BRPI0812370B1 - tecido dissipativo de estática, monofilamento polimérico e tecido engenhado. - Google Patents
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Description
“Tecido Dissipativo de Estática,
Monofilamento Polimérico e Tecido Engenhado”
Relatório Descritivo
Referência Remissiva a Pedidos Correlatos
Este Pedido reivindica os benefícios da prioridade do Pedido de Patente Provisório US de número de série 60/993.158, depositado em 10 de setembro de 2007, intitulado “ Conductive Monofilament and Fabric?’ e Pedido de Patente Provisório US de número de série 60/933.548, depositado em 7 de junho de 2007, intitulado “Conductive Monofilament and Fabrid’, cujas revelações são aqui incorporadas por referência.
Campo da Invenção
A presente invenção é dirigida para um filamento condutivo e construção de tecido dissipativo de estática, particularmente um que efetivamente dissipa a carga estática, ao mesmo tempo em que tem também propriedades físicas desejáveis.
Antecedentes da Invenção
Até aqui, os tecidos condutivos úteis, como por exemplo, para a dissipação da eletricidade estática, incorporaram monofilamentos com altas cargas de materiais condutivos, tais como negro de fumo ou particulado metálico. Tipicamente, estes materiais condutivos são dispersados dentro de um polímero de base, tal como polietileno tereftalato e poliamida, ou incorporados em revestimentos poliméricos que são depositados sobre monofilamentos orientados.
Existem várias limitações associadas a estes métodos do estado da técnica. Primeiro, a condutividade dos monofilamentos
2/10 carregados está apenas na faixa de 10*4 - IO'7 S/cm, que é o mínimo necessário para a efetiva dissipação de carga estática. Infelizmente, este inconveniente limita as opções de projeto de tecidos e também prejudica o desempenho do tecido. Uma segunda desvantagem é que, no caso de produtos completamente cheios, existe um compromisso das propriedades físicas do monofilamento, tais como módulo, tenacidade e alongamento. Isto é devido ao alto nível de contaminação causada por níveis de compostagem maiores do que vinte por cento do enchimento condutivo. Esta perda de propriedades físicas, novamente, restringe as opções de projeto do tecido e afeta negativamente o desempenho do tecido.
Outros tecidos condutivos do estado da técnica incorporam revestimentos condutivos, construções de fios metálicos ou projetos de combinação que incorporam fibras de metal dentro de uma estrutura sintética. Existem, porém, inconvenientes também associados a estes tecidos. Por exemplo, embora estes projetos anteriores possam dissipar a carga estática, é notado que estruturas com fios metálicos são difíceis de fabricar. Uma desvantagem adicional é que os tecidos baseados em metal são facilmente danificados e, em particular, incorrem em entalhes e pregas não desejadas durante o uso. Os projetos revestidos do estado da técnica, por outro lado, têm sofrido de uma falta de durabilidade e o revestimento pode reduzir indesejavelmente a permeabilidade de estruturas de malha abertas.
Sumário da Invenção
É, portanto, um objetivo principal da invenção proporcionar filamentos para uso em tecidos industriais tais como tecidos engenhados usados, por exemplo, na produção conduzida por ar, de sopro de fusão, de ligação tecida, e tecidos de secador usados na produção de papel e outros tecidos industriais, onde a dissipação da carga estática é necessária ou desejável e que evita os problemas acima
3/10 mencionados.
Outro objetivo da invenção é proporcionar filamentos dissipativos de estática para uso na construção de cabos de energia, tais como, por exemplo, cabos de poços petrolíferos, linhas de transmissão de alta potência, como meio de aterramento para prevenir o acúmulo de carga elétrica durante as construções do cabo, que, de outra forma, tem o potencial de descarga ocasionando o dano de equipamento, sérias lesões e/ou mortes.
