MATERIAL FIBROSO FLEXÍVEL, DISPOSITIVO PARA CONTROLE DE POLUIÇÃO, E MÉTODOS PARA A PRODUÇÃO DOS MESMOS”
Antecedentes
Dispositivos de controle de poluição são usados em veículos automotores para controlar a poluição atmosférica. Dois tipos desses dispositivos, conversores catalíticos e filtros ou dispositivos de captura de partículas para motores a diesel, estão em amplo uso atualmente. Os conversores catalíticos contém um catalisador que é, tipicamente, aplicado como revestimento sobre uma estrutura monolítica montada dentro do conversor. As estruturas monolíticas são tipicamente de cerâmica, embora já tenham sido usados monolitos de metal. O catalisador oxida o monóxido de carbono e hidrocarbonetos e reduz os óxidos de nitrogênio a gases de escape de automóveis para controlar a poluição atmosférica. Os filtros ou dispositivos de captura de partículas para motores a diesel são geralmente filtros de fluxo de parede, que têm estruturas monolíticas em forma de colméia e são, tipicamente, produzidos a partir de material de cerâmica cristalina porosa.
Tipicamente, do modo como são construídos, cada tipo desses dispositivos tem um invólucro de metal que contém, em seu interior, uma estrutura ou um elemento monolítico que pode ser de metal ou cerâmica, mais comumente cerâmica. O monolito de cerâmica geralmente tem paredes muito finas, de modo a oferecer uma grande quantidade de área superficial, sendo frágil e suscetível a quebras. O mesmo tem, também, um coeficiente de expansão térmica que é geralmente uma ordem de magnitude menor que o do invólucro de metal (geralmente aço inoxidável) no qual está contido. Para evitar a ocorrência de danos ao monolito de cerâmica, advindos de choque e vibração causada pela rodagem em estradas, para compensar a diferença entre expansões térmicas, e para impedir que os gases de escape passem entre o monolito e o invólucro de metal, uma esteira de cerâmica ou materiais laminados intumescentes são frequentemente dispostos entre o monolito de cerâmica e o invólucro de metal. O processo de colocar ou inserir o monolito de cerâmica e o material de montagem no interior do invólucro de metal é também chamado de “enlatamento”, e inclui processos como enrolar uma lâmina de material intumescente ou uma esteira de cerâmica em torno do monolito, e inserir no invólucro o monolito assim envolto.
A esteira de cerâmica e os materiais laminados intumescentes são comumente fabricados através de processos de produção por deposição a úmido (wetlaid) (por exemplo, genericamente de acordo com um processo de fabricação de papel), e processos de produção por deposição a ar (airlaid), que podem, opcionalmente, incluir uma etapa de reforço, como agulhagem, união por agulhamento, hidroentrelaçamento ou impregnação com aglutinante.
Sumário da Invenção
Em um aspecto, a presente invenção apresenta um material fibroso flexível compreendendo: fibras inorgânicas que têm um peso total e que estão ligadas umas às outras por um aglutinante, o qual compreende pelo menos um dentre:
(a) um primeiro polímero orgânico e um floculante, o qual compreende um segundo polímero orgânico com grupos catiônicos, ou (b) um produto de reação entre o primeiro polímero orgânico e o floculante,
sendo que o material fibroso flexível tem um peso total de componente orgânico que é menor que ou igual a 9% do peso total das fibras inorgânicas, e sendo que o material fibroso flexível tem um peso, em base seca, de 400 a 15.000 gramas por metro quadrado.
O material fibroso flexível de acordo com a presente invenção pode ser
operacionalmente adaptado (por exemplo, dimensionado, projetado, etc.) para uso em determinados dispositivos de controle de poluição.
Consequentemente, em outro aspecto, a presente invenção apresenta um dispositivo de controle de poluição que compreende: um invólucro:
um elemento de controle de poluição disposto no interior do dito invólucro; e
um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
14, disposto de modo adjacente a, ou dentro do, invólucro.
Em determinadas modalidades, o material fibroso flexível está disposto entre o elemento de controle de poluição e o invólucro.
Em outro aspecto, a presente invenção apresenta um método para formação de um
material fibroso flexível compreendendo as etapas de:
(a) formar uma pasta fluida mediante a misturação, em solução aquosa, de componentes compreendendo:
fibras inorgânicas que têm um peso total; e
componentes orgânicos que compreendem um primeiro polímero orgânico
emulsificado e um floculante, o qual compreende um segundo polímero orgânico que tem grupos catiônicos;
(b) flocular pelo menos uma porção do primeiro polímero orgânico emulsificado sobre pelo menos uma porção das fibras inorgânicas, para obter-se uma pasta fluida floculada;
(c) remover a água da pasta fluida floculada para obter uma pasta fluida drenada;
(d) proceder a uma secagem adicional da pasta fluida drenada para formar o material fibroso flexível,
sendo que o material fibroso flexível tem um peso total do componente orgânico menor que ou igual a 9% do peso total das fibras inorgânicas.
Em determinadas modalidades, a etapa (c) compreende a formação da pasta fluida
em um material laminar (ou um artigo de formato tridimensional, como um cone de extremidade) produzido por meio de um processo de deposição a úmido, enquanto a etapa (d) compreende a formação do material fibroso flexível a partir do material laminar. A lâmina ou o artigo de formato tridimensional pode ser prensado, revestido, gofrado, texturizado ou modificado por outros meios. A lâmina ou o artigo de formato tridimensional pode ser formado ou laminado sobre outros materiais, ou ter outros materiais formados ou laminados 5 sobre o mesmo. Em determinadas modalidades, o método compreende, ainda, a prensagem da pasta fluida drenada antes da etapa (d). Em determinadas modalidades, as etapas (b) e
(c) são simultâneas. Em determinadas modalidades, os componentes compreendem, ainda, material intumescente não-expandido. Em algumas dessas modalidades, o método compreende, ainda, a expansão do material intumescente não-expandido.
Em ainda outro aspecto, a presente invenção refere-se a um material fibroso
flexível produzido de acordo com o método acima descrito.
Em ainda outro aspecto, a presente invenção apresenta uma pasta fluida compreendendo água que tem, dispersos ou dissolvidos na mesma:
fibras inorgânicas que têm um peso total; e componentes orgânicos compreendendo pelo menos um dentre:
(a) um primeiro polímero orgânico emulsificado e um floculante, o qual compreende um segundo polímero orgânico com grupos catiônicos, ou
(b) um produto de reação entre o primeiro polímero orgânico emulsificado e o floculante,
sendo que a pasta fluida tem um peso total do componente orgânico que é menor que ou igual a 9% do peso total das fibras inorgânicas.
As modalidades a seguir podem ser aplicadas por si sós ou em qualquer combinação a todos os aspectos da presente invenção e a modalidades específicas demonstradas acima.
Em determinadas modalidades, o material fibroso flexível compreende, com base no peso, em seco, de 91 a 99,5%, em peso, das fibras inorgânicas, e tem um peso total do componente orgânico que corresponde a de 0,5 a 9%, em peso, das fibras inorgânicas.