Ainda outro objetivo da invenção é proporcionar filamentos dissipativos de estática para uso na construção de mangas trançadas, consistindo em vários monofilamentos termoplásticos, para proteger, aterrar e blindar quanto á interferência eletromagnética (EMI) feixes de cabos elétricos de finalidades múltiplas, em espaços cheios de matéria, em aplicações aeroespaciais; tais como controles de aeronaves, iluminação e entretenimento e em aplicações automotivas.
Ainda outro objetivo da invenção é proporcionar filamentos dissipativos de estática para uso em tecidos tricotados e/ou tecidos para uso em aplicações de câmaras limpas.
Este e outros objetivos e vantagens são proporcionados pela presente invenção. A este respeito, a presente invenção é dirigida a um monofilamento durável, monofilamento polimérico altamente condutivo ou fio de monofilamento dobrado usado na construção de tecidos. Vantajosamente, a invenção envolve usar monofilamentos funcionais ou monofilamentos dobrados tendo um revestimento ou filme de um material condutivo particular que inclui partículas de metal e um ligante. Numa modalidade, o monofilamento inclui uma ou mais ranhuras longitudinais em que o revestimento ou filme está primariamente localizado. Como os filamentos ou monofilamentos se desgastam, o material condutivo é mantido nas ranhuras e protegido do
4/10 desgaste. Como resultado, os tecidos têm propriedades de dissipação de estática previamente disponíveis apenas em tecidos com base em metal, ao mesmo tempo em que têm também propriedades físicas e térmicas comparáveis com os tecidos industriais convencionais. Por consequência, a construção do tecido inventivo resiste ao amassamento e vincos associados aos projetos de tecidos metálicos, embora ainda proporcione dissipação estática superior. A qualidade dissipativa da estática, porém, depende da espessura do revestimento, do nível de condutividade do material de revestimento usado, da área de revestimento dentro da estrutura (superfície, interior etc.), do espaçamento da grade de monofilamento e vários outros fatores, que foram tomados em consideração na presente invenção.
Breve Descrição do Desenho
Deste modo pela presente invenção, seus objetivos e vantagens serão percebidos, cuja descrição deve ser tomada em conjunção com os desenhos em que:
a Figura 1 é uma vista em seção reta de um monofilamento de acordo com os ensinamentos da presente invenção;
a Figura 2 é um plano de um tecido de acordo com um aspecto da invenção;
a Figura 3a é uma vista em seção reta de um monofilamento de acordo com um aspecto da invenção;
a Figura 3b é uma vista em seção reta de um monofilamento de acordo com um aspecto da invenção; e a Figura 4 é uma vista um pouco esquemática de um método de aplicação de revestimento de matriz.
5/10
Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas
Será descrita uma modalidade preferida da presente invenção no contexto de tecidos engenhados, tais como tecidos usados na produção de têxteis não tecidos nos processos conduzidos por ar, de sopro de fusão, de ligação tecida, em que a liberação do produto não tecido formado no tecido é melhorada pela eliminação de acúmulo de estática. Todavia, deve ser notado que a invenção também é aplicável a outros tecidos industriais tais como tecidos de secador usados na produção de papel e outros tecidos usados em quaisquer aplicações a “seco”, onde é exigida a dissipação da eletricidade estática, por exemplo, através dos meios do tecido. Também visto que o material eletricamente condutivo também é um bom condutor térmico, outras aplicações são possíveis em que é desejável a condutividade térmica. Alguns exemplos onde os filamentos condutivos ou estáticos dissipativos podem ser usados é na construção de cabos de energia, tais como, por exemplo, cabos de poços petrolíferos, linhas de transmissão de alta potência, como meio de aterramento para impedir o acúmulo de cargas elétricas durante a construção de cabos, que, de outra forma, têm o potencial de descarga ocasionando dano ao equipamento, lesões sérias e/ou mortes. Ainda outro exemplo é para o uso na construção de mangas trançadas, consistindo em vários monofilamentos termoplásticos, para proteger, aterrar e blindar contra interferência eletromagnética (EMI) feixes de cabos elétricos de finalidades múltiplas, em espaços cheios de matéria, em aplicações aeroespaciais, tais como controles de aeronaves, iluminação e entretenimento e em aplicações automotivas. Ainda outro uso para os presentes filamentos dissipativos de estática é em tecidos tricotados e/ou tecidos para uso em aplicações de câmara limpa. As construções de tecido podem incluir conjuntos ordenados tecidos, de filamentos MD ou CD, tecidos tricotados, conjuntos de ligações em
6/10 espiral, filmes ou estruturas semelhantes a filmes, como malha extrudida, e tiras enroladas em espiral de materiais da construção supracitada. Deve ser notado que estes tecidos industriais são relativamente grandes e são freqüentemente sujeitos a um ambiente muito severo. Estes tecidos podem compreender monofilamentos, monofilamentos dobrados, multifilamentos ou filamentos sintéticos de filamentos múltiplos dobrados e podem ser de camada única, de camadas múltiplas, tecidos de camadas múltiplas ou laminados.
Voltando, agora, mais particularmente para o desenho, a invenção proporciona tecidos que compreendem, como mostrado na Figura 1 (vista em seção reta), um filamento ou monofilamento funcional 10 contendo material eletricamente condutivo 12. Deste modo, enquanto ao material condutivo sozinho pode faltar resistência para ser formado em monofilamentos portando carga 10, a invenção, numa modalidade preferida, incorpora estes materiais 12 principalmente em ranhuras 14 localizadas ao longo do comprimento longitudinal do monofilamento 10. De modo vantajoso, tecidos que incorporam monofilamentos 10 têm propriedades de dissipação da estática previamente disponíveis apenas em tecidos baseados em metal, ao mesmo tempo em que possuem propriedades físicas equivalentes a tecidos industriais convencionais. Além disso, os tecidos com estes monofilamentos 10 resistem ao amassamento e à dobragem antes associados aos tecidos de filamentos de metal.
Em particular, a invenção incorpora o material condutivo num ligante. O material utilizado é, de preferência, uma tinta ou adesivo condutivo que está disponível, por exemplo, a partir de Engineered Conductive Materiais, LLC, ou Engineered Material Systems, Inc.,
132 Johnson Drive, Delaware, Ohio 43015. Esta companhia provê muitas tintas e adesivos condutivos. Um particularmente útil é uma tinta condutiva que usa partículas de prata e um ligante. O produto
7/10 preferido tem designações Cl-1020. Outras tintas condutivas com outros metais tais como cobre, níquel, zinco ou suas combinações podem também ser adequados para a finalidade. O ligante pode ser epóxi, acrílico, cloreto de vinilideno, copolimeros destes ou qualquer outro tipo de ligante apropriado para o propósito.
O material condutivo 12 alinha as ranhuras 14 e não precisa de encher todas elas. O material condutivo 12 necessita, porém de ser longitudinalmente contínuo nas ranhuras 14 para que sejam efetivas. A Figura 3a ilustra uma imagem de Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM) de uma modalidade preferida em que o material condutivo 12 é aplicado no monofilamento 10 como um revestimento ou filme. As técnicas incluem, por exemplo, revestimento de mergulho ou banho, pulverização, jateamento ou outro meio apropriado para o propósito. Por exemplo, pode ser usado um método de aplicação de revestimento de matriz, conforme mostrado na Figura 4, onde ocorre uma mensuração controlada do material condutivo 12 e ligante para criar um filme na superfície do monofilamento, particularmente na área da ranhura, com a circunferência interna da matriz de revestimento sendo aproximadamente a mesma que a circunferência exterior do monofilamento. A Figura 4 mostra particularmente um exemplo de uma configuração de revestimento condutivo usado neste processo, em que o monofilamento não revestido a partir de uma barra de suprimento 18 é passado através de uma matriz de revestimento 16 e uma camada de revestimento do material condutivo 12, fornecida a partir da câmara de revestimento condutiva 22, é simultaneamente aplicada sobre o monofilamento. A mensuração é controlada pela dimensão da matriz de revestimento 16 e o revestimento no monofilamento 10 é, agora, secado num cobertor de aquecimento controlado 24 usando um ventilador de ar quente 26, posicionado dentro da câmara de secagem. O monofilamento 10 é subseqüentemente enrolado sobre um pacote de saída (não mostrado na Figura). Note-se que, embora sejam preferidos monofila8/10 mentos sulcados essencialmente redondos, outras formas são encaradas tais como planas (por exemplo, retangulares), poligonais ou outras formas não redondas. Destas, porém, os monofilamentos formados com uma ou mais ranhuras para que o revestimento resida dentro são as preferidas.