Em determinadas modalidades, o material fibroso flexível compreende, ainda, um material intumescente não-expandido. Em algumas dessas modalidades, o material fibroso flexível compreende, com base no peso, em seco: de 40 a 99,5%, em peso, das fibras 30 inorgânicas, e de mais de 0 até 60%, em peso, de material intumescente, sendo que o material fibroso flexível tem um peso total do componente orgânico que corresponde a de 0,5 a 9%, em peso, das fibras inorgânicas. Em algumas dessas modalidades, o material intumescente compreende vermiculita, grafite ou uma combinação dos mesmos.
Em determinadas modalidades, o primeiro polímero orgânico tem grupos aniônicos. Em determinadas modalidades, o primeiro polímero orgânico é isento de grupos aniônicos. Em determinadas modalidades, o primeiro polímero orgânico é selecionado do grupo consistindo em polímeros acrílicos e polímeros de vinila. Em determinadas modalidades, o primeiro polímero orgânico compreende um copolímero de monômeros compreendendo etileno e acetato de vinila. Em determinadas modalidades, o floculante compreende, ainda, um cátion de metal (por exemplo, um cátion de alumínio). Em determinadas modalidades, as fibras inorgânicas compreendem fibras de vidro. Em determinadas modalidades, as fibras 5 inorgânicas compreendem fibras cerâmicas. Em determinadas modalidades, o material fibroso flexível compreende, com base no peso, em seco, menos que 50%, em peso, de partículas grosseiras. Em determinadas modalidades, o floculante é selecionado do grupo consistindo em floculante 1 a floculante 30, e combinações dos mesmos.
Vantajosamente, os materiais fibrosos flexíveis preparados de acordo com as instruções da presente invenção têm razões entre o peso total do componente orgânico e o peso da fibra inorgânica que estão significativamente abaixo daquelas praticadas na técnica de deposição a úmido correspondente, alcançando mesmo assim, em muitos casos, propriedades mecânicas comparáveis, como resistência à tração e flexibilidade. Consequentemente, se são usados em dispositivos de controle de poluição, os mesmos apresentam um baixo grau de queima de aglutinante durante o uso inicial (com os concomitantes baixos níveis de odor e de poluição ambiental). Além disso, em aplicações com temperatura relativamente baixa (por exemplo, filtros de partículas para motores a diesel), as reduções no teor total de componente orgânico tipicamente resultam em aumento no desempenho, já que as alterações (por exemplo, enrijecimento ou redução de resiliência) no aglutinante que ocorrem durante o uso são, tipicamente, prejudiciais às propriedades físicas desse material fibroso flexível.
O material fibroso flexível de acordo com a presente invenção pode ser fabricado por meio de técnicas de processo de deposição a úmido, de modo que tenha propriedades mecânicas adequadas ao uso em dispositivos de controle de poluição, ao mesmo tempo em que apresente um teor de aglutinante comparável a ou, mais tipicamente, substancialmente mais baixo que, os teores praticados na técnica de processo de deposição a úmido.
Para uso na presente invenção:
o termo “substancialmente seca” significa seca ao toque;
os termos “emulsão” e “emulsificado” incluem emulsões de polímero e látex de polímero;
o termo “flexível” significa capaz de ser curvado ou fletido sem sofrer nada mais que
danos superficiais ou sem conseqüências; e
o termo “fibras inorgânicas” inclui tanto fibras inorgânicas como as partículas grosseiras a elas associadas, exceto onde especificado em contrário;
o termo “orgânico” significa tendo pelo menos um ligação carbono-hidrogênio;
o termo “peso combinado do componente orgânico” refere-se ao peso total
combinado de todos os componentes orgânicos.
Neste pedido, todos os intervalos numéricos no relatório descritivo e nas reivindicações destinam-se a serem considerados como incluindo seus pontos finais, exceto onde indicado em contrário. Adicionalmente, exceto onde especificado em contrário, todas as partes, porcentagens e razões presentes no relatório descritivo e nas reivindicações são com base no peso.
Breve Descrição do Desenho A FIGURA 1 mostra uma vista em seção transversal de um dispositivo de controle
de poluição, de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção.
Embora a invenção seja adaptável a várias modificações e formas alternativas, especificidades da mesma foram mostradas a título de exemplo no desenho, e serão descritas em detalhe. Deve-se compreender, no entanto, que a intenção não é limitar a invenção às modalidades específicas descritas. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modificações, equivalentes e alternativas que caiam dentro do espírito e escopo da invenção.
Descrição Detalhada
A FIGURA 1 mostra um exemplo de dispositivo de controle de poluição. Agora com referência à FIGURA 1, o dispositivo de controle de poluição 10 inclui o invólucro 12 e tem 15 uma entrada 14 e uma saída 16 genericamente cônicas (ou seja, comumente denominadas cones de extremidade). O invólucro 12, que é comumente denominado de carcaça ou envoltório, é geralmente produzido a partir de metal (por exemplo, aço inoxidável). Disposto no interior do invólucro 12, encontra-se uma estrutura monolítica 18 produzida a partir de um material cerâmico ou metálico, e que pode incluir um catalisador. Um material isolante 22 20 circunda a estrutura monolítica 18. A estrutura monolítica 18 pode ser, por exemplo, um elemento de conversor catalítico ou um elemento filtrante de partículas para motores a diesel. Um material fibroso flexível de acordo com a presente invenção pode ser usado como material isolante 22.
As regiões de entrada 14 e saída 16 do invólucro de metal incluem um invólucro interno do cone de extremidade 28 e um invólucro externo do cone de extremidade 26. O material isolante 30 fica posicionado entre o invólucro interno do cone de extremidade 28 e o invólucro externo do cone de extremidade 26. Um material fibroso flexível de acordo com a presente invenção pode ser usado como material isolante 30.
Muitos dispositivos de controle de poluição são bem conhecidos na técnica e incluem, por exemplo, conversores catalíticos, subconjuntos de cone de extremidade, e dispositivos de captura e filtros de partículas para motores a diesel. Outros detalhes em relação a esses dispositivos podem ser encontrados, por exemplo, na patente US n° 5.882.608 (Sanocki et al.) e na publicação de patente US n° 2006/0154040 A1 (Merry).
O material fibroso flexível de acordo com a presente invenção pode ser disposto entre o monolito e o invólucro de maneira similar tanto para um conversor catalítico como para um filtro de partículas para motores a diesel. Isso pode ser feito, por exemplo, enrolando-se o monolito com o material fibroso flexível e inserindo-se no invólucro o monolito assim envolto, ou enrolando-se o invólucro interno do cone de extremidade com o material fibroso flexível e, então, soldando-se o invólucro externo do cone de extremidade ao invólucro interno do cone de extremidade.
Os materiais fibrosos flexíveis de acordo com a presente invenção podem ter 5 qualquer dimensão e/ou espessura. Entretanto, para uso em dispositivos de controle de poluição, a espessura do material fibroso flexível de acordo com o Procedimento geral para medição de calibre (mais adiante neste documento) situa-se, tipicamente, na faixa de 0,3 cm (0,1 polegada), 0,38 cm (0,15 polegada) ou 0,5 cm (0,2 polegada) até 0,8 cm (0,3 polegada), 1,3 cm (0,5 polegada), 0,7 cm (1,8 polegada) ou 2,5 cm (1 polegada), ou mais.
Para uso em dispositivos de controle de poluição, o material fibroso flexível de
acordo com a presente invenção tem, tipicamente, um peso, em base seca, de 400, 700, 1.000, 1.500 ou 2.000 gramas por metro quadrado (g/m2) até 5.000, 10.000 ou 15.000 g/m2. Por exemplo, materiais fibrosos flexíveis não-intumescentes tipicamente têm um peso, em base seca, de 400 a 2.500 g/m2, mais tipicamente de 1.000 a 1.500 g/m2. Os 15 materiais fibrosos flexíveis intumescentes tipicamente apresentam um peso, em base seca, de 1.200 a 15.000 g/m2, mais tipicamente de 2.400 a 8.000 g/m2.
As fibras inorgânicas úteis incluem, por exemplo, fibra de vidro, fibras cerâmicas, fibras inorgânicas à base de não-óxido, como fibras de grafite ou fibras de boro, e misturas dos mesmos.
As fibras cerâmicas úteis incluem, por exemplo, fibras de aluminoborossilicato,
fibras de aluminossilícato, fibras de alumina, versões das mesmas tratadas por calor, e misturas das mesmas. Exemplos de fibras de aluminoborossilicato adequadas incluem aquelas comercialmente disponíveis sob as designações comerciais “NEXTEL 312 CERAMIC FIBERS”, “NEXTEL 440 CERAMIC FIBERS”, e “NEXTEL 550 CERAMIC 25 FIBERS” junto à 3M Company1 St. Paul, Minnesota, EUA. Exemplos de fibras de aluminossilícato adequadas incluem aquelas disponíveis sob as designações comerciais “FIBERFRAX” 7000M, disponível junto à Unifrax Corp., Niagara Falls, New York, EUA, “CERAFIBER” disponível junto à Thermal Ceramics, Augusta, Geórgia; e “SNSC Type 1260 D1” disponível junto à Nippon Steel Chemical Company, Tóquio, Japão. Exemplos de fibras 30 de alumina adequadas comercialmente disponíveis incluem fibras de alumina policristalina disponível junto à Saffil, Widnes, Inglaterra, sob a designação comercial “SAFFIL”.
Exemplos de outras fibras inorgânicas adequadas incluem: fibras de quartzo, fibras amorfas e cristalinas com alto teor de sílica, fibras de alumina e fibras com alto teor de alumina, fibras amorfas e cristalinas de alumina-sílica, fibras à base de óxido e de não-óxido, 35 fibras metálicas, fibras formadas por sopro, fiação e estiramento a partir de uma massa fundida, fibras formadas por sol-gel, fibras formadas a partir de precursores orgânicos, fibras de vidro, fibras de vidro Iixiviado e outras fibras de uma composição substancialmente inorgânica. As fibras inorgânicas adequadas podem, também, compreender um revestimento de superfície ou uma engomagem à base de material orgânico e inorgânico. As fibras inorgânicas adequadas podem, obviamente, ser usadas por si sós ou em combinação com outras fibras inorgânicas adequadas.
Em termos gerais, as fibras inorgânicas contendo uma quantidade substancial de
partículas grosseiras são menos dispendiosas que as fibras inorgânicas isentas de partículas grosseiras ou parcialmente limpas. Entretanto, fibras inorgânicas isentas de partículas grosseiras geralmente resultam em artigos mais resilientes (por exemplo, mantas, lâminas, esteiras), os quais mantêm melhor as forças de fixação sob todas as 10 temperaturas, inclusive em um retorno à temperatura ambiente. Consequentemente, o material fibroso flexível de acordo com a presente invenção pode conter menos que 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, ou mesmo menos que 40%, em peso, ou menos, de partículas grosseiras, com base no peso a seco total do material fibroso flexível.
Os primeiros polímeros orgânicos úteis incluem, por exemplo, aqueles polímeros 15 acrílicos, polímeros de vinila (por exemplo, copolímeros de monômeros compreendendo etileno e acetato de vinila), poliuretanos e polímeros de silicone tendo grupos aniônicos (por exemplo, grupos terminais e/ou grupos de cadeia lateral pendente), tipicamente muitos destes, embora isso não seja um requisito. Opcionalmente, um ou mais polímeros orgânicos adicionais podem ser usados em combinação com o primeiro polímero orgânico. 20 O primeiro polímero orgânico é, tipicamente, usado sob a forma de uma emulsão aquosa e anionicamente estabilizada de polímero (por exemplo, um látex), embora polímeros à base de solvente ou polímeros 100% sólidos possam ser úteis em alguns casos.
Tipicamente, o primeiro polímero orgânico tem uma temperatura de transição vítrea menor que 30 graus Celsius (0C), 0°C, -10°C, -20°C, -30°C, ou mesmo menos que -40°C, mas isso não é um requisito. Adicionalmente, o primeiro polímero orgânico pode compreender um elastômero.
As emulsões aquosas de polímeros úteis (inclusive emulsões de látex) incluem, por exemplo, emulsões de polímero acrílico, emulsões de poliuretano, emulsões de polímero de silicone, emulsões de polímero epóxi, emulsões de borracha de butila, emulsões de 30 polímero vinílico, emulsões de polímero de acetato de vinila e combinações dos mesmos, que são adequados para conferir resistência e flexibilidade ao material fibroso flexível. Exemplos de emulsões aquosas de polímeros úteis e comercialmente disponíveis incluem, por exemplo, aquelas disponíveis sob as designações comerciais “RHOPLEX HA-8” (uma emulsão aquosa de copolímeros acrílicos com 44,5%, em peso, de sólidos) comercializada 35 pela Rohm and Haas, Philadelphia, Pensilvania, EUA, e “AIRFLEX 600BP” (um copolímero de etileno-acetato de vinila com 55% de sólidos) comercializado pela Air Products, Allentown, Pensilvania, EUA, e combinações dos mesmos. Os floculantes úteis incluem polímeros orgânicos que tem grupos catiônicos. Tipicamente, os polímeros orgânicos são dilatáveis em água ou solúveis em água, porém isso não é um requisito. Por exemplo, o polímero pode ser meramente dispersível em água. Exemplos de floculantes adequados incluem soluções (tipicamente aquosas) ou dispersões 5 de poli(cloreto de dialil dimetil amônio) (deste ponto em diante do presente documento, PDADMAC) e copolímeros de dimetilamina e epicloridrina. Opcionalmente, o floculante pode compreender, ainda, um cátion de metal (por exemplo, alumínio) que pode estar presente sob uma forma dissociada, complexa (por exemplo, um hidrato, cloreto ou cloridrato), ou polimérica (por exemplo, como um poli(óxido metálico) ou oxicloreto).