No caso de monofilamentos sulcados, o material condutivo com ligante reveste uniformemente as ranhuras 14, o que proporciona um canal contínuo de revestimento ou filme condutivo na ranhura 14. Uma ou mais ranhuras podem ser utilizadas, com as três mostradas na Figura 1 sendo meramente ilustrativas.
Note-se que com o processo de aplicação de tinta, a matriz é dimensionada nas dimensões do monofilamento. Isto leva ao benefício de menor peso de revestimento e custos mais baixos devido à quantidade mais baixa de material exigido. A ranhura 14 tem o benefício adicional de proteger o material condutivo 12, visto que o material condutivo reside abaixo da superfície de revestimento do filamento onde pode ocorrer a abrasão. Em outras aplicações, o revestimento pode estar sobre a superfície exterior.
O resultado é um monofilamento com condutividade elétrica equivalente àquela de filamentos metálicos realizados por via de um revestimento condutivo ligado durável, resistente à flexão, fino, de baixo custo e protegido. O monofilamento pode ser usado como está ou pode ser dobrado ou trançado para formar uma estrutura de monofilamento dobrado de acordo com o uso final pretendido. A Figura 2 mostra um tecido 20 com o monofilamento 10 na direção transversal de máquina, de acordo com uma modalidade da invenção.
Note-se que, ao incorporar estes monofilamentos num tecido, eles não precisam compreender todos os filamentos usados, mas, em vez disso, podem ser apenas uma parte dos monofilamentos que
9/10 compõem o tecido. Eles podem ser usados na direção de máquina e/ou na direção transversal de máquina e em qualquer padrão de tecitura necessário para dissipar a eletricidade estática para a aplicação.
A modalidade mostrada em seção reta numa imagem SEM na Figura 3b proporciona o revestimento de um monofilamento sulcado 10 com o material condutivo 12. De modo vantajoso, isto aumenta a condutividade do monofilamento, ao mesmo tempo em que mantém as propriedades físicas e funcionais do monofilamento. O material condutivo 12 liga-se à superfície do monofilamento ao longo da circunferência, assim como também dentro pelo menos do perímetro da(s) ranhura(s). Esta disposição de filamento sulcado serve para proteger o material condutivo 12 mesmo quando o monofilamento 10 se desgasta, ao mesmo tempo em que também blinda e protege o material condutivo 12. O posicionamento protetor do material condutivo 12 reduz a perda de condutividade com o passar do tempo, se o revestimento tiver menos resistência à abrasão do que o monofilamento propriamente.
Note-se que o monofilamento pode ser feito de qualquer material apropriado para o propósito, incluindo polímeros tais como poliéster ou poliamida ou outros conhecidos daqueles qualificados na técnica. Também deve ser notado que o material condutivo contemplado tem condutividade que se aproxima ou é equivalente a um filamento de metal, pode ser repetidamente flexionado, ao mesmo tempo em que mantém a condutividade desejada (dissipação estática) e tem adesão muito boa a polímeros tais como poliéster, fibra sintética, polifenileno sulfeto (PPS), polietereter cetona (PEEK) etc.
Deste modo, pela presente invenção, são percebidos seus objetivos e vantagens e, embora tenham sido reveladas e aqui descritas em detalhe modalidades preferidas, o seu escopo e objetivos não devem ser limitados a isso; ao contrário, o seu escopo deve ser determinado
10/10 pelo das Reivindicações anexadas.