Exemplos de floculantes adequados comercialmente disponíveis incluem tratamentos
de água disponíveis junto à Garratt Callahan, de Burlington, Califórnia, EUA, sob as designações comerciais “FORMULA 7644” (solução aquosa de PDADMAC), “FORMULA 7643”, “FORMULA 7642”, “FORMULA AH - 423”, “FORMULA 7602”, “FORMULA 7603”, “FORMULA 7552”, “FORMULA 7622”, “FORMULA 7655” ou “FORMULA 7568”, disponíveis junto à MidSouth Chemical, de Ringold, Louisana, EUA, sob a designação comercial “MP 9307” (acreditase que seja uma solução aquosa de um copolímero de dimetilamina e epicloridrina), disponíveis junto à Ciba Specialty Chemicals, de Tarrytown, New York, EUA, sob as designações comerciais “ZETAG 7125” (solução aquosa de PDADMAC), “ZETAG 7127” (solução aquosa de PDADMAC), e disponíveis junto à Hawkins, de St. Paul, Minnesota, EUA, sob as designações comerciais “ARCTICFLOC AF12104” (solução aquosa de PDADMAC), “AQUA HAWK 2987” (solução aquosa de hidroxicloreto de polialumínio e um polímero orgânico catiônico), “AQUA HAWK 101” (solução aquosa de hidroxicloreto de polialumínio e uma poli(amina quaternária)), “AQUA HAWK 427” (solução aquosa de hidroxicloreto de polialumínio e uma poli(amina quaternária)), e “AQUA HAWK 2757” (solução aquosa de poli-inorgânico à base de alumínio e um polímero orgânico catiônico), e combinações dos mesmos.
Deve-se reconhecer que as poliaminas existem no meio aquoso em equilíbrio com formas protonadas (ou seja, catiônicas e policatiônicas).
Em geral, o floculante é usado em uma quantidade eficaz para causar a floculação do primeiro polímero orgânico emulsificado, embora outras quantidades também possam ser usadas. Por exemplo, o floculante (com base nos sólidos) pode estar presente em uma quantidade de pelo menos 1, 5, 10, 15, 20, ou mesmo pelo menos 100%, em peso, do primeiro polímero orgânico.
O aglutinante pode incluir pelo menos um plastificante. Os plastificantes tendem a amolecer uma matriz de polímero e, desse modo, contribuir para a flexibilidade e a moldabilidade do material fibroso flexível. O aglutinante pode, também, incluir um ou mais acentuadores de pegajosidade ou resinas acentuadoras de pegajosidade, por exemplo, para ajudar a manter unido o material fibroso flexível. Um exemplo de um acentuador de pegajosidade adequado está disponível comercialmente junto à Eka Nobel, Inc. (Toronto, Canadá) sob a denominação comercial “SNOWTACK 81OA”.
Opcionalmente, o material fibroso flexível de acordo com a presente invenção pode tipicamente compreender um ou mais materiais intumescentes (os quais podem ser não5 expandidos, parcialmente expandidos, ou uma mistura dos mesmos), dependendo da finalidade desejada. Por exemplo, para uso a temperaturas acima de cerca de 500°C, materiais de vermiculita não-expandida são adequados desde que comecem a se expandir em uma faixa de temperaturas de cerca de 300°C a cerca de 340°C. Isso pode ser útil para preencher a expansão do vão entre um invólucro de metal em expansão e um monolito, dentro de um 10 conversor catalítico. Para uso a temperaturas abaixo de cerca de 500°C, como em monolitos ou filtros de partículas para motores a diesel, pode ser desejado o uso de grafite expansível ou uma mistura de grafite expansível e materiais de vermiculita não-expandida, já que a grafite expansível começa a se expandir ou intumescer a cerca de 210°C. As vermiculitas tratadas também são úteis e, tipicamente, se expandem a uma temperatura de cerca de 290°C.
Exemplos de materiais intumescentes úteis incluem flocos ou minério de vermiculita
não-expandida, flocos ou minério de vermiculita não-expandida tratada, minério de vermiculita parcialmente desidratado, grafite expansível, misturas de grafite expansível com minério de vermiculita não-expandida tratada ou não-tratada, hidrobiotita, fluormica tetrasilícica sintética dilatável em água, descrita na patente US n° 3.001.571 (Hatch), grânulos de silicato de metal 20 alcalino conforme descrito na patente US n° 4.521.333 (Graham et al.), silicato de sódio expansível processado (por exemplo, silicato de sódio insolúvel comercialmente disponível sob a designação comercial “EXPANTROL” junto à 3M Company), e misturas dos mesmos. Um exemplo de material de grafite expansível comercialmente disponível é aquele disponível sob a designação comercial “GRAFOIL Grade 338- 50” na forma de flocos de grafite 25 expansível, disponível junto à UCAR Carbon Co., Cleveland, Ohio, EUA. Os flocos ou o minério de vermiculita não-expandida tratada incluem vermiculita não-expandida tratada por meio de processos como a realização de troca iônica com sais de troca iônica, como dihidrogênio fosfato de amônio, nitrato de amônio, cloreto de amônio, cloreto de potássio ou outros compostos adequados, conforme é conhecido na técnica.
Tipicamente, o material fibroso flexível de acordo com a presente invenção
compreende, com base no peso, em seco, de 30 a 99,5%, em peso, das fibras inorgânicas (por exemplo, de 40 a 98,5%, de 50 a 97%, ou de 60 a 97%, em peso), de 0,5 a 9%, em peso, do aglutinante (por exemplo, de 0,5, 1,0, ou 1,5% até 3, 4, 5, 6, 7 ou 8%, em peso) e, opcionalmente, até 60%, em peso, de material intumescente, embora também possam 35 ser usadas composições que não se enquadrem nessa faixa. Em algumas modalidades em que o material intumescente não está incluído, com base no peso, em seco, a porcentagem de fibras inorgânicas é, tipicamente, de pelo menos 85% (por exemplo, pelo menos 90, 91, 92, 93, 94, 95%, em peso, ou mais), embora também possam ser usadas porcentagens em peso mais baixas.
O material fibroso flexível da invenção pode, opcionalmente, conter um ou mais cargas inorgânicas, aglutinantes inorgânicos, fibras orgânicas e misturas dos mesmos.
Exemplos de cargas incluem vermiculita deslaminada, microesferas de vidro ocas,
perlita, triidrato de alumina, hexaidrato fosfato de magnésio, carbonato de cálcio e misturas dos mesmos. As cargas podem estar presentes no material fibroso flexível em teores de até 10%, desejavelmente até 25% e, mais desejavelmente, até 50%, em peso a seco, do material fibroso flexível.
Exemplos de aglutinantes inorgânicos incluem partículas micáceas, argila caulim,
argila bentonita e outros minerais semelhantes a argila. Os aglutinantes inorgânicos podem estar presentes no material fibroso flexível em teores de até 5%, desejavelmente até 25% e, mais desejavelmente, até 50%, em peso a seco, do material fibroso flexível.
Opcionalmente, as fibras orgânicas (por exemplo, fibras têxteis ou fibras 15 fibriladas) podem ser incluídos no material fibroso flexível da presente invenção, por exemplo para conferir resistência a úmido durante o processamento e resistência a seco e resiliência aos materiais de montagem de esteira e lâmina, antes do enlatamento. Entretanto, em geral é desejável minimizar o teor dessas fibras, já que as mesmas contribuem para a ocorrência de subprodutos de queima desagradáveis.
Outros aditivos ou auxiliares de processamento que podem estar incluídos no
material fibroso flexível de acordo com a presente invenção incluem agentes desespumantes, tensoativos, dispersantes, agentes umectantes, sais para auxiliar a precipitação, fungicidas e bactericidas.
O material fibroso flexível de acordo com a presente invenção é, tipicamente, 25 formulado para ter propriedades físicas adequadas ao uso em dispositivos de controle de poluição, embora possa ser formulado com diferentes propriedades físicas, caso se deseje. Por exemplo, o material fibroso flexível pode ter suficiente flexibilidade para passar no TESTE DE FLEXIBILIDADE (mais adiante neste documento) com o uso de um mandril que tem um diâmetro de 15,24 cm (6 polegadas), 12,70 cm (5 polegadas), 10,16 cm 30 (4 polegadas), 7,62 cm (3 polegadas), 5,08 cm (2 polegadas), 2,54 cm (1 polegada),
1,91 cm (% polegada), ou mesmo 1,27 cm Q4 polegada).
Além disso, o material fibroso flexível pode ter uma resistência à tração de acordo com o TESTE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (mais adiante neste documento) de pelo menos 50 kPa (7,3 libras por polegada quadrada (psi)), 75 kPa (10,7 psi), 100 kPa (14,5 psi).
O material fibroso flexível de acordo com a presente invenção pode ser formado por
meio de qualquer técnica adequada inclusive, por exemplo, métodos de produção por deposição a ar (airlaid) e por deposição a úmido (wetlaid). Em um exemplo de método útil, uma pasta fluida das fibras inorgânicas e do primeiro polímero orgânico em água (por exemplo, tipicamente mais que 95%, em peso, de água), é preparada e combinada com o floculante. Os ingredientes opcionais (por exemplo, agente desespumante, material intumescente ou carga) são, então, adicionados 5 (caso sejam usados) e a pasta fluida é, então, usada para formar o material fibroso flexível mediante técnicas tradicionais de fabricação de papel não-tecido por deposição a úmido. Em suma, este processo inclui a misturação dos componentes e o derramamento da pasta fluida sobre uma tela metálica ou peneira para remover a maior parte da água. A lâmina assim formada é, então, seca para formar o material fibroso flexível. O material fibroso 10 flexível pode, então, ser convertido nas formas desejadas, como lâminas e esteiras. O processo pode ser realizado de maneira gradual, por lote, e/ou contínua.
Durante a produção da pasta fluida, os materiais com densidade mais alta, como o material intumescente opcional e as cargas de densidade mais alta (se forem usadas) pode ser adicionados à pasta fluida em um tanque misturador de menor volume, a uma 15 taxa constante, imediatamente antes da etapa de deposição. As pastas fluidas contendo cargas e materiais intumescentes são agitadas suficientemente para impedir que essas partículas se separem por decantação no tanque de misturação, antes do derramamento da pasta fluida sobre a rede. Essas pastas fluidas precisam, tipicamente, ser parcialmente drenadas quase que imediatamente após serem depositadas sobre a rede, de modo a 20 impedir uma indesejável decantação das partículas de densidade mais alta. É desejável a remoção de água por vácuo das pastas fluidas. Os métodos de secagem úteis incluem prensagem a úmido das pastas fluidas drenadas, por meio de cilindros de compactação ou de pressão seguidos da passagem do material através de cilindros aquecidos e secagem por ar quente forçado, conforme é conhecido na técnica.
Os materiais fibrosos flexíveis de acordo com a presente invenção podem, ainda,
incluir materiais para proteção das bordas. Exemplos de materiais adequados incluem uma tela de arame em aço inoxidável enrolada em torno das bordas, conforme descrito na patente US n° 5.008.086 (Merry), e material de fibra cerâmica ou fio metálico trançados ou em forma de cordão, conforme descrito na patente US n° 4.156.533 (Close et al.). Os 30 protetores de borda podem, também, ser formados a partir de composições com partículas de vidro conforme descrito, por exemplo, em EP 639 701 A1 (Howorth et al.), EP 639 702 A1 (Howorth et al.) e EP 639 700 A1 (Stroom et al.).
Os objetivos e vantagens desta invenção são ilustrados, ainda, nos exemplos nãoIimitadores a seguir e seus materiais e quantidades particulares, representados nesses exemplos, além de outras condições e detalhes, não devem ser interpretados de modo a limitar a invenção de forma indevida.
Exemplos Procedimento geral para medição de calibre
Um micrômetro digital é calibrado para registrar 0 cm (zero polegadas) quando colocado sobre um peso morto cilíndrico que é colocado sobre uma placa de base em metal liso. O peso morto cilíndrico tem um diâmetro de base de 6,35 cm (2,5 polegadas) e 5 tem suficiente peso para aplicar uma pressão de 4,9 kPa (0,712 psi). O peso morto cilíndrico é, então, colocado sobre a amostra (por exemplo, uma lâmina) que está sendo medida, e o calibre da amostra é determinado mediante a colocação do micrômetro digital calibrado sobre o peso morto.
Teste de resistência à tracão Uma amostra a ser testada é recortada em tiras com 2,5 cm (uma polegada) de
largura por 18 cm (sete polegadas) de comprimento, depois de o calibre ser medido de acordo com o PROCEDIMENTO PARA MEDIÇÃO DE CALIBRE (acima). As extremidades de uma tira são presas por garras pneumáticas quadradas de 2,54 cm (uma polegada) em um armação de carga adequada, capaz de registrar o pico de carga de tração no ponto de 15 ruptura das amostras, de modo que haja 15 cm (seis polegadas) de tira entre as extremidades das garras. A tira é, então, puxada a uma velocidade de 2,54 cm (1 polegada) por minuto, sendo registrada a carga máxima suportada pela amostra antes da ruptura. A resistência à tração é definida como a carga máxima dividida pela área da seção transversal calculada mutiplicando-se a largura da amostra dividida pelo calibre.
Teste de flexibilidade
Verificar se a amostra a ser testada já não está rachada, curvando-a ligeiramente em ambos os lados e inspecionando visualmente. As amostras rachadas não podem ser usadas. Recortar tiras com 2,54 cm (1 polegada) de largura da amostra a ser testada, com um comprimento mínimo de 10 cm (4 polegadas), usando uma régua matriz em aço inoxidável. 25 Delicadamente, enrolar uma face da tira a 180 graus (metade do caminho) em torno de um mandril cilíndrico com 15,24 cm (6 polegadas) de diâmetro (pelo menos 5,1 cm (2 polegadas) de comprimento) usando a força mínima necessária para garantir que a tira esteja em tomo do mandril, segurando-a durante pelo menos 30 segundos. Inspecionar visualmente a tira para ver se há separação de fibras ou formação de rachaduras. Repetir, usando mandris com 30 diâmetro progressivamente menor, de 12,70 cm, 10,16 cm, 7,62 cm, 5,08 cm, 2,54 cm,
1,91 cm e 1,27 cm (5 polegadas, 4 polegadas, 3 polegadas, 2 polegadas, 1 polegada,
0,75 polegada e 0,5 polegada), até que se observe separação de fibras ou formação de rachaduras. Continuar até que se observe formação de rachaduras. Uma amostra passa no Teste de flexibilidade se não for observada visualmente a separação de fibras ou a formação de rachaduras para além de um grau sem conseqüências ou superficial.