Claims (15)
- REIVINDICAÇÕES1. Monofilamento polimérico (10) tendo um revestimento ou filme contínuo de material condutivo (12) no mesmo, compreendido de partículas metálicas e um ligante, o monofilamento (10) tendo propriedades dissipativas da estática CARACTERIZADO pelo fato de que inclui uma ou mais ranhuras (14) longitudinais em que o material (12) e o ligante condutivos estão localizados como um revestimento ou filmes contínuos.
- 2. Monofilamento polimérico (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o ligante é epóxi, acrílico, cloreto de vinilideno ou copolimeros dos mesmos.
- 3. Monofilamento polimérico (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas metálicas são prata, cobre, níquel, zinco ou combinações das mesmas.
- 4. Monofilamento polimérico (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o material (12) e o ligante condutivos são aplicados no monofilamento por um dentre revestimento de mergulho ou banho, pulverização, jateamento ou método de aplicação de revestimento de matriz.
- 5. Monofilamento polimérico (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o monofilamento (10) é feito de poliéster, poliamida, sulfeto de polifenileno (PPS) ou polietereter cetona (PEEK).
- 6. Monofilamento polimérico (10), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido monofilamento (10) é usado para formar um tecido engenhado, um tecido usado para produzir têxteis nos tecidos nos processos conduzidos por ar, de sopro de fusão, de ligação tecida ou um tecido para a produção de papel.
- 7. Monofilamento polimérico (10), de acordo com a reivindicação 1,Petição 870180137052, de 02/10/2018, pág. 9/112/3CARACTERIZADO pelo fato de que o monofilamento (10) é usado para formar cabos de energia, cabos de poços petrolíferos, linhas de transmissão de alta potência, meios de aterramento, mangas trançadas, blindagens de interferência eletromagnética (EMI), espaços cheios de matéria, aplicações aeroespaciais, aplicações automotivas ou tecidos tricotados ou tecidos para uso em aplicações de câmaras limpas.
- 8. Tecido dissipativo de estática (20) compreendendo uma pluralidade de monofilamentos poliméricos (10) conforme definido na reivindicação 1, em que os referidos monofilamentos (10) incluem material eletricamente condutivo (12) que contém partículas metálicas e um ligante nele incorporado como revestimento ou filme, os referidos monofilamentos (10) tendo propriedades dissipativas de estática, CARACTERIZADO pelo fato de que os monofilamentos (10) incluem uma ou mais ranhuras longitudinais (14) em que o material (12) e o ligante condutivos estão localizados nele como um revestimento contínuo ou filme.
- 9. Tecido dissipativo de estática (20), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o ligante é epóxi, acrílico, cloreto de vinilideno ou copolimeros dos mesmos.
- 10. Tecido dissipativo de estática (20), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que as partículas metálicas são prata, cobre, níquel, zinco ou combinações das mesmas.
- 11. Tecido dissipativo de estática (20), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o material (12) e o ligante condutivos são aplicados nos monofilamentos (10) por um dentre revestimento de mergulho ou banho, pulverização, jateamento ou método de aplicação de revestimento de matriz antes dos monofilamentos (10) serem incorporados ao tecido.Petição 870180137052, de 02/10/2018, pág. 10/113/3
- 12. Tecido dissipativo de estática (20), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o tecido (20) é tecido, conjunto ordenado de filamento de MD ou CD, tricotado, conjunto de ligações em espiral, malha extrudida ou tiras enroladas em espiral das construções supracitadas.
- 13. Tecido dissipativo de estática (20), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o monofilamento (10) é feito de poliéster, poliamida, sulfeto de polifenileno (PPS) ou polietereter cetona (PEEK).
- 14. Tecido dissipativo de estática (20), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido tecido (20) é um tecido engenhado, um tecido usado para fazer têxteis náo tecidos nos processos conduzidos por ar, de sopro de fusáo, de ligaçáo tecida, ou um tecido para a produção de papel.
- 15. Tecido dissipativo de estática (20), de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido tecido (20) é único ou em camadas multicamadas, camadas múltiplas tecidas ou laminadas.
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