Procedimento geral para a preparação da lâmina fibrosa
Água da rede pública (3 litros, a 18°C) e 60 gramas (g) de fibras inorgânicas (disponíveis sob a designação comercial “HA BULK FIBER” junto à Thermal Ceramics de Augusta, Geórgia, EUA, e limpas para chegar a um teor de partículas grosseiras menor que 50%, em peso) são adicionados a um misturador. O misturador é colocado para funcionar em baixa velocidade durante cinco segundos. A pasta fluida resultante é enxaguada em um 5 recipiente de misturação equipado com um misturador de pás usando-se um litro de água da rede pública (18°C). A pasta fluida é diluída com um litro adicional de água da rede pública (18°C). A pasta fluida diluída é misturada em velocidade média para manter os sólidos em suspensão. São adicionados o agente desespumante (disponível sob a designação comercial “FOAMASTER 111” (0,3 g) junto à Henkel, de Edison, New Jersey, EUA) e o látex 10 terpolímero de acetato de etileno-vinila (disponível sob a designação comercial “AIRFLEX 600BP” (6,0 g, 55%, em peso, de sólidos) junto à Air Products). O floculante é adicionado por gotejamento nas quantidades conforme indicadas na Tabela 2. A vermiculita nãoexpandida (43 g) com um tamanho de partícula entre 20 e 50 MESH é, então, adicionada. A velocidade do misturador é aumentada, e a misturação prossegue durante 1 a 5 minutos. O 15 misturador de pás é removido, e a pasta fluida é vertida em um formador de lâminas com 20 cm por 20 cm (8 polegadas por 8 polegadas) e drenada. A superfície da lâmina drenada é passada por um pino rolante para remover o excesso de água. Então, a lâmina é prensada entre papéis mata-borrão a uma pressão de superfície de 90 a 97 kPa (13 a 14 psi) durante cinco minutos. A lâmina é, então, seca a 150°C em um forno com circulação forçada de ar 20 durante 10 a 15 minutos, sendo deixada equilibrar de um dia para outro enquanto exposta à atmosfera ambiente, antes da realização dos testes.
Materiais usados nos exemplos
A Tabela 1 (abaixo) apresenta uma lista dos floculantes usados nos Exemplos.
Tabela 1
FLOCULANTE DESCRIÇÃO 1 polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “ARCTICFLOC 12100” junto à Orca Water Technologies, Ventura, Califórnia, EUA 2 polímero catiônico em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7644” junto à Garratt Callahan Co., Burlingame, Califórnia, EUA 3 polímero catiônico em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7602” junto à Garratt Callahan Co. 4 polieletrólito catiônico líquido com peso molecular médioalto, disponível sob a designação comercial “ARCTICFLOC 12104” junto à OrcaWaterTechnoIogies 5 polímero catiônico em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7603” junto à Garratt Callahan Co. 6 mistura contendo hidroxicloreto de polialumínio e um polímero orgânico catiônico, disponível sob a designação comercial “AQUA HAWK 2987” junto à Hawkins, Inc., Minneapolis, Minnesota, EUA 7 polímero catiônico solúvel em água, em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7552” junto à Garratt Callahan Co. 8 polímero catiônico em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7622” junto à Garratt Callahan Co. 9 mistura de cerca de 7% poliamina e cerca de 33% cloreto de alumínio em água, disponível sob a designação comercial “MP 9307C” junto à Mid South Chemical polímero catiônico em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7643” junto à Garratt Callahan Co. 11 solução de 25 a 50% de um homopolímero catiônico (2- propen-1-amínio,N,N-dimetil-N-2-propenil-, cloreto, homopolímero (9CI)), disponível sob a designação comercial “ZETAG 7127” junto à Ciba Specialty Chemicals, Tarrytown, New York, EUA 12 polímero catiônico em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7655” junto à Garratt Callahan Co. 13 solução de 38,5 a 40% de polieletrólito catiônico orgânico (2-propen-1-amínio,N,N-dimetil-N-2-propenil-, cloreto, homopolímero (9CI)), disponível sob a designação comercial “ZETAG 7125” junto à Ciba Specialty Chemicals 14 mistura de cloreto de polialumínio, poliaminas e polímero catiônico, disponível sob a designação comercial “FORMULA AH-710” junto à Garratt Callahan Co. mistura de 28 a 30% de hidroxicloreto de polialumínio e 11 a 14% de amina poliquaternária, disponível sob a designação comercial “AQUA HAWK 101” junto à Hawkins, Inc. 16 mistura de 38 a 40% de hidroxicloreto de polialumínio e 2 a 3% de amina poliquaternária, disponível sob a designação comercial “AQUA HAWK 427” junto à Hawkins, Inc. 17 mistura de poli-inorgânico à base de alumínio e polímero catiônico, disponível sob a designação comercial “AQUA HAWK 2757” junto à Hawkins, Inc. 18 polímero catiônico em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7568” junto à Garratt Callahan Co. 19 polímero catiônico em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7642” junto à Garratt Callahan Co. mistura de cloridrato de alumínio e polímero catiônico, disponível sob a designação comercial “FORMULA AH423” junto à Garratt Callahan Co. 21 polímero catiônico em solução, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7633” junto à Garratt Callahan Co. 22 polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7564” junto à Garratt Callahan Co. 23 polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7542” junto à Garratt Callahan Co. 24 polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7536” junto à Garratt Callahan Co. polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7520” junto à Garratt Callahan Co. 26 polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7516” junto à Garratt Callahan Co. 27 polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7547” junto à Garratt Callahan Co. 28 polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7502” junto à Garratt Callahan Co. 29 polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7506” junto à Garratt Callahan Co. polímero catiônico solúvel em água, em emulsão, disponível sob a designação comercial “FORMULA 7577” junto à Garratt Callahan Co. Exemplos de 1 a 31. e exemplo comparativo A
As lâminas de material fibroso foram preparadas de acordo com o Procedimento geral para preparação de lâmina fibrosa (acima), usando os floculantes indicados na Tabela 2. Os resultados de teste das lâminas fibrosas também são apresentadas na Tabela 2 (abaixo).
Tabela 2
EXEMPLO FLOCULANTE MEDIÇÃO DE TESTE DE TESTE DE quantidade em CALIBRE, RESISTÊNCIA À FORMAÇÃO DE gramas cm (polegadas) TRAÇÃO, RACHADURAS (média de gramas por (mandril de menor 5 medições) centímetro quadrado diâmetro passado (libras por polegada em cm quadrada) (polegadas)) Exemplo Nenhum 1,059 (0,417) 202, 133 (2,9, 1,9) 2,54(1) comparativo A Exemplo 1 Floculante 1, 0,836 (0,329) 2.331 (33,4) 1,27 (0,5) 0,98 Exemplo 2 Floculante 2, 0,876 (0,345) 1.738, 1.738 (24,9, 1,27 (0,5) 2,16 24,9) Exemplo 3 Floculante 3, 0,815(0,321) 1.326(19,0) 1,27 (0,5) 0,77 Exemplo 4 Floculante 4, 0,848 (0,334) 1.731 (24,8) 1,27 (0,5) 0,83 Exemplo 5 Floculante 5, 0,820 (0,323) 907, 907, 970(13,0, 1,27 (0,5) 2,01 13,0, 13,9) Exemplo 6 Floculante 6, 0,818(0,322) 1.717(24,6) 1,27 (0,5) 1,26 Exemplo 7 Floculante 7, 0,688 (0,271) 3.496, 3.601, 3.454 1,27 (0,5) 0,83 (50,1,51,6,49,4) Exemplo 8 Floculante 8, 0,795 (0,313) 1.403, 1.452, 1.514 1,91 (0,75) 0,87 (20,1,20,8,21,7) Exemplo 9 Floculante 9, 0,853 (0,336) 1.612, 977, 1.431 2,54(1) 0,61 (23,1, 14,0,20,5) Exemplo 10 Floculante 10, 0,785 (0,309) 2.868, 2.442, 2.191 2,54(1) 1,56 (41,1,35,0, 31,4) Exemplo 11 Floculante 11, 0,803 (0,316) 1.438, 1.521, 1.703 2,54(1) 1,58 (20,6,21,8, 24,4) Exemplo 12 Floculante 12, 0,818(0,322) 1.884, 1.710, 1.731 2,54(1) 0,74 (27,0, 24,5, 24,8) Exemplo 13 Floculante 13, 0,823 (0,324) 1.549 (22,2) 1,91 (0,75) 1,44 Exemplo 14 Floculante 14, 0,810(0,319) 1.465, 1.333, 1.507 2,54(1) 0,69 (21,0, 19,1,21,6) Exemplo 15 Floculante 9, 0,861 (0,339) 1.912(27,4) 5,08 (2) 0,63 Exemplo 16 Floculante 15, 0,734 (0,289) 1.305, 1.396, 1.277 5,08 (2) 0,92 (18,7, 20,0, 18,3) Exemplo 17 Floculante 16, 0,818 (0,322) 1.256, 1.389, 1.431 5,08 (2) 1,03 (18,0, 19,9, 20,5) Exemplo 18 Floculante 17, 0,805 (0,317) 1.759, 1.780, 1.647 5,08 (2) 1,05 (25,2, 25,5, 23,6) Exemplo 19 Floculante 18, 0,711 (0,280) 2.715, 2.742, 2.645 5,08 (2) 0,69 (38,9, 39,3, 37,9) Exemplo 20 Floculante 19, 0,866 (0,341) 2.380, 2.317, (34,1, 5,08 (2) 1,26 33,2) Exemplo 21 Floculante 20, 0,841 (0,331) 1.605, 1.605 (23,0, 5,08 (2) 23,0) 0,79 Exemplo 22 Floculante 21, 0,826 (0,325) 1.312, 1.438, 1.375 7,62 (3) 1,49 (18,8, 20,6, 19,7) Exemplo 23 Floculante 22, 0,869 (0,342) 1.186, 1.389(17,0, 7,62 (3) 0,32 19,9) Exemplo 24 Floculante 23, 0,820 (0,323) 2.010, 2.317, 2.226 7,62 (3) 0,59 (28,8, 33,2,31,9) Exemplo 25 Floculante 24, 0,752 (0,296) 1.877, 2.924, 2.972 7,62 (3) 1,0 (46,9, 41,9, 42,6) Exemplo 26 Floculante 25, 0,808 (0,318) 1.800, 1.424 (25,8, 7,62 (3) 0,47 20,4) Exemplo 27 Floculante 26, 0,744 (0,293) 3.852, 3.685, 3.524 10,2 (4) 0,96 (55,2, 52,8, 50,5) Exemplo 28 Floculante 27, 0,719(0,283) 1.626, 1.619, 1.333 10,2 (4) 0,68 (23,3, 22,6, 19,1) Exemplo 29 Floculante 28, 0,815(0,321) 4.047, 4.024, 4.285 12,7(5) 0,92 (58,0, 57,7,61,4) Exemplo 30 Floculante 29, 1,133 (0,446) 1.535, 1.535, 1.535 >15,2 (6) 0,86 (22,0, 22,0, 22,0) Exemplo 31 Floculante 30, 0,704 (0,277) 1.033(14,8) 5,08 (2) 0,82 Exemplo 32
Dois recipientes foram preenchidos com 1.000 mililitros de água da rede pública condicionada a uma temperatura de 12 a 14°C. Látex de terpolímero de acetato de etilenovinila (1,8 gramas), disponível sob a designação comercial “AIRFLEX 600BP” junto à Air Products, e 0,1 gramas de eliminador de espuma, disponível sob a designação comercial “FOAMASTER 111” junto à Henkel, foram adicionados a cada recipiente e delicadamente misturados para dispersar o látex. Adicionalmente, IOgramas de fibra inorgânica disponível sob a designação comercial “HA-BULK” junto à Thermal Ceramics (parcialmente limpa, de modo a conter menos que 50%, em peso, de partículas grosseiras) foram adicionados a um dos recipientes, e misturados para dispersar as fibras. Uma aparência leitosa foi observada em ambos os recipientes, resultante da dispersão do látex em água. O floculante (0,1 gramas) disponível sob a designação comercial “7307C” junto à Mid South Chemical foi adicionado a cada recipiente, sob misturação delicada. Foi observada uma notável clarificação do líquido em menos de um minuto no recipiente contendo tanto látex como fibras inorgânicas. No recipiente contendo látex, porém sem fibras inorgânicas, só foi observada uma lenta aglomeração e clarificação da mistura ao longo de um período de mais de 5 minutos. Os versados nessas técnicas podem realizar inúmeras modificações e alterações nesta invenção, sem que se abandonem o escopo e o espírito da presente. Além disso, deve-se compreender que esta invenção não deve limitar-se indevidamente às modalidades ilustrativas ora àpresentadas.

Claims (49)

1. Material fibroso flexível, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: fibras inorgânicas que têm um peso total e que estão ligadas umas às outras por um aglutinante, o qual compreende pelo menos um dentre: (a) um primeiro polímero orgânico e um floculante, o qual compreende um segundo polímero orgânico com grupos catiônicos, ou (b) um produto de reação entre o primeiro polímero orgânico e o floculante, sendo que o material fibroso flexível tem um peso total de componente orgânico que é menor que ou igual a 9% do peso total das fibras inorgânicas, e sendo que o material fibroso flexível tem um peso, em base seca, de 400 a 15.000 gramas por metro quadrado.
2. Material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro polímero orgânico tem grupos aniônicos.
3. Material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, com base no peso, em seco, de 91 a 99,5%, em peso, das fibras inorgânicas, sendo que o material fibroso flexível tem um total de peso de componente orgânico que corresponde a de 0,5 a 9%, em peso, das fibras inorgânicas.
4. Material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, ainda, um material intumescente nãoexpandido.
5. Material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, com base no peso, em seco: de 40 a 99,5%, em peso, das fibras inorgânicas, e de mais de 0 até 60%, em peso, de material intumescente, sendo que o material fibroso flexível tem um peso total do componente orgânico que corresponde a de0,5 a 9%, em peso, das fibras inorgânicas.
6. Material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 4 ou 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o material intumescente compreende vermiculita, grafite ou uma combinação dos mesmos.
7. Material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de1 a6, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro polímero orgânico é selecionado do grupo consistindo em polímeros acrílicos e polímeros de vinila.
8. Material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de1 a7, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro polímero orgânico compreende um copolímero de monômeros compreendendo etileno e acetato de vinila.
9. Material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de1 a8, CARACTERIZADO pelo fato de que o floculante compreende, ainda, um cátion de metal.
10. Material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o cátion de metal é alumínio.
11. Material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que as fibras inorgânicas compreendem fibras de vidro.
12. Material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que as fibras inorgânicas compreendem fibras cerâmicas.
13. Material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, com base no peso, em seco, menos que 50%, em peso, de partículas grosseiras.
14. Material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o floculante é selecionado do grupo consistindo em floculante 1 a floculante 30, e combinações dos mesmos.
15. Dispositivo de controle de poluição, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: um invólucro; um elemento de controle de poluição disposto no interior do dito invólucro; e um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, disposto de modo adjacente a, ou dentro do, invólucro.
16. Dispositivo de controle de poluição, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o material fibroso flexível está disposto entre o elemento de controle de poluição e o invólucro.
17. Método para formação de um material fibroso flexível, CARACTERIZADO pelo fato de compreender as etapas de: (a) formar uma pasta fluida mediante a misturação, em solução aquosa, de componentes compreendendo: fibras inorgânicas que têm um peso total; e componentes orgânicos que compreendem um primeiro polímero orgânico emulsificado e um floculante, o qual compreende um segundo polímero orgânico que tem grupos catiônicos; (b) flocular pelo menos uma porção do primeiro polímero orgânico emulsificado sobre pelo menos uma porção das fibras inorgânicas, para obter-se uma pasta fluida floculada; (c) remover a água da pasta fluida floculada para obter uma pasta fluida drenada; (d) proceder a uma secagem adicional da pasta fluida drenada para formar o material fibroso flexível, sendo que o material fibroso flexível tem um peso total do componente orgânico menor que ou igual a 9% do peso total das fibras inorgânicas.
18. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro polímero orgânico compreende grupos aniônicos.
19. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, ainda, a prensagem da pasta fluida drenada antes da etapa (d).
20. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa (c) compreende a formação da pasta fluida em um material laminar produzido por meio de um processo de deposição a úmido, enquanto a etapa (d) compreende a formação do material fibroso flexível a partir do material laminar.
21. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 20, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas (b) e (c) são simultâneas.
22. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 21, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, com base no peso, em seco, de 91 a 99,5%, em peso, das fibras inorgânicas, sendo que o material fibroso flexível tem um total de peso de componente orgânico que corresponde a de 0,5 a 9%, em peso, das fibras inorgânicas.
23. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 21, CARACTERIZADO pelo fato de que os componentes compreendem, ainda, material intumescente não-expandido.
24. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, ainda, a expansão do material intumescente não-expandido.
25. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 23 ou 24, CARACTERIZADO pelo fato de que o material fibroso flexível compreende, com base no peso, em seco: de 40 a 99,5%, em peso, das fibras inorgânicas, e de mais de 0 até 60%, em peso, de material intumescente, sendo que o material fibroso flexível tem um peso total do componente orgânico que corresponde a de 0,5 a 9%, em peso, das fibras inorgânicas.
26. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 23 a 25, CARACTERIZADO pelo fato de que o material intumescente compreende vermiculita, grafite ou uma combinação dos mesmos.
27. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 26, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro polímero orgânico é selecionado do grupo consistindo em polímeros acrílicos e polímeros de vinila.
28. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 27, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro polímero orgânico compreende um copolímero de monômeros compreendendo etileno e acetato de vinila.
29. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 28, CARACTERIZADO pelo fato de que o floculante compreende, ainda, um cátion de metal.
30. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que o cátion de metal é alumínio.
31. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 30, CARACTERIZADO pelo fato de que as fibras inorgânicas compreendem fibras de vidro.
32. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 31, CARACTERIZADO pelo fato de que as fibras inorgânicas compreendem fibras cerâmicas.
33. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 32, CARACTERIZADO pelo fato de que o material fibroso flexível compreende, com base no peso, em seco, menos que 50%, em peso, de partículas grosseiras.
34. Método para formação de um material fibroso flexível, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 33, CARACTERIZADO pelo fato de que o floculante é selecionado do grupo consistindo em floculante 1 a floculante 30, e combinações dos mesmos.
35. Material fibroso flexível, CARACTERIZADO pelo fato de ser produzido de acordo com qualquer um dos métodos de apresentados nas reivindicações de 17 a34.
36. Pasta fluida, CARACTERIZADO pelo fato de compreender água que têm dispersos ou dissolvidos na mesma: fibras inorgânicas que têm um peso total; e componentes orgânicos compreendendo pelo menos um dentre: (a) um primeiro polímero orgânico emulsificado e um floculante, o qual compreende um segundo polímero orgânico com grupos catiônicos, ou (b) um produto de reação entre o primeiro polímero orgânico emulsificado e o floculante, sendo que a pasta fluida tem um peso total do componente orgânico que é menor que ou igual a 9% do peso total das fibras inorgânicas.
37. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro polímero orgânico tem grupos aniônicos.
38. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 36 ou 37, CARACTERIZADA pelo fato de compreender, com base no peso, em seco, de 91 a 99,5%, em peso, das fibras inorgânicas, sendo que o material fibroso flexível tem um total de peso de componente orgânico que corresponde a de 0,5 a 9%, em peso, das fibras inorgânicas.
39. Material fibroso sob a forma de pasta fluida, de acordo com a reivindicação36 ou 37, CARACTERIZADA pelo fato de compreender, ainda, um material intumescente não-expandido.
40. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 39, CARACTERIZADA pelo fato de que o material fibroso flexível compreende, com base no peso, em seco: de 40 a 99,5%, em peso, das fibras inorgânicas, e de mais de 0 até 60%, em peso, de material intumescente, sendo que o material fibroso flexível tem um peso total do componente orgânico que corresponde a de 0,5 a 9%, em peso, das fibras inorgânicas.
41. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 40, CARACTERIZADA pelo fato de que o material intumescente compreende vermiculita, grafite ou uma combinação dos mesmos.
42. Pasta fluida, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 36 a 41, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro polímero orgânico é selecionado do grupo consistindo em polímeros acrílicos e polímeros de vinila.
43. Pasta fluida, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 36 a 42, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro polímero orgânico compreende um copolímero de monômeros compreendendo etileno e acetato de vinila.
44. Pasta fluida, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 36 a 43, CARACTERIZADA pelo fato de que o floculante compreende, ainda, um cátion de metal.
45. Pasta fluida, de acordo com a reivindicação 44, CARACTERIZADA pelo fato de que o cátion de metal é alumínio.
46. Pasta fluida, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 36 a 45, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras inorgânicas compreendem fibras de vidro.
47. Pasta fluida, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 36 a 46, CARACTERIZADA pelo fato de que as fibras inorgânicas compreendem fibras cerâmicas.
48. Pasta fluida, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 36 a 47, CARACTERIZADO pelo fato de compreender, com base no peso, em seco, menos que 50%, em peso, de partículas grosseiras.
49. Pasta fluida, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 36 a 48, CARACTERIZADO pelo fato de que o floculante é selecionado do grupo consistindo em floculante 1 a floculante 30, e combinações dos mesmos.
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